CN2035153U

CN2035153U - 静电感应式高压开关故障保护器

Info

Publication number: CN2035153U
Application number: CN 88204824
Authority: CN
Inventors: 高赟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-04-29
Filing date: 1988-04-29
Publication date: 1989-03-29

Abstract

本实用新型属电学领域的紧急保护装置。该静电感应式高压开关故障保护器是由安全型分压器、保护继电器及其控制电路所组成，电容分压器的高压端电容可采用表面带环形波纹的电瓷为介质或空气介质。它的控制电路可用集成块作成的比例放大器型式、可用晶体管开关电路，亦可用偏振光光耦控制电路的型式来控制保护继电器的动作。它可用作触点粘接、高压真空开关击穿及开关的其它机械故障的保护。

Description

本实用新型属于电学领域中的紧急保护装置。

常见的高压开关的故障有触点熔焊粘接、高压真空开关被击穿或因开关的一些其它机械故障致使高压线路关断后有一相、两相甚至三相不能切断，使高压开关后的线路带电，极易造成器械的事故和危及人身安全。经调查知，目前尚无一种安全简易的高压开关故障的保护装置。

本实用新型的目的在于为克服因高压开关故障使开关部位的电路不能完全断开所能引起电器和人身安全的问题，提供一种结构简单、动作可靠的保护器，拟采用静电感应原理，在安全型电容分压器上取出故障信号，经控制电路操作保护继电器来控制有故障高压开关的前一级开关或驱动报警线路动作。

本技术方案是这样实现的，该静电感应式高压开关故障保护器是由取得故障信号的安全型电容分压器、保护继电器及其控制电路所组成的。其电容分压器的高压端电容为具有安全的电气间隙和爬电距离的表面带有环形波纹的高压电瓷介质的平板电容或具有安全电气间隙的空气介质的平板电容，保护继电器是由控制电路操作的，其控制电路可有三种型式：

用运算放大器F007集成块搭成的电容负反馈式的比例放大器的控制电路；

采用高入端阻抗的晶体管放大器的控制电路；或采用偏振光光电耦合控制晶体管放大器的控制电路。

上述的控制电路是由电容分压器输出端接F007的反相输入端，F007的两输入端用正反两保护用的二极管并联耦合，且正相输入端接地，F007的输出端与反相输入端之间接反馈电容器、它的输出端经高压开关控制的中间继电器的长闭触点J₀及负载接地，J₀在开关分断后闭合。上述的负载为保护继电器及并联保护用的稳压管。其控制电路

是由一串联晶体管的放大器再耦合一晶体管开关控制负载，其负载是保护继电器及并联保护用的二极管。它的控制电路是由电光源、起偏器、带有液晶介质的电容、检偏器及光敏电阻组成的光电耦合器和用光敏电阻作偏置控制负载的晶体管放大器所组成，其负载为保护继电器和并联的保护用的二极管。

在串联电容形成的分压器后选用不同的控制电路来控制保护继电器，因此在本方案中形成三种实施例。下面结合附图说明各实施例的原理和结构。

图1是静电感应式高压开关故障保护器采用集成块控制电路的原理图。

图中只画出了A相的控制电路，B相、C相相同从略。因高压开关的故障可能发生一相或多相熔焊粘接，设A相被粘接。本设计适用在6KV高压线路上，则A点对地电压为6000／

\sqrt{3}

＝3464.1伏，经电容器C₁和C₂串联分压，取C₂为1000PF，C₁为0.867PF，承受在C₁两端的电压V_iA＝ (C₁)/(C₁+C₂) ×3464.1＝3伏，为避免高压导入低压回路造成危险，因此C₁两极板间的距离d不能小于该电压的最小电气间隙，C₁若作成空气介质的电容当d＝105mm时，由公式C＝ε· (S)/(d) 求出平板面积为S＝0.01028m²，作成正方形时S＝a²，a＝101mm。为使两极板间的距离易于固定，也可用高压电瓷作电容器C₁的中间介质，对6KV的高压电路，电气间隙 d仍取105mm极板作成圆形，由公式C＝ε₀ε (S)/(d) 求得平板面积S＝0.00184m²，则电瓷介质的直径为48mm。对C除要求电气间隙满足要求外，还应使爬电距离不小于规定值，取其爬电距离为210mm，则可在电瓷介质的表面压成环形的波浪曲面来实现。J₀为高压开关辅助触点在高压开关断开后呈闭合状态，若A相粘接，V_ia为3伏，图1中运算放大器F007与电容C₂、C₃组成比例放大器，因而V₀＝ (C₂)/(C₃) V_i＝12伏，使保护继电器J的线圈带电吸合，其触头驱动前级开关动作或使报警回路接通而报警。

将A、B、C三相接成加法器，因为 V_iA＋ V_iB＋ V_iC＝0，因而当两相的触点同时粘接时（如A、B）则｜V₀｜＝｜（ V_iA＋ V_iB）× (C₂)/(C₃) ｜＝｜－ V_iC× (C₂)/(C₃) ＝12伏，为避免三相触点同时熔焊粘接 V_i＝0，可取其中一项的C₂值为另外两项的一半，此时由于放大倍数少了一倍，可选动作电压范围宽的保护继电器。但三相触点同时熔焊的可能性是极小的。

图2是采用晶体管控制电路的高压开关故障保护器的电原理图。该设计取保护继电器动作时V_i为6伏。平时 V_i为0时，12MΩ的正反馈作用使V_D＝0.32V，当 V_i为6伏时，其正半波使低饱和型三极管3DG120B饱和，3DG120C截止，E点电位升高，通过12MΩ的正反馈使D点维持高电位，E点的高电位又使3DK4B饱和，使保护继电器工作。

图3是采用偏振光的光电耦合晶体管电路高压开关故障保护器的电原理图。它是根据扭曲向列型液晶对光线的垂直扭转作用，由光电耦合电路控制三极管的放大器，驱动保护继电器动作。C₂由液晶和透明电极组成，当电极两端电压为0时，在两个电极之间的液晶分子扭曲90°，经起偏器的极化光穿过C₂时，其方向也扭转了90°，与起偏器极化方向相同的检偏器阻挡光的通过，此时光敏电阻的电阻值较大，三极管处于截止状态，保护继电器不动作；当开关发生故障，触头熔焊时，高压线路带电使C₂两端产生电压，该电压使液晶分子被取向不再扭曲，经过起偏器的极化光透过C₂时不再改变极化方向，光线可以透过检偏器照射在光敏电阻上，使阻值下降，A点电位升高，三极管3DD61B导通，保护继电器J动作。

其中C₂为1000PF，采用液晶和二氧化锡透明电极，取向电压为1～10伏，功耗不大于0.1微瓦／厘米²，板面积为1cm²。C₁为0.867PF。为解决两相触点粘接的问题可按图1线路将三相信号接成加法器即可。为避免三相触点同时熔焊粘接，亦可使三相中的一相C₂值取为另外两相C₂值的一半即可。采用本技术方案能体现如下优点：（1）用途广，它可用来作高压开关触头熔焊保护；可以作高压真空开关的穿管保护；还可以作监测保护其它交流高压电器设备带电之用。（2）本保护器可在电力系统正常工作的情况下自动工作，可避免事故的扩大，为高压真空开关的推广创造了条件，可实现变电室无人值班化。（3）它结构简单、安全可靠、成本低、易于制造推广。（4）本方案不但能用在6KV线路，更可用在10KV或其它电压等级的线路上。

在附图中：（1）－高压开关的进线端；（2）－高压开关；（3）－高压端电瓷介质电容；（4）－高压开关的出线端；（5）－电光源；（6）－起偏器；（7）－电容极板；（8）－液晶介质；（9）－检偏器。三个实施例中的保护继电器均采用JTX型。

Claims

1、一种静电感应式高压开关故障保护器，其特征是它由取得故障信号的安全型电容分压器、保护继电器及其控制电路所组成的，其电容分压器的高压端电容为具有安全的电气间隙及爬电距离的表面带有环形波纹的高压电瓷介质的平板电容或具有安全电气间隙的空气介质的平板电容，其保护继电器为控制电路的负载，其控制电路可有三种型式：用F007集成块搭成的电容负反馈式的比例放大器检测信号的控制电路；

2、按照权利要求1所述的高压开关故障保护器，其特征是它的控制电路

是由电容分压器输出端接F007反相输入端，F007的两输入端用正反两保护二极管并联耦合且正向输入端接地，其F007的输出端与反相输入端之间接反馈电容器，并经高压开关控制的中间继电器的长闭触点J₀及负载接地，J₀在开关分断后闭合；其负载为保护继电器及并联保护用的稳压管。

3、按照权利要求1所述的高压开关故障保护器，其特征是它的控制电路是由一串联晶体管的放大器、再耦合一晶体管开关控制负载，其负载是保护继电器及并联保护用的二极管。

4、按照权利要求1所述的高压开关故障保护器，其特征是它的控制电路

是由电光源、起偏器、带有液晶介质的电容、检偏器及光敏电阻组成的光电耦合器，和用光敏电阻作偏置控制负载的晶体放大器所构成，其负载是保护继电器和并联保护用的二极管。