CN207743138U - 降低故障相残压的人身保护系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种降低故障相残压的人身保护系统，包括：控制单元，用于判断故障相并根据判断结果输出分合闸指令；驱动控制电路，其控制输入端与控制单元的输出端连接，用于接收控制单元输出的分合闸指令并控制驱动机构动作；驱动机构，与驱动控制电路连接，用于接收驱动控制电路的控制信号并驱动接地开关分闸或者合闸；接地开关，其动触点与驱动机构连接且在驱动机构驱动下动触点与静触点接触或者分开，通过上述结构，能够在系统发生单相接地故障时，快速有效地将接地开关闭合，减少电气设备因放电击穿而引起瞬间损坏，并通过熄灭接地电弧来避免可能引发的火灾，整个系统结构简单，稳定可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统的保护系统，尤其涉及一种降低故障相残压的人身保护系统。
背景技术
在我国城网、农网及工矿企业的电网中，绝大多数为35kV及10kV电压等级的系统，此电压等级的母线多采用中性点不接地接线方式，又称为中性点不接地系统。由于天气等原因的影响，中性点不接地系统最常发生单相接地故障。对于中性点不接地系统在发生单相接地故障时，故障相对地电压降低，非故障相对地电压升高，但三相线电压未变化，在电气绝缘可承受的前提下系统电容电流小于10A，则系统还能带故障运行1～2h时间。随着电力电缆在10～35kV配电系统中的大量使用，系统电容电流越来越大，在发生单相接地时，电弧难以熄灭，发生弧光接地的几率大为增加，引起电气设备多处绝缘薄弱的地方放电击穿和设备瞬间损坏，使系统供电的可靠性这一优点大受影响。另外，对较大电容电流产生的电弧可能引发火灾。当有人触及接地部位时，可能产生跨步电压，加重了对触电人员的伤害，甚至伤亡。
因此需要提出一种降低故障相残压的人身保护系统，在系统发生单相接地时快速做出反应，确保故障相母线进行可靠接地，降低故障相残压，熄灭接地电弧，限制弧光接地过电压，有效地控制故障的进一步发展，从而避免了人身触电伤亡事故。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种降低故障相残压的人身保护系统，能够在母线发生单相接地故障时准确地选出故障相母线，并快速把故障相母线进行可靠接地，有效地降低故障相残压，熄灭接地电弧，从而避免了人身触电伤亡事故。
本实用新型提供一种降低故障相残压的人身保护系统，包括：
控制单元，用于判断故障相并根据判断结果输出分合闸指令；
驱动控制电路，其控制输入端与控制单元的输出端连接，用于接收控制单元输出的分合闸指令并控制驱动机构动作；
驱动机构，与驱动控制电路连接，用于接收驱动控制电路的控制信号并驱动接地开关分闸或者合闸；
接地开关，其动触点与驱动机构连接且在驱动机构驱动下动触点与静触点接触或者分开。
进一步，所述驱动控制电路包括分闸线圈TQ、合闸线圈HQ、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、分闸储能电容C1、合闸储能电容C2和直流电源VDC，所述分闸储能电容C1的一端与晶闸管SCR1的阳极连接，晶闸管SCR1的阴极通过分闸线圈TQ与分闸储能电容C1的另一端连接，晶闸管SCR1的阳极和分闸储能电容C1之间的公共连接点与直流电源的正极连接，分闸储能电容C1和分闸线圈TQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，所述合闸储能电容C2的一端与晶闸管SCR2的阳极连接，晶闸管SCR2的阴极通过合闸线圈HQ与合闸储能电容C2的另一端连接，晶闸管SCR2的阳极和合闸储能电容C2之间的公共连接点与直流电源的正极连接，合闸储能电容C2与合闸线圈HQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接。
进一步，所述驱动机构至少包括涡流盘、驱动连接杆和绝缘拉杆，所述涡流盘与驱动连接杆的一端同轴固定连接，所述驱动连接杆的另一端与绝缘拉杆同轴固定连接。
进一步，所述分闸线圈TQ与合闸线圈HQ正对设置，且分列于涡流盘两侧且两个线圈与涡流盘的盘面具有间隙。
进一步，所述涡流盘为铝质圆盘。
进一步，所述控制单元为单片机。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的降低故障相残压的人身保护系统能够在母线发生单相接地故障时快速准确地选出故障相母线，并使故障相母线进行快速可靠地接地，有效地降低故障相残压，减少电气设备因放电击穿而引起瞬间损坏，并通过熄灭接地电弧来避免可能引发的火灾，使系统供电的可靠性增大，从而避免了人身触电伤亡事故，整个系统结构简单，稳定可靠。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型驱动控制电路原理图；
图2为本实用新型驱动控制电路实际应用电路图(举例)；
具体实施方式
图1为本实用新型驱动控制电路原理图，图2为本实用新型驱动控制电路实际应用电路图(举例)。本实用新型提供的一种降低故障相残压的人身保护系统，包括：
控制单元，用于判断故障相并根据判断结果输出分合闸指令；
驱动控制电路，其控制输入端与控制单元的输出端连接，用于接收控制单元输出的分合闸指令并控制驱动机构动作；
驱动机构，与驱动控制电路连接，用于接收驱动控制电路的控制信号并驱动接地开关分闸或者合闸；
接地开关，其动触点与驱动机构连接且在驱动机构驱动下动触点与静触点接触或者分开。
通过上述结构，能够在系统发生单相接地故障时，快速有效地将接地开关闭合，减少电气设备因放电击穿而引起瞬间损坏，并通过熄灭接地电弧来避免可能引发的火灾，整个系统结构简单，稳定可靠。
本实施例中，如图1所示，所述驱动控制电路包括分闸线圈TQ、合闸线圈HQ、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、分闸储能电容C1、合闸储能电容C2和直流电源VDC，所述分闸储能电容C1的一端与晶闸管SCR1的阳极连接，晶闸管SCR1的阴极通过分闸线圈TQ与分闸储能电容C1的另一端连接，晶闸管SCR1的阳极和分闸储能电容C1之间的公共连接点与直流电源的正极连接，分闸储能电容C1和分闸线圈TQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，所述合闸储能电容C2的一端与晶闸管SCR2的阳极连接，晶闸管SCR2的阴极通过合闸线圈HQ与合闸储能电容C2的另一端连接，晶闸管SCR2的阳极和合闸储能电容C2之间的公共连接点与直流电源的正极连接，合闸储能电容C2与合闸线圈HQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，所述晶闸管SCR1和晶闸管SCR2分别与控制单元的电流信号输出端连接，通过上述结构，利用晶闸管的开关特性能够让合闸储能电容C2瞬间释放大电流，让接地开关在10sm内快速合闸，减少电气设备损坏，熄灭接地电弧，确保了电气设备及人员安全。
本实施例中，分闸线圈TQ与合闸线圈HQ正对设置，且分列于涡流盘两侧且两个线圈与涡流盘的盘面具有间隙，涡流盘与驱动连接杆的一端同轴固定连接，驱动连接杆的另一端与绝缘拉杆同轴固定连接，此结构是利用电磁感应原理和楞次定律，线圈通电引起涡流盘产生感应电流，当电容器快速放电后，流过线圈的电流急剧下降，涡流盘感应所产生的磁通量快速减少，涡流盘产生的感应磁场方向和线圈产生的磁场方向相同，线圈与涡流盘之间产生斥力，使电能转换为机械能，大大简化了本系统内部的连接关系，减少了制作成本。
涡流盘为铝质圆盘，是利用了铝是非磁性材料，在线圈断电的时候不继续保持磁性，避免涡流盘的动作方向受到影响，防止接地开关不动作。
控制单元为单片机，包含判断系统单相接地故障及选择故障相的功能，如AVR单片机、89C51单片机或者STM32系列单片机等并搭载现有的处理程序均可实现本发明的目的，在此不加以赘述。
以下进一步对本实用新型的工作原理作出详细说明：
当系统发生单相接地故障时，控制单元通过各相母线的相电压值判断哪相发生故障并及时对发生故障相对应的接地开关连接的驱动控制电路发出合闸指令，控制单元对驱动控制电路的晶闸管SCR2发出导通电流，合闸回路导通，合闸储能电容C2瞬间释放出大电流，合闸线圈HQ流过大电流并使涡流盘产生感应电流，合闸储能电容C2快速放电，释放的电流急剧减少，涡流盘产生的感应磁通量减少，涡流盘将产生与合闸线圈HQ磁场方向相同的磁场，合闸线圈HQ对涡流盘产生向上的斥力，涡流盘带动驱动连接杆以及与驱动连接杆连接的绝缘拉杆向上运动，绝缘拉杆拉动与绝缘拉杆连接的动触头，使动触头向静触头动作，完成接地开关的合闸；
当系统单相接地故障解除时，控制单元对已经处于合闸状态的接地开关发出分闸指令，控制单元对驱动控制电路的晶闸管SCR1发出导通电流，同时切断晶闸管SCR2的导通电流，合闸回路断开，分闸回路导通，分闸储能电容C2瞬间释放出大电流，分闸线圈TQ流过大电流并使涡流盘产生感应电流，分闸储能电容C2快速放电完成，释放的电流急剧减少，涡流盘产生的感应磁通量减少，涡流盘将产生与分闸线圈TQ磁场方向相同的磁场，分闸线圈TQ对涡流盘产生向下的斥力，涡流盘带动驱动连接杆以及与驱动连接杆连接的绝缘拉杆向下运动，绝缘拉杆拉动与绝缘拉杆连接的动触头，使动触头与静触头分离，完成接地开关的分闸。
本实施例中，图2是对图1的一种举例说明：
所述驱动控制电路包括分闸线圈TQ、合闸线圈HQ、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、晶闸管SCR3、晶闸管SCR4、晶闸管SCR5、晶闸管SCR6、分闸储能电容C1、合闸储能电容C2、MOS管Q和直流电源VDC，所述分闸储能电容C1的一端与晶闸管SCR3的阳极连接，晶闸管SCR3的阴极与晶闸管SCR1的阳极连接，晶闸管SCR1的阴极通过分闸线圈TQ与分闸储能电容C1的另一端连接，所述分闸储能电容C1和晶闸管SCR3阳极之间的公共点与晶闸管SCR4的阴极连接，晶闸管SCR3阴极和晶闸管SCR1阳极之间的公共点与晶闸管SCR4的阳极连接，晶闸管SCR3阴极、晶闸管SCR1阳极和晶闸管SCR4之间的公共点与MOS管Q的源极连接，MOS管Q的漏极与直流电源VDC的正极连接，分闸储能电容C1和分闸线圈TQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，所述合闸储能电容C2的一端与晶闸管SCR5的阳极连接，晶闸管SCR5的阴极与晶闸管SCR2的阳极连接，晶闸管SCR2的阴极通过合闸线圈HQ与合闸储能电容C2的另一端连接，合闸储能电容C2和晶闸管SCR5阳极之间的公共点与晶闸管SCR6的阴极连接，晶闸管SCR6的阳极与晶闸管SCR5阴极和晶闸管SCR2阳极之间的公共点连接，晶闸管SCR6阳极、晶闸管SCR5阴极和晶闸管SCR2阳极之间的公共点与MOS管Q的源极连接，合闸储能电容C2与合闸线圈HQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，通过以上结构，可以有效的控制分闸储能电容和合闸储能电容快速充放电时间，保证机构快速分合闸，提高分合闸时间，使系统发生单相接地故障时，快速有效地将接地开关闭合，减少电气设备因放电击穿而引起瞬间损坏，并通过熄灭接地电弧来避免可能引发的火灾，整个系统结构简单，稳定可靠。
具体工作原理如下：
a.当晶闸管SCR4、晶闸管SCR6、MOS管Q导通时，晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、晶闸管SCR3、晶闸管SCR5不导通，分闸储能电容C1和合闸储能电容C2开始充电；
b.当晶闸管SCR1和晶闸管SCR3导通时，晶闸管SCR2、晶闸管SCR4、晶闸管SCR5、晶闸管SCR6和MOS管Q都不导通，分闸储能电容C1对分闸线圈TQ放电；
c.当晶闸管SCR2和晶闸管SCR5导通时，晶闸管SCR1、晶闸管SCR3、晶闸管SCR4、晶闸管SCR6和MOS管Q都不导通，合闸储能电容C2对合闸线圈HQ放电。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：包括：
控制单元，用于判断故障相并根据判断结果输出分合闸指令；
驱动控制电路，其控制输入端与控制单元的输出端连接，用于接收控制单元输出的分合闸指令并控制驱动机构动作；
驱动机构，与驱动控制电路连接，用于接收驱动控制电路的控制信号并驱动接地开关分闸或者合闸；
接地开关，其动触点与驱动机构连接且在驱动机构驱动下动触点与静触点接触或者分开。
2.根据权利要求1所述降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：所述驱动控制电路包括分闸线圈TQ、合闸线圈HQ、晶闸管SCR1、晶闸管SCR2、分闸储能电容C1、合闸储能电容C2和直流电源VDC，所述分闸储能电容C1的一端与晶闸管SCR1的阳极连接，晶闸管SCR1的阴极通过分闸线圈TQ与分闸储能电容C1的另一端连接，晶闸管SCR1的阳极和分闸储能电容C1之间的公共连接点与直流电源的正极连接，分闸储能电容C1和分闸线圈TQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接，所述合闸储能电容C2的一端与晶闸管SCR2的阳极连接，晶闸管SCR2的阴极通过合闸线圈HQ与合闸储能电容C2的另一端连接，晶闸管SCR2的阳极和合闸储能电容C2之间的公共连接点与直流电源的正极连接，合闸储能电容C2与合闸线圈HQ之间的公共点和直流电源VDC的负极连接。
3.根据权利要求2所述降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：所述驱动机构至少包括涡流盘、驱动连接杆和绝缘拉杆，所述涡流盘与驱动连接杆的一端同轴固定连接，所述驱动连接杆的另一端与绝缘拉杆同轴固定连接。
4.根据权利要求3所述降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：所述分闸线圈TQ与合闸线圈HQ正对设置，且分列于涡流盘两侧且两个线圈与涡流盘的盘面具有间隙。
5.根据权利要求3所述降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：所述涡流盘为铝质圆盘。
6.根据权利要求1所述降低故障相残压的人身保护系统，其特征在于：所述控制单元为单片机。
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| CN116544046A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-04 | 江苏安靠智能输电工程科技股份有限公司 | 一种变压器气体绝缘中性点接地开关 |
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