[實(shí)用新型]一種任意波形下無死區(qū)漏電保護(hù)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720922989.0
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN207166118U
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李奎;李倩;王堯;牛峰;戴逸華;黃少坡;武一
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02H3/34
• 分類號: H02H3/34
• 代理公司: 北京兆君聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11333
• 代理人: 鄭學(xué)成

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種對偏離正常電工作情況的不希望有的變化直接起反應(yīng)的自動(dòng)斷開緊急保護(hù)電路裝置，特別是一種任意波形下無死區(qū)漏電保護(hù)裝置。

背景技術(shù)

剩余電流動(dòng)作保護(hù)技術(shù)(漏電保護(hù)技術(shù))是低壓電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的一種防止漏電火災(zāi)和人身觸電事故的技術(shù)。由于線路分布阻抗和用電設(shè)備正常泄漏電流的作用，在三相供電線路中存在一定的正常漏電電流，即固有漏電電流。該電流分布于電網(wǎng)不同位置和不同用電設(shè)備中，其危害遠(yuǎn)小于集中于一點(diǎn)的漏電產(chǎn)生的危害，既不會(huì)影響用電設(shè)備正常工作，也不會(huì)引起人身安全問題。然而，當(dāng)有設(shè)備漏電或有人觸電時(shí)，故障漏電或觸電電流與電網(wǎng)中固有的漏電電流的相位可能相反，造成剩余電流不僅不增大，反而減小，此時(shí)漏電保護(hù)器應(yīng)當(dāng)動(dòng)作而不能動(dòng)作，出現(xiàn)漏電保護(hù)死區(qū)，以至于引起漏電損失和觸電傷亡事故。隨著變頻器、醫(yī)療設(shè)備和UPS等非線性負(fù)載的不斷增多，漏電電流并不完全是正弦信號，可能是任意波形的復(fù)雜信號，使漏電保護(hù)死區(qū)問題變得更加復(fù)雜。

剩余電流動(dòng)作保護(hù)器(漏電保護(hù)器)是低壓電網(wǎng)中的一種重要設(shè)備，在防止漏電火災(zāi)和保護(hù)人身觸電方面起著重要的作用。目前，變頻器、醫(yī)療設(shè)備和UPS系統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，當(dāng)它們發(fā)生故障時(shí)，有可能產(chǎn)生頻率高達(dá)1kHz的高頻剩余電流甚至是平滑直流剩余電流，但是現(xiàn)有的漏電保護(hù)器只能檢測和保護(hù)工頻范圍內(nèi)的剩余正弦交流或剩余脈動(dòng)直流漏電電流，不能檢測和保護(hù)這些高頻或平滑直流漏電電流。

為了克服這個(gè)問題，許多人提出了解決方案：

專利EP356344B1公開了一種對AC、DC或周期性故障電流靈敏的對地漏電保護(hù)裝置。這種裝置包括由激磁電路交替激磁的2個(gè)次級繞組。根據(jù)由對地漏電故障電流引起的磁場的偏移和磁路的飽和，利用時(shí)間積分(integration times)測量故障信號。

專利US4276510公開了一種用于檢測對地漏電故障電流的裝置，其具有一環(huán)形鐵心形式的互感器。在這種裝置中，處理電路能使一返回或補(bǔ)償電流向回發(fā)送到環(huán)形鐵心，以補(bǔ)償由故障電流引起的偏移。在這種情況下，由于補(bǔ)償電流與故障電流成比例，提供取決于補(bǔ)償電流的測量信號以用于處理故障。

總之，已有的技術(shù)都沒有很好地解決剩余電流保護(hù)裝置中存在的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種任意波形下無死區(qū)漏電保護(hù)裝置，該保護(hù)器能夠?qū)崿F(xiàn)對電網(wǎng)頻率及其倍頻剩余正弦交流、剩余脈動(dòng)直流和剩余平滑直流漏電電流的檢測和保護(hù)。用于該保護(hù)器的互感器的環(huán)形鐵心采用軟磁材料(矯頑力<3A/m，剩磁>0.5T, 初始磁導(dǎo)率>1000)制成，在鐵心上繞有次級繞組，用于施加激勵(lì)信號。

實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，一種任意波形下無死區(qū)漏電保護(hù)裝置，包括互感器1、激磁電壓源2、激磁電壓頻率檢測電路 3、低通濾波器4、信號放大電路5、電網(wǎng)頻率檢測電路6、微處理器7、脫扣電路8、脫扣器9、漏電保護(hù)器10、電源11及采樣電阻12，A、B、 C相線和中線N穿過互感器1，采樣電阻12、互感器次級繞組串聯(lián)與激磁電壓源2三者串聯(lián)，低通濾波器4和信號放大電路5組成信號調(diào)理電路，所述采樣電阻12一端通過信號調(diào)理電路連接微處理器7；所述頻率檢測電路3的輸入與激磁電壓源2連接，所述頻率檢測電路3的輸出與微處理器7連接；微處理器7輸出與脫扣電路8連接，脫扣電路8的輸出與脫扣器9相連，脫扣器9的動(dòng)作受微處理器7的控制，所述脫扣器9與漏電保護(hù)器10連接，所述電源11與各部分電路連接。

所述的漏電保護(hù)器10為漏電斷路器或漏電繼電器。

所述激磁電壓源2是由R14、R19、R20、R21、R22、R23、三極管 Q2、Q3和放大器U5B構(gòu)成的、差分運(yùn)算放大器U8A和由R24構(gòu)成的采樣電阻12串聯(lián)。

所述電源11由變壓器T1、二極管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、 D8、D9、D10、D11、集成穩(wěn)壓器U2、光耦U3、電容C1、C2、C3、C4、 C5、C6、C7、C8、C14、電感L1、L2和電阻R1組成，T1輸出的電壓經(jīng)二極管D1、D6整流后輸出到電感L1、L2。

所述激磁電壓頻率檢測電路3由D15、R16、R17構(gòu)成，由激磁電壓源2發(fā)出的方波信號通過激磁電壓頻率檢測電路3輸入微處理器7。

所述低通濾波器4是由R32、C27及運(yùn)算放大器U9A構(gòu)成的電壓跟隨器組成一個(gè)一階濾波器和由運(yùn)算放大器U9B、R26、R30、R31、C25、 C26構(gòu)成的二階濾波器共同構(gòu)成的三階濾波器組成。