CN204809859U - 剩余电流动作保护器缺零保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种剩余电流动作保护器缺零保护电路包括整流电路、故障检测电路、剩余电流动作保护模块和脱扣控制模块。整流电路对断路器出线侧的三相电压进行整流。故障检测电路电性连接整流电路，检测整流电路输出的三相电压的过压信号并输出过压故障信号。剩余电流动作保护模块电性连接整流电路和故障检测电路，接收故障检测电路输出的过压故障信号并输出驱动信号。脱扣控制模块包括与断路器机械连接的脱扣器和脱扣控制开关，脱扣控制开关电性连接剩余电流动作保护模块并根据驱动信号驱动脱扣器执行脱扣操作。

Description

剩余电流动作保护器缺零保护电路

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，且涉及一种剩余电流动作保护器缺零保护电路。

背景技术

目前，在低压电网的实际运行中，由于低压供电线路供电范围大，分支线路多，供电情况复杂，导致缺零、断零故障时有发生。在发生该故障时，在线路负载平衡的情况下，三相电压不会出现较大的偏差，不至于损坏电器设备，然而在实际应用状态下，线路三相负载平衡的状态是极少的。如果出现缺零故障，用户的单相电压就会出现很大的偏差，从而导致损坏家用电器设备。

为了解决这个故障的危害，虽然可以用单相过压保护装置来保护电器设备，但这个单相过压保护装置应用并不广泛，而且增加用户的设备负担。

实用新型内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，提供一种可解决供电线路缺零故障的危害的剩余电流动作保护器缺零保护电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种剩余电流动作保护器缺零保护电路包括整流电路、故障检测电路、剩余电流动作保护模块和脱扣控制模块。整流电路对断路器出线侧的三相电压进行整流。故障检测电路电性连接整流电路，检测整流电路输出的三相电压的过压信号并输出过压故障信号。剩余电流动作保护模块电性连接整流电路和故障检测电路，接收故障检测电路输出的过压故障信号并输出驱动信号。脱扣控制模块包括与断路器机械连接的脱扣器和脱扣控制开关，脱扣控制开关电性连接剩余电流动作保护模块并根据驱动信号驱动脱扣器执行脱扣操作。

于本实用新型一实施例中，故障检测电路包括电压采样模块、检测模块和开关电路。电压采样模块获取整流后的三相电压。检测模块与电压采样模块相连接，当整流后的三相电压过压，检测模块导通，输出控制信号至开关电路。开关电路电性连接检测模块和剩余电流动作保护模块，在控制信号作用下，开关电路导通将过压故障信号输出至剩余电流动作保护模块。

于本实用新型一实施例中，电压采样模块包括由第一电阻和第二电阻组成的分压网络，检测模块为与电压采样模块反向连接的稳压管，当整流后的三相电压过压，第二电阻上的压降大于稳压管的击穿电压，稳压管被击穿导通。

于本实用新型一实施例中，电压采样模块还包括并联在第二电阻两端的电容。

于本实用新型一实施例中，开关电路包括第一可控硅和光电触发开关，第一可控硅的控制极与稳压管的正极相连接，第一可控硅的阳极与光电触发开关的输入端相连接，光电触发开关的输出与剩余电流动作保护模块相连接。

于本实用新型一实施例中，脱扣控制开关为第二可控硅，第二可控硅的控制极与剩余电流动作保护模块相连接，第二可控硅的阳极与脱扣器相连接，第二可控硅的阴极接地。

于本实用新型一实施例中，整流电路为三相半波整流电路。

综上所述，本实用新型提供的剩余电流动作保护器缺零保护电路与现有技术相比，具有以下优点：

在低压电网安装规程中，要求在三相供电支路的末端安装剩余电流动作保护模块，本实用新型在剩余电流动作保护模块的基础上增加缺零保护电路。当线路出现缺零现象时，三相负载电压不平衡，某一相势必存在过压。故障检测电路检测过压故障信号，并将过压故障信号输出至剩余电流动作保护模块，剩余电流动作保护模块输出驱动信号使得脱扣器动作，实现断路器分闸。缺零保护电路不仅可为电气设备提供完善的安全保护，同时该缺零保护电路是在现有的剩余电流动作保护模块上进行的改进，经济又方便的解决供电线路缺零故障的危害。

此外，采用分压网络来实现整流后三相电压的采样，并利用稳压管作为检测模块，当采样后得到的三相电压中某一相过压并超过稳压管的击穿电压时稳压管导通并输出控制信号至开关电路，开关电路导通输出故障检测信号至剩余电流动作保护模块。在电路设计中用户只需更改分压网络内分压电阻的比值以及稳压管的击穿电压即可满足不同电气设备的安全保护，具有很好的通用性能。为提高检测精度以及对开关电路的控制稳定性，设置电压采样模块还包括并联在第二电阻两端的电容，电容可滤除采样得到的电压信号内的交流信号，同时存储能量，当稳压管导通时，电容上的电荷触发开关电路导通。

为让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1所示为现有的剩余电流动作保护器的安装原理图。

图2所示为本实用新型一实施例提供的剩余电流动作保护器缺零保护电路的原理图。

具体实施方式

如图1所示为现有的剩余电流动作保护器的安装原理图，图中，LA、LB、LC、N为支线开关的进线，K1为剩余电动作保护器，RLA、RLB、RLC分别表示各支路负载，UA、UB、UC分别代表各支路的电压监测。在配电系统中使用的剩余电流动作保护器一般是3P+N产品，一般由空气断路器、零序电流互感器、以及控制电子线路组成，控制电子线路一般从断路器的出线侧取得电源，经整流后供电子线路使用。同时，电子线路通过零序电流互感器随时检测应用线路中的剩余电流，如果剩余电流超过预定的阀值，则驱动脱扣器使剩余电流动作保护器分断主电路。

在现有的电路中，线路正常供电的情况下，即相线、零线均处于可靠连接的状态，各相负载上的电压均为相电压，在导线内阻可以忽略不计的情况下，各相负载上的电压不会因各相负载的变化而变。然而，在电源侧零线(图1中的N端)出现接触不良或断线的故障状态下，各相负载上的电压会从相电压转变为线电压。如果各相的负载处于平衡状态，即图1中的RLA、RLB、RLC功率相近时，各相的电压还不会变化很大，不会引起负载设备损坏的事故。在实际应用线路中，各相负载平衡的情况是相当少的，尤其是用户均是单相居民用户的情况下，平衡负载的情况是几乎不可能的。如果RLA的功率远小于RLB、RLC，即A相上的阻抗远大于B、C相，这时A相负载上的电压将接近线电压(380V)，这个电压已远大与单相220V的额定电压，A相负载如果没有过压保护的话将会很快损坏，导致严重的供电事故。

为解决上述问题，本实用新型在剩余电流动作保护的基础上增加三相电压的故障检测电路，设定一个用电设备的安全电压动作阀值，如果负载上的电压高于这个安全电压，则驱动主回路断开，从而实现在缺零情况下保护用电设备的功能。

如图2所示，本实施例提供的剩余电流动作保护器缺零保护电路包括整流电路100、故障检测电路200、剩余电流动作保护模块300和脱扣控制模块400。整流电路100对断路器出线侧的三相电压进行整流。故障检测电路200电性连接整流电路100，检测整流电路输出的三相电压的过压信号并输出过压故障信号。剩余电流动作保护模块300电性连接整流电路100和故障检测电路200，接收故障检测电路输出的过压故障信号并输出驱动信号。脱扣控制模块400包括与断路器机械连接的脱扣器TKQ1和脱扣控制开关Q2，脱扣控制开关Q2电性连接剩余电流动作保护模块300并根据驱动信号驱动脱扣器TKQ1执行脱扣操作。图2中，R_LA1、R_LB1、R_LC1为三相负载。

于本实施例中，脱扣控制开关Q2为第二可控硅，第二可控硅的控制极与剩余电流动作保护模块300相连接，第二可控硅的阳极与脱扣器TKQ1相连接，第二可控硅的阴极接地。整流电路100为三相半波整流电路，由整流二极管D1～D6组成。然而，本实用新型对此不作任何限定。

于本实施例中，故障检测电路200包括电压采样模块201、检测模块202和开关电路203。电压采样模块201获取整流后的三相电压。检测模块202与电压采样模块201相连接，当整流后的三相电压过压，检测模块202导通，输出控制信号至开关电路203。开关电路203电性连接检测模块202和剩余电流动作保护模块300，在控制信号作用下，开关电路203导通将过压故障信号输出至剩余电流动作保护模块。

于本实施例中，电压采样模块201包括由第一电阻R11和第二电阻R12组成的分压网络，检测模块202为与电压采样模块反向连接的稳压管，当整流后的三相电压过压，第二电阻R12上的压降大于稳压管的击穿电压，稳压管被击穿导通。然而，本实用新型对此不作任何限定。于其它实施例中，检测模块202可为可控硅、晶闸管、三极管或MOS管等开关元件。

于本实施例中，开关电路203包括第一可控硅Q1和光电触发开关U1，第一可控硅Q1的控制极与稳压管的正极相连接，第一可控硅Q1的阳极与光电触发开关U1的输入端相连接，光电触发开关U1的输出与剩余电流动作保护模块300相连接。

本实用新型所提供的剩余电流动作保护器缺零保护电路的工作原理如下：当电路出现缺零现象后，三相电压中的某一相的电压超过正常值，整流后的电压仍然较高。整流输出的电压通过第一电阻R11和第二电阻R12分压，电容C2滤波。若整流后的电压在第二电阻R12上的分压值超过稳压管的击穿电压，稳压管VZ1将雪崩击穿，电容C2上的电荷将触发第一可控硅Q1导通，从而使光电触发开关U1导通。剩余电流动作保护模块300与光电触发开关U1形成回路，剩余电流动作保护模块300通过二极管D7输出驱动信号至脱扣控制开关Q2的控制极，脱扣控制开关Q2导通，脱扣器TKQ1内有电流通过。脱扣器TKQ1是一个励磁线圈，当有电流经过后产生电磁感应，实现脱扣动作。

综上所述，本实用新型提供的剩余电流动作保护器缺零保护电路与现有技术相比，具有以下优点：

在低压电网安装规程中，要求在三相供电支路的末端安装剩余电流动作保护模块，本实用新型在剩余电流动作保护模块的基础上增加缺零保护电路。当线路出现缺零现象时，三相负载电压不平衡，某一相势必存在过压。故障检测电路200检测过压故障信号，并将该信号输出至剩余电流动作保护模块300，剩余电流动作保护模块300输出驱动信号使得脱扣器TKQ1动作，实现断路器分闸。缺零保护电路不仅可对电气设备提供完善的安全保护，同时该缺零保护电路是在现有的剩余电流动作保护模块上进行的改进，经济又方便的解决供电线路缺零故障的危害。

此外，采用分压网络来实现整流后三相电压的采样，并利用稳压管作为检测模块202，当采样后得到的三相电压中某一相过压并超过稳压管的击穿电压时稳压管导通并输出控制信号至开关电路203，开关电路203导通输出故障检测信号至剩余电流动作保护模块300。在电路设计中用户只需更改分压网络内分压电阻的比值以及稳压管的击穿电压即可满足不同电气设备的安全保护，具有很好的通用性能。为提高检测精度以及对开关电路的控制稳定性，设置电压采样模块还包括并联在第二电阻两端的电容，电容可滤除采样得到的电压信号内的交流信号，同时存储能量，当稳压管导通时，电容C上的电荷触发开关电路导通。

虽然本实用新型已由较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟知此技艺者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所要求保护的范围为准。

Claims (7)

1.一种剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，包括：

整流电路，对断路器出线侧的三相电压进行整流；

故障检测电路，电性连接整流电路，检测整流电路输出的三相电压的过压信号并输出过压故障信号；

剩余电流动作保护模块，电性连接整流电路和故障检测电路，接收故障检测电路输出的过压故障信号并输出驱动信号；

脱扣控制模块，所述脱扣控制模块包括与断路器机械连接的脱扣器和脱扣控制开关，脱扣控制开关电性连接剩余电流动作保护模块并根据驱动信号驱动脱扣器执行脱扣操作。

2.根据权利要求1所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述故障检测电路包括：

电压采样模块，获取整流后的三相电压；

检测模块，与电压采样模块相连接，当整流后的三相电压过压，检测模块导通，输出控制信号至开关电路；

开关电路，电性连接检测模块和剩余电流动作保护模块，在控制信号作用下，开关电路导通将过压故障信号输出至剩余电流动作保护模块。

3.根据权利要求2所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述电压采样模块包括由第一电阻和第二电阻组成的分压网络，检测模块为与电压采样模块反向连接的稳压管，当整流后的三相电压过压，第二电阻上的压降大于稳压管的击穿电压，稳压管被击穿导通。

4.根据权利要求3所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述电压采样模块还包括并联在第二电阻两端的电容。

5.根据权利要求2所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述开关电路包括第一可控硅和光电触发开关，第一可控硅的控制极与稳压管的正极相连接，第一可控硅的阳极与光电触发开关的输入端相连接，光电触发开关的输出与剩余电流动作保护模块相连接。

6.根据权利要求1所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述脱扣控制开关为第二可控硅，第二可控硅的控制极与剩余电流动作保护模块相连接，第二可控硅的阳极与脱扣器相连接，第二可控硅的阴极接地。

7.根据权利要求1所述的剩余电流动作保护器缺零保护电路，其特征在于，所述整流电路为三相半波整流电路。