一种漏电保护装置的制作方法

1.本实用新型属于低压供电系统中的漏电保护领域，特别涉及到利用切断漏电回路实现漏电保护的装置。


背景技术：

2.在10kv/0.4kv变压器中性点接地的供电系统中，变压器的输出方式为三相四线或三相五线，无论哪种方式，当供电系统的负载及输电线的任意位置存在对地漏电时，漏电流就会通过大地及接地线流回变压器的中性点。
3.在低压供电系统中，通常都会在变压器的附近安装一台配电箱，在配电箱的总进线或每个出线上安装漏电保护器，其作用是当线路存在漏电时，漏电保护装置检测到漏电流后，采用断开供电（停电）的方式起到漏电保护作用。但就目前情况来看，配电箱中的漏电保护器基本不能发挥作用，主要原因是漏电保护器预设的分断定值设置过小的话，会造成频繁跳闸，且跳闸后的停电面积大，频繁跳闸和大面积停电极大的影响了用户的用电；如果将漏电保器预设的分断定值设置过大的话，虽然可以解决频繁跳闸的问题，但对于漏电流较小的人员触电就会漏判，无法起到触电保护的作用。


技术实现要素：

4.本实用新型根据中性点接地的供电系统的漏电的原理，提供一种漏电保护装置，用于解决供电系统负载侧及输电线路的漏电问题。
5.本实用新型提供的一种漏电保护装置，包括低压供电系统的变压器的中性点接地线、分合闸单元和控制单元，分合闸单元串接在中性点接地线中，控制单元用于采集此供电系统的漏电流，控制单元同时还与分合闸单元具有连接关系，用于控制分合闸单元的导通和断开。
6.进一步，还包含辅助接地线，辅助接地线并接于中性点接地线，辅助接地线中串接了辅助分合闸单元和电阻；辅助分合闸单元与控制单元具有连接关系，所述控制单元控制辅助分合闸单元的导通和断开。
7.同时，控制单元按照如下过程对分合闸单元进行操作：
8.步骤a1：控制单元将分合闸单元的初始状态设置成闭合状态，即变压器的中性点与大地之间为导通状态；
9.步骤a2：在导通状态下，控制单元采集该供电系统的漏电流；
10.步骤a3：控制单元对采集的漏电流进行分析判断：当漏电流达到预设的分断定值时，则进入步骤a4，如未达到预设的分断定值，则返回步骤a2继续采集该供电系统的漏电流；
11.步骤a4：控制单元对分合闸单元进行断开处理，使得变压器的中性点与大地之间为断开状态。
12.当变压器的中性点与大地断开后，就等于切断了漏电流的电流回路，使得供电系
统中的漏电故障点无法对地产生漏电流，实现漏电保护的目的。
13.进一步，控制单元按照如下过程对辅助分合闸单元进行操作：
14.步骤b1：控制单元对所述的辅助分合闸单元进行延时闭合，即将变压器的中性点通过辅助接地线与大地导通；
15.步骤b2：控制单元采集辅助接地线闭合状态下的该供电系统的总漏电流；
16.步骤b3：控制单元对辅助接地线闭合状态下的总漏电流进行分析判断：当辅助接地线闭合状态下的总漏电流达到预设的合闸定值时，则进入步骤b4，如未达到预设的合闸定值，则返回步骤b2继续采集该供电系统的总漏电流；
17.步骤b4：控制单元对分合闸单元进行闭合处理，使得中性点接地线处于导通状态，即变压器的中性点通过中性点接地线与大地导通；
18.步骤b5：对分合闸单元进行闭合处理后，控制单元对辅助分合闸单元进行断开处理。
19.当供电系统有漏电流，且达到预设的分断定值时，将分合闸单元进行断开处理，这样一来，就切断了漏电流的电流回路，基于电路基本常识，断路时只有电压，没有电流，因此，断开中性点接地线后，漏电流也会随之消失。而我们应该理解，对人体产生电击伤害的是电流，而不是电压，因此，如果对地故障是人员触电的话，切断了电流回路，就无法对人员造成伤害，从而起到触电保护的目的。
20.本实用新型的优点在于，
21.在有漏电流时，断开变压器的中性点接地线，切断漏电流的电流回路，实现漏电保护的目的，此方案实现了漏电保护的目的同时，无需对供电系统进行停电，因此，就可以将漏电保护的预设的分断定值设置到人体触电的安全电流值以下，如30ma，实现人体触电保护。
附图说明
22.图1，本实用新型的漏电保护装置实施原理示意图（初始状态）。
23.图2，本实用新型的漏电保护装置实施原理示意图（保护启动后状态）。
24.图3，本实用新型的控制中性点接地线断开的流程示意图。
25.图4：本实用新型的控制中性点接地线闭合的流程示意图。
26.附图编号说明
27.1、变压器，2分合闸单元，3、控制单元，4、辅助分合闸单元，5、电阻，6、隔离开关，7、保护元件。
具体实施方式
28.参照图1，本实用新型提供的一种漏电保护装置，包括低压供电系统的变压器1及变压器的中性点接地线pe1、分合闸单元2和控制单元3，分合闸单元2串接在中性点接地线pe1中，控制单元3用于采集该供电系统的漏电流i
△
n，同时还与分合闸单元2具有连接关系，用于控制分合闸单元2的导通和断开。
29.在此，分合闸单元2可以选用具有分断和合闸功能的断路器，或断路器中的部分部件组合，如断路器中的触头系统、脱扣驱动装置、合闸驱动装置的组合，还可以是如继电器、
电子开关；且都能够使用成熟的技术方案实现分与合的功能。
30.本实用新型提供的技术方案中，利用电流互感器来采集供电系统的漏电流，而我们知道用电流互感器采集漏电流，是运用最广泛、最成熟的方案，优选地，将电流互感器ct1安装在中性点接地线pe1上，电流互感器ct1的输出端与控制单元3相连接，使得控制单元3可以采集中性点接地线pe1上流过的电流，此电流就是供电系统的总漏电流。
31.可选地，将电流互感器ct5安装在变压器的输出端，即变压器的输出相线a、b、c及零线n同时穿过电流互感器ct5，电流互感器ct5的输出端与控制单元3相连接，使得控制单元3可以采集变压器的输出端的漏电流，此漏电流是供电系统的总漏电流。
32.可选地，将电流互感器安装在输出支路上，采集支路漏电流，本技术方案以3个支路为例进行描述，电流互感器ct2安装在第一支路上，即第一支路的相线a、b、c及零线n同时穿过电流互感器ct2；电流互感器ct3安装在第二支路上，即第二支路的相线a、b、c及零线n同时穿过电流互感器ct3；电流互感器ct4安装在第三支路上，即第三支路的相线a、b、c及零线n同时穿过电流互感器ct4。
33.当供电系统的负载侧及输电线存在漏电时，如图1所列举的，当第三支路的a相对地存在接地故障，产生漏电流i
△
n，此漏电流经过大地（图1中的虚线连接）及中性点接地线pe1流回变压器的中性点o。
34.此时，控制单元3通过电流互感器ct1、ct4、ct5都能采集到漏电流i
△
n，且数值都一样，可以想象的是，如果第二支路上存在漏电流，那么，控制单元3通过电流互感器ct1、ct3、ct5都能采集到相同的漏电流。因此，在采集漏电的方案上，采集中性点接地线pe1上电流、变压器输出端的漏电流和采集支路漏电流，这三种方案是等效的，任意选择一种方案，或任意两种方案的组合，或三种方案的组合，都是可以的。
35.无论选择哪一种漏电流采集方案，当控制单元3采集到的漏电流，达到预设的分断定值时，将分合闸单元2进行断开处理，切断了漏电流的电流回路。基于电路基本常识，断路时只有电压，没有电流，因此，断开中性点接地线pe1后，漏电流也会随之消失。而我们应该理解，对人体产生电击伤害的是电流，而不是电压，因此，如果对地故障是人员触电的话，切断了电流回路，就无法对人员造成伤害，从而起到触电保护的目的。
36.同样的，可以看出，在切断了漏电流回路后，变压器的输出并没有断开，因此，接在变压器输出端的负载还是能够正常工作的，由此可以看出，在实现漏电保护的同时，不会造成用户停电。
37.进一步，还在中性点接地线pe1上并接了辅助接地线pe2，辅助接地线pe2中串接了辅助分合闸单元4和电阻5；辅助分合闸单元4与控制单元3具有连接关系，控制单元3控制辅助分合闸单元4的导通和断开。
38.参照图2，在控制单元3对中性点接地线pe1上的分合闸单元2进行断开处理后，控制单元3控制辅助分合闸单元4闭合（其初始状态为断开），此时可以看成又将漏电流的漏电回路导通，重新产生了一个漏电流i
△
n1，但与中性点接地线pe1导通时的漏电回路存在区别，因为辅助接地线pe2中串联了电阻5，产生的漏电流i
△
n1会小于中性点接地线pe1导通时漏电流i
△
n；如果我们将辅助接地线pe2中的电阻5的阻值选为20kω的话，原先的漏电流i
△
n为人员触电造成的漏电流，此漏电流可以进行如下计算：
39.i
△
n=220v/2000ω（人体的电阻）=0.11a。
40.辅助接地线pe2导通后的漏电流可以进行如下计算：
41.i
△
n1=220v/（2000ω+20000ω）=0.01a，表示漏电流还存在，并保持此状态及持续进行漏电流采集；我们可以知道，0.01a的电流不会对人体造成伤害。
42.进一步，在变压器中性点o与大地之间还设置了保护接地线pe3，保护接地线pe3中串接了过压保护元件7，如浪涌保护器、避雷器、压敏电阻或气体放电管。其目的在于，当中性点接地线pe1断开时，如果该供电系统遭受雷击或其他浪涌冲击时，可作为过电压的泄放通道使用，保护供电系统的安全及可靠性。
43.进一步，所述中性点接地线pe1中还串接了隔离开关6。如此设置的目的在于，如果在对供电系统进行不停电作业时，要断开中性点接地线pe1，就可以很方便的进行断开，同时，也是一个明显的、可视的分断点，让作业人员更加放心的带电作业。
44.进一步，控制单元3还包含零地电阻测量电路，测量电路主要由控制开关和电源组成，零地电阻测量电路连接于变压器中性点o与大地之间，在分合闸单元2断开后，利用电源对变压器中性点o与大地之间施加测量电压，然后采集流回电源的电流，可以计算出变压器输出端的零线与大地之间的接地电阻，从而判断零线是否存在接地故障，当流回电源的电流为零，则表示零线与大地之间无接地存在，如果有电流，则表示有接地存在。
45.可以想象的是，如果在控制单元3中再设置一个通讯单元，就可以将故障信息与相应的设备进行通讯，将故障信息告知检修或相关管理人员，当然，设置的通讯单元还可以将上述本实用新型技术方案中其它任何数据与相关设备进行通讯。
46.参照图3，本实用新型提供的一种漏电保护装置的控制过程如下：
47.步骤a1：控制单元3将分合闸单元2的初始状态设置成闭合状态，即变压器的中性点o与大地之间为导通状态；
48.步骤a2：在导通状态下，控制单元采集该供电系统的漏电流；
49.步骤a3：控制单元3对采集的漏电流进行分析判断：当漏电流达到预设的分断定值时，则进入步骤a4，如未达到预设的分断定值，则返回步骤a2继续采集该供电系统的漏电流；
50.步骤a4：控制单元3对分合闸单元2进行断开处理，使得变压器的中性点o与大地之间为断开状态。
51.进一步，当中性点接地线断开后，其控制过程如下：
52.步骤b1：控制单元3对所述的辅助分合闸单元4进行延时闭合，即将变压器的中性点通过辅助接地线与大地导通；
53.步骤b2：控制单元3采集辅助接地线闭合状态下的该供电系统的总漏电流；
54.步骤b3：控制单元3对辅助接地线闭合状态下的总漏电流进行分析判断：当辅助接地线闭合状态下的总漏电流达到预设的合闸定值时，则进入步骤b4，如未达到预设的合闸定值，则返回步骤b2继续采集该供电系统的总漏电流；
55.步骤b4：控制单元3对分合闸单元2进行闭合处理，使得中性点接地线处于导通状态，即变压器的中性点通过中性点接地线与大地导通；
56.步骤b5：对分合闸单元2进行闭合处理后，控制单元3对辅助分合闸单元4进行断开处理。
57.为了更好的理解本实用新型，假设将预设的分断定值设定为30ma，在中性点接地
线导通时，供电系统产生了一个人体触电漏电流，我们可以大致估算一下此时的漏电流i
△
n=220v/2000ω（人体的电阻）=0.11a，采集到漏电流的值，超过了预设的分断定值30ma，此时，对中性点接地线进行断开处理，断开后，对辅助接地线进行闭合处理，假设辅助接地线中的电阻r的阻值为20kω，辅助接地线导通后，如果供电系统的漏电流还存在，此时的漏电流i
△
n1=220v/（2000ω+20000ω）=0.01a，那么判定为不能合闸，则持续采集，如果采集到的漏电流i
△
n1为零，这时控制单元就可以控制分合闸单元闭合，接着将辅助分合闸单元断开，完成初始状态恢复。
58.最后，需要说明的是，以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。显然，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。