CN1373490A - 多功能一体化智能综合漏电保护器 - Google Patents

Abstract

一种结构新颖的多功能一体化智能综合漏电保护器,它包括主开关(1)、电流互感器(2)、信号处理电路(3)、电磁铁(4)、显示部分(5),这五部分组装在一盒体中。由于采用电磁铁吸合、释放来控制主开关跳闸、合闸,此独特而新颖的结构比断路器电动合闸的结构简单,动作不受大气污染、咸湿的海风、酸雾等的腐蚀,带负载条件下电气、机械寿命可达十万次以上。可以容易的实现过流、短路、漏电保护功能,而且体积较小、安装接线方便,具有很高的性/价比。

Description

多功能一体化智能综合漏电保护器

本发明涉及一种用于电力系统，对电网进行漏电保护的装置，，属于电力系统安全保护的技术领域。

目前在低压电网中为了保护设备和人身安全，广泛使用了漏电保护装置。这些保护装置主要分二大类：1、漏电断路器；2、漏电继电器+交流接触器。对于漏电断路器主要在空气开关的基础上加漏电脱扣器实现对线路漏电起保护，对人身触电无保护作用，功能较单一。当偶尔的干扰或漏电故障导致跳闸，在故障排除后断路器无法自动合闸。对于漏电继电器具有线路保护、人身触电保护二大功能，安全性可靠性好。当漏电故障或触电事故发生导致跳闸后，过数十秒钟自动合闸。若故障排除则正常送电，反之则跳闸闭锁。重合闸功能使得漏电保护装置抗干扰性大为加强，可以保证线路的正常供电。但缺点也较为明显，它必须与交流接触器配套使用，这导致二个问题：1、整体成本造价较高；2、体积庞大、接线繁琐；3、对线路过载、短路无保护作用。

为了解决以上问题，许多人提出了漏电断路器+电动合闸机构的解决方案，如00262963.1四合一漏电保护器，00251874.0导杆式断路器电动合闸装置。这些专利都是在断路器上加装机械连杆、丝杆、拨叉等，用交流小电机经减速后推动断路器合闸手柄实现自动合闸。

这些专利虽然解决了漏电断路器自动合闸问题，但缺点和弊端也是显而易见的：1、断路器内部的结构本来就很精密、复杂，加上电动合闸机构后变得复杂，易磨损的机械零件太多，故障率高。2、电动合闸原理一般是将电机的旋转运动变成往复运动来推动手柄合闸。为了保证手柄往复运动定位正确，必然要求丝杆、滑块等机构加工安装必须有较高的精度。为了保证合闸速度，必须设置减速和刹车机构。这些机构如加工、安装精度不够，或使用一段时间磨损后，极易发生合闸不到位、跳闸卡克等机械故障。3、在沿海地带或地理条件较恶劣的地方，在大气污染、咸湿的海风、酸雾等的腐蚀下，合闸、跳闸机构、减速装置发生锈蚀的情况下，也极易发生合闸不到位、跳闸卡死等机械故障。而且这种装置的电气寿命很不理想，如某厂的QLL系列漏电综合保护器由于采用这种结构，其产品标准中规定在带载操作条件下极限电气寿命仅有1000次。

本发明的目的在于提出一种新颖结构的漏电保护器，可实现过流、短路、漏电保护功能，同时具有重合闸功能。并且解决电动合闸漏电断路器结构复杂、寿命短、故障率高的问题。

本发明的目的是通过以下途径实现的：它包括主开关(1)、电流互感器(2)、信号处理电路(3)、电磁铁(4)、显示部分(5)，这五部分组装在一盒体中。其技术要点在于：交流三相四线经过主开关(1)后穿过电流互感器(2)，输出给负荷。电流互感器(2)检测的信号送入信号处理电路(3)，信号处理电路(3)判断是否有漏电、过流等故障，输出信号给电磁铁(4)控制主开关合闸、跳闸。

本发明由于采用电磁铁吸合、释放来控制主开关跳闸、合闸，此独特而新颖的结构比断路器电动合闸的结构简单，机械零件很少，无特殊的加工要求，动作不受大气污染、咸湿的海风、酸雾等的腐蚀，带负载条件下电气、机械寿命可达10000次以上。与电流互感器、信号处理电路一起组装在一盒体中，使保护器可以容易的实现过流、短路、漏电保护功能，而且体积较小、安装接线方便，具有很高的性/价比。

下面结合附图对本发明原理及实施例作进一步的描述：

图1是本发明的原理方框图

图2是本发明的主开关原理图1

图3是本发明的主开关原理图2

图4是本发明的信号处理电路实施例1原理图

图5是本发明的信号处理电路实施例2原理图

图6是本发明的电磁铁节能运行电路原理图

参考图1：本发明包括主开关(1)、电流互感器(2)、信号处理电路(3)、电磁铁(4)、显示部分(5)，这五部分组装在一盒体中。其技术要点在于：交流三相四线经过主开关(1)后穿过电流互感器(2)，输出给负荷。电流互感器(2)检测的信号送入信号处理电路(3)，信号处理电路(3)判断是否有漏电、过流等故障，输出信号给电磁铁(4)控制主开关合闸、跳闸。

参考图2：本发明的主开关、电流传感器、电磁铁结构一种实现方法。静触头(1)、支撑架(11)、电流传感器(零序电流互感器(6)、负荷电流互感器(5))、吸持线圈(9)、释放弹簧(7)被安装在底座(10)上，托板(4)一端被安装在支撑架(11)，托板(4)与底座(10)之间用弹簧(7)连接，托板与支撑架(11)之间安装有弹簧(12)。托板(4)上还安装动触头(2)，动触头(2)通过导线穿过负荷电流互感器(5)、零序电流互感器(6)与外接接线端子相连。托板(4)上还装有动衔铁(3)，吸持线圈(9)中安放有静衔铁(8)。其工作过程如下：上电时，信号处理电路控制吸持线圈(9)，使之产生电磁吸力通过静衔铁(4)吸合动衔铁(3)。此时动衔铁(3)带动托板(4)以支撑架(11)为支点向下运动，静衔铁(4)与动衔铁完全吸合后，动触头(2)与静触头(1)完全接触，主开关被接通，同时弹簧(7、12)被压缩。负荷电流互感器(5)检测每一相电流的信号、零序电流互感器(6)检测零序电流的大小，它们的信号送入信号处理电路中。信号处理电路如判断有故障，则控制吸持线圈(9)，使电磁吸力消失。此时由于弹簧(7、12)的释放产生的斥力，使托板(4)以支撑架(11)为支点向上运动，动触头(2)、静触头(1)迅速分离，完成跳闸动作。

参考图3：本发明的主开关、电流传感器、电磁铁结构也可以采用其他方法实现。静触头(1)、静触头(5)、电流传感器(零序电流互感器(7)、负荷电流互感器(6))、吸持线圈(9)、释放弹簧(8)被安装在底座(11)上。托板(4)与底座(11)之间用弹簧(8)连接。托板(4)上还安装动触头(2)，静触头(5)通过导线穿过负荷电流互感器(6)、零序电流互感器(7)与外接接线端子相连。托板(4)上还装有动衔铁(3)，吸持线圈(9)中安放有静衔铁(10)。其工作过程如下：上电时，信号处理电路控制吸持线圈(9)，使之产生电磁吸力通过静衔铁(10)吸合动衔铁(3)。此时动衔铁(3)带动托板(4)向下运动，静衔铁(10)与动衔铁(3)完全吸合后，动触头(2)与静触头(1)、静触头(5)完全接触，同时弹簧(8)被压缩，完成跳闸动作。负荷电流互感器(6)检测每一相电流的信号、零序电流互感器(7)检测零序电流的大小，它们的信号送入信号处理电路中。信号处理电路如判断有故障，则控制吸持线圈(9)，使电磁吸力消失。此时由于弹簧(8)的释放产生的斥力，使托板(4)向上运动，动触头(2)、静触头(1)、静触头(5)迅速分离，完成跳闸动作。

参考图4本发明的信号处理电路也可以用本原理图的电路实施。零序电流互感器(CT1)经二极管(D2、D3)，运放(IC1A)、电阻(R1、R2、R4)、电容(C1)滤波放大后送入运放(IC1B)。IC1B与电阻(R5、R6)构成比较器，当零序电流互感器检测的信号大于设定值时，IC1B的7脚输出低电平。负荷电流互感器(CT2)经二极管(D5、D6)，运放(IC1C)、电阻(R7、R8、R9)、电容(C2)滤波放大后送入运放(IC1D)。IC1D与电阻(R11、R12)构成比较器，当负荷电流互感器检测的信号大于设定值时，IC1D的14脚输出低电平。二极管(D4、D7)、电阻(R10)构成与门电路，IC1B的7脚或IC1D的14脚输出低电平时通过R3、T1控制中间继电器(K1)来断开电磁线圈(L1)的交流电源。指针式表头M1用于显示线路漏电电流。

变压器(TR1)、二极管(D8、D9、D10、D11、D12、D13)、电阻(R13、R14)、电容(c3、c4、c5、c6)、三级管(T2、T3)构成电源电路，为集成电路提供电源。

参考图5本发明的信号处理电路可以用本原理图的电路实施。零序电流互感器(CT1)经二极管(D1、D2)，运放(IC1A)、电阻(R1、R2、R3)、电容(C1)滤波放大后送入单片机(U1)的I\O口。负荷电流互感器(CT2)经二极管(D3、D4)，运放(IC1B)、电阻(R4、R8、R10)、电容(C4)滤波放大后送入单片机(U1)的I\O口。电阻(R5、R9)与按键S2构成手动复位电路，电容(C2、C3)与晶体振荡器(CR1)构成振荡电路。单片机(U1)定时采样零序电流互感器、负荷电流互感器经放大处理后的信号，并转换为数字信号。单片机经软件分析处理后，输出跳闸/合闸电平信号，电阻(R6)、三级管(T1)接收此信号释放或吸合继电器(K1)。继电器(K1)动作控制电磁线圈(L1)二端的交流电源的通断。电阻(R7)、按键(S1)构成按键输入电路，单片机U1的I/O口(RC7、RC4、RC5)控制数码管(LEDS)显示漏电电流。集成电路(IC2)为EEPROM存储器，保存运行数据。

变压器(TR1)、二极管(D7、D8、D9、D10、D11、D12)、电阻(R15、R16)、电容(C6、C7、C8、C9、C10、C11)、三级管(T2、T3、7805)构成电源电路，为集成电路提供电源。

参考图6，本发明的电磁铁可以采用节能无声运行电路，以节约电能、降低噪声。图4中的电阻(R6)、三级管(T1、K1、K2)；图5中的电阻(R3)、三级管(T1、K1、K2)用图6的电路代替即可实现电磁铁节能无声运行。

该电路由驱动电路(三级管T1’、T2’、T3’、电阻R1’、R2’、R3’、R4’、电容C1’、二极管D1’、D2’)启动继电器J1、保持继电器J1’构成。T1’与信号处理电路相连，如信号处理电路输出合闸信号，继电器J1吸合，延时后释放，然后J1’吸合。交流电压经J1的常开触头、电阻R、二极管D使电磁铁L1吸合，而后因J1释放该电压消失转入低压保持阶段。变压器B1、整流桥B2通过J1’的常开触头向电磁铁线圈提供低压保持电压。

Claims (7)

1、一种结构新颖的多功能一体化智能综合漏电保护器，它包括主开关(1)、电流互感器(2)、信号处理电路(3)、电磁铁(4)、显示部分(5)，这五部分组装在一盒体中。其特征在于：交流三相四线经过主开关(1)后穿过电流互感器(2)，输出给负荷。电流互感器(2)检测的信号送入信号处理电路(3)，信号处理电路(3)输出信号给电磁铁(4)控制主开关合闸、跳闸。

2、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于：所述的主开关由静触头(1)、动触头(2)、托板(4)、释放弹簧(7、12)、支撑架(11)构成；电磁铁由吸持线圈(9)、动衔铁(3)、静衔铁(8)构成。托板(4)一端被安装在支撑架(11)，托板(4)与底座(10)之间用弹簧(7)连接，托板(4)与支撑架(11)之间安装有弹簧(12)。托板(4)上还安装动触头(2)，动触头(2)通过导线穿过负荷电流互感器(5)、零序电流互感器(6)与外接接线端子相连。托板(4)上还装有动衔铁(3)，吸持线圈(9)中安放有静衔铁(8)。

3、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于：所述的主开关也可由静触头(1、5)、动触头(2)、托板(4)、释放弹簧(8)构成；电磁铁由吸持线圈(9)、动衔铁(3)、静衔铁(10)构成。托板(4)与底座(10)之间用弹簧连接。托板(4)上还安装动触头(2)，静触头(5)通过导线穿过负荷电流互感器(6)、零序电流互感器(7)与外接接线端子相连。托板(4)上还装有动衔铁(3)，吸持线圈(9)中安放有静衔铁(8)。

4、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于所述的信号处理电路可由运放(IC1A、IC1B)、电阻(R1、R2、R3)、电容(C1)、单片机(U1)、电容(C2、C3)，晶体振荡器(CR1)构成。

5、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于所述的信号处理电路可由运放、电阻、电容构成的漏电保护电路构成。

6、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于所述的显示部分可由指针式电流表头或数码管表头构成。

7、根据权利要求1所述的多功能一体化智能综合漏电保护器，其特征在于所述的电磁铁可以采用节能无声运行电路控制。该电路由驱动电路(三级管T1′、T2′、T3′、电阻R1′、R2′、R3′、R4′、电容C1′、二极管D1′、D2′)启动继电器(J1)、保持继电器(J1′)构成。T1′与信号处理电路相连。信号处理电路输出合闸信号，交流电压经J1的常开触头、电阻(R)、二极管(D)为电磁铁线圈(L1)提供吸合电压；电磁铁吸合后，变压器(B1)、整流桥(B2)通过J1′的常开触头向电磁铁线圈(L1)提供低压保持电压。

Images