專利名稱：一種中線不接地的三相漏電保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種漏電保護(hù)方法，特別是一種中線不接地的三相漏電保護(hù)方法， 這種漏電保護(hù)方法適用于中線不接地的三相電器設(shè)備，特別適用于礦山、煤礦一些 大型三相高壓機(jī)電設(shè)備的漏電保護(hù)。
背景技術(shù)：
目前很多三相電器設(shè)備使用的時(shí)候，為了安全都安裝有如圖1所示的漏電保護(hù) 電路裝置，這種漏電保護(hù)電路裝置主要由4個(gè)部份組成1、電流互感漏電取樣路, 2、取樣信號放大電路，3、控制電路，4、漏電保護(hù)開關(guān)。這種漏電保護(hù)電路裝置 通過檢測三相電路中零序電流大小的變化，來判斷三相電路對地是否漏電，然后控 制電路輸出一個(gè)控制信號驅(qū)動電磁開關(guān)，把供電線路切斷。
圖1的工作原理是，當(dāng)三相電線路的負(fù)載完全對稱，并且線路對地沒有漏電時(shí)， 由于A、 B、 C三相總電流的代數(shù)和等于零，流過中線的電流也等于零，因此電流 互感器漏電檢測電路無感應(yīng)電動勢輸出，即，電流互感器漏電檢測電路無信號輸出。
當(dāng)A、 B、 C三相的其中一相與大地漏電時(shí)，由于A、 B、 C三相總電流的代 數(shù)和不再等于零，流過中線的電流也不等于零，此時(shí)電流互感器漏電檢測電路就會 有感應(yīng)電動勢輸出，即，電流互感器漏電檢測電路有信號輸出。
當(dāng)A、 B、 C三相的其中一相與大地漏電時(shí)，電流互感器漏電檢測電路輸出的 信號通過取樣放大電路放大，再經(jīng)控制電路放大，然后把信號輸出到保護(hù)開關(guān)，驅(qū) 動保護(hù)開關(guān)動作，使三相電壓輸出斷開，從而達(dá)到漏電保護(hù)的目的。
從原理上來說，如圖l所示電路，如果三相電的中線不接地，即使沒有漏電保 護(hù)裝置，當(dāng)A、 B、 C三相其中的一相與大地發(fā)生接觸時(shí)，三相電與大地之間也不 會有電流，因此不用擔(dān)心供電線路出現(xiàn)過載的問題，同時(shí)，因?yàn)槿嚯娕c大地沒有 構(gòu)成電流通路，這樣，即使人們不注意觸及三相電，由于三相電與大地沒有電流回 路，人體也不會產(chǎn)生觸電。
由于這個(gè)原因，目前礦山、煤礦很多電器設(shè)備，特別是三相高壓電器設(shè)備，為 了用電安全， 一般三相電的中線都不接地。但是三相電中線不接地，也不能確保用電絕對安全。因?yàn)榈V山和煤礦工作環(huán)境 相當(dāng)惡劣，并且電器設(shè)備都屬于大型移動高壓設(shè)備，對它進(jìn)行供電需要通過高壓移 動電纜進(jìn)行連接，而高壓移動電纜很容易被機(jī)械扎破，造成單相線路接地；當(dāng)單相 無意中被接地之后，如果人們無意中再觸及另一相高壓電，或電器設(shè)備絕緣不好漏 電，就會使人身安全受到嚴(yán)重威脅，因?yàn)閮上嚯娭g可以通過人體和大地構(gòu)成電流 回路，使人體發(fā)生觸電的致命危險(xiǎn)。
另外，由于三相輸電線路與大地之間存在分布電容，g卩三相輸電線路與大地 之間相當(dāng)于一個(gè)電容，同時(shí)，三相輸電線路和大地分別與電離層之間也存在電容， 這樣，三相輸電線路與大地之間的總分布電容就等于三相輸電線路和大地分別與 電離層之間的電容串聯(lián)之后，再與三相輸電線路與大地之間的電容并聯(lián)之和；三相 輸電線路帶電時(shí)，就相當(dāng)于電源對三相輸電線路與大地之間存在分布電容進(jìn)行充、 放電。
當(dāng)三相電的電壓很高時(shí)，三相輸電線路與大地之間分布電容充電時(shí)存儲的能量 也會很大，此時(shí)，當(dāng)人體觸及三相輸電線，分布電容就會對人體進(jìn)行放電，如果分 布電容放電的總電荷(能量)達(dá)到45微庫侖，人體就會感覺到麻電，當(dāng)電容放電 的總電荷(能量)超過50毫庫侖時(shí)，觸電就會有危及生命的危險(xiǎn)。
根據(jù)計(jì)算，一般三相輸電線路與地球之間的電容大約為幾千 幾萬微微法拉之
間(與供電系統(tǒng)的線路長度以及導(dǎo)線的粗細(xì)有關(guān))。如果三相輸電線路與地球之間 的電容大于5000微微法，且三相輸電線路的電壓大于5000伏時(shí)，當(dāng)人體觸及三相 輸電線路中的任何一相，人體就會存在生命危險(xiǎn);或當(dāng)設(shè)備與某相電路產(chǎn)生漏電時(shí)， 人體觸及漏電設(shè)備，也會存在生命危險(xiǎn)。因?yàn)?，流過電容器充放電的平均電流已經(jīng) 超過為5毫安，并且瞬間電流比平均電流大很多倍。
上述這種觸電屬于高壓靜電放電，與人們不注意觸及CRT顯示器或電視機(jī)中 顯像管高壓陽極的情況很相似，CRT顯像管的高壓陽極對陰極的電壓最高為3萬 伏，其對大地的電位(靜電)大約為1.5萬伏，高壓陽極對大地的分布電容一般為 1千微微法左右。礦山設(shè)備的三相電壓一般為6000伏(有效值)，三相輸電線路 對地電壓的最大值大約為5000伏，但礦山設(shè)備輸電線路對地的分布電容顯然要比 顯像管的高壓陽極對地分布電容大很多，比如大5倍，那么人體觸及三相輸電線路 時(shí)對人體生命的威脅，就會遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人體觸及顯像管高壓陽極時(shí)所受到的威脅。
對于如圖1所示的漏電保護(hù)電路裝置，如果三相輸電線路的中線不接地，其漏 電保護(hù)是不起作用的。
本發(fā)明的目的就是解決中線不接地的三相輸電線路發(fā)生單相碰地或設(shè)備漏電時(shí)的保護(hù)技術(shù)問題，以保證電器工作安全和防止人體觸電。同時(shí)，本發(fā)明對中線接 地的三相輸電線路發(fā)生單相碰地或設(shè)備漏電時(shí)，同樣也起保護(hù)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種對中線不接地的三相用電設(shè)備進(jìn)行漏 電保護(hù)的方法，以確保用電設(shè)備和人身安全。同時(shí)，本發(fā)明對中線接地的三相輸電 線路發(fā)生單相碰地或設(shè)備漏電時(shí)，同樣也起保護(hù)作用。
本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是，提供一種中線不接地的三相漏電保護(hù)方法，其 特征在于，所述方法包括 一個(gè)由三個(gè)電容器組成的浮地節(jié)點(diǎn)電路、 一個(gè)由取樣變 壓器組成的有多個(gè)不同幅度信號輸出的取樣電路、一個(gè)具有多路放大信號輸出的取 樣量化信號放大電路、 一個(gè)能驅(qū)動繼電器或電磁開關(guān)工作的控制信號放大電路、一 個(gè)電磁控制開關(guān)或繼電器附屬電路。
利用浮地節(jié)點(diǎn)的電位作為變壓器取樣電路的一個(gè)參考點(diǎn)，另一參考點(diǎn)是大地， 當(dāng)兩點(diǎn)之間的電壓(或電位)發(fā)生變化時(shí)，就認(rèn)為三相電路漏電，變壓器取樣電路 就有信號輸出，漏電信號經(jīng)過取樣量化信號放大電路放大，再經(jīng)控制信號放大電路 放大，輸出驅(qū)動信號給電磁控制開關(guān)把供電線路切斷，或輸出驅(qū)動信號給繼電器， 使繼電器動作，實(shí)現(xiàn)其它附屬功能。
本發(fā)明其中一個(gè)重要技術(shù)是，設(shè)置一個(gè)浮地節(jié)點(diǎn)作為漏電信號的取樣參考點(diǎn)， 把三個(gè)電容器的一端分別與三相輸電線路連接，三個(gè)電容器的另一端互相連接在一 起，互相連接在一起的點(diǎn)，稱為三相輸電線的浮地，或浮地節(jié)點(diǎn)，正常工作時(shí)此浮 地節(jié)點(diǎn)電位與大地電位相同。
本發(fā)明另一個(gè)重要技術(shù)是，采用變壓器來對漏電信號進(jìn)行取樣，取樣變壓器初 級線圈的一端與大地連接，另一端與浮地節(jié)點(diǎn)連接。
取樣變壓器的次級線圈有多個(gè)抽頭，即取樣變壓器的次級線圈最少有兩個(gè)(包 括兩個(gè))輸出端子；因此，取樣變壓器次級線圈有多組幅度不同的取樣信號輸出， 每組取樣輸出信號分別被取樣量化信號放大電路進(jìn)行放大，目卩取樣量化信號放大 電路由多路放大電路組成。
_本發(fā)明再有一個(gè)重要技術(shù)是，取樣量化信號放大電路有多個(gè)信號放大通道，即 取樣量化信號放大電路至少有一個(gè)(包括一個(gè))以上信號放大通道。
本發(fā)明還有一個(gè)重要技術(shù)是，控制信號放大電路可根據(jù)實(shí)際情況需要，對取樣 量化信號放大電路多路輸出信號進(jìn)行選擇，選擇其中一路或兩路輸出信號進(jìn)行放大，作為驅(qū)動信號輸出給電磁控制開關(guān)把供電線路切斷，或輸出驅(qū)動信號給繼電器， 通過繼電器去控制其它附屬設(shè)備工作，如信號燈、音響警報(bào)、遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)等。
本發(fā)明的中線不接地的三相漏電保護(hù)方法，對于中線接地的三相漏電保護(hù)同樣 有效。
采用本發(fā)明的方法，可給礦山、煤礦諸多用電生產(chǎn)設(shè)備帶來安全保障，給設(shè)備 操作人員帶來生命安全。
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施列對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是目前廣泛使用的三相漏電保護(hù)電原理圖。
圖2是本發(fā)明的一種三相中線不接地漏電保護(hù)實(shí)施例電原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖2所示是本發(fā)明的一種三相中線不接地漏電保護(hù)實(shí)施例電原理圖。圖2中， 101單元為三相公共端(中線)不接地的供電線路，圖中的三線圈表示三相發(fā)電機(jī) 或三相變壓器的三個(gè)次級線圈。
102單元為浮地節(jié)點(diǎn)電路，三個(gè)電容器C1、 C2、 C3的一端分別與三相輸電線 路連接，三個(gè)電容器的另一端互相連接在一起，互相連接在一起的點(diǎn)F，稱為三相 輸電線的浮地，或浮地節(jié)點(diǎn)。當(dāng)三相輸電線路的電壓完全相等，且三個(gè)電容器C1、 C2、 C3的容量也完全相等時(shí)，浮地節(jié)點(diǎn)F的電位就與大地的電位完全相同，艮卩， 此時(shí)浮地節(jié)點(diǎn)的電位等于O。這是因?yàn)?，任一時(shí)刻三相電壓或電流的向量和等于O 的緣故。
103單元為變壓器取樣電路，取樣變壓器初級線圈的一端與大地連接，另一端 與浮地節(jié)點(diǎn)連接。正常工作時(shí)，由于浮地節(jié)點(diǎn)的電位與大地相同，取樣變壓器初級 線圈的兩端沒有電壓，當(dāng)三相電中的A、 B、 C任一相線路與大地相碰或?qū)Φ芈╇?時(shí)，電容器C1、 C2、 C3上的存儲電壓就會通過取樣變壓器初級線圈以及大地構(gòu)成 回路放電。比如，圖2中的A線碰地(漏電的極端情況)，那么，電容器C1存儲 的電壓一端就會經(jīng)過保護(hù)開關(guān)再到線路A，經(jīng)大地，再經(jīng)取樣變壓器初級線圈回到 電容器C1的另一端，這相當(dāng)于電容器C1存儲的電壓直接通過取樣變壓器初級線 圈進(jìn)行放電，與此同時(shí)，也相當(dāng)于取樣變壓器的初級線圈與C1并聯(lián)后，再與其它 兩個(gè)電容聯(lián)接，構(gòu)成一個(gè)LC充放電回路。取樣變壓器的次級線圈有多個(gè)抽頭，即，取樣變壓器次級線圈有多組幅度不同 的取樣信號輸出，因?yàn)?，?shí)際情況要比上面分析的三相電中的某一相線路與大地相 碰的情況復(fù)雜非常多，雖然都是漏電，但漏電的程度有大有小。
由于礦山設(shè)備作業(yè)環(huán)境惡劣，空氣的濕度不穩(wěn)定，而高壓線路不可能安裝在嚴(yán) 格密封的容器之中，特別是機(jī)電設(shè)備為了散熱， 一般都要通過風(fēng)扇驅(qū)動空氣流動來 散熱，而空氣在高壓強(qiáng)電場中會產(chǎn)生極化放電，這也相當(dāng)于漏電，但漏電程度與空 氣的濕度有關(guān)，還與空氣的介電常數(shù)有關(guān)。如果漏電保護(hù)動作過于靈敏，會影響設(shè) 備的工作效率；如果太遲鈍，則對人身安全沒有保障，因此，漏電保護(hù)門限，即靈 敏度必須要經(jīng)常進(jìn)行調(diào)整，這些數(shù)據(jù)調(diào)整工作可通過控制信號放大電路對取樣量化 信號放大電路的多路輸出信號進(jìn)行選擇來實(shí)現(xiàn)，即通過選擇取樣變壓器次級線圈不 同幅度的取樣信號輸出來實(shí)現(xiàn)。
104單元為取樣量化信號放大電路，取樣量化信號放大電路由多路放大電路組 成，每路放大電路專門放大取樣變壓器次級線圈輸出的某組幅度與其它組幅度不同 的取樣信號，因此，把這種用于對不同幅度取樣信號進(jìn)行放大的放大電路稱之為取 樣量化信號放大電路。
105單元為控制信號放大電路，控制信號放大電路可根據(jù)實(shí)際情況需要，對取
樣量化信號放大電路多路輸出信號進(jìn)行選擇，選擇其中一路或兩路輸出信號進(jìn)行放 大，然后輸出驅(qū)動信號給繼電器或電磁控制開關(guān)執(zhí)行相關(guān)動作，比如，把供電線路 切斷，或者控制其它附屬設(shè)備工作。實(shí)際工作中，通常都是把取樣信號幅度最小的 一路輸出信號作為固定輸出，其它幅度的取樣信號進(jìn)行選擇輸出，這樣相當(dāng)于雙保 險(xiǎn)。
106單元為電磁保護(hù)開關(guān)或繼電器電路，當(dāng)漏電嚴(yán)重程度超過某個(gè)限定值時(shí)， 控制信號放大電路就會有驅(qū)動信號輸出，使保護(hù)開關(guān)動作，把三相輸出電壓線路切 斷，避免人體觸電或機(jī)電設(shè)備發(fā)生重大事故，或者控制信號放大電路輸出驅(qū)動信號 給繼電器，通過繼電器去控制其它附屬設(shè)備工作，如信號燈、音響警報(bào)、遠(yuǎn)程報(bào)警 系統(tǒng)等。
本發(fā)明的中線不接地的三相漏電保護(hù)方法，對于中線接地的三相漏電保護(hù)同樣 有效，并且采用變壓器取樣可以提高漏電保護(hù)的靈敏度。
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權(quán)利要求
1、一種中線不接地的三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，所述方法包括一個(gè)由三個(gè)電容器組成的浮地節(jié)點(diǎn)電路、一個(gè)由取樣變壓器組成的有多個(gè)不同幅度信號輸出的取樣電路、一個(gè)具有多路放大信號輸出的取樣量化信號放大電路、一個(gè)能驅(qū)動繼電器或電磁開關(guān)工作的控制信號放大電路、一個(gè)繼電器或電磁控制開關(guān)；利用浮地節(jié)點(diǎn)的電位作為變壓器取樣電路的一個(gè)參考點(diǎn)，另一參考點(diǎn)是大地，當(dāng)兩點(diǎn)之間的電壓(或電位)發(fā)生變化時(shí)，就認(rèn)為三相電路漏電，變壓器取樣電路就有信號輸出，漏電信號經(jīng)過取樣量化信號放大電路放大，再經(jīng)控制信號放大電路放大，輸出驅(qū)動信號給電磁控制開關(guān)把供電線路切斷，或輸出驅(qū)動信號給繼電器，使繼電器動作，實(shí)現(xiàn)其它附屬功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，三個(gè)電容器的一端分別與三相輸電線路連接，三個(gè)電容器的另一端互相連接在一起，互相連接在一起的點(diǎn)，稱為三相輸電線的浮地，或浮地節(jié)點(diǎn)，正常工作時(shí)此浮地節(jié)點(diǎn)電位與大地電位相同。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，取樣變壓器初級線圈的一端與大地連接，另一端與浮地節(jié)點(diǎn)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，取樣變壓器的次級線圈有多個(gè)抽頭，B卩取樣變壓器的次級線圈最少有兩個(gè)(包括兩個(gè))輸出端子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，取樣變壓器的次級線圈有多組幅度不同的取樣信號輸出，每組取樣輸出信號分別被取樣量化信號放大電路進(jìn)行放大，即取樣量化信號放大電路由多路放大電路組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，取樣量化信號放大電路有多個(gè)信號放大通道，即取樣量化信號放大電路至少有一個(gè)(包括一個(gè))以上信號放大通道。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的中線不接地三相漏電保護(hù)方法，其特征在于，控制信號放大電路可根據(jù)實(shí)際情況需要，對取樣量化信號放大電路的多路輸出信號進(jìn)行選擇，選擇其中一路或兩路輸出信號進(jìn)行放大，作為驅(qū)動信號輸出給電磁控制開關(guān)把供電線路切斷，或輸出驅(qū)動信號給繼電器，通過繼電器去控制其它附屬設(shè)備工作，如信號燈、音響警報(bào)、遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)等。
8、本發(fā)明的中線不接地的三相漏電保護(hù)方法，對于中線接地的三相漏電保護(hù)同樣有效。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種中線不接地的三相漏電保護(hù)方法。其包括一個(gè)由三個(gè)電容器組成的浮地節(jié)點(diǎn)電路、一個(gè)由取樣變壓器組成的有多個(gè)不同幅度信號輸出的取樣電路、一個(gè)具有多路放大信號輸出的取樣量化信號放大電路、一個(gè)能驅(qū)動繼電器或電磁開關(guān)工作的控制信號放大電路、一個(gè)繼電器或電磁控制開關(guān)。利用浮地節(jié)點(diǎn)電位作為變壓器取樣電路的一個(gè)參考點(diǎn)，另一參考點(diǎn)是大地，當(dāng)兩點(diǎn)之間的電壓發(fā)生變化時(shí)，就認(rèn)為三相電路漏電，變壓器取樣電路就有信號輸出，漏電信號經(jīng)過取樣量化信號放大電路放大，再經(jīng)控制信號放大電路放大，最后驅(qū)動電磁開關(guān)工作，把供電線路切斷，或驅(qū)動繼電器動作，實(shí)現(xiàn)其它附屬功能。本發(fā)明對中線接地的三相漏電保護(hù)同樣有效。
文檔編號H02H3/14GK101673931SQ20091017117
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者陶顯芳 申請人:陶顯芳