专利名称：中性线电位偏移综合保护断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压保护电器，它以中性线电位偏移保护为核心，配有短路、过载、漏电等保护功能，即它是一种把四种或三种保护方式组合在一个装置中而成的综合保护断路器、(中偏开关)。
在工业和民用电力线路中，因短路分过载、或者漏电，常会导致用电设备被烧毁，人身触电等事故给人民生命财产造成很大损失，故国家在电气设计规范中明确指令在电力线路中应安装适当的短路、过载、漏电等的保护装置，并取得了切实的成效。而对中性线因多种故障造成中点电位偏移的事故尚未引起足够重视和推出可靠完善的保护装置。
在三相四线制低压电力系统(TN－C、TN－S、TN－C－S，TT接地制式)中，中性线与地之间在正常平衡运行中电位差是极小的，但是一旦发生中性线断线、一相对地短路；或者中线与相线错接等事故时，中性线N与大地或保护线PE之间就产生了电压，此电压有时会毁设备、伤人身，中偏开关设定N线与地之间电压超过50V以上时，使故障电路依反时限特性自动断开，电压愈高断开的时间愈快(短)，电压达到220V时则为速断以保护设备和人身安全。
由发明专利申请“断零保护装置”与小型空气断路器组成的综合保护开关，或者由断零保护装置、漏电保护装置、小型空气断路器组成的综合保护开关，虽然对提高了线路的安全保障，但是由于发明专利“断零保护”在设计上有以下二大缺点1、在该“断零保护”中，将中性线或相线经电子元件与大地直接联结，抗雷电冲击性能很差。
2、该“断零保护”装置中所用脱扣器的脱扣功率为25VA(50V0.5A)功耗大，只能直接用供电电源作为脱扣辅助电源，控制电源的状态直接影响开关动作的可靠性，而且产品体积大成本高。故而产品的应用与维护受到了严重影响。
本实用新型之目的是针对“断零保护装置”在电路设计上的缺点，采用新颖的电路设计和结构设计，从根本上克服断零保护装置的缺点，制出动作性能稳定、可靠的“中性线电位偏移综合保护断路器”，以确保线路安全。
本实用新型是这样实现上述目的的鉴于目前的低压电力网绝大多数都是TN系统(三相四线保护接零系统)和TT系统(三相四线保护接地系统)“中偏”开关是取中性线对地的事故电压而动作的。对TN－S系统(中性线N与保护线PE只在电源中性点相联，PE可重复接地，N则不可重复接地)和TT系统(保护接地与电源中性点的工作接地、不用导体联结、相互独立)取N线与PE线之间的电压，对TN－C－S系统(从电源送出的配电线路为TN－C形式即中性线和保护线为合一的PEN，但进入建筑物改为TN－S制即中性线与保护线即N与PE分开)则应取N线与独立接地极E之间的电压该独立接极的接地电阻不应大于100欧，且距保护线重复接地装置地中距离不应小于15米。
所检测到的事故电压从零到45V之间应可靠(保证)不动作，达到50V时，应可靠动作；该设定电压是按1EC标准所规定的安全电压极限值和家用电器短路时承受电压的能力，同时要躲过正常运行时零线可能产生的许可电位偏移而定。
中偏开关动作时间设定为50V的动作时间不大于5秒；电压上升，动作时间也逐渐缩短，升至98V时设定在0.2秒以内，上升到220V时定在0.5秒以内，电压与时间是反时限特性，使其达到电力网中各级保护设备的选择性与动作可靠性。
本装置不是对中性断裂本身起保护作用，而是在中性线断裂后或其他故障发生后造成危险后果时才起保护作用，只要中性线电位不超过允许(安全)值，电路仍可继续安全运行，使电网可靠性得以提高。
本装置所用脱扣器为高灵敏的，所需功率极小，故不必用辅助电源，而利用检测到的事故电压自身作操作电源，提高了动作可靠性。检测电路通过小型高绝缘隔离变压器、与电网只有磁的联系，中性线与地之间，设置一个防雷元件，使能经得住7KV的冲击电压和5KA工频续流容量的雷电，因此抗干扰及防雷性能完全符合抗冲击型保护电器的国安标准。
本装置所采用高灵敏电磁脱扣器，该脱扣电流为15mA左右，脱扣功率为300μVA左右，所以用微弱的控制电流就能可靠地完成脱扣任务，而且中偏保护与漏电保护共用一个脱扣器，大大缩小了体积，降低了成本。
本综合开关包括短路过载，断中、漏电四种功能为了在开关动作后能判别出故障的性质特设计出指示记忆器用以指示不同类的故障动作，如图四，开关动作的故障类型按如下方式差别①短路及过载合闸推把F跳下，其他不动。
②中偏动作合闸推把F跳下，总复位键E跳起，记忆指示器C翻转(为红色)。
③漏电开关动作合闸推把F跳下，总复位键E跳起，记忆指示C不翻转(为白色)。
与中偏开关电路分析图1为电路的框图，N是中性线PE是保护地线当事故发生时，中点电位升高，检测隔离单元检测到信号，经整流防干扰电路送入反时限电压选择电路，脱扣信号经动作指示记忆送入极化释放脱扣器，经杠杆使断路器断开电源，同时动作指示记忆器翻转。若为多用式综合开关，当有漏电故障时，C1、C2有漏电信号(由零序互感器送来)，经漏电延时电路直接通入脱扣器动作(不经动作指示记忆器)。
图2为原理图，中偏电压送入隔离变压器B1、B2一次接有防雷元件R12起防雷电行波及防干扰作用，经全波整流器D3－D6整流后，电容C4C5C6及扼流圈B2将杂波滤去，纯净信号送入各延时电路；电阻R10R4及可控硅SCR2组成45V的控制电路，45V以下R11上的分压不足以使SCR2导通，故45V以下脱扣器Q不脱扣。BG2回路是基础延时电路，信号经R7C2DW1稳压后经R5R6分压给BG2供电；R4C1是延时电路，延时四秒后，由D1送入SCR1使动作指示器L、整流管D2、脱扣器Q、SCR1进入导通的条件，BG1及R1R2R3组成R4的分路，当电压达到98V时，R4加上此分路使延时立刻缩短为0.2秒脱扣，R8R9及G组成速断电路，当电压达到220V时，在0.05秒内触发可控硅SCR1(此时SCR2是导通的)，由上可看出脱扣器的动作受以上四种电路的控制与配合，使其保证了45V以下不动作，50V时4秒动作，98V时0.2秒动作，220V时0.05秒动作的反时限延时性能(C3是滤波电容)。
图3为一次电路(或220V380V电路)，L为相线N为中性线，PE为保护地线，N、L经小型空气断路器(Z)，零序互感器(C)到出线N′、L′。注若为三相四线L2L3经空气断路器、后也经零序互感器。C1、C2通入漏电延时电路，C3、C4通过试漏按键(K1)，电阻(R1)可进行漏电动作试验，N′经隔离变压器(B1)的一次到PE，另外从L经试偏按键(K2)电阻(R2)和B1一次到N′，可进行中偏动作试验，隔离变压的B1二次向中偏控制电路供电。
本综合开关配用的小型空气断路系国际先进和国内领先的产品，配合后的综合保护开关小巧、结构严谨、合理，功能齐全，可以根据需要组合成系列开关应用在各种场合，单相二极结构系列的中偏开关具有中偏、短路、过载、漏中、四重保护功能，它装在三相四线干线中各单相分支线路首端，对综合保护器以后的线路及用电设备起保护作用；当把它作为总保护使用时，其漏电保护单元可具有选择性。若单相分支回路用户只有一级保护装置(如农村住宅)，则其漏电保护单元采用瞬时动作型的。三相四极结构系列的“中偏开关”具有短路、过载、中偏三重功能(因漏电保护宜装在各单相分支回路的首端)此“中偏开关”装设在三相四线制干线末端，对开关以后的各单相分支回路中的线路和单相用电设备起保护作用。
图4为单相双极“中偏开关”外形，中偏及漏电保护装置(1)，其俯视图成L形、其侧视图成凸字形，以便同小型空气断路器(2)组合为一体，在小型空气断路器出线口前加出的护线罩空间位置加装零序互感器和出线端子，使综合开关进出线位置上下对应，便于接线，尤其是对三相四极开关只加左侧保护装置盒就可以与四片小型断路器配合，并上下对应进出线，可以大大减少外形尺寸、降低成本。
在上端面板上有中偏试验按键(3)，漏电试验按键(4)，断电记忆指示器(5)、中偏指示复位键(6)、脱扣器复位键(7)，小型断路器合闸推把(8)，断路器出线紧固螺丝(9)，综合开关出线紧固螺丝(10)，PE出线孔(11)，N1L1出线孔(12)，穿针螺丝(13)，固定螺丝(14)以上组成一个整体，下有标准的燕尾槽(在断路器上)可以任意固定于盘面或配电板上。
权利要求1.一种由断零保护装置、小型空气断路器组成的综合性保护开关，或者由断零保护装置、漏电保护装置、小型空气断路器组成的综合性保护开关，其特征在于在本中性线电位偏移综合性保护断路器中，取代断零保护装置的中性线电位偏移保护装置，其操作与脱扣不用辅助电源、而是由检测隔离变压器检测的事故信号供电的；本中性线电位偏移综合保护开关，其中性线电位偏移保护装置和漏电保护装置的外壳(形)俯视图成L形，其侧视图成凸形，与小型空气断路器组合为一体，在小型空气断路器出线口前加出的护线罩的空间位置加装零序互感器和出线端子，使综合开关的进、出线位置上、下对应；所述中性线电位偏移保护装置，由检测隔离单元(变压器)检测信号，经整流防干扰电路送入反时限电压选择电路，脱扣器信号经动作指示记忆送入极化释放脱扣器，经杠杆使断路器断开电源、并使动作指示记忆翻转包含漏电保护装置的综合保护开关，漏电信号经漏电延时电路或瞬时动作电路直接通入脱扣器。
2.根据权利要求1所述的中性线电位偏移综合保护断路器，其特征在于所述中性线电位偏移保护装置，中性线电位偏移信号送入隔离变压器(B1)，B1的二次经由整流器(D3－D6)整流，并经电容C4、C5、C6及扼流圈滤去杂波后将纯净信号送入控制电路的；控制电路包括①由电阻(R10、R11)和可控硅SCR2组成的45V电路；②BG2基础延时回路信号经R7、C2DW1稳压后经R5、R6分压向其供电)；③R力、C1延时电路延时后，由D1送入SCR1使指示器L、整流管D2、脱扣器Q、可控硅SCR1进入导通条件；④由BG、R1、R2、R3组成R4分路的0.2秒电路；⑤由R8、R9、G组成的速断电路，从而保证45V不动作，50V时4秒，98V时0.2秒、220V时0.05秒延时动作的反时限延时性能。
3.根据权利要求1或2所述的中性线电位偏移综合保护断路器，其特征在于所述隔离变压器(B1)，其次一线圈上并联有能耐不小于5KA工频读流量、7KV电压的过压保护元件。
4.根据权利要求1或2所述的中性线电位偏移综合保护断路器，其特征在于所述中性线电位偏移保护装置与漏电保护装置共用一个高灵敏脱扣器。
5.根据权利要求1或2所述的中性线电位偏移综合保护断路器，其特征在于中性线线电位偏移保护装置，是以一个定型组件出现的，或者加上漏电保护装置，或与定型的空气开关任意组成所需功能的组合式系列综合保护开关。
专利摘要中性线电位偏移综合保护断路器，属于低压电气保护装置。它由小型空气断路器及与断路器形状大致相合的中偏保护装置或中偏漏电保护装置组合而成。断路器的断开与保护装置中的高灵敏脱扣器用杠杆传动。其动作控制电源是事故信号量自身，故可靠性高，控制电路都经磁隔离，耐电压、电流冲击。它具有短路、过载、漏电、中性线电位偏移四保护功能，适用于单相负荷为三相四线系统。
文档编号H01H83/00GK2146071SQ9223851
公开日1993年11月10日 申请日期1992年10月28日 优先权日1992年10月28日
发明者何晓鉴, 尤大千 申请人:何晓鉴, 尤大千