CN1746690A - 一种三相四线制系统零线断线检测装置 - Google Patents

一种三相四线制系统零线断线检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三相四线制系统零线断线检测装置，属于低压系统检测保护技术领域。包括：高励磁电抗的三相铁心电抗器(1)、隔直电容器(2)、直流电压源(3)、测量电阻(4)；具有高励磁电抗的三相铁心电抗器(1)为检测装置提供直流注入通道，隔直电容器(2)在提供零序交流通道、保护装置的测量电阻和直流电压源的同时，隔断电抗器对地的直流通道，直流电压源(3)向系统注入恒定的、数值很小的直流电流，提供了测量激励信号，通过对测量电阻(4)上直流压降的采样比较，实现三相四线制系统零线断线的可靠检测。本发明的优点在于：该装置无论负载是否对称均可有效判别系统是否发生零线断线故障，成本低廉，可靠性高，配合保护设备可以有效实现对人身安全及用电设备的保护。

Description

一种三相四线制系统零线断线检测装置
技术领域
本发明属于低压系统检测保护技术领域，特别是提供了一种三相四线制系统零线断线检测装置。
背景技术
在三相四线制供电系统中，由于配电变压器二次中性点接地完好，零线与A、B、C三相线构成一个实用有效的整体。零线的存在，使三相电压保持稳定平衡，不会因为三相负荷不平衡而发生中性点位移，即使某相线熔丝熔断，其他两相负荷仍在正常电压下工作。如果零线断线，将发生中性点位移现象，三相电压不能保持平衡，导致负荷侧相电压可能过高或过低，过高容易损坏用电设备，过低使得用电设备不能正常工作。如果采用保护接零的设备发生外壳漏电时，保护装置不能正确动作，对人身安全构成威胁。零线断线后，即使三相负载平衡，但当三相负载使用不同步时，也会使三相负载电压发生变化，影响用户使用。目前低压系统存在着大量不可预料的零线断线事故，具体原因除了谐波等过载因素外，偷盗、施工造成零线断线也是重要因素。因此在用电负荷侧采用零线断线检测保护装置，实现在零线断线时刻及时切断故障电源的作用，对保护电设备及人身安全具有重大意义。本发明提供了一种三相四线制系统零线断线检测装置，可以有效检测低压系统的零线断线断线故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相四线制系统零线断线检测装置，可以有效检测系统的零线断线故障，实现用电设备及人身安全的可靠保护。
本发明包括：高励磁电抗的三相铁心电抗器1、隔直电容器2、直流电压源3、测量电阻4。具有高励磁电抗的三相铁心电抗器1为检测装置提供直流注入通道，隔直电容器2在提供零序交流通道的同时，保护装置的测量电阻和直流电压源，直流电压源3向系统注入恒定的、微小的直流电流，提供了测量激励信号，通过对测量电阻4上直流压降的采样比较，实现三相四线制系统零线断线的可靠检测。高励磁电抗的三相铁心电抗器的A、B、C三相引线分别和系统A、B、C三相相连，电抗器中性点连接隔直电容器的一端，隔直电容器的另一端与系统零线相连，隔直电容器两端并连有直流电压源和测量电阻，直流电压源和测量电阻为串联连接。可以有效检测低压系统的零线断线断线故障。
本发明采用一只具有高励磁电抗的三相铁心电抗器与被保护负荷并联运行，在电抗器的中性点和系统零线间接入一只电容器，电容器两端并联一个低压直流电压源Es，rs是直流电压源串联的输出电阻。在系统正常运行时，由于系统侧直流电阻很小可近似认为将负载电阻短接，因此直流电压源经电源线路形成回路，直流电压基本降落在rs上。当零线发生断线，Es只能经过负载形成回路，rs上的压降与负荷电阻形成分压关系，电压下降很多，通过电压比较电路可方便检出两种状态的电压变化，判断零线断线故障，控制相关电路动作可以实现负载的保护。
图2是检测装置接入三相四线制系统的系统接线图，图3为系统正常和发生零线断线时的等效电路图，其中(a)为零线未断线状态，(b)为零线断线状态。
图3中，r1、r2分别为电源变压器电阻和电抗器直流电阻，数值很小可忽略，R为负载电阻。因此在图3(a)所示的零线未断线条件下，rs上的压降Vrs约等于Es。图3(b)所示的零线断开条件下，由于选择的rs和R数值可比，因此为分压关系，rs上的压降
Figure A20051008656500041
显然小于正常情况下的压降。由此可以判定系统是否发生了零线断线故障。
装置向三相四线制系统注入很小的直流电流，直流电流通过两个途径形成回路。其一是直流电压源经线路-电源变压器三相绕组-中性点-零线-返回直流电压源，另外一条是直流电压源经负载-负载中性点返回直流电压源。具体而言，当零线未断开时，由于第一条回路直流电阻极小，直流电压源电流基本由第一条支路流过，电压压降基本降落在直流电压源的输出阻抗(即测量电阻)上。当系统发生零线断线故障时，直流电流只能从第二条支路流通，由于负荷处于第二条支路上具有较大的电阻，和直流电压源输出阻抗成分压关系，因此输出阻抗上的压降将大大减小。由此可以判别系统是否发生零线断线故障。
本发明的优点在于：本发明提供的三相四线制系统零线断线检测装置，无论负载是否对称均可有效判别系统是否发生零线断线故障，成本低廉，可靠性高，配合保护设备可以有效实现对人身安全及用电设备的保护。
附图说明
图1为本发明的三相四线制系统零线断线检测装置的原理图。其中，高励磁电抗的三相铁心电抗器1、隔直电容器2、直流电压源3、测量电阻4。
图2为本发明的三相四线制系统零线断线检测装置接入系统的示意图。
图3为本发明的一种三相四线制系统零线断线检测装置测量原理的等效电路。其中图3(a)为本发明的三相四线制系统零线断线检测装置在系统零线未断线时的等效电路图；图3(b)为本发明的三相四线制系统零线断线检测装置在系统零线断线时的等效电路图。
具体实施方式
图1～图3为本发明的一种具体实施方式。三相四线制系统零线断线检测装置包括：高励磁电抗三相铁心电抗器1、隔直电容器2、直流电压源3以及测量电阻4，如图1所示。高励磁电抗的三相铁心电抗器的A、B、C三相引线分别和系统A、B、C三相相连，电抗器中性点连接隔直电容器的一端，隔直电容器的另一端与系统零线相连，隔直电容器两端并连有直流电压源和测量电阻，直流电压源和测量电阻为串联连接，如附图2所示。
图2是检测装置接入三相四线制系统的系统接线图，图3为系统正常和发生零线断线时的等效电路图，其中(a)为零线未断线状态，(b)为零线断线状态。
图3中，r1、r2分别为电源变压器电阻和电抗器直流电阻，数值很小可忽略，R为负载等效电阻。因此在图3(a)所示的零线未断线条件下，rs上的压降Vrs约等于Es。图3(b)所示的零线断开条件下，由于选择的rs和R数值可比，因此为分压关系，rs上的压降
Figure A20051008656500051
显然小于正常情况下的压降。由此可以判定系统是否发生了零线断线故障。

Claims (3)

1、一种三相四线制系统零线断线检测装置，其特征在于：包括：高励磁电抗的三相铁心电抗器(1)、隔直电容器(2)、直流电压源(3)、测量电阻(4)；具有高励磁电抗的三相铁心电抗器(1)为检测装置提供直流注入通道，隔直电容器(2)在提供零序交流通道的同时，保护装置的测量电阻和直流电压源，直流电压源(3)向系统注入恒定的、数值很小的直流电流，提供了测量激励信号，通过对测量电阻(4)上直流压降的采样比较，实现三相四线制系统零线断线的可靠检测；高励磁电抗的三相铁心电抗器的A、B、C三相引线分别和系统A、B、C三相相连，电抗器中性点连接隔直电容器的一端，隔直电容器的另一端与系统零线相连，隔直电容器两端并连有直流电压源和测量电阻，直流电压源和测量电阻为串联连接。
2、按照权利要求1所述的三相四线制系统零线断线检测装置，其特征在于：采用一只具有高励磁电抗的三相铁心电抗器与被保护负荷并联运行，在电抗器的中性点和系统零线间接入一只电容器，电容器两端并联一个低压直流电压源Es，rs是直流电压源串联的输出电阻；在系统正常运行时，由于系统侧直流电阻很小可近似认为将负载电阻短接，因此直流电压源经电源线路形成回路，直流电压基本降落在rs上；当零线发生断线，Es只能经过负载形成回路，rs上的压降与负荷电阻形成分压关系，电压下降很多，通过电压比较电路方便检出两种状态的电压变化，判断零线断线故障，控制相关电路动作实现负载的保护。
3、按照权利要求1所述的三相四线制系统零线断线检测装置，其特征在于：装置向三相四线制系统注入很小的直流电流，直流电流通过两个途径形成回路。其一是直流电压源经线路—电源变压器三相绕组—中性点—零线—返回直流电压源，另外一条是直流电压源经负载—负载中性点返回直流电压源。
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