專利名稱：三相漏電流自動平衡裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于三相觸電保安器的配套裝置，應用于低壓電網(380/220)的漏電電流安全保護場合。
自從觸電保安器問世以來，對防止人身觸電傷亡事故和由漏電而引起的電氣火災、電器設備損傷事故的發(fā)生發(fā)揮了較為有效的作用。但由于觸電保安器一般設置的漏電動作電流比較小，在遇到非人體觸電的漏電時往往引起跳閘斷電，這對家庭用戶來說，麻煩不大，無非要排除家用電器漏電故障，再次啟動，但對某些工業(yè)生產場合，這種斷電有時會造成較大的經濟損失，而工業(yè)用電的單個用戶用電面遠比一個小家庭廣，其輸電線路受日曬雨淋或者用電器材經年陳舊，絕緣性能可能下降，遇陰雨潮濕天氣，非人身觸電的自然漏電還比較容易發(fā)生，因而，解決工業(yè)用電部門的觸電保安器因自然漏電而引起的非必要跳閘斷電問題就顯得較為突出，本發(fā)明的目的就是要提供一種在允許范圍內的慢性漏電不使三相觸電保安器隨意跳閘斷電的裝置。
眾所周知，三相觸電保安器的漏電感應信號來自其中的互感器，而互感器所以能產生漏電感應信號，其實質是由于三相間存在著漏電差值(即矢量和不為零)，這種差值一旦達到設定值(即額定漏電動作電流)，保安器就動作。本發(fā)明的原理是當發(fā)現(xiàn)某相(或某兩相)漏電但尚未達到保安器設定值時就使其它兩相(或第三相)也產生漏電(稱之為補償漏電)，使三相漏電流得以基本平衡，即使漏電流累計值達到保安器設定值，因補償漏電使三相漏電差值達不到設定值，保安器不動作。問題在于如何將人體觸電及自然泄漏區(qū)分開，一般情況下，自然泄漏的特點是慢性隨機，而人體觸電的特點是突發(fā)快速且量值大，所以本發(fā)明在補償漏電電路前設置了延時電路，一旦人體觸電，突發(fā)漏電流達到觸電保安器設定值，未等補償，保安器就切斷了電路。所以，三相觸電保安器加了本發(fā)明裝置仍能有效地防止人體觸電事故，但避免了自然慢性漏電而引起的停電故障。
圖1為本發(fā)明的原理框圖(該圖為摘要附圖)。圖中，(1)為互感器，(2)為漏電流相位識別電路，(3)為信號放大控制電路(下標ab、c分別表示三個通道，下同)，(4)為漏電流補償電路，(5)為延時電路，(6)為幅值控制電路。
當輸電線路中某相發(fā)生漏電時，互感器(1)就感應到一個交流信號，一路送到漏電相位識別電路(2)，它能識別出那相(例如A相)在漏電，于是送出三個不同的識別信號到三個通道的信號放大控制電路(3)，關閉A相的漏電流補償電路(4a)，開放其它兩相的漏電流補償電路(4b)、(4c);互感器的感應信號另一路送到幅值控制電路(6)，它能根據漏電感應信號的大小(即A相漏電多少)通過延時電路(5)控制其它兩相漏電流補償電路(4b)(4c)的補償漏電流大小，使之與A相的漏電值基本相等，達到三相平衡漏電。由于是延時補償，對于人體觸電發(fā)生的漏電，未等補償開始，觸電保安器就跳閘斷電;而對于慢性自然泄漏，非漏電相隨之補償平衡，即使泄漏累計值達到保安器設定值，也不會使保安器動作。
本發(fā)明的關鍵是如何自動識別漏電相位，圖2a為描述其信號流程的相位識別原理圖。圖中，A、B、C分別為三相取樣信號，互為120°相位差，μ為互感器感應到的漏電信號，它的相位與漏電相的取樣信號相同。由于同是正弦交流信號，可以進一步用圖2b的矢量圖來分析描述。取樣信號
和
兩兩相互迭加產生基準信號
，然后
信號再分別與三個基準信號迭加，得到識別信號。假設A相漏電，
便與
同相位，但與
相位相反，相互抵消，但
與
，
與
的合成信號不為零，于是送出識別信號
分別控制B、C通道的補償漏電。
發(fā)明人作了一個成功的實施例，其原理圖如圖3所示。
圖中，R1～6分別為三相分壓電阻，R7～12為相位合成電阻網絡，它們將三相取樣信號合成為三個基準信號。L為互感器次級線圈，它感應到的漏電信號通過D4、D5、D6分別與三個基準信號合成得到三路識別信號，再分別送到三通道的信號放大輸入級BG101BG102、BG103。
電位器W1調節(jié)各信號放大輸入級的基極偏置，D7為2DW7，它與R13組成具有溫度穩(wěn)定性的穩(wěn)壓電路，以保證上述偏置的穩(wěn)定性。
當L中無漏電感應信號時，各信號放大輸入級得到的識別信號就是基準信號，它們恰處于斷續(xù)導通狀態(tài)，試以A通道分析，BG104也處于斷續(xù)導通，因C104的平滑濾波及D105的穩(wěn)壓作用，BG105基極得到穩(wěn)定的偏置而導通，于是本機直流電壓得以通過而供給后面的漏電補償電路。同時，BG103也斷續(xù)導通，使D101發(fā)光(50H
頻率，顯得連續(xù)發(fā)光)，表示A相無漏電。B、C通道的情況與此類同。
當L中有漏電信號時，例如A相漏電，則BG101因無識別信號輸入或識別信號很小不足以導通，BG104截止，BG105基極電壓為零而截止，A通道的漏電補償電路的直流工作電壓被切斷，使某相信號放大輸入級由導通變?yōu)榻刂顾璧淖钚÷╇娏髦礗K稱起控靈敏度，它遠遠小于觸電保安器的額定漏電工作電流I△n，IK的大小可以通過W1來調節(jié)。這時BG103截止，D101熄滅，表示A相發(fā)生漏電，而B、C兩通道因識別信號較大仍保持原來的狀態(tài)。另一方面，L中的漏電感應信號經BG1放大，從集電極送到BG106～306的基極，因A通道直流電源被切斷，BG106不工作，而BG206、BG306分別導通，雙基二極管BG207、BG307產生振蕩，觸發(fā)雙向可控硅T201、T301導通，B、C兩相經過T201、T301進行補償漏電。其補償值的大小基本上取決于R201、R301的大小。它們補償支路中的發(fā)光二極管D202和D302都得以發(fā)光，指示著B、C兩相在進行漏電流補償。R104～304阻值較小，用以保護其并聯(lián)的發(fā)光二極管。值得注意的是R206C206和R306、C306分別組成延時電路，其時間常數設置得比觸電保安器的分斷時間大0.5～1秒，目的在于L中的漏電感應信號必須是“慢”性漏電，B、C相才得以漏電補償，否則若是人體突發(fā)性觸電，B、C相未等補償，保安器早已跳閘斷電。
如果L中感應信號較大，R17上的信號可使BG208、BG308導通，雙向可控硅T202、T302也導通，產生二級補償。
如果L中的應信號再大，R18上的信號導至T203、T303導通，進行三級補償。
這就是說，B、C兩相的補償值大小由BG1組成的幅值控制電路自動調節(jié)，以達到與A相漏電的平衡。W3用于調節(jié)BG1的基極偏置，使L中感應信號達到一定值時才使BG1由截止變?yōu)閷?，從而控制B、C相起補，這個值IB稱起補靈敏度，本實施例中，需IK＜IB＜I△n。
電路中，R101～103、R201～203、R301～303阻值相同，B、C兩相所能平衡補償的最大電流值約為Ibmax≈3× 220/(R101) 因此，“慢”性自然漏電達到并超過Ibmax與觸電保安器的漏電動作電流之和時，本裝置便失去平衡功能，觸電保安器也能跳閘斷電，以保證用電設備的安全。
本實施例中，D101～103能分別指示那相在發(fā)生漏電，其余各發(fā)光二極管指示補償級的工作情況，同時毫安表M的指示值能較精確地指示輸電線路的漏電合成矢量絕對值。上述指示能反映出那相在漏電以及漏電值的大小，盡管用電設備沒有斷電，但提示有關人員密切注意漏電相的輸電線和用電設備，以采取必要的防漏措施，所以本裝置還能起到監(jiān)測和預防的作用。
本實施例可以和觸電保安器電路合成一體，對已在安裝使用的觸電保安器，本實施例可以作為一個獨立的裝置，其接線示意如圖4所示。
圖4中，CB為三相觸電保安器，J為受其控制的交流接觸器觸點，BH為本發(fā)明裝置，接在CB的線路輸出端，LH為其中的互感器，接在J的后端。
上述實施例在三個通道中分別采用了三級漏電補償，也可以在各通道合并成一級控制，利用改變雙向觸發(fā)可控硅的導通角來調節(jié)整體漏電補償幅值，圖5畫出了其中的改動部分1、BG1集電極電阻只用一只R16，2、與可控硅串接的功率電阻R′約為原來R101的三分之一，3、雙向可控硅兩端并聯(lián)有RC吸收電路，以防止導通角引起的干擾脈沖而使觸電保安器誤動作。
權利要求
1.一種與三相觸電保安器配合使用的三相漏電流自動平衡裝置，其特征在于由互感器(1)感應到的線路漏電信號一路送到漏電相位識別電路(2)，產生三個漏電識別信號，再分別送到三個通道的信號放大控制電路(3)去控制漏電流補償電路(4)的啟閉；另一路通過幅值控制電路(6)、延時電路(5)以自動調節(jié)漏電流補償電路(4)的補償值大小。
2.按權利要求1所述的三相漏電流自動平衡裝置，其特征在于所述的漏電流相位識別電路由三相取樣電路經信號合成電阻網絡與互感器的三個分支電路分別對接組成。
3.按權利要求1或2所述的三相漏電流自動平街裝置，其特征在于所述的漏電流補償電路由雙向觸發(fā)可控硅、功率電阻和補償指示電路串接而成。
4.按權利要求1所述的三相漏電流自動平衡裝置，其特征在于具有漏電流相位信號指示和線路漏電流幅值指示。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與三相觸電保安器配套使用的三相漏電流自動平衡裝置，它由互感器(1)、漏電相位識別電路(2)、信號放大控制電路(3)、漏電補償電路(4)、延時電路(5)和幅值控制電路(6)所組成，用于防止因線路自然慢性漏電而使觸電保安器經常分斷停電的場合。
文檔編號H02J3/26GK1057929SQ9010289
公開日1992年1月15日 申請日期1990年7月3日 優(yōu)先權日1990年7月3日
發(fā)明者沈濤, 湯振濤 申請人:沈濤, 湯振濤