TWM410882U - Breakdown detection and protection apparatus for D. C. Power supply system - Google Patents

Description

M410882 五、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 [0001] 本創作涉及一種直流供電系統接地故障保護裝置， 尤指一種可用於直流供電系統運作中進行各迴路的線上 漏電檢測之裝置。 [先前技術] [0002] 現今直流供電系統有採接地方式及非直接接地方式 ，採接地方式供電者如當系統内的電池組有外殼破裂、

漏液時故障電流會經接地端回流至直流電源側，易形成 大電流引發產生電氣火災的危機，另洩漏電流亦會經地 網對其它地下的金屬管路造成電ξ氣腐辱/毅事其它金屬 '、'Λ - 管路的運轉安全。 ：ι [0003] 故絕大多數用戶採用非直接接地方式的供電架構’ 以維持高可靠的連續供電品質，請參考第1圖所示，如果 供電系統9所連結的分路負載93$聲生單極性絕緣劣化導 致接地故障94，供電系統9之潺電#報器只能量測由供電 系統9正端與大地間的電壓差，或·負:端與大地間的電壓差 來檢測出該供電系統9發生接地故障94並提供告警訊號， 然此方式得停機並對每一分路負載93進行絕緣檢測才能 知道是哪個分路負載93發生接地故障94，而無法達到線 上即時檢測告警之功能；請參考第2圖所示，倘若之前已 發生接地故障94未清除前，於運作中某一分路負載93又 不慎發生另一極性絕緣劣化導致接地故障94，漏電流則 可經不同極性的接地故障94路徑回流至供電系統9，遂造 成已接地故障94之分路負載93的漏電流感測器95檢測其 表單編號Α0101 第3頁/共28頁 M410882 電流異常，而引起所有已發生接地故障94的其它分路負 載93之斷路器96同時截止導通停止供電，造成數個分路 負載93用電設備的停擺。請參考第3圖所示，若發生單極 性接地故障94，且若其它線路較長之健全分路負載93， 因其線路對地的雜散電容98較大，容易造成其它健全分 路負載93之雜散電容98放電，並經接地故障94路徑回流 至雜散電容98，導致健全分路負載93的漏電流感測器95 誤判，造成該健全分路負載93的誤告警。 [0004] 請參考第4圖所示，亦有另一檢測架構，於供電系統 9源頭正負端皆個別外加電阻器接地97，並使用高感度的 漏電流感測器95來檢測漏電流，但當分路負載93發生接 地故障94時，漏電流可由地綱經電阻器接地97回流至供 電系統9，使漏電流感測器95得以檢測出該分路負載93的 接地故障94異常。但若其它線路較長的分路負載93因其 對地雜散電容98大，易造成其雜散電容98會經接地故障 94回流至雜散電容98，導致健全分路負載93的漏電流感 測器9 5誤判。 【新型内容】 [0005] 本創作一種直流供電系統故障偵測保護裝置，係為 克服現有當發生接地故障時無法提供高感度的檢測告警 ，且易造成其它健全回路的漏電流檢知器誤判、誤告警 之缺點》 [0006] 因此，本創作之目的，即在提供一漏電檢測裝置， 該漏電檢測裝置包括有兩斷電元件、兩單向導通器、一 漏電流檢知器及一電壓暫態補償器；該斷電元件分別設 表單編號A0101 第4頁/共28頁 於供電系紙之迴路的正端及負端，可截止該迴路孓供電 ，該單向導通器設於斷電元件與負栽之間，分別連接於 供電系統之迴路的正端及負端，可隔離其它迴路與該迴 路因絕緣劣化而引起漏電流流通，該漏電流檢知器設於 迴路的單向導通器與負載之間，以感測該迴路漏電流值 ，並藉與漏電流檢知器連接之監控模組，提供漏電異常 的告警訊息或控制斷電元件截止供電，該電壓暫態補償 器設於漏電流檢知器之一側，並配合單向導通器以抑制 其它迴路之負載發生短路故障時對該迴路的擾動並適時 提供儲能電力持續供電，同時兼顧漏電流檢知器的高感 度檢測及避免其它健全迴路始凝^停電 τ [0007] W “· * 本創作在改良現有於供霣声/統因絶緣劣化產生接地 ’易造成各迴路間的漏電流檢知器誤動作之問題；其利 用各迴路間設置的單向導通器，可使健全迴路不受其它 迴路之漏電流影響漏電流檢知器的感測，並搭配電壓暫 態補償器提供之儲存電力，於搂1 地故障時提供漏電流的 回流路徑’以達到漏電流檢知器高感度檢測之目的。 [0008] 本創作一種直流供電系統故障偵測保護裝置之電壓 暫態補償器，其包括有兩儲能元件相互串聯且串聯端設 有一接地，另兩端分別連接電阻器並將其連接於迴路的 正^及負端形成充電迴路，供電運作中儲能元件可經電 阻器進行充電儲存電能’兩單向放電器分別並聯於電阻 器之一側，當供電系統發生短暫低電壓時，可讓儲能元 件經單向放電器進行放電供應負載，對該迴路有抵抗暫 態低電壓之保護作用。 表單編號A0101 第5頁/共28頁 [0009]M410882 [0010] [0011] [0012] [0013] [0014] 综上所述，一種直流供電系統故障偵測保護裝置， 具下列優點： 1. 單向導通器可有效隔離健全迴路的雜散電容放電回 流至其它接地故障的迴路，有效避免健全迴路之漏 電流檢知器的誤動作。 2. 可防止於斷電元件與單向導通器因人為因素導致電 源極性反接，造成送電時損傷到所連結的負載。 3. 電壓暫態補償器可適時提供儲能電力，與單向導通 器搭配，更可達到抵抗供電系統之暫態低電壓的功 效。 - ·' , - 【實施方式】 請參照第5及6圖所示，本創作之i流供電系統故障 偵測保護裝置係為非接地供電系統1的漏電檢測裝置2， 其包括有： 兩斷電元件21係分別設於供電系統1之迴路11的正端 及負端，可戴止迴路11之供電。 兩單向導通器22，該單向導通器22設於斷電元件21 與負載12之間，分別連接於供電系統1之迴路11的正端及 負端，可供隔離其它迴路11與該迴路11因絕緣劣化而引 起的漏電流流通。 一漏電流檢知器23係設於供電系統1之迴路11的單向 導通器22與負載12之間，用於感測該迴路11漏電流值， 並可藉與漏電流檢知器23連接之監控模組231，提供漏電 異常的告警訊息和量測之漏電流值供記錄分析之用。 表單編號A0101 第6頁/共28頁 M410882

ίυυίδ] 表單鸪轮Α〇1〇Ι -電壓暫態補償器24 ’該電壓暫態補償器24設於漏 電流檢知器23之-側，與單向導通器22配合可抑制其它 迴路11之貞載短路故障對該迴如的軸並可提供 儲能電力；該電壓暫態補償器24由兩儲能元件241、兩電 阻器242及兩單向放電器243組成；該儲能元件241相互 串聯，於串聯端2411設有-接地2412，其另兩端分別連 接電阻器242 ’並將其連接於迴路11的正端及負端形成充 電趣路’供電運作中儲能元件24卜可經電阻器242進行 充電儲存電能;該單向放電器243分別並聯於電阻器2仏 之側’可於供電系統1發生短暫低電壓時，讓儲能元件 241隨即經單向放電器清和2，對該迴 略U有抵k暫態低電壓之保^作用％請參照第7圖所示， h電壓暫態補償器24於運作時，供電系^供應負載邮 電’且同時經電阻器242對健能元件241充電；若於迴路 11發生正端或負端之-線絕緣劣化接地13，漏電流可經 =壓暫態補償器24之接地2412流回，:儲能元件241隨即 ，單向放電器243放電供應負載12，使漏電流檢知器23順 W測出迴路11之電流差值的變化，並達到高感度檢測 之目的。 請參照第5及6圖所示，本創作之實施例為非接地供 檢^^三㈣路】1料，各㈣11教有上述之漏電 =裝置2,漏電罐置2之單向導通器22可隔離各迴 的展間，發生接地的漏電流回流，防止其它健全迴路Η 的4電流檢知器23誤動作， 暫態補償H24於放電驗中又逆健王料U的電壓 中又逆相已故障的迴路U ; ^ .- 第7頁/共28頁 M410882 [0017] [0018] [⑻ 19] 表單編號A0101 供電運作中迴路11若發生絕緣劣化接地13時，漏電流可 經地網流回至該迴路11的電壓暫態補償器24之接地241 2 ，該電壓暫態補償器24之儲能元件241可經單向放電器 243進行放電，使經漏電流檢知器23感測正端及負端通過 之電流值差值變化，另該漏電流檢知器23亦可透過監控 模組231，發出告警訊息或控制斷電元件21截止對該迴路 11的供電，讓人員即時得知該迴路11已發生絕緣劣化的 異常。請參照第8圖所示，供電系統1運轉供電過程中若 其一迴路11之負載12發生短路事故，需截止該迴路11之 斷電元件21以停止對該負載12之供電，然於斷電元件21 未截止前，其它健全迴路11仍可藉電壓暫態補償器24持 續供電，以抵抗該短路事故之負載12所造成的供電系統1 的短暫低電壓。 ’ 請參照第9圖所示，本創作另一實施例為供電系統1 之正端及負端各設有電阻接地14之漏電檢測裝置2，其包 括有： 兩斷電元件21係分別設於供電系統1之迴路11的正端 及負端，可適時截止迴路11之供電。 兩單向導通器22，該單向導通器22設於斷電元件21 與負載12之間，分別連接於供電系統1之迴路11的正端及 負端，供隔離其它迴路11與該迴路11因絕緣劣化所引起 的漏電流流通。 一漏電流檢知器23係設於供電系統1之迴路11的單向 導通器22與負載12之間，用於感測該迴路11漏電流值， 第8頁/共28頁 [0020] M410882 並可藉與漏電流檢知器23所連接之監控模組231，提供漏 電異常的告警訊息和所量測檢出的漏電流值供記錄分析 之用。 [0021] 本創作另一實施例各迴路11均設有漏電檢測裝置2，

運作中若某一迴路11發生絕緣劣化接地13，可藉單向導 通器22的隔離作用，以避免其它線路較長之健全迴路11 的雜散電容19放電，造成健全迴路11的漏電流檢知器23 發生誤判之情況；請參照第10圖所示，本創作另一實施 例漏電檢測裝置2更可加入一電壓暫態補償器24，該電壓 暫態補償器24設於漏電流檢知器23之一側，與單向導通 器2 2配合可抑制其它迴路11之負·, ί ΐ 故障對該迴 路11的擾動，並可提供儲能電力以成免供電:系統1的短暫 低電壓；該電壓暫態補償器24由兩儲能元件241、兩電阻 器242及兩單向放電器243組成；該儲能元件241相互串 聯，於串聯端2411設有一接地2412，另其兩端分別連接 電阻器242，並將其連接於該迪路11的正端及負端形成充 ' '： ' <

電迴路，該單向放電器243分別並_於電阻器242之一側 ，可於供電系統1短暫低電壓時，讓儲能元件241經單向 放電器243進行放電供應負載12。若發生供電系統1電阻 接地14故障仍可藉電壓暫態補償器24之接地2412順利引 導漏電流，讓漏電流檢知器23仍可檢測出絕緣劣化接地 13之異常。 [0022] 請參照第11圖所示，本創作之漏電檢測裝置2可應用 於供電系統1之正端接地15，其該實施例兩斷電元件21係 分別設於供電系統1之迴路11的正端及負端，一單向導通 表單編號A0101 第9頁/共28頁 M410882 器22連接於供電系統1之迴路11的負端，一漏電流檢知器 23係設於供電系統1之迴路11的單向導通器22與負載12 之間；運作時其中一迴路11發生絕緣劣化的接地異常時 ，其健全迴路11藉單向導通器22隔離因絕緣劣化接地13 之漏電流，以避免健全迴路11的漏電流檢知器23發生誤 判之情況；本創作之漏電檢測裝置2應用於正端接地15之 供電系統1更可加入一電壓暫態補償器24，該電壓暫態補 償器24設於漏電流檢知器23之一側，與單向導通器21配 合可抑制短路故障迴路11之負載12因對該迴路11的擾動 並可提供儲能電力；該電壓暫態補償器24由一儲能元件 241、一電阻器242及一單向放電器243組成；該電阻器 242與儲能元件241相互串聯，且連接於供電系統1之迴路 11的正端及負端形成充電迴路，該單向放電器243並聯於 電阻器242之一側；可於供電系統1因迴路11有短路故障 造成低電壓時，其它健全迴路11之儲能元件241經單向放 電器243進行放電供應負載12，讓負載12具有抵抗短暫低 電壓的擾動；該供電系統1之正端接地15可另設有一電阻 器17。 [0023] 請參照第12圖所示，上述之實施例供電系統1若為負 端接地16，則將單向導通器22連接於供電系統1之迴路11 的正端，亦可達到上述之實施例之功能，係為另一應用 方法；該供電系統1之負端接地16可另設有一電阻器17。 [0024] 請參照第6、10、11及12圖所示，綜上述各實施例之 單向導通器22具單方向導通之特性，可有效隔離絕緣劣 化接地13之漏電流的回流，避免各健全迴路11之漏電流 表單編號A0101 第10頁/共28頁 突23的誤判；單向導通器22又可防止斷電元件21與 〜道通器22於引接配線時，因人為因素導致極性反接 單向呀 ，造成送電時損傷到所連結的負載12 ;且單向導通器22 與電壓暫態補償器24搭配’還可讓其它健全迴路抵抗暫 態低電壓之功效。 [〇〇25] 請參照第13圖所示，本創作之漏電檢測裝置2的單向 導通器22，可為數單向導通元件221組成’以避免單一單 向導通元件221失效造成單向導通器22的隔離功能失效’ 然單向放電器243亦可運用數單向放電元件2431組成。 【圖式簡單說明】 ί:..

[0026] 第1圖：習知非接地系統單;ΐΑ叙緣劣fb接地故障電路圖 v ....

[0027] 第2圖：習知非接地系統絕緣劣化接地故障漏電流流向圖 〇 [0028] 第3圖：習知非接地系統單極性絕緣劣化接地故障時雜散 電容放電的流向圖。 [0029] 第4圖：習知應用電阻接地檢測其雜散電容放電的流向圖 〇 [0030] 第5圖：本創作非接地供電系統電路圖。 [0031] 第6圖：本創作非接地供電系統絕緣劣化接地漏電流的流 向圖β [0032] 第7圖：本創作電壓暫態補償器運作圖。 [〇〇33]第8圖：本創作電壓暫態補償器敌電抵抗暫態低電壓運作 表單编號Α0101 第11頁/共28頁 M410882 圖。 [0034] 第9圖：本創作電阻接地供電系統絕緣劣化接地漏電流的 流向圖。 [0035] 第1 0圖：本創作電阻接地供電系統電壓暫態補償器運作 圖。 [0036] 第11圖：本創作正端接地供電系統運作圖。 [0037] 第12圖：本創作負端接地供電系統運作圖。 [0038] 第13圖：本創作單向導通器及單向放電器由數元件組成 應用圖。 【主要元件符號說明】 [0039] 1.供電系統 11.迴路 [0040] 12.負載 13.絕緣劣化接地 [0041] 14.電阻接地 15.正端接地 [0042] 16.負端接地 17.電阻器 [0043] 19.雜散電容 2.漏電檢測裝置 [0044] 21.斷電元件 22.單向導通器 [0045] 221.單向導通元件 2 3.漏電流檢知益 [0046] 231.監控模組 24.電壓暫態補償器 [0047] 241.儲能元件 2411.串聯端 [0048] 2412.接地 242.電阻器 表單編號A0101 第12頁/共28頁 M410882 [0049] 243.單向放電器 2431.單向放電元件 [0050] 9.供電系統 93.分路負載 [0051] 94.接地故障 9 5.漏電流感測益 [0052] 96.斷路器 9 7.電阻器接地 [0053] 98.雜散電容

表單编號A0101 第13頁/共28頁

Claims (1)

1. M410882 、申請專利範圍： 1 . 一種直流供電系統故障偵測保護裝置，係為非接地供電系 統的漏電檢測裝置，其包括有：兩單向導通器，該單向導 通器分別連接於供電系統之迴路的正端及負端，可供隔離 其它迴路之漏電流；一漏電流檢知器，係設於供電系統之 迴路的單向導通器與負載之間，用於感測該迴路之漏電流 值；以及一電壓暫態補償器，該電壓暫態補償器設於漏電 流檢知器之一側；該電壓暫態補償器由兩儲能元件、兩電 阻器及兩單向放電器組成；該儲能元件相互串聯，於串聯 端設有一接地，另其兩端分別連接電阻器，並將其連接於 供電系統之迴路的正端及負端形成充電迴路.，該單向放電 器分別並聯於電阻器之一側。 2 . —種直流供電系統故障偵測保護裝置，係為供電系統之正 端及負端皆設有電阻接地的漏電檢測裝置，其包括有：兩 單向導通器，該單向導通器分別連接於供電系統之迴路的 正端及負端，可供隔離其它迴路之漏電流；以及一漏電流 檢知器，係設於供電系統之迴路的單向導通器與負載之:間 ，用於感測該迴路之漏電流值。 3 .如申請專利範圍第2項所述之直流供電系統故障偵測保護 裝置，其中，該漏電檢測裝置更包括有電壓暫態補償器設 於漏電流檢知器之一側；該電壓暫態補償器由兩儲能元件 、兩電阻器及兩單向放電器組成；該儲能元件相互串聯， 於串聯端設有一接地，另其兩端分別連接電阻器，並將其 連接於供電系統之迴路的正端及負端形成充電迴路，該單 向放電器分別並聯於電阻器之一側。 099221249 表單编號A0101 第14頁/共28頁 0992065767-0 M410882 4 . 一種直流供電系統故障偵測保護裝置，係為供電系統之正 端接地的漏電檢測裝置，其包括有：一單向導通器，該單 向導通器連接於供電系統之迴’路的負端，可供隔離其它迴 路之漏電流；以及一漏電流檢知器，係設於供電系統之迴 路的單向導通器與負載之間，用於感測該迴路之漏電流值 5 .如申請專利範圍第4項所述之直流供電系統故障偵測保護

   裝置，其中，該漏電檢測裝置更包括有電壓暫態補償器設 於漏電流檢知器之一側；該電壓暫態補償器由一儲能元件 、一電阻器及一單向放電器組成；該電阻器與儲能元件相 互串聯，且連接於供電系統之，迴:路的正.端及負端形成充電 迴路，該單向放電器並聯於電阻器之二側。 6 . —種直流供電系統故障偵測保護裝置，係為供電系統之負 .端接地的漏電檢測裝置，其包括有：一單向導通器，該單 向導通器連接於供電系統之迴路的正端，可供隔離其它迴 路之漏電流；以及一漏電流檢知器，係設於供電系統之迴

   路的單向導通器與負載之間，用於感測該迴路之漏電流值 〇 7 .如申請專利範圍第6項所述之直流供電系統故障偵測保護 裝置，其中，該漏電檢測裝置更包括有電壓暫態補償器設 於漏電流檢知器之一側；該電壓暫態補償器由一儲能元件 、一電阻器及一單向放電器組成；該電阻器與儲能元件相 互串聯，且連接於供電系統之迴路的正端及負端形成充電 迴路，該單向放電器並聯於電阻器之一側。 099221249 表單編號A0101 第15頁/共28頁 0992065767-0