CN209642312U - 一种电气设备的安全保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电气设备的安全保护装置,属于电气设备安全技术领域。本实用新型的电气设备安全保护装置,包括多个非线性电阻元件Rz,还包括多个并联电容C和多个串联电感L。本安全保护装置,在技术效果上实现了对电气设备的多级保护,而且具有动作时间快、工作稳定、使用寿命长的优点,可广泛用于高、低电压电气设备的过电压保护,例如可应用于高压10千伏、35千伏电气设备的过电压保护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电气设备的安全保护装置,属于电气设备安全技术领域。
背景技术
在电力系统中,造成电气设备故障、损坏的因素,除电气设备本身的绝缘出现老化的缺陷外,主要还有在运行的线路上,出现了高于运行电压3-5倍,甚至7-8倍的电压,被人们称之为过电压。
一般过电压的原因可分为两大类:
第一类是大气过电压:就是雷云直击电力线路产生的雷电过电压或感应过电压,以及雷电与地放电以后,造成地电位升高而造成的反击。
第二类是内过电压:就是电力系统内部,由于电与磁的状态改变时,会产生线路电压的升高。
为了保证电气设备的安全运行,必须了解电气设备损坏的原因。分析电气设备正常工作电压的波形,如图1所示。损坏电气设备的因素主要是:1、大气过电压(即雷电过电压),当雷云对输电线和电气设备放电时,会在输电线和电气设备上产生很高的电压。其波形和幅值如图2所示,图2中,雷电波T1=1.2微秒,T2=50微秒。2、内过电压,即在电力系统内部改变电路的状态时产生的过电压。其波形和幅值如图2所示,内过电波 T1=100,250,500微秒,T2=2000微秒。
由于大气过电压是一种自然现象,内过电压在电力系统运行中,不可避免的会有一定操作,会出现过电压。为了避免过电压对电气设备的损坏,市场上有一些保护的措施,一般就用一种非线性的元件来保护电力线路和电气设备,虽有一些效果,但保护效果欠佳,且易损坏。
2001年,清华大学曾申请了一项实用新型专利,发明名称为:过电压保护器,专利号为ZL01229764.X。该过电压保护器的适用范围较窄。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种电气设备的安全保护装置,对已有的“过电压保护器”进行改进,以适用于电压为380V、220V及以下各种电气设备的安全保护,也可用于10千伏、35千伏电气设备的安全保护。
本实用新型提出的电气设备的安全保护装置,用于单相220V的电气设备安全保护装置,由第一熔断器RD1、第二熔断器RD2、指示灯D、第一接地电阻r1、第一压敏电阻RZ1、第二压敏电阻RZ2、第三压敏电阻RZ3、第四压敏电阻RZ4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4组成;
所述的第一熔断器RD1的一端与本安全保护装置的输入端LN连接,第一熔断器RD1的另一端与第一电感L1的一端、指示灯D的一端、第一压敏电阻RZ1的一端、第一电容 C1的一端、第二压敏电阻RZ2的一端相互连接;
所述的第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端、第四压敏电阻RZ4的一端、第三电容C3的一端相互连接;所述的第二电感L2的另一端接到本安全保护装置的输出端L’N’;
所述的第二熔断器RD2的一端与电源输入端NL连接,第二熔断器RD2的另一端与第一电感L3的一端、指示灯D的另一端、第一压敏电阻RZ1的另一端、第二电容C2的一端、第三压敏电阻RZ3的另一端相互连接;所述的第三电感L3的另一端与第四压敏电阻RZ4的另一端、第四电感L4的一端、第四电容C4的一端相互连接;所述的第四电感L4的另一端接到本安全保护装置的输出端N’L’;
所述的第一接地电阻r1的一端与接地端连接,第一接地电阻r1的另一端与第一电容 C1的另一端、第二电容C2的另一端、第二压敏电阻RZ2的另一端、第三压敏电阻RZ3的另一端、第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端相互连接后与本安全保护装置的接地端N相互连接;
上述由RD1、RZ1、RZ2、C1、C3、L1和L2组成的电路对从电源输入端LN进入的过电压进行动作,实现对单相220V的电气设备的安全保护,由RD2、RZ3、RZ4、C2、C4、L3和L4组成的电路对从本安全保护装置的输入端NL进入的过电压进行动作,实现对单相 220V的电气设备的安全保护。
本实用新型提出的电气设备的安全保护装置,用于三相电气设备安全保护装置,由第五压敏电阻RZ5、第六压敏电阻RZ6、第七压敏电阻RZ7、第八压敏电阻RZ8、第九压敏电阻RZ9、第十压敏电阻RZ10、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10和第二接地电阻r2组成;
所述的第五压敏电阻RZ5的一端、第五电容C5的一端和第五电感L5的一端与本安全保护装置的输入端A相互连接,第六压敏电阻RZ6的一端、第六电容C6的一端和第七电感 L7的一端与本安全保护装置的输入端B相互连接,第七压敏电阻RZ7的一端、第七电容 C7的一端和第九电感L9的一端与本安全保护装置的输入端C相互连接;第五压敏电阻RZ5的另一端和第五电容C5的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第六压敏电阻RZ6的另一端和第六电容C6的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第七压敏电阻RZ7的另一端和第七电容C7的另一端相互连接后与本安全保护装置的接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接;
所述的第八压敏电阻RZ8两端分别与第五电感L5的另一端和第九电感L9的另一端相互连接;第九压敏电阻RZ9的一端与第五电感L5的另一端相连接,第十压敏电阻RZ10的一端与第七电感L7的一端相连接,第九压敏电阻RZ9的另一端与第九电容C9的一端相连接,第十压敏电阻RZ10的另一端与第八电容C8的一端相连接;
所述的第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端和第十电容C10的一端相互连接后与第二接地电阻r2的另一端相互连接,第十电容C10的另一端与第二接地电阻r2的另一端和电源接地端N相互连接;所述的第六电感L6的另一端与本安全保护装置的输出端A’连接,第八电感L8的另一端与本安全保护装置的输出端B’连接,第十电感L10的另一端与本安全保护装置的输出端C’连接;
上述由RZ5、RZ6、RZ7、C5、C6、C7、L5、L7和L9组成的电路对本安全保护装置的输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第一级安全保护,由RZ8、RZ9、RZ10、C8、C9、C10、L6、L8和L10组成的电路对本安全保护装置的输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第二级安全保护。
本实用新型提出电气设备的安全保护装置,其优点是:
本实用新型的电气设备的安全保护装置,包括多个非线性电阻元件Rz,还包括多个并联电容C和多个串联电感L。在技术效果上实现了对电气设备的多级保护,而且具有动作时间快、工作稳定、使用寿命长的优点,可广泛用于高、低电压电气设备的过电压保护,例如可应用于高压10千伏、35千伏电气设备的过电压保护。
附图说明
图1是电气设备运行电压波形图。
图2是过电压波形图。
图3是非线性电阻过电压保护示意图,其中图3(a)为接线图,图3(b)为保护特性示意图。
图4是本实用新型提出的单相220V电气设备安全保护装置的电路原理图。
图5是本实用新型提出的三相电气设备安全保护装置的电路原理图。
图6是本实用新型提出的电气设备安全保护装置的频率特性曲线图。
具体实施方式
本实用新型提出的电气设备的安全保护装置,用于单相220V的电气设备安全保护装置的电路图如图4所示,由第一熔断器RD1、第二熔断器RD2、指示灯D、第一接地电阻 r1、第一压敏电阻RZ1、第二压敏电阻RZ2、第三压敏电阻RZ3、第四压敏电阻RZ4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感 L3和第四电感L4组成;
所述的第一熔断器RD1的一端与电源输入端LN连接,第一熔断器RD1的另一端与第一电感L1的一端、指示灯D的一端、第一压敏电阻RZ1的一端、第一电容C1的一端、第二压敏电阻RZ2的一端相互连接;
所述的第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端、第四压敏电阻RZ4的一端、第三电容C3的一端相互连接;所述的第二电感L2的另一端接到本安全保护装置输出端L’N’;
所述的第二熔断器RD2的一端与电源输入端NL连接,第二熔断器RD2的另一端与第一电感L3的一端、指示灯D的另一端、第一压敏电阻RZ1的另一端、第二电容C2的一端、第三压敏电阻RZ3的另一端相互连接;所述的第三电感L3的另一端与第四压敏电阻RZ4的另一端、第四电感L4的一端、第四电容C4的一端相互连接;所述的第四电感L4的另一端接到本安全保护装置输出端N’L’;
所述的第一接地电阻r1的一端与接地端连接,第一接地电阻r1的另一端与第一电容 C1的另一端、第二电容C2的另一端、第二压敏电阻RZ2的另一端、第三压敏电阻RZ3的另一端、第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端相互连接后与电源接地端N相互连接;
上述由RD1、RZ1、RZ2、C1、C3、L1和L2组成的电路对从本安全保护装置输入端LN 进入的过电压进行动作,实现对单相220V的电气设备的安全保护,由RD2、RZ3、RZ4、C2、C4、L3和L4组成的电路对从本安全保护装置输入端NL进入的过电压进行动作,实现对单相220V的电气设备的安全保护。
本实用新型提出的电气设备的安全保护装置,用于三相电气设备安全保护装置的电路图如图5所示,由第五压敏电阻RZ5、第六压敏电阻RZ6、第七压敏电阻RZ7、第八压敏电阻RZ8、第九压敏电阻RZ9、第十压敏电阻RZ10、第五电容C5、第六电容C6、第七电容 C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10和第二接地电阻r2组成;
所述的第五压敏电阻RZ5的一端、第五电容C5的一端和第五电感L5的一端与本安全保护装置输入端A相互连接,第六压敏电阻RZ6的一端、第六电容C6的一端和第七电感 L7的一端与本安全保护装置输入端B相互连接,第七压敏电阻RZ7的一端、第七电容C7的一端和第九电感L9的一端与本安全保护装置输入端C相互连接;第五压敏电阻RZ5的另一端和第五电容C5的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第六压敏电阻RZ6的另一端和第六电容C6的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第七压敏电阻RZ7的另一端和第七电容C7的另一端相互连接后与本安全保护装置的接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接;
所述的第八压敏电阻RZ8两端分别与第五电感L5的另一端和第九电感L9的另一端相互连接;第九压敏电阻RZ9的一端与第五电感L5的另一端相连接,第十压敏电阻RZ10的一端与第七电感L7的一端相连接,第九压敏电阻RZ9的另一端与第九电容C9的一端相连接,第十压敏电阻RZ10的另一端与第八电容C8的一端相连接;
所述的第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端和第十电容C10的一端相互连接后与第二接地电阻r2的另一端相互连接,第十电容C10的另一端与第二接地电阻r2的另一端和电源接地端N相互连接;所述的第六电感L6的另一端与本安全保护装置输出端A’连接,第八电感L8的另一端与本安全保护装置输出端B’连接,第十电感L10的另一端与本安全保护装置输出端C’连接;
上述由RZ5、RZ6、RZ7、C5、C6、C7、L5、L7和L9组成的电路对从本安全保护装置输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第一级安全保护,由RZ8、RZ9、RZ10、C8、C9、C10、L6、L8和L10组成的电路对从本安全保护装置输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第二级安全保护。
本实用新型提出的电气设备的安全保护装置,其工作原理是:
本实用新型的安全保护装置,通过本安全保护装置的输出端,接入被保护的电气设备。在大气过电压、内过电压作用到电气设备时,将过电压的能量吸收,并将过电压的幅值限制到电气设备允许的范围内,从而使电气设备安全、正常运行。
电气设备工作在三相线电压为380伏,设备容量在数百千伏安及以下的电气设备的过电压保护,电气设备工作电压在10千伏、35千伏级、单相和三相设备,容量数百千伏安的电气设备过电压保护,电路图如图4和图5所示。
当大气过电压波、内过电压波侵入本实用新型的电气设备安全保护装置时,本装置中的非线性电阻Rz将高于工作电压许多倍的电压波的电压幅值降至u2的值,如图3的非线性电阻过电压保护示意图所示,其中图3(a)为接线图,图3(b)为保护特性示意图,从而保护了电气设备的安全运行。
本实用新型的电气设备安全保护装置中的多个电容C和多个电感L(因为过电压波是一种变化速度很快的波形)也能将过电压波吸收掉,并采取了两级保护。另外,如果大气过电压直击地线,使地电位抬高时,本实用新型的电气设备安全保护装置设置了接地端,同样可以将过电压波限幅和吸收,因此可以有效地保护电气设备。
本实用新型的电气设备安全保护装置中的的多个压敏电阻Rz,可采用军品压敏电阻和高压氧化锌避雷器,其中电容C为0.001-0.2uF(微法)的电容器。
图6是本实用新型提出的电气设备安全保护装置的频率特性曲线图,图6中,纵坐标为电压,横坐标为频率。所有的过电压都是以高频的状态存在,当过电压通过本实用新型的保护装置时,过电压就被过滤、吸收,而正常电压都是以低频的状态存在,所以正常电压就可以没有损耗的通过保护装置,实现对电气设备的安全保护。
Claims (2)
1.一种电气设备的安全保护装置,其特征在于,用于单相220V的电气设备安全保护装置,由第一熔断器RD1、第二熔断器RD2、指示灯D、第一接地电阻r1、第一压敏电阻RZ1、第二压敏电阻RZ2、第三压敏电阻RZ3、第四压敏电阻RZ4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和第四电感L4组成;
所述的第一熔断器RD1的一端与本安全保护装置的输入端LN连接,第一熔断器RD1的另一端与第一电感L1的一端、指示灯D的一端、第一压敏电阻RZ1的一端、第一电容C1的一端、第二压敏电阻RZ2的一端相互连接;
所述的第一电感L1的另一端与第二电感L2的一端、第四压敏电阻RZ4的一端、第三电容C3的一端相互连接;所述的第二电感L2的另一端接到本安全保护装置的输出端L’N’;
所述的第二熔断器RD2的一端与电源输入端NL连接,第二熔断器RD2的另一端与第一电感L3的一端、指示灯D的另一端、第一压敏电阻RZ1的另一端、第二电容C2的一端、第三压敏电阻RZ3的另一端相互连接;所述的第三电感L3的另一端与第四压敏电阻RZ4的另一端、第四电感L4的一端、第四电容C4的一端相互连接;所述的第四电感L4的另一端接到本安全保护装置的输出端N’L’;
所述的第一接地电阻r1的一端与接地端连接,第一接地电阻r1的另一端与第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端、第二压敏电阻RZ2的另一端、第三压敏电阻RZ3的另一端、第三电容C3的另一端和第四电容C4的另一端相互连接后与本安全保护装置的接地端N相互连接;
上述由RD1、RZ1、RZ2、C1、C3、L1和L2组成的电路对从电源输入端LN进入的过电压进行动作,实现对单相220V的电气设备的安全保护,由RD2、RZ3、RZ4、C2、C4、L3和L4组成的电路对从本安全保护装置的输入端NL进入的过电压进行动作,实现对单相220V的电气设备的安全保护。
2.一种电气设备的安全保护装置,其特征在于,用于三相电气设备安全保护装置,由第五压敏电阻RZ5、第六压敏电阻RZ6、第七压敏电阻RZ7、第八压敏电阻RZ8、第九压敏电阻RZ9、第十压敏电阻RZ10、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第九电容C9、第十电容C10、第五电感L5、第六电感L6、第七电感L7、第八电感L8、第九电感L9、第十电感L10和第二接地电阻r2组成;
所述的第五压敏电阻RZ5的一端、第五电容C5的一端和第五电感L5的一端与本安全保护装置的输入端A相互连接,第六压敏电阻RZ6的一端、第六电容C6的一端和第七电感L7的一端与本安全保护装置的输入端B相互连接,第七压敏电阻RZ7的一端、第七电容C7的一端和第九电感L9的一端与本安全保护装置的输入端C相互连接;第五压敏电阻RZ5的另一端和第五电容C5的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第六压敏电阻RZ6的另一端和第六电容C6的另一端相互连接后与接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接,第七压敏电阻RZ7的另一端和第七电容C7的另一端相互连接后与本安全保护装置的接地端和第二接地电阻r2的一端相互连接;
所述的第八压敏电阻RZ8两端分别与第五电感L5的另一端和第九电感L9的另一端相互连接;第九压敏电阻RZ9的一端与第五电感L5的另一端相连接,第十压敏电阻RZ10的一端与第七电感L7的一端相连接,第九压敏电阻RZ9的另一端与第九电容C9的一端相连接,第十压敏电阻RZ10的另一端与第八电容C8的一端相连接;
所述的第八电容C8的另一端、第九电容C9的另一端和第十电容C10的一端相互连接后与第二接地电阻r2的另一端相互连接,第十电容C10的另一端与第二接地电阻r2的另一端和电源接地端N相互连接;所述的第六电感L6的另一端与本安全保护装置的输出端A’连接,第八电感L8的另一端与本安全保护装置的输出端B’连接,第十电感L10的另一端与本安全保护装置的输出端C’连接;
上述由RZ5、RZ6、RZ7、C5、C6、C7、L5、L7和L9组成的电路对本安全保护装置的输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第一级安全保护,由RZ8、RZ9、RZ10、C8、C9、C10、L6、L8和L10组成的电路对本安全保护装置的输入端A、B、C三相任意一相进入的过电压进行动作,实现对三相电气设备的第二级安全保护。
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