CN2347292Y

CN2347292Y - 多功能电力负荷开关

Info

Publication number: CN2347292Y
Application number: CN 98205201
Authority: CN
Inventors: 杨公俊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-11-03
Anticipated expiration: 2008-05-28

Abstract

多功能电力负荷开关,由与主供电线路相连的变压器B的次级线圈电路做为控制电路电源,而此次级线圈的小范围直流控制电压相当于主供电线路的大范围波动电压,保证主供电电路中发生故障时,例如电压在大范围内波动时,该控制线路可不切断电源,而是报警显示,令维护人员处理故障,避免该断电损失,本电力开关可代替现有的空气开关,电量限制器,时间继电器等,集上述功能于一身，其体积小,造价低,功能全,适于配电部门应用。

Description

多功能电力负荷开关

本实用新型涉及一种电力负荷开关，特别是一种多功能电力负荷开关。

现有的电力负荷开关功能较为单一，如漏电保护器只对线路上漏电起作用而对其它故障则不起作用；这些市售的保护开关是工作在一定范围，如超压欠压保护器，其保护的电路电压超过或降低到一定范围时，就起作用，将保护的供电电路断开，造成停电；控制电路中电压经常受到网电电压波动影响。

本实用新型目的是提供一种多功能电力负荷开关，它具有多种功能且体积小、造价低，可允许主供电电路在较大范围的电压下工作，使在线路故障允许条件下，暂不停电而报警进行维修，避免停电损失，能供给控制电路以稳定的直流电压。

本实用新型是按如下技术方案要实现的。它包括壳体和装在其内的各控制线路，该控制线路包括供电综合直流控制电路Ⅱ，该控制电路Ⅱ包括变压器(B)瞬间保护器、第一稳压器、第二稳压器，与三相主供电电路联接的三相变压器B，其次级线圈经三相整流滤波，得到直流电压Vt，经瞬间保护器TVS第二滤波和第二稳压器7812得到输出电压VDD。电压Vt随变压器初级线圈电压，例如380伏的变化而变化，故次级线圈电压可降至很多，例如降至18到70伏(相当于主供电线路电压108-420伏，则主供电线路电压在很大范围内变动时，例如超压欠压时，只要故障条件允许，均可报警以排除故障，但仍不断电，工作照常进行，以免电压超出规定一定范围内即行切断电源，造成停电损失。瞬间电压保护器的作用是把超出设定电压Vt值以外的电压进行快速吸收，以防止电网中浪涌电压损坏各稳压器。此外在该控制线路中可利用提供的稳定的控制电压Vt和VDD来做为其它控制电路，例如漏电保护电路Ⅲ，超压欠压保护电路Ⅳ，缺相保护电路Ⅴ，过流过载保护电路Ⅵ，故障显示电路Ⅶ，执行电路Ⅷ和报警电路Ⅸ的电源，使上述各控制电路，控制该电力供给主线路，将多种功能集合在一台电力负荷开关上，使其体积大为减小，功能增多，操作维护方便。

综上所述，本实用新型采用与主供电线路联接的变压器，以主供电线路为初级线圈端，以次级线圈端为控制电路的直流电源，扩大了主供电线路的电压允许变动范围可使主供电线路在故障情况下暂不切断电源，而是报警以排除故障，避免停电损失。采用瞬间电压保护器防止网络中浪涌电压冲击，以保护稳压装置，由整流滤波后提供的稳定的控制电压，供其它各控制电路如漏电保护电路，超压欠压保护电路等做为工作电源，可多种功能集合在一台电力负荷开关上，完全可替代现有的空气开关、电量限制器、时间继电器、电流继电器等，更适合于对现有配电盘的改造，达到减化电气工程设计、节约原材料、省工省时、节省安装空间、操作维护方便、造价降低目的。

下面以实施例做具体说明。

图1为本实用新型的主供电线路图；

图2为主供电线路的供电综合直流控制电路图；

图3为主供电线路的漏电保护电路图；

图4为主供电线路的超压欠压保护电路图；

图5为主供电线路的缺相保护电路图；

图6为供电线路的过流过载保护电路图；

图7为主供电线路的故障显示电路图；

图8为主供电线路的执行电路图；

图9为主供电线路的报警电路图；

图10为本实用新型的外形图。图中代号：

A₁至A₁₄ 运放集成电路Lm324 C₁至Cn电容

D₁至Dn 整流4007或开关4148二极管

Dw 稳压二极管2Cw系列

Ic0至Ic8时基集成电路NE555

Pc 光电耦合器2N35 Q₁至Qn三极管NPN型

W₁至Wn 可调电阻 R₁至Rn 电阻

如图1为主供电线路Ⅰ的原理图，线路A、B、C、N上套装有零序电流互感器，在二根线路B、C之间连有手动开关K、继电器J₀、J₁的触点，触点J₀串联有接触器线圈CW，结点N₁经三个零电流检测器Co与线路A、B、C之间相联，接点N₂与零线相连，线路A、B之间串联有漏电检测实验按钮AT₁，和电阻R₇₉，每根线路A、B、C上均有熔断器Rx。下面将各控制线路分别介绍如下：

一．供电综合直流控制电路Ⅱ，如图2并参照图1。

(1)三相电源经三相变压器B变压，其次级交流电经由二极管D₂₄至D₂₉组成的三相整流器整流，电容C₃₉、C₄₀高低频波，便在Vt端得到平滑的直流电源，端电压的高低受变压器B初级电源电压的高低，缺相等影响，但最低不低于18V(即缺两相只保留220V电压供电)，最高不超过70V(三相420V供电时)，如此变幅大的直流电压经Q₁₄、R₆₀、D_w4组成第一稳压器稳压，其稳压输出值Vt在16V，此电压进一步由电容C₄₁、C₄₂高低频滤波，再由三端稳压器7812组成的第二稳压器稳压，输出直流电压VDD,C₄₃是储能电容以提高7812瞬间供电电流，C₄₄是线路谐波吸收电容。

(2)TVS1是瞬间电压保护二极管型号为P₄KZ1W，其作用是把超出设计Vt值的电压吸收，防止电网中浪涌电压损坏稳压器和其它的线路中的元器件。

二．负荷控制：

(1)电源向负荷的供电由接触器线圈CW控制。闭合开关K，接触器并不吸合，只有按下图8中AT₂,Q₁₀得导通，Ico的脚3输出高电平，Q₁₃导通J₁吸合，CW得电吸合，常开触点JA-JB也闭合，CW得电自保，电源向负荷送电；

(2)断开开关K即可停止供电，

(3)Jo的动作由以下保护电路来完成。

三．漏电保护电路Ⅲ如图3所示。

(1)AH是零序电流互感器，由其保护范围分为：三相对地保护、三相四线对地保护，本实施例中，AH是三相对地漏电保护。

(2)在正常情况下，AH₁,AH₂无感应电压，当负载侧有漏电流时，AH₁,AH₂将输出感应电压，此电压经C₀、C₁高频滤波，D₁、D₂限幅送至由R₃、R₅、A₁组成的反相放大器进行放大，放大后的信号经A2比较，由于A2的正端高于负端电压，故输出高电平，Q1导通，其由低电平转向高电平输出一路由FS1去控制图7中故障显示器显示，另一路FA去触发图8中的A11翻转，Q6得电导通，JO吸合，图1中CW失电，接触器断开，从而保护人身和设备安全。

四．超压欠压保护电路Ⅳ如图4。

(1)电压VT经R10、W2、R11组成的分压器分压，便在W2上得到比较电压V1，由A3、A4分别组成的超压、欠压比较器来比较，如果超或低于由R12,W13设定的A3、A4电压，那么相应的A3或A4输出高电平，分别由D5或D6去触发A13组成的延时电压比较器，如果在设定的延时时间内电网电压没有恢复正常，那么A13或A14则输出出高电平，一路由FS2或F3去触发图7中故障显示器显示，另一路由D30或D31去触发图8中A11翻转，输出高电平，Q6得电导通JO吸合，CW失电接触器断开。

五．缺相保护电路Ⅴ，如图5：

图1中3个零电流检测器C0，在三相平衡情况下，N1、N2端流经光电耦合器PC的电流为零，PC截止，当电源缺相或三相严重失平衡情况下，从N1、N2将有电流流过PC,PC由截止变为导通。由A5组成的电压比较器的正端电压超过负端，A5输出高电平，此电平经A6延时消除瞬间干扰。A6输出高电平，一路由FS4去触发图7中故障显示器进行显示，另一路由FB去触发图8中A11翻转，输出高电平，Q6得电，JO吸合，CW失电，接触器切断电源。

六．过流、过载、保护电路Ⅵ如图6：

(1),LB1、LB2、LB3是三个穿孔式电流—电压转换器，当有电流穿过LB时，LB的次级将有交流电压产生，此电压的大小随负载电流的大小而变化，经D8、D9、D10半波整流，C13、C14高低频滤波后，经R17、W4组成的第一分压器分压，产生一个电压点LBV，此电压经R18和R19,RK1X9、W5、W6组成的第二个分压器进行二次分压，电压有9个可设定的负荷电流档位。经二次分压后的电压经R20送至A7进行电压比较，如高出A7负端的设定电压，A7将输出高电平，此高电平一路使Q2导通DX0点亮，表示K9档位选择过小；另一路使D11截止，A8组成的第一延时器开始工作，如果在这段时间的电流量没有降下来，或RK1档位没有加大以适应负荷，那么A8将延时结束，输出高电平，使D12截止：A9组成的第二延时器开始计时，A9的延时时间由C19、R27、RK2X10组成的充电网络所确定，此充电网络的充电时间又有RK2分为10个延时档位，为1.5分-45分种，如果在第二延时器从开始计时至临近结束的时段内负载电流还是没有降下来，A9翻转，判定为负荷过流和过载。A9输出高电平，一路由FS5去触发图7中故障显示器显示，另一路由FD去触发图8中A11翻转，输出高电平，Q6得电，JO吸合CW失电，接触器切断电源。

(2)短路保护

由A10组成短路电流检测器取自第二分压器W5上的电压，当W5上的中点电压高于A10输出高电平，一路由FS6去触发图7中故障显示器显示，另一路则有FC去触发图8中A11翻转，Q6得电，JO吸合，CW失电接触器切断电源。正常时，正端保持小于负端6-7倍的电压。

(3)过流过载部分，也可作为用户的用电限量器使用。

(4)电流量模拟值显示。

由电平显示电路IC7组成，从第二分压器中W6的中点电压的变化来触发IC7发光管DX的点亮只数，IC7的起始电压为0.7V，即每增加0.7V就多一只发光管，以判断负荷电流量大小。

七、故障显示电路Ⅶ如图7：

(1)由IC1至IC6组成的双稳态输出电路，NT是它们的复位端，在NT端加正脉冲，IC1-IC6均输出低电平，由DX组成的故障显示器将停止显示，IC7输入高电平，指示当前工作状态，各故障脉冲输入端FS1－FS6对应显示器DX如下：

FS1漏电输入，DX1显示

FS2超压输入，DX2显示

FS3欠压输入，DX3显示

FS4缺相输入，DX4显示

FS5过流过载输入，DX5显示

FS6短路输入，DX6显示

八、执行电路Ⅷ如图8：

1、在没有FA-FD高电平触发的时候，A11将为零电平输出，其输入负端由R38,CWA固定在一定电位上，当FA-FD有任意一点输入高电平于A11正端时，A11由低电平输出转为高电平输出，一路经D15、R42使Q6导通JO吸合，使CW失电，接触器断开电源。②二路经D16、R43使Q7导通，一方面对C31充电，使其瞬间电位达到高电位，同时也使A12由高电位输出转为低电位输出，③A11输出的另外一路经D17、R51、C36使Q11导通，使时基电路IC0的脚3输出状态更加不受任何干扰地固定在低电平。

2、至此A11输出的瞬间高电平消失，此时Q11经过C36的短暂延时也恢复常态(截止)，使IC0接受Q10控制。A12的负端由于C31高电位作用继续保持低电平输出，C31高电位通过R44、Q8的发射极放电，由于Q8导通也使Q₆进一步导通，JO也将继续吸合，随着C₃₁的放电A₁₂的负端电压也逐渐下降，当低于A12的正端电压时，A₁₂瞬间转为高电平输出，C₃₄瞬间充电形成高电平脉冲，Q₁₀也得到正脉冲而导通，使IC0的S端瞬间得低电平触发，IC0进入由R₅₅、C₃₇起作用的单稳状态，IC0的脚3的输出转为高电平。

3、IC0的脚3输出的高电平：

①一路经R₅₆，使Q₁₂导通，输出使图7中IC1-IC6停止故障显示的复位电平到NT。

②一路经D₂₂、R₅₇使Q₁₃导通J1吸合，图1中CW得电，常开触点JB、JA闭合，CW自保。

③另外一路经D₂₁、R₄₈、C₃₅使Q₉导通，由于有C₃₅的存在，使Q₉在一定时间保持导通，Q9的导通使A₁₂的负端对地短路。在IC0自动合闸时，如果供电负载故障没有清除，那么A₁₁将再次输出高电平，C₃₁也不能建立高电位，A₁₂也因没有负端的电压而保持高电平输出，因此，Q₁₀截止，同时A₁₁输出高电平，使Q₁₁导通，使IC0的T端对地短路，故IC0脚3将保持低电平输出。

至此，跳闸与自动合闸结束，接触器将不再向负荷供电，直到故障排除后，按一下AT2即可工作。

4、外来信号控制输入接口，如图8左侧。

IC₈及Q₃、R₃₅、Q₄、R₃₃、Q₅、R₃₄组成时基双稳态电路，当VM端处于低电平时，由负荷开关以外的其它控制信号在VH端输入正脉冲，将使Q₁₀导通，IC₈进入稳态，J1吸合向负载供电，此时如在VS输入正脉冲，IC₈输出高电平，通过D₁₄、R₃₇,A₁₁发生翻转，Q₆得电，JO吸合，负载失电。

九、报警(声音)电路，如图9：

9561是报警声产生电路，此电路由Q27供电，DW6稳压产生。Q27的导通与否是受故障显示器的有无显示控制，如有显示，即在Vx端产生Q27导通的触发电压，9561的音频信号，经C71耦合至由TWH68组成音频放大电路进行放大，由TWH15发出报警声。

十、外形如图10所示，在外壳中装有控制线路，在外壳的端部有三个孔，用于穿过图6的LB₁、LB₂、LB₃导线，在外壳表面上还装有电流模拟显示器DX、转换开关RK₁、RK₂、发光管DX0均为图6中相同符号器件；在接线板a、b、c、J_A、C_w、A、B、C、N接点，插座AH₁、AH₂，及壳体上端面的手动开关K、按钮AT1均为图1中相同符号器件；发光管DX₁至DX₇为图7中相同符号器件；按钮AT₂、外信号控制接口VH、VS、VM为图8中相同符号器件。

Claims

1、多功能电力负荷开关，包括壳体和装在其内的各控制线路，其特征是：该控制线路包括供电综合直流控制电路(Ⅱ)，它包括变压器(B)、瞬间保护器(TVS1)、第一稳压器、第二稳压器，三相变压器的次级线圈经三相整流，瞬间保护器(TVS1)，滤波器与第一稳压器相联，得到输出电压(VT)，再经滤波器和第二稳压器(7812)得到输出电压(VDD)。

2、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：所述的瞬间保护器的型号为P₄KZ1W的二极管。

3、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：所述第一稳压器由稳压管(DW₄)，三极管(Q₁₄)和电阻(R₆₀)组成；第二稳压器由三端稳压器(7812)组成。

4、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线路还包括漏电保护电路(Ⅲ)，包括反相放大器(A1)，比较器(A2)，控制三极管(Q1)，该电路从零序互感器(AH)引入，经滤波限幅送至反相放大器(A1)，经比较器(A2)送至控制三极管(Q1)后，另一路连至执行电路(Ⅷ)，另一路连至故障显示电路(Ⅶ)。

5、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线路还包括超压欠压保护电路(Ⅳ)，包括分压器，比较器(A3)、(A4)，延时比较器(A13)，(A14)，由供电综合直流控制电路(Ⅱ)引入的电压(VT)作用到分压器，该分压器经延时比较器(A13),(A14)分别经二极管(D5),(D6)各与延时比较器(A13),(A14)相连，延时比较器(13)的输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，另一路与故障显示电路(Ⅶ)相连，延时比较器(A14)的输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，另一路与故障显示电路(Ⅶ)相连。

6、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线路还包括缺相保护电路(Ⅴ)，包括光电耦合器(PC)，比较器(A5)，延时器(A6)缺相保护电路(Ⅴ)的一端与电力电路(Ⅰ)中的结点(N1),(N2)相连，再经(PC)，比较器(A5)与延时器(A6)相连，延时器(A6)的输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，另一路与故障显示电路(Ⅶ)相连。

7、根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线路还包括过流过载保护电路(Ⅵ)，包括第一分压器，第二分压器，比较器(A7)，第一延时器(A8)，充电网络，第二延时器(A9)和短路电流检测器，电流量模拟值显示器；电流电压转换器的次级线圈(LB1、LB2、LB3)经整流滤波器与由R17,W4组成的第一分压器相连，产生一电压点(LBV)，经由R8,R19,RK1,W5,W6组成的第二分压器与电压比较器(A7)相连，该电压比较器(A7)输出端一路经三极管与发光管(DX0)相连，另一路经二极管与第一延时器(A8)相连，该第一延时器(A8)的输出端经二极管(D12)，充电网络与第二延时器(A9)相连，第二延时器(A9)的输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，另一路与故障显示电路(Ⅶ)相连；该第一延时器的A8的输出端经二极管(A9)的输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，该短路电流检测器包括比较器(A10)，其输入端与第二分压器相连，其输出端一路与执行电路(Ⅷ)相连，另一路与故障显示电路(Ⅶ)相连，其输出端经若干发光管接地。

8．根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线路还包括故障显示电路(Ⅶ)，包括若干并联的双稳态输出电路，各输出电路的信号输入端与相应的各保护控制线路的信号输出点相连。

9．根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是：该控制线还包括执行电路(Ⅷ)，包括比较器(A11)，三极管(Q6)、(Q7)、(Q11)、比较器(A12)，时基电路(LCO),(LC8)；比较器(A11)的正输入端与时基电路(IC8)相连，并与结点(FA)到(FD)相连，其负输入端经电阻、电容(CWA)接地，输出端一路经二极管(D15)，三极管(Q6)与继电器(JO)相连，另一路经二极管(D16)与三极管(Q7)相连，第三路经二极管(Q17)与三极管(Q11)，时基电路(ICO)相连，比较器(A12)输入端经电容(C31)接地并与三极管(Q8)相连，三极管(Q8)发射极与三极管(Q6)相连，(A12)输出端一路经电容(C34)、三极管(Q10)与时基电路(IC0)相连，由电阻(R35)、电容(C37)组成的单稳延时器也与时基电路(ICO)相连，(A12)输出端另一路经二极管(D19)与时基电路(IC8)相连；(A12)输出端第三路与按钮(AT2)相连。

10．根据权利要求1所述的多功能电力负荷开关，其特征是；该控制线路还包括报警电路(Ⅸ)，包括电路板(9561)，三极管(Q27)，稳压管(DW6)，音频放大电路(TWH68)的报警器(TWH15)，由三极管(Q27)与结点(VX)相连，该三极管(Q27)的发射极经稳压管(DW6)稳压后经电路板(9561)并电容(C71)耦合至音频放大电路(TWH68)使报警器(TWH15)发声报警。