CN207603190U - 一种零线过流保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型申请公开了一种零线过流保护装置，零线过流保护装置包括：末端配电箱；与末端配电箱进线接口相连的三相进线线路，三相进线线路包括相线进线和零线进线；与末端配电箱出线接口相连、以对单相负载供电的若干支单相出线线路，单相出线线路包括相线出线和零线出线；分别串接在各支所述单相出线线路上的若干个出线分开关；相线进线、零线进线以及单相出线线路上均分别连接有电流互感器，各个电流互感器均与一零线保护器相连，零线保护器与出线分开关相连、以控制出线分开关的通断。本申请旨在实现零线过流保护，减小或消除零线电流，治理三相不平衡，防止零线电缆老化和损毁。

Description

一种零线过流保护装置

技术领域

本申请涉及过流保护技术，具体涉及一种零线过流保护装置。

背景技术

零线过流的危害日趋严重，根据近10年的统计，建筑电气中，零线过流使得零线绝缘老化破损要远远高于相线，末端配电箱中，由于零线过流老化导致的事故及跳闸也远远高于相线。这些现象均是由高速增长的单相AC-DC用电设备及其无稳定性量化使用造成，这些用电设备有时候还是特别重要的负载。这些问题的产生均给电气设计及用户造成很大的困难。

末端配电箱的零线电流大于相线电流的现象愈发严重。一是各分支回路负载在实际运行中产生的三相不平衡电流是肯定的，而且越靠近末端，不平衡电流越大。二是各分支回路中单相负载产生的零线谐波电流是相线谐波电流的1.732倍。零线电流过大后导致零线老化，存在火灾风险。主要为三相不平衡所产生的基波电流及非线性负荷的谐波电流所致。电流流过导体时要产生热量，热量与电流的平方成正比(I2R)，当电流达到相线电流的1.5倍时，零线的发热量会达到相线的2.25倍。零线的过流损毁导致“断零”是非常严重的电气故障，同时，一旦零线损毁，不但断零导致的系统故障非常严重，而且更换零线线缆非常麻烦。另外，在一般配电系统中(TN-S)，虽然相线上有过电流保护装置，但零线上并没有，过大的电流必然会导致零线绝缘加速老化，存在安全隐患。现实中可在末端箱进线处设置零线保护器来消除零线电流，治理三相不平衡，极端情况时切断末端箱电源，对零线过流进行保护，但对于特别重要的负荷，切断末端箱电源又会扩大事故范围，不能保证正常运行的重要负荷持续供电。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，本申请提出一种零线过流保护装置，旨在实现零线过流保护，减小或消除零线电流，治理三相不平衡，防止零线电缆老化和损毁。

本申请的技术方案是：

一种零线过流保护装置，包括：

末端配电箱；

与所述末端配电箱进线接口相连的三相进线线路，所述三相进线线路包括三条相线进线和一条零线进线；

与所述末端配电箱出线接口相连、以对单相负载供电的若干支单相出线线路，所述单相出线线路包括相线出线和零线出线；以及

分别串接在各支所述单相出线线路上的若干个出线分开关；

所述相线进线、所述零线进线以及所述单相出线线路上均分别连接有电流互感器，各个所述电流互感器均与一零线保护器相连，所述零线保护器与所述出线分开关相连、以控制所述出线分开关的通断。

所述零线保护器的用电接口与所述三相进线线路相连。

所述零线保护器的用电接口和所述三相进线线路的连接线路上串接有保护开关。

所述出线分开关包括开关本体以及与所述开关本体相连的分励脱扣器，所述零线保护器与所述分励脱扣器的控制线相连。

所述三相进线线路上串接有进线主开关，所述零线保护器与所述进线主开关相连、以控制所述进线主开关的通断。

所述进线主开关包括开关本体以及与所述开关本体相连的分励脱扣器，所述零线保护器与所述分励脱扣器的控制线相连。

所述零线保护器、所述进线主开关和所述出线分开关均安装在所述末端配电箱内。

本申请具有以下有益效果：本申请在其末端箱进线处设置零线保护器对主进线路和各分支回路零线电流进行检测、分析，依照供电持续性、安全性的原则，对零线过流进行保护，消除零线电流，治理三相不平衡，防止零线电缆老化和损毁。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步介绍：

图1为本申请实施例中零线过流保护装置的电路原理图之一；

图2为本申请实施例中零线过流保护装置的电路原理图之二；

其中：

图1详细示出了三相进线线路结构；图2详细示出了各支单相出线线路结构，并且详细示出了零线保护器与进线主开关和各出线分开关的连接；

1-相线进线，2-零线进线，3-进线主开关，4-相线出线，5-零线出线，6-出线分开关，7-电流互感器，8-零线保护器，9-保护开关。

具体实施方式

图1和图2示出了本申请这种零线过流保护装置的一个具体实施例，其包括传统配电设备的：末端配电箱(图中未画出)、三相进线线路、进线主开关3、单相出线线路和出线分开关6。其中：三相进线线路包括三条相线进线1和一条零线进线2。三相进线线路上串接进线主开关3，用于对三相进线线路的通断进行控制。本实施例中，所述进线主开关3具体串接在三条相线进线1上，而零线进线2上为设置通断开关。如图2，单相出线线路共设置有六支(图1是为了绘图方便和方便理解，仅示出了三支)，每支单相出线线路均包括一条相线出线4和一条零线出线5，相线出线4和零线出线5的末端用于连接单相负载(比如家用电器)以对单相负载供电。每支单相出线线路上均串接有一个出线分开关6，以用于控制单相出线线路的通断。本实施例中，所述出线分开关6具体串接在相线出线4上。

本实施例的关键改进在于：上述三条相线进线1、零线进线2以及各支单相出线线路上均分别连接有一个电流互感器7，各个电流互感器7均与一零线保护器8相连，而该零线保护器8又与出线分开关6相连、从而使其能够控制出线分开关6的通断。

而且，零线保护器8的用电接口通过选择开关9与三相进线线路的三条相线进线1和一条零线进线2相连。当零线保护器8的用电接口通过所述选择开关9接通零线进线2和其中一条相线进线1时，该零线保护器8便相当于该条相线进线1的负载。

零线进线2之所以会产生电流，就是因为三条相线进线1的电流不均衡导致的，而三条相线进线1的电流之所以不均衡，是因为各分支单向出线线路上的负载大小不同而导致，分支线路的负载越大，与该分支线路对应的那条相线进线1的电流就越大。如果三条相线进线1中某一条电流较小，说明与该相线进线1对应的单向负载较小，那么我们可以通过上述选择开关9接通零线进线2和该条相线进线1(电流较小的这条)时，零线保护器8作为该条相线进线1的负载而消耗该条相线进线1的功率，从而使得该条相线进线1的负载变大，其电流也随之增大，如此来均衡三条相线进线1的电流，进而达到减小零线进线2电流的效果。

工作时，各个电流互感器7分别采集上述三条相线进线1、零线进线2以及各支单相出线线路的电流大小，并将其采集的电流值输送给零线保护器8，如此使得零线保护器8能够实时监测(获知)相线进线1、零线进线2和单相出线线路的电流大小。在正常运行的情况下(零线进线2电流为零或者电流极小时)，零线保护器8只作为消除零线电流和监视零线的运行状态使用。

当零线保护器8监测到零线进线2的电流达到(等于或大于)第一预设阈值时，零线保护器8会根据其监测到的各条相线进线的电流大小，通过选择开关9将零线保护器8的用电接口与零线进线2及相应的(电流较小的那条)相线进线1接通。从而使得零线进线2的电流降低，对零线进线2进行过流保护。

虽然零线保护器8自身可以作为三相进行线路的负载来减小零线进线2的电流，但是零线保护器8的负载值毕竟有效，若三相平衡严重，即便是通过接入零线保护器8负载而增大了电流值最小的那条相线进线的电流，但是仍存在零线进线2电流值无法降低到满意范围内的情况。

对此，当零线保护器8监测到零线进线2的电流达到(等于或大于)第二预设阈值时，前述第二预设阈值大于上述第一预设阈值，零线保护器8会根据其监测到的各条相线进线的电流大小，发出相应的过流报警信号，以给出解除故障的操作建议——建议切断哪支单相出线线路(与电流较大的相线进线对应的某一条或某几条、且不重要的单向出现线路)，以使零线进线2的电流减小或消除，如此便于技术人员及时判断和排除故障。

当技术人员没能及时排除故障，而且监测到零线进线2的电流继续上升而达到(等于或大于)第三预设阈值时，该第三预设阈值大于上述第二阈值，零线保护器8会根据其监测到的各条相线进线的电流大小，输出跳闸信号而自动控制相应的出线分开关6断开，从而断开相应的单相出线线路(与电流较大的相线进线对应的某一条或某几条、且不重要的单向出现线路)，使零线进线2的电流减小或消除。

此外，本实施例还将上述零线保护器8与进线主开关3也相连，从而使其还能够控制进线主开关3的通断。

实际应用中，即便相应的出线分开关6被断开后，若报警仍不能解除，零线进线2的电流达到第四阈值(上限值)时，为保护零线进线2，零线保护器8将会向进线主开关3输出跳闸信号，断开进线主开关3，使零线进线2的电流完全消除。

这样既能保证供电的连续性，又能最大限度的保护零线。

上述出线分开关6包括开关本体以及与开关本体相连的分励脱扣器，零线保护器8与分励脱扣器的控制线相连，如此实现零线保护器8对出线分开关6通断的自动控制。

上述进线主开关3也包括开关本体以及与所述开关本体相连的分励脱扣器，所述零线保护器8与所述分励脱扣器的控制线相连，如此实现零线保护器8对进线主开关3通断的自动控制。

为方便安装，同时便于管理及对电气设备的操作，本实施例将上述的零线保护器8、进线主开关3和出线分开关6均安装在所述末端配电箱内。

再参照图1和图2所示，因为单相出线线路的相线出线4和零线出线5的电流大小始终是相等的，故而所述电流互感器无论是串接在相线出线4上，还是串接在零线出线5上，均能够准确或者单相出线线路的电流大小。而本实施例中，相应的电流互感器具体串接在零线出线5上。

当然，上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种零线过流保护装置，包括：

末端配电箱；

与所述末端配电箱进线接口相连的三相进线线路，所述三相进线线路包括三条相线进线(1)和一条零线进线(2)；

与所述末端配电箱出线接口相连的若干支单相出线线路，每支所述单相出线线路均包括一条相线出线(4)和一条零线出线(5)；以及

分别串接在各支所述单相出线线路上的若干个出线分开关(6)；

其特征在于，所述相线进线(1)、所述零线进线(2)以及所述单相出线线路上均分别连接有电流互感器(7)，各个所述电流互感器(7)均与一零线保护器(8)相连，所述零线保护器(8)与所述出线分开关(6)相连、以控制所述出线分开关(6)的通断。

2.根据权利要求1所述的零线过流保护装置，其特征在于，所述零线保护器(8)的用电接口通过选择开关(9)与所述三条相线进线(1)和所述零线进线(2)相连。

3.根据权利要求1所述的零线过流保护装置，其特征在于，所述出线分开关(6)包括开关本体以及与所述开关本体相连的分励脱扣器，所述零线保护器(8)与所述分励脱扣器的控制线相连。

4.根据权利要求1所述的零线过流保护装置，其特征在于，所述三相进线线路上串接有进线主开关(3)，所述零线保护器(8)与所述进线主开关(3)相连、以控制所述进线主开关(3)的通断。

5.根据权利要求4所述的零线过流保护装置，其特征在于，所述进线主开关(3)包括开关本体以及与所述开关本体相连的分励脱扣器，所述零线保护器(8)与所述分励脱扣器的控制线相连。

6.根据权利要求1所述的零线过流保护装置，其特征在于，所述零线保护器(8)、所述进线主开关(3)和所述出线分开关(6)均安装在所述末端配电箱内。