CN201134614Y - 带有中性线失效报警器的配电箱 - Google Patents

Abstract

一种带有中性线失效报警器的配电箱，在供电系统内的中性线失效时能发出显示、报警，本配电箱的电源由包括中性线、数个相的相线及地线组成的供电系统提供，在配电箱内的来自供电系统的中性接线端和地线接地端中分别引出一根导线，在这两根导线之间连接一中性线失效报警器，该报警器包括依次连接的中性线偏移电压的取出及隔离部件；偏移电压的整流及稳压部件；多谐振荡器以及报警显示部件。本配电箱在中性线失效时发出显示、报警信号，以使操作人员及时采取有效措施，避免负载设备损坏及触电事故的发生，具有使用安全的社会效果，可以在各类照明电源控制箱、检修电源箱和杂用电源箱上使用。

Description

带有中性线失效报警器的配电箱

技术领域

本实用新型涉及一种配电箱，尤其是指适用于三相五线制(TN-S系统的)低压配电系统供三相不对称负载使用的带有中性线失效报警器的一种配电箱。

背景技术

在低压配电系统对三相不对称负载的供电电路中为了确保三相相电压的均衡，一般需配用一根中性线。因为当三相不对称负载电路中的负载分配不均匀时，如果没有中性线的话，三相电源的相电压将会根据三相负载的大小自行进行分配，从而使每相电路上的负载承受高低不一的电压，造成负载设备过电压或欠电压运行，最终缩短设备使用寿命，严重时则直接损坏线路上的使用设备。同样，在三相五线制低压配电系统中，如果低压配电盘到现场不对称负载配电箱的中性线因异常原因(如连接松动、遭盗割等)而失效，那么配电箱上的三相相电压也会因三相负载的大小自行进行分配，所带设备将因承受不同的相电压而缩短使用寿命。更为严重的是由于中性线失效，会造成配电箱侧的中性线电位随三相负载的不对称程度而发生漂移，越不对称漂移得越厉害。一旦在对配电箱所带设备进行带电作业时，会触及以为“无电压”中性线而造成严重的触电伤亡事故。

参见图1，图1为现有的低压供电系统的结构示意图。

如图1所示，传统的低压供电、配电系统包括配电箱20以及提供配电箱20电源的供电系统10。图1所示的供电系统10是主电室低压配电盘(LP盘436盘3C)，其供给使用现场(精卷机械办公室)的照明灯电源(图1所示的单相负载设备100)的配电箱20电源。

上述供电系统10包括中性线N、相线L1、L2、L3及地线PE。如图1所示，如果中性线N出现在接线端子处紧固不良而熔断等异常情况时(图中的P点)，由于没有报警、显示装置，操作人员不能及时发现问题，因此没有采取必要措施，从而会导致使用现场(精卷机械办公室内)照明配电箱的三相相线L1、L2、L3的相电压非常不均衡(例，有可能分别为：370V、230V、130V左右)，中性线N对地电压E达100V，将使该照明配电箱20所带的照明灯具(图中所示的单相负载设备100)频繁损坏，更严重的还会导致触电事故的发生。

图1中的附图标记CP1-CP10表示每个负载(例每个照明灯)的断路器，附图标记CB表示每一相的总断路器。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种当中性线出现失效现象时产生显示和报警信号，以使操作人员及时采取有效措施，避免出现损坏设备及触电事故的带有中性线失效报警器的配电箱。

为了实现上述目的，本实用新型的一种带有中性线失效报警器的配电箱的技术方案为：

所述配电箱的电源由供电系统提供，供电系统包括中性线、数个相的相线及地线，所述配电箱的特征在于：

在所述配电箱内的来自所述供电系统的中性接线端和地线接地端中分别引出一根导线，在引出的这两根导线之间连接一中性线失效报警器，所述中性线失效报警器包括：两个输入端分别连接所述两根导线的中性线偏移电压的取出及隔离部件；与所述中性线偏移电压的取出及隔离部件的输出端连接的偏移电压的整流及稳压部件；与所述偏移电压的整流及稳压部件的输出端连接的多谐振荡器以及与多谐振荡器的输出端连接的报警显示部件；

所述中性线偏移电压的取出及隔离部件由一个隔离变压器组成；

所述偏移电压的整流及稳压部件由整流部件并联稳压部件组成，其中，整流部件的输入端与所述的隔离变压器的两个输出端分别连接，稳压部件的两端为偏移电压的整流及稳压部件的输出端，一端输出直流电压信号，另一端连接中性线失效报警器的地线；

所述多谐振荡器是由定时器组成的多谐震荡器电路，在定时器的第1脚接地端通过三极管接地，在三极管的基极与上述偏移电压的整流及稳压部件的直流电压信号输出端之间连接一多谐振荡器输出控制回路，定时器的第3脚为多谐振荡器的输出端，输出周期性方波；

所述报警显示部件包括与多谐振荡器的输出端分别连接的一显示部件及一报警部件。

本实用新型的效果：

本实用新型的带有中性线失效报警器的配电箱对现场供电系统与上级低压电源分配盘的中性线出现短线、连接端子锈蚀等致使中性线失效的现象时，对由此而造成的供电系统内的中性线对地的电压在超过一定值时能够发出显示、报警信号，以使操作人员及时采取有效措施，避免负载设备因过电压或欠电压运行而损坏及触电事故的发生，因此，带有本实用新型的报警器的配电箱具有使用安全的社会效果，可以在各类照明电源控制箱、检修电源箱和杂用电源箱上使用，具有广阔的推广应用的领域

为进一步说明本实用新型的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为现有的一个低压供电系统的结构示意图。

图2为带有本实用新型的配电箱的低压供电系统的结构示意图。

图3为本实用新型的配电箱的中性线失效报警器的结构框图。

图4为图3框图的具体电路的一个实施例示意图。

图5为本实用新型的中性线失效后的输入输出信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的带有中性线失效报警器的配电箱的具体实施方式进行详细说明。

本实用新型的带有中性线失效报警器的配电箱是通过对低压供电、配电系统，主要是对供电系统，以及现场照明配电箱和检修及杂用配电箱等供电、配电线路的分析调查，从其供电系统特征和中性线失效后特点进行分析研究，即中性线失效会造成相电压的不均衡、中性线电位发生漂移，对地产生电压差。以此着手采取有效措施，以避免负载设备因过电压或欠电压运行而损坏及触电事故的发生。根据这种现象的特点，在配电箱中设计出一种对中性线失效后，其对地电压超过一定值时能及时检测并进行报警显示的报警器。

参见图2，图2为本实用新型的配电箱的结构示意图。

本实用新型的配电箱20′的电源由供电系统10提供。

供电系统10包括中性线N、数个相的相线L1、L2、L3及地线PE。

本实用新型的配电箱是在配电箱20′内的来自现场供电系统10的中性线N接线端和地线E接地端中分别引出两根导线d1、d2，在两根导线d1、d2之间连接一中性线失效报警器(以下简称报警器)30，为了方便维修报警器30，在两根导线之间，报警器30串联一断路器CP。

参见图3、图4，图3为本实用新型的配电箱的中性线失效报警器的结构框图；图4为图3框图的具体电路的一个实施例示意图。

所述报警器30包括：连接于中性线接线端N的引出导线d1和接地端E的引出导线d2之间的中性线偏移电压的取出及隔离部件31；与中性线偏移电压的取出及隔离部件31的输出端连接的偏移电压的整流及稳压部件32；与偏移电压的整流及稳压部件32的输出端连接的多谐振荡器33以及与多谐振荡器33的输出端连接的报警显示部件34。

下面详细说明报警器30的电路结构。

所述中性线偏移电压的取出及隔离部件31由一个隔离变压器TR组成，来自现场供电系统中的中性线N接线端的引出导线d1和地线E接地端的引出导线d2分别通过断路器CP后连接隔离变压器TR的两个输入端。

所述偏移电压的整流及稳压部件32由整流部件并联稳压部件组成，其中，整流部件的输入端与所述的隔离变压器TR的两个输出端(即，中性线偏移电压的取出及隔离部件31的两个输出端)分别连接，将中性线偏移电压的取出及隔离部件31输出的交流电压转为直流电压；稳压部件稳定该直流电压信号。本实施例中，整流部件采用桥式整流块ZLO，稳压部件采用第1电容C1与第1稳压二极管WD1并联的电路。稳压部件的两端为偏移电压的整流及稳压部件32的输出端，其中一端连接报警器的地线(以下简称接地)，另一端输出直流电压信号。为了防止输出过大的电流，在整流部件与稳压部件之间串联一限流电阻电阻R1。

所述多谐振荡器33是由定时器41组成的多谐震荡器电路，本实施例的定时器采用市场供应的555定时器，为了方便控制多谐振荡器33的输出，在定时器41的第1脚接地端通过三极管BG接地，在三极管BG的基极与上述偏移电压的整流及稳压部件32的直流电压信号输出端之间连接一多谐振荡器输出控制回路，该多谐振荡器输出控制回路由第5电阻R5、采用可变电阻的第6电阻R6及第2稳压管DW2组成的串联电路，三极管BG的基极连接于第5电阻R5与第2稳压管DW2的共同连接点，即，当三极管BG截止时，多谐振荡器33的输出为高电平“1”。而当三极管BG饱和导通时，多谐振荡器33的输出为低电平“0”，则多谐振荡器33输出为周期性方波。所述定时器41的第2、6脚通过第2电容C2接地，同时又与第3电阻R3连接；第3电阻R3是可变电阻，其可变端连接定时器41的第7脚，第3电阻R3的另一端通过第2电阻R2连接报警器电源Vcc，定时器41的第4、8脚连接报警器电源Vcc；所述的定时器41的第3脚为所述多谐振荡器33的输出端。

所述报警显示部件34包括与多谐振荡器33的输出端分别连接的一显示部件(本实施例采用发光二极管LED)及一报警部件(本实施例采用蜂鸣器F)，其中显示部件LED的输出端通过第4电阻连接报警器电源Vcc，蜂鸣器F的输出端连接报警器电源Vcc。

下面对本实用新型的带有中性线失效报警器的配电箱的工作状态进行说明。

在现场供电系统中，一旦中性线N发生断线等现象，造成中性线N失效的情况时，该中性线N对地的电位会发生偏移动，此时，该中性线N的偏移电压由中性线偏移电压的取出及隔离部件31取出并进行隔离。然后经偏移电压的整流及稳压部件32把中性线偏移电压的交流信号转换为直流信号，并加以稳压。多谐振荡器33的作用是当监视的中性线N偏移电压信号达到设定值后，由于中性线失效后产生的偏移电压，使三极管BG饱和导通，使多谐振荡器33输出一定周期的方波作为报警信号。该报警信号通过报警显示部件34将周期性方波转换为闪烁的信号灯显示以及蜂鸣器报音进行警示。

参见图5，图5为本实用新型的中性线N失效后的输入输出信号示意图，在图5中Ui为中性线偏移电压(N-E之间)及经整流后的直流电压信号，在多谐振荡器33中，由直流电压信号控制多谐震荡器的接地极，当直流电压信号下于设定值时，多谐震荡器不工作，一旦直流电压信号大于设定值后，多谐震荡器就工作，其输出电压V₀(周期性方波)接入报警显示部件34，从而发出闪烁报警灯光及报警声音，使操作人员能够及时查找造成失效的原因，排除安全隐患，确保用电设备的正常工作，避免触电事故的发生。

本实用新型的配电箱可应用于现场的不对称负载使用的各类电源箱中，如钢铁厂的照明电源控制箱、检修电源箱和杂用电源箱上，具有广阔的推广应用的领域。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (10)

1、一种带有中性线失效报警器的配电箱，所述配电箱的电源由供电系统提供，供电系统包括中性线、数个相的相线及地线，所述配电箱的特征在于：

在所述配电箱内的来自所述供电系统的中性接线端和地线接地端中分别引出一根导线，在引出的这两根导线之间连接一中性线失效报警器，所述中性线失效报警器包括：两个输入端分别连接所述两根导线的中性线偏移电压的取出及隔离部件；与所述中性线偏移电压的取出及隔离部件的输出端连接的偏移电压的整流及稳压部件；与所述偏移电压的整流及稳压部件的输出端连接的多谐振荡器以及与多谐振荡器输出端连接的报警显示部件；

所述中性线偏移电压的取出及隔离部件由一个隔离变压器组成；

所述偏移电压的整流及稳压部件由整流部件并联稳压部件组成，其中，整流部件的输入端与所述的隔离变压器的两个输出端分别连接，稳压部件的两端为偏移电压的整流及稳压部件的输出端，一端输出直流电压信号，另一端连接中性线失效报警器的地线；

所述多谐振荡器是由定时器组成的多谐震荡器电路，在定时器的第1脚接地端通过三极管接地，在三极管的基极与上述偏移电压的整流及稳压部件的直流电压信号输出端之间连接一多谐振荡器输出控制回路，定时器的第3脚为多谐振荡器的输出端，输出周期性方波；

所述报警显示部件包括与多谐振荡器的输出端分别连接的一显示部件及一报警部件。

2、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述两根导线之间，所述报警器串联一断路器。

3、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述整流部件采用桥式整流块。

4、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述稳压部件采用第1电容C1与第1稳压二极管WD1并联的电路。

5、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述整流部件与所述稳压部件之间串联一限流电阻电阻。

6、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述定时器采用555定时器。

7、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述多谐振荡器输出控制回路由第5电阻、采用可变电阻的第6电阻及第2稳压管组成的串联电路，三极管的基极连接于第5电阻与第2稳压管的共同连接点。

8、如权利要求1或6所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述定时器的第2、6脚通过第2电容接地，同时又与第3电阻连接；第3电阻是可变电阻，其可变端连接定时器的第7脚，第3电阻的另一端通过第2电阻连接中性线失效报警器电源，定时器的第4、8脚连接中性线失效报警器电源。

9、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述显示部件采用发光二极管。

10、如权利要求1所述的带有中性线失效报警器的配电箱，其特征在于：

所述报警部件采用蜂鸣器。

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