CN2870251Y - 中性点不接地系统的单相接地故障保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，包括三套相同的信号电路和信号输出继电器，三套相同的信号电路分别与交流电的三相连接，每套信号电路分别由限流电阻、光电耦合器、滤波电路和阀值检测电路组成；限流电阻的一端连接到被检测电源线路的相线上，另一端连接光电耦合器，光电耦合器的副边连接滤波电路，滤波电路的信号输出端连接到阀值检测电路上，阀值检测电路的输出端驱动信号输出继电器，由信号输出继电器的接点发出保护信号。本实用新型的低成本接地检测技术，能实现中性点不接地系统的单相接地故障保护，可满足保证恶劣环境中的用电故障检测，确保用电安全的要求。
Description
技术领域
本实用新型属于接地故障保护装置领域，涉及一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，用于中性点不接地的电源系统和用电设备的单相接地故障保护。
背景技术
在油田采油电潜泵、螺杆泵的使用中，为保证恶劣环境中的用电安全，均采用中性点不接地的电源系统供电。这种供电方式的缺点是：发生单相接地故障时，三相电流不发生变化，系统仍能工作，但对于全系统的绝缘耐压有很大的损害，如不及时进行保护，就可能导致系统绝缘破坏而故障扩大，造成更大的损失。目前的接地保护都是基于电源系统的中性点接地的，是通过检测相线接地时的大电流来判断的，在中性点不接地的系统中，相线接地时不会产生异常的故障电流，因而是不适用的。
发明内容
本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，采用三套相同的信号电路分别对交流电的三相进行检测，如果信号电路没有流过的电流则可判定该相线是接地的。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
依据本实用新型提供的一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，包括三套相同的信号电路和信号输出继电器，其特征在于：所述的三套相同的信号电路分别与交流电的三相连接，每套信号电路分别由限流电阻、光电耦合器、滤波电路和阀值检测电路组成；限流电阻的一端连接到被检测电源线路的相线上，另一端连接光电耦合器，光电耦合器的副边连接滤波电路，滤波电路的信号输出端连接到阀值检测电路上，阀值检测电路的输出端驱动信号输出继电器，由信号输出继电器的接点发出保护信号。
本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案进一步实现：
前述的三套相同的信号电路其中一套(以A相为例)由限流电阻Ra与两个输入端反向并联、输出端正向并联的光电耦合器组U1、U2进行串联，连接于相线A与地线PE之间，PE地线与大地相连；光电耦合器组U1、U2的输出端并联后与电阻R3和电容C2并联组成的RC滤波器串联；RC滤波器又与电阻R4串联，然后连接到三极管VT1的基极，三极管VT1的发射极连接到控制电源的负端，三极管VT1的集电极串联电阻R10后与控制电源的正端连接，三极管VT1的集电极串联电阻R11再串联稳压管VZ1后连接到三极管VT2的基极，同时在电阻R11与稳压管VZ1的连接点上连接电容C1的正端，电容C1的负端连接到控制电源的负端，这样，电阻R11与电容C1又组成另一个RC滤波器；阀值检测电路由稳压管VZ1、三极管VT2、电阻R9、二极管V2组成；稳压管VZ1的电压值作为一个阀值，当电容C1的电压大于这个阀值时，三极管VT2导通；三极管VT2的集电极串联电阻R9后与控制电源的正端连接，三极管VT2的发射极直接连接到控制电源的负端，同时三极管VT2的集电极连接二极管V2作为A相检测的信号输出端，并与其它两相B、C相的信号输出端并联，连接到继电器K1的线圈上，继电器K1的线圈还并联一个反向二极管V1消除K1线圈断开时产生的过电压。
本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。
本实用新型采用低成本接地检测技术，能实现中性点不接地系统的单相接地故障保护，可满足保证恶劣环境中的用电故障检测，确保用电安全的要求。同时本实用新型是基于电压检测的，与系统的中性点是否接地无关，它适用于中性点接地和不接地的各种形式的供电和用电系统。
本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
图1是本实用新型的电路原理框图；
图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参见图1～2，一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，包括三套相同的信号电路A、B、C和信号输出继电器，三套相同的信号电路分别与交流电的三相连接，每套信号电路分别由限流电阻、光电耦合器、滤波电路和阀值检测电路组成；限流电阻的一端连接到被检测电源线路的相线上，另一端连接光电耦合器，光电耦合器的副边连接滤波电路，滤波电路的信号输出端连接到阀值检测电路上，阀值检测电路的输出端驱动信号输出继电器，由信号输出继电器的接点发出保护信号。
三套相同的信号电路其中一套(以A相为例)由限流电阻Ra与两个输入端反向并联、输出端正向并联的光电耦合器组U1、U2进行串联，连接于相线A与地线PE之间，PE地线与大地相连；光电耦合器组U1、U2的输出端并联后与电阻R3和电容C2并联组成的RC滤波器串联；RC滤波器又与电阻R4串联，然后连接到三极管VT1的基极，三极管VT1的发射极连接到控制电源的负端，三极管VT1的集电极串联电阻R10后与控制电源的正端连接，三极管VT1的集电极串联电阻R11再串联稳压管VZ1后连接到三极管VT2的基极，同时在电阻R11与稳压管VZ1的连接点上连接电容C1的正端，电容C1的负端连接到控制电源的负端，这样，电阻R11与电容C1又组成另一个RC滤波器；阀值检测电路由稳压管VZ1、三极管VT2、电阻R9、二极管V2组成；稳压管VZ1的电压值作为一个阀值，当电容C1的电压大于这个阀值时，三极管VT2导通；三极管VT2的集电极串联电阻R9后与控制电源的正端连接，三极管VT2的发射极直接连接到控制电源的负端，同时三极管VT2的集电极连接二极管V2作为A相检测的信号输出端，并与其它两相B、C相的信号输出端并联，连接到继电器K1的线圈上，继电器K1的线圈还并联一个反向二极管V1消除K1线圈断开时产生的过电压。
以A相为例说明其工作原理：A为三相电源的一相，Ra为限流电阻，U1、U2为两个输入端反向并联、输出端正向并联的光电耦合器，将限流电阻Ra与光电耦合器组U1、U2进行串联，连接于相线A与地线PE间。正常情况下，即A相不接地时，在交流电的正半周时，光电耦合器U2导通，在交流电的负半周时，光电耦合器U1导通，光电耦合器U1、U2的输出端并联后由电阻R3和电容C2组成的RC滤波器滤波，消除正负半周换向时的输出信号死区。滤波后的信号经过驱动电阻R4使三极管VT1导通，三极管VT1导通后其集电极为低电平，这个低电平再次经过由R11和C1组成的RC滤波器滤波，滤波后的低电平通过稳压管使三极管VT2截止，截止的三极管VT2的集电极电位由电源正端通过电阻R9抬高为高电平，这样二极管V2不能导通，继电器线圈不动作，继电器不发出保护信号。
发生故障时，也以A相为例，B、C相与A相相同。A相接地时，即A相与PE连通，互相等电位。在交流电的整个周期内，光电耦合器U1、U2均不能导通，它们的输出端均为低电平，并联后由电阻R 3和电容C2组成的RC滤波器滤波，信号维持低电平。滤波后的低电平信号经过驱动电阻R4使三极管VT1截止，三极管VT1截止后其输出集电极由于电源正端通过电阻R10上拉为高电平，这个高电平再次经过由R11和C1组成的RC滤波器滤波，滤波后的高电平使稳压管VZ1发生击穿，从而使三极管VT2的基极为高电平，使三极管VT2导通，导通的三极管VT2的集电极电位为低电平，这样使二极管V2正向导通，继电器线圈动作，继电器触点发出保护信号。
Claims (2)
1.一种中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，包括三套相同的信号电路和信号输出继电器，其特征在于：所述的三套相同的信号电路分别与交流电的三相连接，每套信号电路分别由限流电阻、光电耦合器、滤波电路和阀值检测电路组成；限流电阻的一端连接到被检测电源线路的相线上，另一端连接光电耦合器，光电耦合器的副边连接滤波电路，滤波电路的信号输出端连接到阀值检测电路上，阀值检测电路的输出端驱动信号输出继电器，由信号输出继电器的接点发出保护信号。
2.根据权利要求1所述的中性点不接地系统的单相接地故障保护装置，其特征在于：所述的三套相同的信号电路其中一套以A相为例由限流电阻(Ra)与两个输入端反向并联、输出端正向并联的光电耦合器组(U1、U2)进行串联，连接于相线(A)与地线(PE)之间，(PE)地线与大地相连；光电耦合器组(U1、U2)的输出端并联后与电阻(R3)和电容(C2)并联组成的RC滤波器串联；RC滤波器又与电阻(R4)串联，然后连接到三极管(VT1)的基极，三极管(VT1)的发射极连接到控制电源的负端，三极管(VT1)的集电极串联电阻(R10)后与控制电源的正端连接，三极管(VT1)的集电极串联电阻(R11)再串联稳压管(VZ1)后连接到三极管(VT2)的基极，同时在电阻(R11)与稳压管(VZ1)的连接点上连接电容(C1)的正端，电容(C1)的负端连接到控制电源的负端，这样，电阻(R11)与电容(C1)又组成另一个RC滤波器；阀值检测电路由稳压管(VZ1)、三极管(VT2)、电阻(R9)、二极管(V2)组成；稳压管(VZ1)的电压值作为一个阀值，当电容(C1)的电压大于这个阀值时，三极管(VT2)导通；三极管(VT2)的集电极串联电阻(R9)后与控制电源的正端连接，三极管(VT2)的发射极直接连接到控制电源的负端，同时三极管(VT2)的集电极连接二极管(V2)作为A相检测的信号输出端，并与其它两相(B、C相)的信号输出端并联，连接到继电器(K1)的线圈上，继电器(K1)的线圈还并联一个反向二极管(V1)消除(K1)线圈断开时产生的过电压。
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| US8107204B2 (en) | 2007-11-13 | 2012-01-31 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Three-phase detection module |
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