CN2468201Y - 自复式漏电保护器 - Google Patents

Abstract

一种自复式漏电保护器,包括零序电流互感器TA↓和继电器J↓,具有电源电路、信号输入及检波放大电路、信号滤波电路、运放比较器电压形成电路、缓变漏电比较器电路、正负脉冲比较器及其附属电路、过压欠压保护电路、过流保护电路、执行电路和实验电路,它不但具有漏电、过压、欠压、过流等保护功能,而且能防止开机送电或重合闸时缓变漏电信号成为突变漏电信号使保护器发生误动作,并能自动重合送电。

Description

自复式漏电保护器

本实用新型属于用电保护装置，尤其是指自复式漏电保护器。

用电安全十分重要。随着人们对用电安全意识的提高，漏电保护器的用量越来越大，且对漏电保护器功能的要求也越来越高。如“过载短路过压漏电保护开关”(ZL94214859)具有过载、短路、过压、漏电保护功能，“一种综合漏电保护器”(ZL95225441)具有漏电、过载、短路、过压、欠压、瞬时断电保护功能，等等。实际上，在开机送电或重合闸时，缓变漏电信号有时成为突变漏电信号，使保护器发生误动作，具有防止该类现象发生功能的漏电保护器是有实际应用意义的。

本实用新型的任务在于提供一种自复式漏电保护器，它不但具有漏电、过压、欠压、过流等保护功能，而且能防止开机送电或重合闸时缓变漏电信号成为突变漏电信号使保护器发生误动作，并能自动重合送电。

下面结合附图对本实用新型的解决方案及其产生的有益效果作一描述。

图1是本实用新型的电气原理图。

图2是本实用新型的工作原理方框图。

如图1所示，一种自复式漏电保护器，包括零序电流互感器TA↓和继电器J↓，具有电源电路、信号输入及检波放大电路、信号滤波电路、运放比较器电压形成电路、缓变漏电比较器电路、正负脉冲比较器及其附属电路、过压欠压保护电路、过流保护电路、执行电路和实验电路，其特征在于：

(1)电源电路主要由电阻R26↓、电容C1↓、C2↓、C4↓、二极管D1↓～D4↓、稳压管Z1↓和Z2↓构成，电源接电容C1↓、电阻R26↓至由二极管D1↓～D4↓组成的桥式整流器，再由电容C2↓和C4↓滤波后分别由稳压管Z1↓和Z2↓分压供各电路使用。

降压电容C1↓将220V电压通过自身对交流电的容抗，将电压降为27V左右，经桥式整流、再由电容C2↓和C4↓滤波后分别由稳压管Z1↓和Z2↓分压成+12V、-12V供各单元电路使用。

(2)信号输入及检波放大电路主要由取样电路和运放器IC1↓构成，电流互感器TA↓与电容C3↓、电阻R1↓并联后接电阻R2↓组成取样电路，二极管D5↓和D6↓反相并接在运放器IC1↓的输入端，电阻R2↓再至运放器IC1↓反相输入端5脚，电阻R4↓跨接在运放器IC1↓反相输入端5脚和输出端7脚接二极管D8↓之间，二极管D7↓在运放器IC1↓反相输入端5脚和输出端7脚之间。

电容C3↓、电阻R1↓、R2↓起抗干扰和衰减作用，二极管D5↓、D6↓反相并接在运放器IC1↓输入端。其作用是限制输入信号的幅值在0.7以内，防止高幅值信号损坏运放器IC1↓。电阻R4↓为反馈电阻，是为了消除运放器IC1↓输入基流不平衡引起的失调而设置。当零序电流互感器TA↓有漏电信号时，运放器IC1↓成为比例器，运放器IC1↓5脚输入负半周漏电信号时，7脚输出为高电位，这时二极管D7↓截止而二极管D8↓导通，经电阻R4↓反馈到5脚，处于闭环工作，其闭环增益K＝-(R4/R2)，也就是说输出电压是输入电压的-(R4/R2)倍。但当运放器IC1↓5脚输入正半周漏电信号时，7脚输出为低电位，此时二极管D8↓截止而D7↓导通，运放器IC1↓增益小于1，输出为电位。总之，该运放器IC1↓只对负半周信号进行放大，输出的电压幅值是输入的K倍，波形是正值脉动波。

(3)信号滤波电路主要由电阻R6↓和R7↓、电容C5↓和C6↓组成，电阻R6↓和R7↓并接电容C5↓和C6↓构成∏形滤波电路。

运放器IC1↓输出信号是正值脉动波，经∏形滤波电路后变成平滑的直流信号。该直流信号是随运放器IC1↓输入的漏电信号的大小而变化，因而直接反映了漏电情况。把交流漏电信号变换成直流信号的原因是本实用新型需要区分突变漏电和缓变漏电，只有直流信号才能用微分电路来加以区分变化率大小。

(4)运放比较器基准电压形成电路主要有电阻R9↓～R14↓、缓变漏电比较器IC2↓、正脉冲比较器IC7↓、突变漏电比较器即负脉冲比较器IC8↓组成，整流器正输出端接电阻R9↓和R10↓分压至缓变漏电比较器IC2↓反相输入端2脚、接电阻R13↓和R14↓分压至突变漏电比较器IC8↓同相输入端10脚、接电阻R11↓和R12分压至正脉冲比较器IC7↓反相输入端6脚。

由稳电源输出±12V电压，其中+12V由电阻R9↓和R10↓供缓变漏电比较器IC2↓作其基准电压，由电阻R13↓和R14↓分压供突变漏电比较器IC8↓负脉冲作基准电压，由电阻R11↓和R12↓分压供正脉冲比较器IC7↓作基准电压。各基准电压的大小将决定设定值(动作值)的大小。缓变漏电比较器IC2↓基准电压接反相输入端。基准电压值的选定原则是使比较器缓变漏电值控制在150mA左右。正脉冲比较器IC7↓基准电压接反相输入端，选定原则是控制在15mA左右。负脉冲比较器即突变漏电比较器IC8↓基准电压接同相输入端，选定原则是控制在-15mA左右。

(5)缓变漏电比较器电路主要由电阻R8↓、二极管D14↓、D16↓、D23↓、发光二极管L3↓构成，缓变漏电比较器IC2↓的输入同相端3脚接电阻R8↓、输出端1脚接二极管D16↓和D23↓，二极管D16↓和发光二极管L3↓之间接二极管D14↓。

当缓变漏电信号较小时，缓变漏电比较器IC2↓同相端3脚输入信号低于反相端2脚(基准电压)时，输出端1脚为低电位；当漏电信号大于基准电压时，则变成高电位，此时二极管D23↓导通，经电阻R8↓反馈到同相输入端3脚，使IC2↓自锁，同时发光二极管L3↓亮(漏电指示)，并通过二极管D12↓向执行电路送出跳闸指令，使执行电路动作切断输出主回路电源，达到保护目的。因缓变漏电比较器IC2↓已自锁，所以切断主回路电源后，漏电信号虽已失去，但IC2↓仍输出高电位，以保证当线路漏电流大于150mA时永久跳闸，线路故障排除后如需送电，可扳下电源开关，关闭电源20s～30s后再开机，此时自锁解除，可送电。

(6)正负脉冲比较器及其附属电路主要由正脉冲比较器IC7↓、负脉冲比较器IC8↓、电容C9↓～C11↓、电阻R11↓～R15↓、R24↓、R29↓、二极管D12↓～D15↓、三极管V1↓构成，三极管V1↓、电容C9↓、C11、电阻R21↓、R22↓、R23↓组成防开机送电跳闸电路，电容C9↓经电阻R21↓接三极管V1↓的基极，三极管V1↓基极接电阻R22↓、R23↓、集电极接电容C11↓；电容C10↓和电阻R24↓组成微分电路；正脉冲比较器IC7↓、负脉冲比较器IC8↓、二极管D8↓、D12↓、D13↓、电阻R29↓组成正负脉冲比较器电路，正脉冲比较器IC7↓反相输入端6脚接电阻R11↓和R12↓、同相输入端5脚与负脉冲比较器IC8↓反相输入端9脚相连接于微分电路输出端，负脉冲比较器IC8↓同相输入端10脚接电阻R13↓、R14↓，正脉冲比较器IC7↓输出端7脚接二极管D17↓和负脉冲比较器IC8↓输出端8脚接二极管D15↓后相连至执行电路、同时经二极管D12↓、D13↓和电阻R29↓组成的自锁电路。

微分电路的作用是区分缓变漏电和突变漏电，对缓变漏电信号电容C10↓起隔直作用。微分电路无输出，对突变漏电信号电容C10↓进行充放电，如信号为上升值，微分电路输出正脉冲，下降值则为负脉冲。若脉冲大于0.7V使正负脉冲比较器触发，输出高电位，则向招待单元发出跳闸指令。

线路中都有一定的漏电流存在。在开机时，此电流以突变脉冲形式送入正负脉冲比较器，往往会造成保护器跳闸，送不上电。设置防开机送电跳闸电路后，开机送时，电容C10↓开始充电，电阻R22↓上的压降加于三极管V1↓基极，V1↓饱和导通，微分电路送来的突变漏电信号被短路掉，从而避免了跳闸。正常运行后，电容C9↓经一段时间充足电，则电阻R22↓上的压降消失，V1↓导通变为截止，使脉冲信号通道恢复。

自锁电路作用等同于一个缓变脉冲比较器。

(7)过欠压保护电路，主要由电阻R44↓、稳压管Z4↓、欠压比较器IC5↓、过压比较器IC6↓、过流比较器IC3↓、发光二极管L6↓、L5↓组成，电阻R44↓和稳压管Z4↓之间分别至欠压比较器IC5↓同相输入端12脚、过压比较器IC6↓反相输入端2脚和过流比较器IC3↓反相输入端9脚，欠压比较器IC5↓、电阻R31↓、R33↓、电容C31↓、电位器RP32↓组成欠压保护电路，RP32↓一端连接整流器输出端进行电压取样，电位器RP32↓经电阻R33↓至欠压比较器IC5↓反相输入端13脚，过压比较器IC6↓、电阻R35↓、R36↓、电容C33↓、电位器RP34↓组成过压保护电路，RP34↓一端连接整流器输出端进行电压取样，电位器RP34↓经电阻R36↓至过压比较器IC6↓正相输入端3脚。

电压取样送至IC5↓的13脚反相端与12脚基准电压进行比较，当电压低于12脚时，输出端14脚即输出高电位，经发光二极管L6↓(作为欠压跳闸指示)和二极管D18↓送至执行电路。

过压保护电路工作原理与欠压保护电路基本相同。

(8)过流保护电路主要由电流互感器TB↓、二极管D41↓、电位器RP41↓、电容C41↓组成，电流互感器TB↓至二极管D41↓，二极管D41↓与过流比较器IC3↓正相输入端10脚之间接电容C41↓。

线路的负载电流经电流互感器TB↓检测出相应的交流电压经D41↓的整流、电位器RP41↓的衰减送至IC3↓的同相端10脚，当10脚电位高于9脚(基准电压)时，输出端8脚即输出高电位，经发光二极管L4↓(作过流跳闸指示)和二极管D18↓送至执行电路。电容C41↓作用是抗干扰和滤波。

(9)执行电路主要由三极管V2↓、V3↓、稳压管Z3↓、二极管D9、电容C7↓、C8↓、电阻R15↓、R19↓、光耦合器M↓、继电器J↓组成，包括由二极管D10↓、电容C7↓、电阻R16↓～R18↓组成的重合闸电路。

无跳闸指令时，三极管V2↓截止而V3↓导通，光耦合器M↓1和2脚有电流通过，使4和6脚导通，继电器J↓线圈得电吸合，使常开触点闭合，线路有电压输出。当有跳闸指令时，则高电位击穿稳压管Z3↓，经电阻R15↓，供给V2↓基极，使V2↓导通，V3↓因无基流而变成截止，造成M↓1、2脚没有电流通过，使4、6脚截止，继电器J↓线圈失电，常开触头分离，使线路断电，同时运行指示灯因失电而熄灭。

保护器正常运行时，C7↓因D10↓导通而不充电。当跳闸时，V3↓截止，其集电极升至高电位使D10↓截止，正电源经R16↓给C7↓充电，通过R17↓，V2↓发射极形成充电电流，使V2↓维持跳闸状态，一般延迟20s～40s，C7↓充电结束后V2↓截止，V3↓导通重合送电。

(10)试验电路主要由试验按钮LA↓和电阻R27↓组成，试验按钮LA↓一端经电阻R27↓接到零序电流互感器TA↓上端的相线上、另一端接其下端零线上。

当按下接通试验按钮LA↓时，模拟的就是接地漏电试验。模拟电流选在40mA左右，可检验整个保护系统是否正常工作。

综上所述，如图2所示：本实用新型当用电线路发生突变或缓变漏电流时，零序互感器TA↓将感应出交流信号—取样，经运算放大器检波放大，再经滤波后成为平滑直流电压—信号检波放大，一路送至缓变漏电比较器与基准电压进行比较，当信号幅值大于基准电压时，比较器输出高电位，发出跳闸指令给执行单元电路(执行K)，另一路由微分电路根据信号的变化率大小不同，阻断缓变漏电信号，而对突变漏电信号(包括触电引起的)输出脉冲，使脉冲比较器触发输出高电位，推动执行单元电路的二极管V2↓由截止变为导通，V3↓由导通变为截止，继电器因线圈失电而断开，其常开触点断开，切断了线路的供电，即经过突变缓变漏电区分—脉冲比较—执行单元K，起到漏电保护作用。并设置防送电误动作电路—脉冲比较—执行K，重合闸电路—执行K，过流保护电路—执行K，过压欠压保护电路—执行K，使保护器还具有过压、欠压、过流保护功能，并能防止开机送电或重合闸时缓变漏电信号成为突变漏电信号使保护器发生误动作，且能自动重合送电。

Claims (1)

1、一种自复式漏电保护器，包括零序电流互感器TA↓和继电器J↓，具有电源电路、信号输入及检波放大电路、信号滤波电路、运放比较器电压形成电路、缓变漏电比较器电路、正负脉冲比较器及其附属电路、过压欠压保护电路、过流保护电路、执行电路和实验电路，其特征在于：

(1)电源电路主要由电阻R26↓、电容C1↓、C2↓、C4↓、二极管D1↓～D4↓、稳压管Z1↓和Z2↓构成，电源接电容C1↓、电阻R26↓至由二极管D1↓～D4↓组成的桥式整流器，再由电容C2↓和C4↓滤波后分别由稳压管Z1↓和Z2↓分压供各电路使用；

(2)信号输入及检波放大电路主要由取样电路和运放器IC1↓构成，电流互感器TA↓与电容C3↓、电阻R1↓并联后接电阻R2↓组成取样电路，二极管D5↓和D6↓反相并接在运放器IC1↓的输入端，电阻R2↓再至运放器IC1↓反相输入端5脚，电阻R4↓跨接在运放器IC1↓反相输入端5脚和输出端7脚接二极管D8↓之间，二极管D7↓在运放器IC1↓反相输入端5脚和输出端7脚之间；

(3)信号滤波电路主要由电阻R6↓和R7↓、电容C5↓和C6↓组成，电阻R6↓和R7↓并接电容C5↓和C6↓构成∏形滤波电路；

(4)运放比较器基准电压形成电路主要有电阻R9↓～R14↓、缓变漏电比较器IC2↓、正脉冲比较器IC7↓、突变漏电比较器即负脉冲比较器IC8↓组成，整流器正输出端接电阻R9↓和R10↓分压至缓变漏电比较器IC2↓反相输入端2脚、接电阻R13↓和R14↓分压至突变漏电比较器IC8↓同相输入端10脚、接电阻R11↓和R12分压至正脉冲比较器IC7↓反相输入端6脚；

(5)缓变漏电比较器电路主要由电阻R8↓、二极管D14↓、D16↓、D23↓、发光二极管L3↓构成，缓变漏电比较器IC2↓的输入同相端3脚接电阻R8↓、输出端1脚接二极管D16↓和D23↓，二极管D16↓和发光二极管L3↓之间接二极管D14↓；

(6)正负脉冲比较器及其附属电路主要由正脉冲比较器IC7↓、负脉冲比较器IC8↓、电容C9↓～C11↓、电阻R11↓～R15↓、R24↓、R29↓、二极管D12↓～D15↓、三极管V1↓构成，三极管V1↓、电容C9↓、C11、电阻R21↓、R22↓、R23↓组成防开机送电跳闸电路，电容C9↓经电阻R21↓接三极管V1↓的基极，三极管V1↓基极接电阻R22↓、R23↓、集电极接电容C11↓；电容C10↓和电阻R24↓组成微分电路；正脉冲比较器IC7↓、负脉冲比较器IC8↓、二极管D8↓、D12↓、D13↓、电阻R29↓组成正负脉冲比较器电路，正脉冲比较器IC7↓反相输入端6脚接电阻R11↓和R12↓、同相输入端5脚与负脉冲比较器IC8↓反相输入端9脚相连接于微分电路输出端，负脉冲比较器IC8↓同相输入端10脚接电阻R13↓、R14↓，正脉冲比较器IC7↓输出端7脚接二极管D17↓和负脉冲比较器IC8↓输出端8脚接二极管D15↓后相连至执行电路、同时经二极管D12↓、D13↓和电阻R29↓组成的自锁电路；

(7)过欠压保护电路，主要由电阻R44↓、稳压管Z4↓、欠压比较器IC5↓、过压比较器IC6↓、过流比较器IC3↓、发光二极管L6↓、L5↓组成，电阻R44↓和稳压管Z4↓之间分别至欠压比较器IC5↓同相输入端12脚、过压比较器IC6↓反相输入端2脚和过流比较器IC3↓反相输入端9脚，欠压比较器IC5↓、电阻R31↓、R33↓、电容C31↓、电位器RP32↓组成欠压保护电路，RP32↓一端连接整流器输出端进行电压取样，电位器RP32↓经电阻R33↓至欠压比较器IC5↓反相输入端13脚，过压比较器IC6↓、电阻R35↓、R36↓、电容C33↓、电位器RP34↓组成过压保护电路，，RP34↓一端连接整流器输出端进行电压取样，电位器RP34↓经电阻R36↓至过压比较器IC6↓正相输入端3脚；

(8)过流保护电路主要由电流互感器TB↓、二极管D41↓、电位器RP41↓、电容C41↓组成，电流互感器TB↓至二极管D41↓，二极管D41↓与过流比较器IC3↓正相输入端10脚之间接电容C41↓；

(9)执行电路主要由三极管V2↓、V3↓、稳压管Z3↓、二极管D9、电容C7↓、C8↓、电阻R15↓、R19↓、光耦合器M↓、继电器J↓组成，包括由二极管D10↓、电容C7↓、电阻R16↓～R18↓组成的重合闸电路；

(10)试验电路主要由试验按钮LA↓和电阻R27↓组成，试验按钮LA↓一端经电阻R27↓接到零序电流互感器TA↓上端的相线上、另一端接其下端零线上。

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