CN201122836Y

CN201122836Y - 电力电容器保护器

Info

Publication number: CN201122836Y
Application number: CNU2007201998684U
Authority: CN
Inventors: 蔡甫寒; 周挺巧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2017-12-07

Abstract

本实用新型涉及电力电容器保护设备，特别是电子型电力电容器保护器。其特征是在壳体内安装电流互感器与电子组件，该电子组件包括电流信号检测、电源指示、过载控制、严重过载及手动复位控制、断相保护控制、驱动输出与电源诸多电路。从电流互感器分相检出电力电容器上电流信号，经检测后通过运放器U1A放大后分四路输出给电源指示电路、过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路和断相保护控制电路，再分别连接到躯动输出电路；电源电路分三个电压等级和接地端与上述四路电路的电源进线端和接地端连接。具有完善的保护性能，精度高，具有状态指示，科学化控制和理性化自恢复及自锁特性，广泛应用在成套无功功率补偿设备上。

Description

电力电容器保护器

技术领域

本实用新型涉及电力电容器保护设备，特别是一种电子型电力电容器保护器。

背景技术

电力电容器长期处于运载状态，经常会受到电网中各种非正常因素引起的过压、过电流冲击，当系统中电压、电流超越电容器的额定限值时，将导致电容器内部介质耗损增加，产生过热加速绝缘老化、降低使用寿命、严重时可能使介质击穿，使某一支路故障行为引发整个网络跳闸，造成故障重复扩大。所以对功率因数补偿中各支路电力电容器必须采取一定的保护措施。但长期以来，电力电容器的保护基本上还是采用热继电器的保护方式，热继电器本身是用于电动机的热过载保护，其固有功能特征根本无法实现对电力电容器的特殊故障保护，随着电子技术的进步，唯有利用电子电路工作原理设计电子型电力电容器保护器，才能最接近电力电容器实际保护需求。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述缺陷，提供一种电力电容器保护器。

本实用新型的技术方案是电力电容器保护器，包括壳体(1)、壳体(2)、电流互感器和电子组件板，其特征是所说的电子组件板上安装有电流信号检测电路元件、电源指示电路元件、过载控制电路元件、严重过载及手动复位控制电路元件、断相保护控制电路元件、驱动输出电路元件与电源电路元件；所说的电流信号检测电路是电流互感器取出电力电容器上的各相电流信号经检测后通过运放器U1A放大分四路输出：第一路连接到电源指示电路，第二路连接到过载控制电路，第三路连到严重过载及手动复位控制电路，第四路连接到断相保护控制电路；上述四路电路又分别连接到驱动输出电路；所说的电源电路分三个电压等级和接地端与上述四路电路的电源进线端和接地端连接。

所说的电流信号检测电路由电流互感器(L1、L2、L3)、桥式整流器(DB1、DB2)、滤波电容C1与信号电阻(RA、RB、RC)、运放器U1A电位器W1组成，电容C18与电阻R33并联一端接入380V、220V端端口，另一端连接电阻R35接入桥式整流器DB3的4脚；电容C19与电阻R32并联一端接入380V220V端口，另一端连接电阻R34接入桥式整流器DB3的3脚；桥式整流器DB3第1脚和第2脚接入由稳压芯片U4、稳压管(D13、D14)、电阻(R29、R30、R31)、电解电容(C20、C21、C22)组成的稳压电路，该稳压电路输出三个电压等级(VEE、VDD、VSS)分别接入电流信号检测电路、电源指示电路、过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路、断相保护控制电路、驱动输出电路中。

所说的电源指示电路由运放器U1D、电容(C11、C12)、二级管(D5、D10)、电阻(R12、R13、R14、R15、R16)串并联电连接组成，运放器U1D第13脚接电解电C11，U1D第12脚接电容C12和电阻R14、R15，电阻R15另一端接U1D第14脚，U1D第14脚又与二极管D5连接，还与电阻R16连接，指示灯DL4一端与电阻R16连接又与二极管D10连接，二极管D5又与电阻(R12、R13)连接，R13又与电解电C11连接，二极管D10还与第一路、第二路中的二极管D3、D4连接。

所说的过载控制电路由运放器U1B、电阻(R2、R3、R4、R5)、电容C6、U1C、三极管Q2、继电器K11、指示灯DL1组成；运放器U1B第6脚连接电阻R2至电源VDD，第5脚连接电阻R1与电容C3至接地，第6脚还与电C4连接至接地，，电阻R3与C4并联且连接电容C5，第7脚连接二极管D2，二极管D2另一端与电阻R5和电容C5连接至电阻R4接电源VSS，运放器U1B第二脚和第11脚分别与电源VDD、VSS连接；电阻R5一端与二极管D2连接，另一端与电C6连接至电源VSS，电阻R5、电容C6的共同端与运放器U1C的第9脚连接，运放器U1C第10脚与电C7连接至接地端，电阻R6与电C7并联且共同端与电阻7连接至运放器U1C第8脚，再与指示灯DL1连接，二极管D3一端与指示灯DL1连接，二极管D3另一端连接至二极管(D4、D9、D10)及电阻R25。

所说的严重过载及手动复位电路，由运放器U2C、电阻(R8、R9、R10、R11)、电容(C8、C9、C10)、按钮S1、二极管D4、指示灯DL2串并联连接组成，运放器U2C第9脚连接电阻R8、电容C8至接地端，第10脚与按钮S1、电解电容C9、电阻R9连接至电源VDD又通过是C10和电阻R10接地，第8脚与电阻R11接至电阻R10至接地，另一路与指示灯DL2和二极管D4连接至电阻R25。

所说的断相保护控制电路，是运放器U1A输出第四路到运放器U2A负输入端，由运放器U2A、电阻(R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24)、电容(C14、C15、C16、C17)、二极管(D6、D7、D8、D9)、运放器U2D、三极管Q1串并联组成，U2A的正输入端3与电阻R17、电阻R19和电容C13共同端相连接，R17接入电源VDD，电阻R19与电容C13另一端接地，U2A的第4脚接入电源VDD，第11脚接入电源VSS，U2A第1脚与电容C14连接，电容C14又与二极管(D6、D7)的共同端连接，电容C15和电阻R20并联一端与二极管D7连接，另一端与二极管D6连接至接入电源VSS，三极管Q1一端与电阻R20连接，一端与电阻R21连接至电源VDD，发射极接入二极管D8，二极管D8接入运放器U2D的第13脚且与并联的电容C16和电阻R22相连接至接地，运放器U2D的第14脚分别与指示灯DL3和电阻R24连接，电阻R24接入运放器U2D的第12脚，电容C17与电阻23并联的共同端一端接入电阻R24，另一端接地，指示灯DL3又与二极管D9相连接，二极管D9分别与二极管(D3、D4、D10)连接。

所说的驱动输出电路由三极管(Q2、Q3)和继电器(KM1、KM2)，电阻(R25、R26、R27、R28)，电容C23，二极管(D11、D12)串并联电连接组成，继电器KM1与电阻R26、二极管D11共同端接入电源VEE，三极管Q2的发射极与电容C23、三极管Q3发射极接入电源VDD，继电器KM1设置常开触点(95、96)，继电器KM2与二极管D12并联且接至电源VEE，其上设置常闭触(97、98)。

所说的电源电路由降压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，电容C18与电阻R33并联一端接入220V或380V，另一端与电阻R35连接接入桥式整流器DB3第4脚；电容C19与电阻R32并联一端接入电源220V或390V，另一端接入电阻R34至桥式整流器DB3的第3脚构成降压电路；桥式整流器DB3的第1脚和第2脚与二极管(D13、D14、U4)、电容(C20、C21、C22)和电阻(R29、R30、R31)构成稳压电路，从而输出三个等级的电压(VDD、VEE、VSS)。

本实用新型的优点是：1、由于采用自身的电流互感器取样信号真实，经过电流信号检测电路的检测，也就是设有过流保护特性检测电路以及断相、过流、三相不平衡检测电路，因此具有对可能出现的断相、过流、三相不平衡等故障具有反时限特性保护功能，还可以自动检测出不同原因引起的电容器故障而采取动作保护。2、因有电源指示电路，因此具有正常运行指示和动作保护后的故障状态记忆指示功能，正常运行时，运行指示灯亮且可随负载电流的大小作不同频次的闪烁；当电路过流时，过流保护指示灯亮，指示故障类型；当电流大于额定电流3倍时，不管此时是过流或断相原因，锁定指示灯亮；当出现断相或三相不平衡故障时，保护器动作后，断相指示灯亮，从而很方便的判定故障原因。3、由于有过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路和断相保护控制电路，因此具有自恢复及自锁功能，当在1.3-3倍的过流或断相时，保护器跳闸，并迁时10min后保护器自动恢复，控制电路自动投切到运行状态；当大于3倍的过流或断相时，保护器跳闸并自锁，当手动按钮复位后，又可投切到运行状态。4、由于有驱动输出电路，且由于输出接口是独立的两组常开形式，保护器接通电源后，辅助触头95、96闭合，故障脱扣时，输出辅助触头95、96为断开状态，报警输出触头97、98为闭合状态，如果保护器自身故障时，输出辅助触头95、96、97、98均为断开状态，所以控制方式理性化、科学化实现自检功能。5、精度高，速度快，整定电流有电位器、刻度盘调节；速度快是断相或三相电流不平衡时动作时间小于1秒，过电流倍数大于1.3时动作时间小于1秒。

附图说明

图1是实用新型的整体形状示意图。

图2是实用新型电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明实施例。

参见图1，1-组合壳体、2-组合壳体，两壳体卡扣连接组合。壳休内安装电流互感器和电子组件板。

参见图2，是电路原理图。体现电子组件板上安装有电流信号检测电路、电源指示电路、过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路、断相保护控制电路、驱动输出电路与电源电路的元件。如图示，图中所示的电解电容、贴片电容、安规电容C18 C19、贴片二极管、稳压贴片二极管、贴片整顿秩序流堆、直插发光二极管、继电器KM1、KM2，贴片NPN三极管Q1、Q2、Q3，贴片电阻、信号电阻是RA、RB、RC，电位器匹配电阻RW1、RW2，轻触按键S1，贴片运算放大器U1、U2，贴片稳压芯片U4，电位器W1，在图中都有标示其参数，在市场上都可购到。本电路由电流信号检测电路、电源指示电路、过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路、断相保护控制电路、驱动输出电路与电源电路组成。具体说明如下：电流信号检测电路是互感器L1、L2、L3检测到的电流信号经整顿秩序流桥DB1、DB2全波整流，连接滤波电容C1和信号电阻RA、RB、RC，两端电流信号经运放U1A放大，电位器W1设定，U1A输出分四路输出。

第一路到运放器U1D进行工作指示灯控制，电力电容器起动前运放U1D负输入端为0，输出高电平正反馈放大维持，指示灯DL4亮。起动后电容C11充电运放U1D负入高于正输入，其输出为低电平，二极管D5将U1D负输入拉到低电平，使U1D振荡工作，指示灯DL4闪烁，故障状态时运放U1C或U2C或U2D通过二极管D10将指示灯DL4拉到反向，指示灯灭，复位后指示灯DL4亮。

第二路到运放器U1B正输入进行过载保护控制，电阻R2与R3分压确定运放U1B负输入端基准电位，过载时运放器U1B输出的电流信号大于基准电位，运放U1B反转输出高电平，经电阻R5与电容C6迁时使运放器U1C反转为低电平，三极管Q2截止继电器K11释放关机，指示灯DL1亮。此时运放器U1A输出的电流信号为零，运放器U1B输出恢复低电平，电容C6通过电阻R4、R5放电约10分钟，待运放器U1C仙输入端电位低于正输入端电位时，运放器U1C输出高电平，指示灯D继电器KM1吸合自动复位作好重开机准备。这里包括自恢复电路。

第三路到运放器U2C负输入端，当过载电流超过额定电流值3倍以上时，运放U2C反转输出低电平，三极管Q2截止，继电器K11释放关机，指示灯DL2亮，U1A输出电流信号等于零，电阻R10与R11分压使运放器U2C正输入端电位低于负输入端，运放U2C输出维特低电平不变，重地开机时必须先按下S1复位按钮，运放器U2C正输入端电位高于负输出高电平，指示灯DL2灭，继电器KM1吸合作好重开机准备。这里包括自锁电路。

第四路到运放器U2A负输入端，同时由电阻R18、R19分压，电容C13滤波到运放器U2A正输入端，正常工作时运放器U2A输出低电平，当出现断相或相不平衡超过规定值时，故障的一相电流信号低于正常值，运放器U2A负输入端低于正输入端，运放器U2A输出出现高电平，电容C15充电，三极管Q1导通，电容C16充电，经过若干周期多次充电使运放器U2D负输入端电位高于正输入端电位时，运放器U2D输出低电平，三极管Q2截止，继电器K11释放关机，指示灯亮。这时电C6通过电阻R22放电，电容C15通过电阻R20放电，约十分钟左右，运放器U1C负输入端电位低于正输入端电位时运放器U2D输出高电平，指示灯DL3灭，继是器KM1吸合自动复位，作好开机准备。这里也包括自恢复电路。

驱动输出电路包括三极管Q2与Q3分别控制继电器KM1与KM2交替吸合，两路触点输出。

电源电路是由两相交流电源分别经电容C18、C19和电阻R35、R32降压，整流桥DB3全波整流，稳压管D13、D14、U4和电阻R29、R30、R31稳压，电容C20、C21、C22滤波组成三个电压等级的稳压电源供整机使用。

Claims

1、电力电容器保护器，包括壳体(1)、壳体(2)、电流互感器和电子组件板，其特征是所说的电子组件板上安装有电流信号检测电路元件、电源指示电路元件、过载控制电路元件、严重过载及手动复位控制电路元件、断相保护控制电路元件、驱动输出电路元件与电源电路元件；所说的电流信号检测电路是电流互感器取出电力电容器上的各相电流信号经检测后通过运放器U1A放大分四路输出：第一路连接到电源指示电路，第二路连接到过载控制电路，第三路连到严重过载及手动复位控制电路，第四路连接到断相保护控制电路；上述四路电路又分别连接到驱动输出电路；所说的电源电路分三个电压等级和接地端与上述四路电路的电源进线端和接地端连接。

2、根据权利要求1所说的电力电容器保护器，其特征是所说的电流信号检测电路由电流互感器(L1、L2、L3)、桥式整流器(DB1、DB2)、滤波电容C1与信号电阻(RA、RB、RC)、运放器U1A电位器W1组成，电容C18与电阻R33并联一端接入380V、220V端端口，另一端连接电阻R35接入桥式整流器DB3的4脚；电容C19与电阻R32并联一端接入380V220V端口，另一端连接电阻R34接入桥式整流器DB3的3脚；桥式整流器DB3第1脚和第2脚夫接入由稳压芯片U4、稳压管(D13、D14)、电阻(R29、R30、R31)、电解电容(C20、C21、C22)组成的稳压电路，该稳压电路输出三个电压等级(VEE、VDD、VSS)分别接入电流信号检测电路、电源指示电睡、过载控制电路、严重过载及手动复位控制电路、断相保护控制电路、驱动输出电路中的电源插接端口。

3、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的电源指示电路由运放器U1D、电容(C11、C12)、二级管(D5、D10)、电阻(R12、R13、R14、R15、R16)串并联电连接组成，运放器U1D第13脚接电解电C11，U1D第12脚接电容C12和电阻R14、R15，电阻R15另一端接U1D第14脚，U1D第14脚又与二极管D5连接，还与电阻R16连接，指示灯DL4一端与电阻R16连接又与二极管D10连接，二极管D5又与电阻(R12、R13)连接，R13又与电解电C11连接，二极管D10还与第一路、第二路中的二极管D3、D4连接。

4、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的过载控制电路由运放器U1B、电阻(R2、R3、R4、R5)、电容C6、U1C、三极管Q2、继电器K11、DL1组成；运放器U1B第6脚连接电阻R2至电源VDD，第5脚连接电阻R1与电容C3至接地，第6脚还与电C4连接至接地，，电阻R3与C4并联且连接电容C5，第7脚连接二极管D2，二极管D2另一端与电阻R5和电容C5连接至电阻R4接电源VSS，运放器U1B第二脚和第11脚分别与电源VDD、VSS连接；电阻R5一端与二极管D2连接，另一端与电C6连接至电源VSS，电阻R5、电容C6的共同端与运放器U1C的第9脚连接，运放器U1C第10脚与电C7连接至接地端，电阻R6与电C7并联且共同端与电阻7连接至运放器U1C第8脚，再与指示灯DL1连接，二极管D3一端与指示灯DL1连接，二极管D3另一端连接至二极管(D4、D9、D10)及电阻R25。

5、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的严重过载及手动复位电路，由运放器U2C、电阻(R8、R9、R10、R11)、电容(C8、C9、C10)、按钮S1、二极管D4、指示灯DL2串并联连接组成，运放器U2C第9脚连接电阻R8、电容C8至接地端，第10脚与按钮S1、电解电容C9、电阻R9连接至电源VDD又通过是C10和电阻R10接地，第8脚与电阻R11接至电阻R10至接地，另一路与指示灯DL2和二极管D4连接至电阻R25。

6、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的断相保护控制电路，是运放器U1A输出第四路到运放器U2A负输入端，由运放器U2A、电阻(R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24)、电容(C14、C15、C16、C17)、二极管(D6、D7、D8、D9)、运放器U2D、三极管Q1串并联组成，U2A的正输入端3与电阻R17、电阻R19和电容C13共同端相连接，R17接入电源VDD，电阻R19与电容C13另一端接地，U2A的第4脚接入电源VDD，第11脚接入电源VSS，U2A第1脚与电容C14连接，电容C14又与二极管(D6、D7)的共同端连接，电容C15和电阻R20并联一端与二极管D7连接，另一端与二极管D6连接至接入电源VSS，三极管Q1一端与电阻R20连接，一端与电阻R21连接至电源VDD，发射极接入二极管D8，二极管D 8接入运放器U2D的第13脚且与并联的电容C16和电阻R22相连接至接地，运放器U2D的第14脚分别与指示灯DL3和电阻R24连接，电阻R24接入运放器U2D的第12脚，电容C17与电阻23并联的共同端一端接入电阻R24，另一端接地，指示灯DL3又与二极管D9相连接，二极管D9分别与二极管(D3、D4、D10)连接。

7、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的驱动输出电路由三极管(Q2、Q3)和继电器(KM1、KM2)，电阻(R25、R26、R27、R28)，电容C23，二极管(D11、D12)串并联电连接组成，继电器KM1与电阻R26、二极管D11共同端接入电源VEE，三极管Q2的发射极与电容C23、三极管Q3发射极接入电源VDD，继电器KM1设置常开触点(95、96)，继电器KM2与二极管D12并联且接至电源VEE，其上设置常闭触(97、98)。

8、根据权利要求1或2所说的电力电容器保护器，其特征是所说的电源电路由降压电路、整流电路、稳压电路、滤波电路组成，电容C18与电阻R33并联一端接入220V或380V，另一端与电阻R35连接接入桥式整流器DB3第4脚；电容C19与电阻R32并联一端接入电源220V或390V，另一端接入电阻R34至桥式整流器DB3的第3脚构成降压电路；桥式整流器DB3的第1脚和第2脚与二极管(D13、D14、U4)、电容(C20、C21、C22)和电阻(R29、R30、R31)构成稳压电路，从而输出三个等级的电压(VDD、VEE、VSS)。