CN204732875U

CN204732875U - 一种缺相保护装置

Info

Publication number: CN204732875U
Application number: CN201520519337.3U
Authority: CN
Inventors: 演云柱
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2025-07-17

Abstract

本实用新型公开了一种缺相保护装置，用于连接在三相供电系统和三相用电设备之间，包括：三个变压器，每个变压器对应三相供电系统中的其中一相和三相用电设备的其中一相，三个变压器初级线圈的非同名端分别连接到中性线(N)，三个变压器的次级线圈相串联，形成串联电路，所述串联电路的一端连接到中性线(N)；所述变压器在检测到对应相的线路缺相时，所述变压器初级线圈的同名端连接到中性线(N)，非同名端连接到中性线(N)，所述串联电路的另一端连接到用电设备的对应相。本实用新型可以在三相供电系统发生任意缺少一相的情况下，通过另外两相合成第三相替代，从而重建了三相供电。

Description

一种缺相保护装置

技术领域

本装置涉及交流电力配送、电力系统保护领域，特别是涉及一种缺相保护装置。

背景技术

众所周知，三相用电设备如电机等，在缺相工作时会烧毁，因此大部分的三相供电系统和用电设备为了防止缺相工作，采取拉闸断电措施进行系统保护，造成用电设备停止工作，生产停止。或安装三相逆变器保持供电。但是由于受到电子器件功率限制，此类逆变器对于超大功率用电设备无法保障。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型针对上述问题设计的，防止三相用电设备的缺相工作。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种缺相保护装置，用于连接在三相供电系统和三相用电设备之间，包括：三个变压器，每个变压器对应三相供电系统中的其中一相和三相用电设备的其中一相，三个变压器初级线圈的非同名端分别连接到中性线，三个变压器的次级线圈相串联，形成一串联电路，所述串联电路的一端连接到中性线；

在第一状态下，三个变压器初级线圈的同名端连接到三相供电系统的对应相，所述串联电路的另一端接空载,三相供电系统的三个相线分别连接到三相用电设备的对应相；

当其中一个变压器对应的三相供电系统的相存在缺相时，该变压器初级线圈的同名端连接到中性线，该变压器对应的三相用电设备的相线连接到所述串联电路的另一端。

优选地，所述第一状态为三相供电系统中不存在缺相状态。

优选地，还包括缺相判断电路和连接在三相供电系统线路上的进线三相接触器，所述缺相判断电路用于检测三相供电系统的缺相状态，并根据缺相状态来控制进线三相接触器的开闭。

优选地，还包括缺相侦测电路，用于检测三相供电系统中是否缺相，并控制变压器初级线圈同名端连接到三相供电系统的对应相或中性线，以及用于控制三相用电设备的对应相连接到串联电路的另一端或三相供电系统中的对应相。

优选地，三个变压器分别是第一变压器、第二变压器、第三变压器，还包括第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器、第五接触器、第六接触器,所述第一变压器初级线圈的同名端连接第一接触器的动触点，所述第一接触器的常开触点与三相供电系统中的第一相连接，常闭触点与中性线连接；所述第二变压器初级线圈的同名端连接第二接触器动触点，所述第二接触器的常开触点与三相供电系统中的第二相连接，常闭触点与中性线连接；所述第三变压器初级线圈的同名端连接第三接触器动触点，所述第三接触器的常开触点与三相供电系统中的第三相连接，常闭触点与中性线连接；

所述第一变压器次级线圈的非同名端连接第四接触器、第五接触器、第六接触器的常闭触点，所述第四接触器的常开触点连接到三相供电系统中的第一相，所述第四接触器的动触点连接三相用电设备的第一相；所述第二变压器次级线圈的非同名端连接第一变压器次级线圈的同名端，所述第五接触器的常开触点连接到三相供电系统中的第二相，所述第五接触器的动触点连接三相用电设备的第二相；所述第三变压器次级线圈的非同名端连接第二变压器次级线圈的同名端，所述第六接触器的常开触点连接到三相供电系统中的第三相，所述第六接触器的动触点连接三相用电设备的第三相。

优选地，所述缺相侦测电路包括第一缺相侦测电路、第二缺相侦测电路、第三缺相侦测电路，分别与三相供电系统中的对应相连接。

(三)有益效果

上述技术方案具有如下优点：本实用新型设计了一种装置，可以在三相供电系统发生任意缺少一相的情况下，通过另外两相合成第三相替代，从而重建了三相供电，在不缺相的两路电压、频率、相位都正常的情况下，合成而来的第三相也符合三相电源标准对第三相的相位、频率、电压的要求，可以等效地为负载供电。通过本装置消除了用户侧缺相，避免用户设备工作在缺相状态。这种装置具有全自动侦测任意相缺相，全自动保护，缺相发生时不断电，功率大和可靠性高的特点。合成功能投入和退出工作时，对负载侧相序也保持不变。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的缺相保护装置的第一状态示意图；

图3为本实用新型的缺相保护装置的第二状态示意图；

图4为本实用新型的缺相保护装置的第三状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1所示，为本实用新型的原理图，因为交流电源三相固定相差120度，就有任意第三相等于另外两相矢量和取负。两相合成第三相变压器组工作原理：合成变压器组是利用三相交流电各相相差120度的特点，应用120度相差信号每两组矢量相加取反等于第三相的原理。应用这个原理解决固定相的缺相合成时只需要使用2个变压器，即两个变压器的初级同名端分别接正常两相的相线，两个非同名端都接中性线，次级同名端与非同名端依次串联后，剩下的同名端接中性线，剩下的非同名端即输出合成出的第三相。

以合成C相为例，即A+B＝-C(数学公式表示为：-(SinA+Sin(A+120度))＝Sin(A+240度)。A相和B相分别接入两个变压器的初级线圈的同相输入端，非同名端接中性线N，次级线圈串联后，同名端接中性线，在非同名端输出一个合成的C相C’。

同理，以图1所示变压器组，改变输入两相，也可以得到另外的第三相，即任意一相缺相可以通过这个变压器组由另外两相合成出来，(参考图2)产生的第三相以o标识。图中使用了三个变压器做为两相合成第三相变压器组的变形，在输入输出配线功能电路的作用下，除了可以达到任意缺一相时合成替代功能外，装置还能根据输入情况，使缺相合成功能自动切入和退出供电，负载也自动在直接供电和合成供电之间自动切换。

本实用新型为了实现任意三相缺相都能被自动合成替代的功能，采用的技术方案如下：

1.本实施例的装置包括缺相判断电路1、进线三相接触器2、缺相检测电路3、4、5，输入输出配线开关6、7、8，合成变压器组9、10、11。

2.缺相判断电路1对输入电源三相中不足两相的情况进行侦测。不足两相时驱动进线三相接触器2断开；符合至少有两相正常供电的条件下，驱动进线接触器2闭合。

3.缺相侦测电路3、4、5分别对三相供电系统中的A、B、C相电压进行缺相判断，驱动输入输出配线开关6、7、8动作。

4.输入输出配线开关6、7、8可以分别等效为一个双刀双掷开关。

5.合成变压器组由三个变压器9、10、11组成，三个变压器的初级线圈非同名端接中性线N，同名端依次接输入输出配线开关6、7、8的三个接触器P1、P2、P3的动触点；三个变压器的次级依次串联后，同名端接中性线N，非同名端为合成输出o。

6.输入输出配线开关6对应的第一接触器P1的动触点接第一变压器9的初级线圈同名端，对应的常闭触点接中性线，常开触点接三相供电系统的A相；第四接触器P4的动触点接负载端AA，对应的常闭触点接合成输出o，常开触点接A相。三相供电系统的A相供电正常时，常开触点闭合，常闭触点断开。三相供电系统的A相缺相时，常闭触点闭合，常开触点断开。

7.输入输出配线开关7对应的第二接触器P2的动触点接第二变压器10的初级线圈同名端，对应的常闭触点接中性线，常开触点接B相；P5的动触点接负载端BB，对应的常闭触点接合成输出o，常开触点接B相。B相供电正常时，常开闭合，常闭断开。B相缺相时常闭闭合，常开断开。

8.输入输出配线开关8的P3的动触点接第三变压器11的初级线圈同名端，对应的常闭触点接中性线，常开触点接C相；第六接触器P6的动触点接负载端CC，对应的常闭触点接合成输出o，常开触点接CC相。三相供电系统的C相供电正常时，常开触点闭合，常闭触点断开。三相供电系统C相缺相时，常闭触点闭合，常开触点断开。

工作过程：

1.无缺相：如图3所示，缺相判断电路1驱动进线三相接触器2闭合；缺相侦测电路3、4、5驱动输入输出配线开关6、7、8的P1、P2、P3、P4、P5、P6的动触点同时与各自对应的常开触点接通。这样，三相供电系统的A、B、C三相被依次接入合成变压器9、10、11的初级线圈的同名端；三相供电系统的A、B、C三相被直接供给负载；合成变压器9、10、11的次级线圈串联后的同名端接中性线；非同名端输出的合成第三相o电压为零(因为SINA+SINB+SINC＝0)，被悬空。

2.缺A相：如图4所示，缺相判断电路1驱动进线三相接触器2闭合；第一缺相侦测电路3驱动输入输出配线开关6的第一接触器P1和第四接触器P4的动触点同时转换至与对应的常闭触点闭合；缺相侦测电路4、5驱动输入输出配线开关7、8的接触器P2、P3、P5、P6的动触点同时与对应的常开触点接通。这样，三相供电系统的B、C相被依次接入合成变压器10、11的初级线圈的同名端；三相供电系统的B、C相正常向负载供电；三相供电系统的A相负载线路与合成第三相o唯一连接；第一变压器9的初级线圈的同名端也被与中性线N接通；

因为第一变压器9的初级线圈的同名端和非同名端都被短接至中性线N，由变压器原理可知，第一变压器9的次级线圈也因此被短路。在第一变压器9、第二变压器10、第三变压器11的次级线圈串联下，串联后的同名端接中性线N，第二变压器10、第三变压器11次级电压相加的结果经第一变压器9的次级线圈被输出到合成第三相o。以消除串联在合成输出回路中的变压器9的电感带来的附加相移。

3.缺B相：输入缺两相判断电路1驱动进线三相接触器2闭合；第二缺相侦测电路4驱动输入输出配线开关7的接触器P2、P5的动触点同时转换至与对应的常闭触点闭合；缺相侦测电路3、5驱动输入输出配线开关6、8的接触器P1、P3、P4、P6的动触点同时与对应的常开触点接通。这样，三相供电系统的A、C相被依次接入合成变压器9、11的初级线圈的同名端；三相供电系统的A、C正常向负载供电；三相供电系统的B相负载线路与合成第三相o唯一连接；第二变压器10的初级线圈的同名端也被与中性线N接通；

因为第二变压器10的初级线圈的同名端和非同名端都被短接至中性线N，由变压器原理可知，第二变压器10的次级线圈也因此被短路。在第一变压器9、第二变压器10、第三变压器11的次级线圈串联下，串联后的同名端接中性线N，第一变压器9、第三变压器11次级电压相加的结果经第二变压器10的次级线圈被输出到合成第三相o。以消除串联在合成输出回路中的第二变压器10的电感带来的附加相移。

4缺C相：输入缺两相判断电路1驱动进线三相接触器2闭合；缺相侦测电路5驱动输入输出配线开关8的接触器P3、P6的动触点同时转换至与对应的常闭触点闭合；缺相侦测电路3、4驱动输入输出配线开关6、7的接触器P1、P2、P4、P5的动触点同时与对应的常开触点接通。这样，三相供电系统的A、B相被依次接入合成变压器9、10的初级线圈的同名端；三相供电系统的A、B相正常向负载供电；三相供电系统的C相负载线路与合成第三相o唯一连接；第三变压器11的初级线圈的同名端也被与中性线N接通；

因为第三变压器11的初级线圈的同名端和非同名端都被短接至中性线N，由变压器原理可知，第三变压器11的次级线圈也因此被短路。在第一变压器9、第二变压器10、第三变压器11的次级线圈串联下，串联后的同名端接中性线N，第一变压器9、第二变压器10次级电压相加的结果经第三变压器11的次级线圈被输出到合成第三相o。以消除串联在合成输出回路中的变压器11的电感带来的附加相移。

5.缺两相：输入缺两相判断电路1驱动进线三相接触器2断开；缺相侦测电路3、4、5驱动输入输出配线开关6、7、8的接触器P1、P2、P3、P4、P5、P6的动触点同时与各自对应的常闭触点接通。这样，合成变压器9、10、11的初级线圈的同名端都被短接到中性线N；三相供电系统的A、B、C三相被与负载断开；合成变压器9、10、11的次级线圈串联后的同名端接中性线；非同名端输出的合成第三相o电压为零(因为变压器9、10、11输入为0)；负载三相短接至合成第三相o。

由以上可知，本装置用于三相缺相保护时，按照矢量相加取反的原理完成所缺相合成替代。任意缺少的第三相，都可以由正常的另外两相通过本合成变压器组合成出来，该合成而来的第三相与正常两相组成的三相交流电系统符合三相交流供电系统对各相频率、电压、相位的要求，可向负载供电。三相都正常时，合成变压器组输出为零，负载由输入三相直接供电。

在本装置中，为了实现不断电自动响应的任意相缺相保护，使用了3个变压器，通过缺相侦测电路3、4、5和输入输出配线开关6、7、8对三个变压器9、10、11的输入输出进行配置。使用3个变压器的方法，3相电源线路分别接入合成变压器组的三个变压器初级同名端，非同名端都接中性线，3个变压器的次级同名端和非同名端依次串联后，剩下的同名端接中性线，非同名端即为输出合成出来的第三相o。当缺相侦测电路3、4、5侦测到三相都正常时，合成变压器组9、10、11对三相供电系统的A、B、C三相输入进行矢量相加取反合成o，结果等于零，此时合成输出将被输入输出配线开关从负载断开，不影响负载由输入直接供电。当缺相侦测电路3、4、5侦测到其中一相缺相(如A相)时，第一变压器9输入被断开，初级同名端短接到中性线，第一变压器9通过次级串联在另外两个变压器10、11的次级线圈中。第二变压器10、第三变压器11的输入B相和C相通过合成变压器组的矢量相加取反后产生出等效的A相。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种缺相保护装置，用于连接在三相供电系统和三相用电设备之间，其特征在于，包括：三个变压器，每个变压器对应三相供电系统中的其中一相和三相用电设备的其中一相，三个变压器初级线圈的非同名端分别连接到中性线(N)，三个变压器的次级线圈相串联，形成一串联电路，所述串联电路的一端连接到中性线(N)；

当其中一个变压器对应的三相供电系统的相存在缺相时，该变压器初级线圈的同名端连接到中性线(N)，该变压器对应的三相用电设备的相线连接到所述串联电路的另一端。

2.根据权利要求1所述的缺相保护装置，其特征在于，所述第一状态为三相供电系统中不存在缺相状态。

3.根据权利要求2所述的缺相保护装置，其特征在于，还包括缺相判断电路(1)和连接在三相供电系统线路上的进线三相接触器(2)，所述缺相判断电路(1)用于检测三相供电系统的缺相状态，并根据缺相状态来控制进线三相接触器(2)的开闭。

4.根据权利要求3所述的缺相保护装置，其特征在于，还包括缺相侦测电路(3,4,5)，用于检测三相供电系统中是否缺相，并控制变压器初级线圈同名端连接到三相供电系统的对应相或中性线(N)，以及用于控制三相用电设备的对应相连接到串联电路的另一端或三相供电系统中的对应相。

5.根据权利要求1-4任何一项所述的缺相保护装置，其特征在于，三个变压器分别是第一变压器(9)、第二变压器(10)、第三变压器(11)，还包括第一接触器(P1)、第二接触器(P2)、第三接触器(P3)、第四接触器(P4)、第五接触器(P5)、第六接触器(P6),所述第一变压器(9)初级线圈的同名端连接第一接触器(P1)的动触点，所述第一接触器(P1)的常开触点与三相供电系统中的第一相(A)连接，常闭触点与中性线(N)连接；所述第二变压器(10)初级线圈的同名端连接第二接触器(P2)动触点，所述第二接触器(P2)的常开触点与三相供电系统中的第二相(B)连接，常闭触点与中性线(N)连接；所述第三变压器(11)初级线圈的同名端连接第三接触器(P3)动触点，所述第三接触器(P3)的常开触点与三相供电系统中的第三相(C)连接，常闭触点与中性线(N)连接；

所述第一变压器(9)次级线圈的非同名端连接第四接触器(P4)、第五接触器(P5)、第六接触器(P6)的常闭触点，所述第四接触器(P4)的常开触点连接到三相供电系统中的第一相(A)，所述第四接触器(P4)的动触点连接三相用电设备的第一相(AA)；所述第二变压器(10)次级线圈的非同名端连接第一变压器(9)次级线圈的同名端，所述第五接触器(P5)的常开触点连接到三相供电系统中的第二相(B)，所述第五接触器(P5)的动触点连接三相用电设备的第二相(BB)；所述第三变压器(11)次级线圈的非同名端连接第二变压器(10)次级线圈的同名端，所述第六接触器(P6)的常开触点连接到三相供电系统中的第三相(C)，所述第六接触器(P6)的动触点连接三相用电设备的第三相(CC)。

6.根据权利要求5所述的缺相保护装置，其特征在于，所述缺相侦测电路(3,4,5)包括第一缺相侦测电路(3)、第二缺相侦测电路(4)、第三缺相侦测电路(5)，分别与三相供电系统中的对应相连接。