专利名称：船舶或钢结构施工用接地保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接地保护装置。特别是涉及一种船舶或钢结构施工用接地保护装置。
背景技术：
很多钢结构施工作业，尤其是船舶施工作业，仅使用低压安全交流电是满足不了需要的。必须使用220V交流电甚至380V动力电。在钢结构作为接地极，作业人员脚底绝缘不好(例如下雨天)时，人通过潮湿的钢板与接地极非常良好地联接到了一起，这是非常危险的。由于通常使用的供电系统，电源中性点是接地的，而在停靠在码头的船舶上或浮船坞中施工，钢结构浸在水中，接地是非常好的，船舶施工人员下雨天施工或在潮湿季节施工遇到的恰恰是这种情形。脚穿着绝缘不好的鞋已站在接地极上，身体其他部位若接触到火线是极危险的。为防止触电的发生，此时采用隔离变压器为作业设备和电动工具送电是一种比较好的方法，但还存在漏洞:若电缆绝缘不好，有接地现象，危险仍未解除。一般来讲，经过一段时间的使用， 不少电缆都存在微裂纹，干燥天气即使电缆搭接在电阻为零的金属面上，也不会发生接地现象，但潮湿天气尤其是下雨天，情况就完全不同了。在船厂，因为需要临时上船敷设的电缆量是非常大的，所以如果将下雨天绝缘不好的电缆报废，就会使得生产成本非常高。但继续使用那些绝缘不好的电缆，对作业人员的生命安全又构成潜在威胁。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种当接地电阻致使接地电流接近百微安左右时，及时自动切断电源的船舶或钢结构施工用接地保护装置。本实用新型所采用的技术方案是:一种船舶或钢结构施工用接地保护装置，包括有三相三线制分闸控制单元，与所述的三相三线制分闸控制单元相连的三相三线制主闸控制单元，以及与所述的三相三线制主闸控制单元相连的控制自检单元。所述的三相三线制分闸控制单元包括有主继电器K'，所述主继电器K'的线圈连接三相三线制主闸控制单元，所述主继电器K'的输出A点、B点和C点分别连接控制自检单元，所述主继电器K'的输出A点还依次通过电阻R13和开关BK2接地，所述主继电器K'的输出A点依次连接分闸第一信号拾取电路和分闸第一信号放大电路,所述主继电器K'的输出B点依次连接分闸第二信号拾取电路和分闸第二信号放大电路，所述主继电器K'的输出C点分别连接分闸第三信号拾取电路和第三分闸信号放大电路，所述的分闸第一信号放大电路、分闸第二信号放大电路和分闸第三信号放大电路的输出端分别连接分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的输入端，所述分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的输出端分别连接暂稳态驱动电路，所述暂稳态驱动电路的输出端连接控分闸活动接地电路。所述的三相三线制主闸控制单元包括有隔离变压器副边，所述隔离变压器副边的输出A、B和C端分别对应连接三相三线制分闸控制单元的输入端A'、B'和Ci端，所述隔离变压器副边的输出A端还依次通过电阻R13和开关BK2接地，所述隔离变压器副边的输出A依次连接主闸第一信号拾取电路和主闸第一信号放大电路，所述隔离变压器副边的输出B依次连接主闸第二信号拾取电路和主闸第二信号放大电路，所述隔离变压器副边的输出C依次连接主闸第三信号拾取电路和主闸第三信号放大电路，所述隔离变压器副边的输出N依次连接主闸第四信号拾取电路，主闸第四信号放大电路，所述的主闸第一信号放大电路、主闸第二信号放大电路、主闸第三信号放大电路和主闸第四信号放大电路的输出端分别连接主闸第一与非门F3和主闸第二与非门F5的输入端,所述主闸第一与非门F3的输出端通过第四与非门F6连接放大驱动电路，所述的主闸第二与非门F5的输出端通过第三与非门F4连接放大驱动电路，所述放大驱动电路的输出端连接控主闸活动接地电路。所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号拾取电路、分闸第二信号拾取电路、分闸第三信号拾取电路、主闸第一信号拾取电路、主闸第二信号拾取电路、主闸第三信号拾取电路和主闸第四信号拾取电路结构相同，都包括有依次串联的二极管Dl 二极管D5，以及依次串联的二极管D、电阻R和稳压二极管DWl 稳压二极管DW3，其中，所述的二极管Dl的另一端和稳压二极管DW3的另一端与电容C的一端共同连接相应的分闸第一信号放大电路/分闸第二信号放大电路/分闸第三信号放大电路/主闸第一信号放大电路/主闸第二信号放大电路/主闸第三信号放大电路/主闸第四信号放大电路，所述二极管D5的另一端和电容C的另一端接地，所述二极管D的另一端连接相应的主继电器K'的输出A点/主继电器Γ的输出B点/主继电器Γ的输出C点/隔离变压器副边的输出A/隔离变压器副边的输出B/隔离变压器副边的输出C/隔离变压器副边G的输出N。所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号放大电路、分闸第二信号放大电路、分闸第三信号放大电路、主闸第一信号放大电路、主闸第二信号放大电路、主闸第三信号放大电路和主闸第四信号放大电路结构相同，都包括有三极管Tl、三极管T2、光电耦合器W、电阻Rl R3、电阻Rl1、稳压管DW4和电容Cl，其中，三极管Tl的发射极与三极管T2的基极连接，三极管Tl的集电极通过电阻Rl接电源Vcc，三极管T2的发射极接地，集电极依次`通过光电耦合器W和电阻R2接电源Vcc，光电耦合器W的一输出端与电阻Rl1、稳压管DW4和电容Cl的一端共同通过二极管D6接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的一个输入端，还通过二极管D7接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的另一个输入端,所述的光电I禹合器W的另一个输出端通过电阻R3接电源Vcc，所述的三极管Tl的基极连接所对应的分闸第一信号拾取电路/分闸第二信号拾取电路/分闸第三信号拾取电路/主闸第一信号拾取电路/主闸第二信号拾取电路/主闸第三信号拾取电路/主闸第四信号拾取电路。所述的暂稳态驱动电路包括有两个555模块NE1、NE2，三个继电器线圈K11、K12、K13，其中所述的555模块NEl的I脚接地，5脚通过电容C5接地，2脚分别通过电容C3连接分闸第二与非门F2，以及通过电阻R16接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C4接地，以及通过电阻R17接电源Vcc，8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管Dll和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管Dll和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管Dll和电阻R22连接三极管T23的基极；555模块NE2的的I脚接地，5脚通过电容C8接地，2脚分别通过电容C6连接分闸第I与非门Fl，以及通过电阻R18接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C7接，以及通过电阻R19接电源Vcc，8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管D12和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管D12和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管D12和电阻R22连接三极管T23的基极；三极管T21、三极管T22和三极管T23的发射极接地，三极管T21的集电极通过继电器线圈Kll接电源Vcc,三极管T22的集电极通过继电器线圈K12接电源Vcc，三极管T23的的集电极通过继电器线圈K13接电源Vcc，三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D14、D16、D18接电源Vcc,三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D13、D15、D17接控分闸活动接地电路中的继电器K14的常开触点。所述的控分闸活动接地电路包括有光电耦合器W1、继电器K14和晶闸管MCR，其中，所述的光电耦合器Wl的2脚连接三极管T3的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电阻RlO、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BKl，通过电阻RO接电源Vcc，继电器K14的一端分别通过二极管DO并与继电器K14的另一端连接后接电源Vcc，还通过晶闸管MCR接地，通过电阻R7和发光二极管LEDl接电源Vcc，所述继电器K14的常开触点的两端分别连接暂稳态驱动电路中的二极管D13、D15、D17和接地极，晶闸管MCR的触发端分别通过电阻RlO、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地。所述的控主闸活动接地电路包括有光电耦合器W3，所述的光电耦合器W3的2脚连接三极管T5的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BKl，通过电阻RO接电源Vcc，三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地，发光二极管LEDl的一端接电源Vcc，另一端经电阻R7和晶闸管MCR接地，还经电阻R7连接放大驱动电路Q，晶闸管MCR的触发端分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地。
所述的放大驱动电路包括有光电耦合器W2、主继电器K'的线圈K"、三极管T4、T5、T6，其中，所述的光电耦合器W2的脚I通过电阻R4接电源Vcc，3脚通过电阻R5接电源Vcc, 2脚通过晶闸管MCR接地，晶闸管MCR的触发端依次通过二极管D8和二极管D9接地，以及通过开关ΒΚ3接地，4脚连接三极管Τ4的基极，三极管Τ4的发射极接地，集电极分别通过主继电器K'的线圈K"和二极管DlO接电源Vcc，还依次通过电阻R6、发光二极管LED2接电源Vcc，该集电极还连接控主闸活动接地电路中晶闸管MCR的正极，三极管T5和T6集电极接电源Vcc，发射极通过电阻R12和电阻R14接地，以及通过电阻R12和电容C2接地，三极管T6的基极连接第四与非门F6的输出端，三极管T5的基极连接第二与非门F4的输出端。所述的控制自检单元包括有三组结构相同的电路，其中，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出A端和B端，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出B端和C端，再一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出C端和A端，每一组电路都包括有开关控制电路和放大驱动电路，所述的开关控制电路的输出通过电阻Rl连接放大驱动电路，其中，所述的开关控制电路是由继电器RL1/RL2/RL3构成，继电器RL1/RL2/RL3的脚I和脚2接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出，脚3和脚4分别通过电阻Rl连接放大驱动电路，依次通过电阻R8和开关TB接地，依次通过二极管Dl D4接6V电源负端，脚5通过电阻L0AD1/L0AD2/L0AD3接脚6，继电器RL1/RL2/RL3的线圈的一端接6V电源正极，还通过电阻R7接地，线圈的另一端分别通过继电器Kl的常开触点和继电器Kll的常开触点接6V电源负极；所述的放大驱动电路包括有光电耦合器W和继电器K1/K2/K3，所述的电阻Rl连接三极管Tll的基极，三极管Tll的集电极连接电阻R3的一端，三极管Tll的发射极连接三极管T12基极，所述的光电耦合器W的脚I通过电阻R2与电阻R3的另一端一起接6V电源正极以及通过电阻R7接地，光电耦合器W的脚2连接三极管T12的集电极，三极管T12的发射极接6V电源负极，光电耦合器W的脚3通过电阻R4接6V电源正极以及再通过电阻R7接地，脚4通过电阻R5接6V电源负极，继电器K1/K2/K3的一端接6V电源正极以及通过电阻R7接地，另一端通过晶闸管MCR接6V电源负极，晶闸管MCR的触发端通过开关RB接6V电源负极，所述的继电器K1/K2/K3的一端依次通过电阻R6和发光二极管LED连接另一端。本实用新型的船舶或钢结构施工用接地保护装置，当接地电阻致使接地电流接近百微安左右时，及时自动切断电源(当然切断电源时的阈值电阻取得越大，阈值电流越小，人就越安全，但断电就越频繁，所以在绝对保证人身安全的前提下，阈值电阻不宜取得过大)，这样就可将保护作业人员避免触电的等级提高几个数量级，即确保作业人员的生命安全。本实用新型在发现接地故障后隔离故障源，延时几秒后，可以自动为其他用户继续供电。若发现干路故障，则切断主电源。
图1是本实用新型三相三线制分闸控制单元的电路框图；图2是本实用新型三相三线制分闸控制单元的电路原理图；图3是本实用新型三相三线制主闸控制单元的电路框图；图4是本实用新型二相二线制主闸控制单兀的电路原理图；图5是本实用新型中信号拾取电路的原理图；图6是本实用新型中信号放大电路的原理图；图7是本实用新型中隔离变压器副边的原理图；图8是本实用新型中暂稳态驱动电路的原理图；图9是本实用新型中控分闸活动接地电路的原理图；图10是本实用新型中控主闸活动接地电路的原理图；图11是本实用新型中放大驱动电路的原理图；图12是本实用新型中控制自检单元的原理图。
具体实施方式
下面结合 实施例和附图对本实用新型的船舶或钢结构施工用接地保护装置做出详细说明。本实用新型的船舶或钢结构施工用接地保护装置，包括有三相三线制分闸控制单元，与所述的三相三线制分闸控制单元相连的三相三线制主闸控制单元，以及与所述的三相三线制分闸控制单元相连的控制自检单元E。如图1、图2所示，所述的三相三线制分闸控制单元包括有主继电器K'，所述主继电器Γ的线圈连接三相三线制主闸控制单元，所述主继电器Γ的输出A点、B点和C点分别连接控制自检单元E，所述主继电器K'的输出A点还依次通过电阻Rl3和开关BK2接地，所述主继电器K'的输出A点依次连接分闸第一信号拾取电路Al和分闸第一信号放大电路Al'，所述主继电器K'的输出B点依次连接分闸第二信号拾取电路BI和分闸第二信号放大电路BI'，所述主继电器K'的输出C点分别连接分闸第三信号拾取电路Cl和第三分闸信号放大电路Cl'，所述的分闸第一信号放大电路Al'、分闸第二信号放大电路BI'和分闸第三信号放大电路Cl'的各自两个输出端分别连接分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的各自两个相异输入端,所述分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的输出端分别连接暂稳态驱动电路M，所述暂稳态驱动电路M的输出端连接控分闸活动接地电路L。如图3、图4所示，所述的三相三线制主闸控制单元包括有隔离变压器副边G，所述隔离变压器副边G的输出A、B和C端分别对应连接三相三线制分闸控制单元主继电器K'的输入端A'、B'和C'端，所述隔离变压器副边G的输出A端还依次通过电阻R13和开关BK2接地，所述隔离变压器副边G的输出A依次连接主闸第一信号拾取电路A2和主闸第一信号放大电路A2，，所述隔离变压器副边G的输出B依次连接主闸第二信号拾取电路B2和主闸第二信号放大电路B2'，所述隔离变压器副边G的输出C依次连接主闸第三信号拾取电路C2和主闸第三信号放大电路C2'，所述隔离变压器副边G的输出N依次连接主闸第四信号拾取电路N，主闸第四信号放大电路N,，所述的主闸第一信号放大电路A2'、主闸第二信号放大电路B2'、主闸第三信号放大电路C2'和主闸第四信号放大电路N'的各自两个输出端分别连接主闸第一与非门F3和主闸第二与非门F5的各自两个相异输入端，所述主闸第一与非门F3的输出端通过第四与非门F6连接放大驱动电路Q，所述的主闸第二与非门F5的输出端通过第三与非门F4连接放大驱动电路Q，所述放大驱动电路Q的输出端连接控主闸活动接地电路H。如图5所示，所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号拾取电路Al·、分闸第二信号拾取电路B1、分闸第三信号拾取电路Cl、主闸第一信号拾取电路A2、主闸第二信号拾取电路B2、主闸第三信号拾取电路C2和主闸第四信号拾取电路N结构相同，都包括有依次串联的二极管Dl 二极管D5，以及依次串联的二极管D、电阻R和稳压二极管DWl 稳压二极管DW3，其中，所述的二极管Dl的另一端和稳压二极管DW3的另一端与电容C的一端共同连接相应的分闸第一信号放大电路Al' /分闸第二信号放大电路BI' /分闸第三信号放大电路Cl' /主闸第一信号放大电路A2' /主闸第二信号放大电路B2' /主闸第三信号放大电路C2' /主闸第四信号放大电路N'，所述二极管D5的另一端和电容C的另一端接地，所述二极管D的另一端连接相应的主继电器K'的输出A点/主继电器K'的输出B点/主继电器K'的输出C点/隔离变压器副边G的输出A/隔离变压器副边G的输出B/隔离变压器副边G的输出C/隔离变压器副边G的输出N。如图6所示，所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号放大电路Al'、分闸第二信号放大电路BI'、分闸第三信号放大电路Cl'、主闸第一信号放大电路A2'、主闸第二信号放大电路B2'、主闸第三信号放大电路C2'和主闸第四信号放大电路N'结构相同，都包括有三极管Tl、三极管T2、光电耦合器W、电阻Rl R3、电阻Rl1、稳压管DW4和电容Cl，其中，三极管Tl的发射极与三极管T2的基极连接，三极管Tl的集电极通过电阻Rl接电源Vcc，三极管T2的发射极接地，集电极依次通过光电稱合器W和电阻R2接电源Vcc，光电稱合器W的一输出端与电阻Rl1、稳压管DW4和电容Cl的一端共同通过二极管D6接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的一个输入端，还通过二极管D7接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的另一个输入端，所述的光电耦合器W的另一个输出端通过电阻R3接电源Vcc，所述的三极管Tl的基极连接所对应的分闸第一信号拾取电路Al/分闸第二信号拾取电路BI/分闸第三信号拾取电路Cl/主闸第一信号拾取电路A2/主闸第二信号拾取电路B2/主闸第三信号拾取电路C2/主闸第四信号拾取电路N。图7是本实用新型中的三相三线制主闸控制单元包括有隔离变压器副边G的电路构成。如图8所示，所述的暂稳态驱动电路M包括有两个555模块NEl、NE2，三个继电器线圈K11、K12、K13，其中所述的555模块NEl的I脚接地，5脚通过电容C5接地，2脚分别通过电容C3连接分闸第二与非门F2，以及通过电阻R16接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C4接地，以及通过电阻R17接电源Vcc，8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管Dll和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管Dll和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管Dll和电阻R22连接三极管T23的基极；555模块NE2的的I脚接地，5脚通过电容C8接地，2脚分别通过电容C6连接分闸第I与非门Fl，以及通过电阻R18接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C7接，以及通过电阻R19接电源Vcc，8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管D12和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管D12和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管D12和电阻R22连接三极管T23的基极；三极管T21、三极管T22和三极管T23的发射极接地，三极管T21的集电极通过继电器线圈Kll接电源Vcc，三极管T22的集电极通过继电器线圈K12接电源Vcc，三极管T23的的集电极通过继电器线圈K13接电源Vcc，三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D14、D16、D18接电源Vcc,三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D13、D15、D17接控分闸活动接地电路L中的继电器K14的常开触点。如图9所示，所述的控分闸活动接地电路L包括有光电耦合器W1、继电器K14和晶闸管MCR，其中，所述的光电耦合器Wl的2脚连接三极管T3的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电阻RlO、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BK1，通过电阻RO接电源Vcc，继电器K14的一端分别通过二极管DO并与继电器K14的另一端连接后接电源Vcc，还通过晶闸管MCR接地，通过电阻R7和发光二极管LEDl接电源Vcc，所述继电器K14的常开触点的两端分别连接暂稳态驱动电路M中的二极管D13、D15、D17和接地极。晶闸管MCR的触发端分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地。三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地。如图10所示，所述的控主闸活动接地电路H包括有光电耦合器W3，所述的光电耦合器W3的2脚连接三极管T5的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电 阻R10、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BK1，通过电阻RO接电源Vcc，三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地。发光二极管LEDI的一端接电源Vcc，另一端经电阻R7和晶闸管MCR接地，还经电阻R7连接放大驱动电路Q。晶闸管MCR的触发端分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地。如图11所示，所述的放大驱动电路Q包括有光电耦合器W2、主继电器K'的线圈K"、三极管T4、T5、T6，其中，所述的光电耦合器W2的脚I通过电阻R4接电源Vcc，3脚通过电阻R5接电源Vcc，2脚通过晶闸管MCR接地，晶闸管MCR的触发端依次通过二极管D8和二极管D9接地，以及通过开关BK3接地，4脚连接三极管T4的基极，三极管T4的发射极接地，集电极分别通过主继电器K'的线圈K"和二极管DlO接电源Vcc，还依次通过电阻R6、发光二极管LED2接电源Vcc，该集电极还连接控主闸活动接地电路H中晶闸管MCR的正极，三极管T5和T6集电极接电源Vcc，发射极通过电阻R12和电阻R14接地，以及通过电阻R12和电容C2接地，三极管T6的基极连接第四与非门F6的输出端，三极管T5的基极连接第二与非门F4的输出端。如图12所示,所述的控制自检单元E包括有三组结构相同的电路,其中，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出A端和B端，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出B端和C端，再一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出C端和A端，每一组电路都包括有开关控制电路和放大驱动电路，所述的开关控制电路的输出通过电阻Rl连接放大驱动电路，其中，所述的开关控制电路是由继电器RL1/RL2/RL3构成，继电器RL1/RL2/RL3的脚I和脚2接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出，脚3和脚4分别通过电阻Rl连接放大驱动电路，依次通过电阻R8和开关TB接地，依次通过二极管Dl D4接6V电源负端，脚5通过电阻L0AD1/L0AD2/L0AD3接脚6，继电器RL1/RL2/RL3的线圈的一端接6V电源正极，还通过电阻R7接地，线 圈的另一端分别通过继电器Kl的常开触点和继电器Kll的常开触点接6V电源负极；所述的放大驱动电路包括有光电耦合器W和继电器K1/K2/K3，所述的电阻Rl连接三极管Tll的基极，三极管Tll的集电极连接电阻R3的一端，三极管Tll的发射极连接三极管T12基极，所述的光电耦合器W的脚I通过电阻R2与电阻R3的另一端一起接6V电源正极以及通过电阻R7接地，光电耦合器W的脚2连接三极管T12的集电极，三极管T12的发射极接6V电源负极，光电耦合器W的脚3通过电阻R4接6V电源正极以及再通过电阻R7接地，脚4通过电阻R5接6V电源负极，继电器K1/K2/K3的一端接6V电源正极以及通过电阻R7接地，另一端通过晶闸管MCR接6V电源负极，晶闸管MCR的触发端通过开关RB接6V电源负极，所述的继电器K1/K2/K3的一端依次通过电阻R6和发光二极管LED连接另一端。本实用新型的船舶或钢结构施工用电缆接地保护装置，使用两套接地监测电路分别就近对干路主继电器K,和分路继电器RL进行控制。监测控制干路主继电器K,电路(图4所示)直流电源的交流输入端取自隔离变压器副边，即变压器输出端(K'主继电器输入端)。监测控制分路继电器RL电路(图2、图12所示)直流电源的交流输入端取自K'主继电器输出端(RL继电器输入端)。本实用新型的船舶或钢结构施工用接地保护装置的工作原理是:本实例只考虑两级合闸控制的情况:I)、隔离变压器输出为星型接法，三相三线制。两级合闸控制时，若发现接地现象(发现接地电流接近百微安左右)，比如说是A相接地造成的(见图2)此时A相对应的三极管Tl前无输入信号,光电f禹合器后的输出为低电平,低电平信号分别送入CD4011与非门Fl和与非门F2的两个相应输入端。B、C相相应的线缆至各自的信号电路Tl前都有微弱的高电平输入信号。随接地电阻的逐渐变小，接地电流逐步增加，Tl基极电位也逐步增加。由于稳压管DW1、Dff2, DW3和二极管Dl、D2、D3、D4、D5的非线性效应，在这个过程中，它们的动态电阻越来越小，致使接地电流的增加越来越快，接地电阻减小到阈值后(接地电阻阈值可通过调整R的大小来调整)，经各自的放大电路T1、T2、光电耦合器后，高电平信号分别送入⑶4011与非门Fl和与非门F2的两个相应输入端，所以，尽管A相放大电路为⑶4011与非门Fl和与非门F2的两个管脚输入的是低电平，而其他相的放大电路为它们各自的两管脚输入的都是高电平信号(其它相与A相为或的关系)，因而它们各自两管脚输入的仍为高电平，它们的输出为低电平。其输出的低电平信号送到555电路的2管脚。双与非门和双555电路驱动Κ11、Κ12、Κ13使驱动形成双保险。555电路第2管脚接收到低电平控制信号后，开始暂稳态延时，并开始输出高电平，控制电路继电器Κ11、Κ12、Κ13得电，它们的常开触点闭合，从而使(见图12) RLU RL2、RL3继电器的驱动线圈得电，得电后它们的常闭触点断开，自动切断所有分路继电器RL1、RL2、RL3对负载“ LOAD 1、L0AD2、L0AD3 ”输送的动力电，它们的常开触点同时闭合，自动接通所有分路负载(L0AD1、L0AD2、L0AD3)至各分路的自检电路，若接地信号由RLl至RL3继电器所控电路造成，RLl至RL3继电器线圈得电对负载断电后，由于接地源已消除，555电路2输入端即恢复高电平,完成一个完整的低电平输入脉冲。此时555电路暂稳态的高电平延时输出尚未结束，所有分路各自同时进入自检过程。这时，若发现自己分路有接地故障，比如RLl继电器控制的分路有接地故障，这时自检电路的6V直流电经电阻R7再经活动接地极和RLl分路的接地电阻以及负载线路和电阻Rl送至前置放大器Tll，再经T12和4N33放大后，使晶闸管MCR导通，立刻驱动该分路的继电器Kl动作，常开触点Kl闭合(这时 Kl和Kll都是闭合的)，使相应的RLl继电器保持得电状态，其长闭触点保持断开状态，切断该路电源供给，并同时发出和保持光报警(只有维修人员按下复位按钮RB后，保留的报警信号才能解除，Kl继电器才能失电，使Kl继电器常开触点恢复常开状态，从而使RLl继电器失电，其长闭触点才能恢复常闭，恢复闭合送电状态)。555电路控制分继电器电路延时时间到，暂稳态过程结束，其输出由高电平变为低电平，K11、K12、K13继电器失电后恢复常开状态，因而RL2至RL3继电器自动恢复闭合送电状态。由于此时虽然Kll恢复常开状态，但Kl仍保持闭合状态，RLl继电器仍然有电，所以RLl分路电源被切断，RLl控制的接地故障线路被隔离开。在控制分继电器电路开始暂稳态延时后，对控制主继电器电路来讲(见图4 )，监测原理完全相同，监测到接地信号后，⑶4011第一与非门F3、第二与非门F5输出的暂稳态低电平信号分别送入⑶4011第四与非门F6、第三与非门F4AD4011第三与非门F4和第四与非门F6为Τ5、Τ6输出的是高电平。若接地发生在干路，切断分路电源后，由于接地信号继续存在，致使电容C2继续充电，达到晶闸管MCR的导通电压后，通过光耦及三极管Τ4的放大作用，使主继电器线圈K’-K’’得电，主继电器K'动作，切断干路供电，并显示相应报警，这时(如图2、图12所示)分路监控电路中的所有电子元器件进入无电控制状态。C2的充电延时时间必须充分保证明显少于控制分继电器电路暂稳态输出的延时时间，以保证暂稳态延时的可靠性。防止干路接地切断电源动作尚未完成时，分继电器控制分路误动作:“自动送电”(虽然这段时间很短，但也是隐患)。延时时间的长短，靠调整控制主继电器电路和控制分继电器电路各自相应延时阻容元件的参数来实现。如图2、图12所示，若接地不发生在干路，在控制分继电器电路暂稳态过程开始后，各分路继电器RLl至RL3已把接地电路断开，(仍见图4)由于无接地信号电压输入到控制主继电器K'监测电路的前置放大极三极管Tl前，放大电路三极管T5、T6无输出，致使电容C2不再充电，开始充的那点电(满足不了使继电器K'动作的条件)通过电阻R14放掉，主继电器K'的常闭触点仍保持闭合送电。如图2、图12所示，与此同时，由于RLl至RL3已把接地电路断开，555电路的输入很快变成高电平，完成一个完整的低电平输入脉冲。这段时间很短，所以可以很方便地通过设定相应阻容元件的值，保证暂稳态的输入脉冲时间短于输出脉冲时间。控制分继电器电路暂稳态过程结束后，K11、K12、K13失电，分路继电器RL2、RL3又恢复闭合状态，不过这时接地的分路继电器RLl是断开的，不影响其他分路的正常工作。控制主继电器K’接地监测电路(图4)中，BKl表示的是控制主继电器接地监测电路与金属接地极相连的活动接地端，若没接好，则报警指示灯LEDl亮，发出报警，并使K’主继电器控制线圈 :K" -K"得电，驱动主继电器K'动作，切断干路电源供给并保持。待维修人员修复BK4复位后才能送上电。BK2表示的是接地监测电路的模拟实验开关，用来检查检测电路的功能好坏。控制分继电器接地监测电路(如图2所示)中，BKl表示的是控制分继电器接地监测电路与金属接地极相连的活动接地端，若没接好，则报警指示灯LEDl亮，发出报警，切断分继电器RL的供电并保持。待维修人员修复BK4复位后才能送上电。BK2表示的是接地监测电路的模拟实验开关，用来检查监测电路的功能好坏。接地电阻阈值可在一定范围内选定，比如在接地发生时人若与地接触良好，身体其他部位同时接触另一根火线时，通过人体的电流不允许超过100微安。这就可以通过调整(图2、图4)电路中R值的大小来达到。R值向大调整，阈值电阻就变小，允许通过人体的电流就增大。R值向小调，阈值电阻就变大，允许通过人体的电流就减小(图2、图4中的R13即为模拟阈值接地电阻，供BK2作接地测试时用)。R电阻值本身的大小也要限制在一定范围内，以保证接地监测电流限制在几微安范围。一般设定R电阻在百兆左右。并选配合适放大倍数的三极管Tl等。R’电阻为中性线接地监测设置，R值为三相火线接地监测设置，为保证接地断电驱动的一致性，R与R’存在1.732倍的关系，使用中可根据实际情况调整。为保证电路可靠，R要做成数个电阻的串联，防备万一某个电阻短路的故障(当然这种故障理论上讲几乎不可能)，并做好与其他电路部分的绝缘。图2、图4中，R1、R2、R3电阻为限流电阻，用来防止三极管和光电耦合器过流损坏。图12中分继电器RL控制及自检电路中，TB按钮用来对自检电路进行模拟试验检查，电路中的R8电阻也是模拟阈值电阻，其值应与图2、图4中的Rl3阻值基本相同，比Rl3阻值稍小些最好。并与之匹配调整图12中Rl值的大小，以保证监测阈值电阻的基本一致性。RB按钮用来对分路接地故障排除后的合闸操作。本例中，为了监测和断电的绝对可靠，防止极端情况的发生:即输送的三相电缆全部与钢板以极小电阻相连，监测电路取不出信号来，图4电路中性点N直接通过监测电路的器件D、R’、DWl、DW2、DW3、Dl、D2、D3、D4、D5后，在隔离变压器旁就近接地，以保证切断主闸K’控制的绝对可靠。这根很短的中性点引出的线只能与电路板相连，作信号监测之用，必须与地(钢结构)绝缘，绝对不能输送到施工现场，杜绝中性线直接接地现象的发生。因为三相三线制，采用星型接法，线电压为380V。视施工需要也可以定制线电压为220V的隔离变压器。为了绝对安全，选用三相三线制，隔离变压器输出端中性点在隔离变压器旁就近接入监测电路(图4 )后入地，是一个好的选择。2)、星型接法、三相四线制，四根线全部送至施工现场的情况，与前面所述原理相同，就不重复举例了。虽然被监测电缆的所有相都同时接地，几乎是不可能的，但这种送电方式不是最好的选择。三角形接法的情形也是一样的。隔离变压器的主要作用是:使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，使该一次与二次回路隔离。另外，利用其铁芯高频损耗大的特点，可抑制高频杂波传入控制回路。用隔离变压器使二次对地悬浮，只能用在供电范围较小、线路较短的场合。此时，系统的对地电容电流小得不足以对人身造成伤害。由于隔离变压器取消了接地线，所以它一个很重要的作用就是保护人身安全！隔离危险电压。另外，由于电路板对各相动力电取信号时要通过电阻R，而R值为百兆左右，所以，在任何情况下，通过电路板的信号电流仅为几微安，比如说作业人员的一只手接触无锈的钢板接地监测极，另一只手抓一根火线，通过人体的电流仅为几微安，对电路板的寿命也没有什么影响。 为管理和维修的方便，在隔离变压器输出端，应先加一手动合闸装置，第二道才是自动控制主继电器Γ。若有需要，分路控制继电器RL前也可采用这种做法。
权利要求1.一种船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，包括有三相三线制分闸控制单元，与所述的三相三线制分闸控制单元相连的三相三线制主闸控制单元，以及与所述的三相三线制主闸控制单元相连的控制自检单元(E)。
2.根据权利要求1所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的三相三线制分闸控制单元包括有主继电器K'，所述主继电器K'的线圈连接三相三线制主闸控制单元，所述主继电器K'的输出A点、B点和C点分别连接控制自检单元(E)，所述主继电器Γ的输出A点还依次通过电阻R13和开关BK2接地，所述主继电器Γ的输出A点依次连接分闸第一信号拾取电路(Al)和分闸第一信号放大电路(Al')，所述主继电器K'的输出B点依次连接分闸第二信号拾取电路(BI)和分闸第二信号放大电路(BI')，所述主继电器K'的输出C点分别连接分闸第三信号拾取电路(Cl)和第三分闸信号放大电路(Cl')，所述的分闸第一信号放大电路(Al')、分闸第二信号放大电路(BI')和分闸第三信号放大电路(Cl')的输出端分别连接分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的输入端，所述分闸第一与非门Fl和分闸第二与非门F2的输出端分别连接暂稳态驱动电路(M)，所述暂稳态驱动电路(M)的输出端连接控分闸活动接地电路(L)。
3.根据权利要求1所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的三相三线制主闸控制单元包括有隔离变压器副边(G)，所述隔离变压器副边(G)的输出A、B和C端分别对应连接三相三线制分闸控制单元的输 入端A'、B'和C'端，所述隔离变压器副边(G)的输出A端还依次通过电阻R13和开关BK2接地，所述隔离变压器副边(G)的输出A依次连接主闸第一信号拾取电路(A2)和主闸第一信号放大电路(A2,)，所述隔离变压器副边(G)的输出B依次连接主闸第二信号拾取电路(B2)和主闸第二信号放大电路(B2,)，所述隔离变压器副边(G)的输出C依次连接主闸第三信号拾取电路(C2)和主闸第三信号放大电路(C2,)，所述隔离变压器副边(G)的输出N依次连接主闸第四信号拾取电路(N)，主闸第四信号放大电路(N')，所述的主闸第一信号放大电路(A2,)、主闸第二信号放大电路(B2,)、主闸第三信号放大电路(C2,)和主闸第四信号放大电路(N')的输出端分别连接主闸第一与非门F3和主闸第二与非门F5的输入端,所述主闸第一与非门F3的输出端通过第四与非门F6连接放大驱动电路(Q)，所述的主闸第二与非门F5的输出端通过第三与非门F4连接放大驱动电路(Q)，所述放大驱动电路(Q)的输出端连接控主闸活动接地电路(H)。
4.根据权利要求2或3所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号拾取电路(Al)、分闸第二信号拾取电路(BI)、分闸第三信号拾取电路(Cl)、主闸第一信号拾取电路(A2)、主闸第二信号拾取电路(B2)、主闸第三信号拾取电路(C2)和主闸第四信号拾取电路(N)结构相同，都包括有依次串联的二极管Dl 二极管D5，以及依次串联的二极管D、电阻R和稳压二极管DWl 稳压二极管DW3，其中，所述的二极管Dl的另一端和稳压二极管DW3的另一端与电容C的一端共同连接相应的分闸第一信号放大电路(Al, )/分闸第二信号放大电路(BI1 )/分闸第三信号放大电路(Cl' )/主闸第一信号放大电路(A2' )/主闸第二信号放大电路(B2, )/主闸第三信号放大电路(C2, )/主闸第四信号放大电路(N')，所述二极管D5的另一端和电容C的另一端接地，所述二极管D的另一端连接相应的主继电器K'的输出A点/主继电器K'的输出B点/主继电器K'的输出C点/隔离变压器副边(G)的输出A/隔离变压器副边(G)的输出B/隔离变压器副边(G)的输出C/隔离变压器副边G的输出N。
5.根据权利要求2或3所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的三相三线制分闸控制单元和三相三线制主闸控制单元中的分闸第一信号放大电路(Al')、分闸第二信号放大电路(BI,)、分闸第三信号放大电路(Cl,)、主闸第一信号放大电路(A2,)、主闸第二信号放大电路(B2,)、主闸第三信号放大电路(C2,)和主闸第四信号放大电路(N')结构相同，都包括有三极管Tl、三极管T2、光电耦合器W、电阻Rl R3、电阻Rl1、稳压管DW4和电容Cl，其中，三极管Tl的发射极与三极管T2的基极连接，三极管Tl的集电极通过电阻Rl接电源Vcc，三极管T2的发射极接地，集电极依次通过光电耦合器W和电阻R2接电源Vcc，光电稱合器W的一输出端与电阻R11、稳压管DW4和电容Cl的一端共同通过二极管D6接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的一个输入端，还通过二极管D7接所对应的分闸第一与非门Fl/分闸第二与非门F2/主闸第一与非门F3/主闸第二与非门F5的另一个输入端，所述的光电耦合器W的另一个输出端通过电阻R3接电源Vcc，所述的三极管Tl的基极连接所对应的分闸第一信号拾取电路(Al) /分闸第二信号拾取电路(BI) /分闸第三信号拾取电路(Cl) /主闸第一信号拾取电路(A2) /主闸第二信号拾取电路(B2) /主闸第三信号拾取电路(C2) /主闸第四信号拾取电路(N)。
6.根据权利要求2所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的暂稳态驱动电路(M)包括有两个555模块NE1、NE2,三个继电器线圈K11、K12、K13，其中所述的555模块NEl的I脚接地，5脚通过电容C5接地，2脚分别通过电容C3连接分闸第二与非门F2，以及通过电阻R16接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C4接地，以及通过电阻R17接电源Vcc, 8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管Dll和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管Dll和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管Dll和电阻R22连接三极管 T23的基极；555模块NE2的的I脚接地，5脚通过电容C8接地，2脚分别通过电容C6连接分闸第I与非门Fl，以及通过电阻R18接电源Vcc，7脚和6脚分别通过电容C7接，以及通过电阻R19接电源Vcc，8脚和4脚接电源Vcc，3脚分别依次通过二极管D12和电阻R20连接三极管T21的基极、依次二极管D12和电阻R21连接三极管T22的基极以及依次通过二极管D12和电阻R22连接三极管T23的基极；三极管T21、三极管T22和三极管T23的发射极接地，三极管T21的集电极通过继电器线圈Kll接电源Vcc，三极管T22的集电极通过继电器线圈K12接电源Vcc,三极管T23的的集电极通过继电器线圈K13接电源Vcc，三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D14、D16、D18接电源Vcc,三极管T21、三极管T22和三极管T23的集电极还分别对应的通过二极管D13、D15、D17接控分闸活动接地电路(L)中的继电器K14的常开触点。
7.根据权利要求2所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的控分闸活动接地电路(L)包括有光电耦合器Wl、继电器K14和晶闸管MCR，其中，所述的光电耦合器Wl的2脚连接三极管T3的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BK1，通过电阻RO接电源Vcc，继电器K14的一端分别通过二极管DO并与继电器K14的另一端连接后接电源Vcc，还通过晶闸管MCR接地，通过电阻R7和发光二极管LEDl接电源Vcc，所述继电器K14的常开触点的两端分别连接暂稳态驱动电路(M)中的二极管D13、D15、D17和接地极，晶闸管MCR的触发端分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地。
8.根据权利要求3所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的控主闸活动接地电路(H)包括有光电耦合器W3，所述的光电耦合器W3的2脚连接三极管T5的集电极，I脚通过电阻R9接电源Vcc，3脚通过电阻R8接电源Vcc，4脚分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地，三极管T3的基极分别连接地开关BK1，通过电阻RO接电源Vcc，三极管T3的发射极与接地开关BKl的另一端连接后接地，发光二极管LEDl的一端接电源Vcc,另一端经电阻R7和晶闸管MCR接地，还经电阻R7连接放大驱动电路Q，晶闸管MCR的触发端分别通过电阻R10、电容C6和开关BK4接地。
9.根据权利要求3所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的放大驱动电路(Q)包括有光电耦合器W2、主继电器K'的线圈K"、三极管T4、T5、T6，其中，所述的光电耦合器W2的脚I通过电阻R4接电源Vcc，3脚通过电阻R5接电源Vcc，2脚通过晶闸管MCR接地，晶闸管MCR的触发端依次通过二极管D8和二极管D9接地，以及通过开关BK3接地，4脚连接三极管T4的基极，三极管T4的发射极接地，集电极分别通过主继电器Γ的线圈K"和二极管DlO接电源Vcc，还依次通过电阻R6、发光二极管LED2接电源Vcc，该集电极还连接控主闸活动接地电路(H)中晶闸管MCR的正极，三极管T5和T6集电极接电源Vcc，发射极通过电阻R12和电阻R14接地，以及通过电阻R12和电容C2接地，三极管T6的基极连接第四与非门F6的输出端，三极管T5的基极连接第二与非门F4的输出端。
10.根据权利要求1所述的船舶或钢结构施工用接地保护装置，其特征在于，所述的控制自检单元(E)包括有三组结构相同的电路，其中，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器Γ的输出A端和B端，一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出B端和C端，再一组电路的输入端连接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出C端和A端，每一组电路都包括有开关控制电路和放大驱动电路，所述的开关控制电路的输出通过电阻Rl连接放大驱动电路，其中，所述的开关控制电路是由继电器RL1/RL2/R·L3构成，继电器RL1/RL2/RL3的脚I和脚2接三相三线制分闸控制单元中的主继电器K'的输出，脚3和脚4分别通过电阻Rl连接放大驱动电路，依次通过电阻R8和开关TB接地，依次通过二极管Dl D4接6V电源负端，脚5通过电阻LOADl/L0AD2/L0AD3接脚6，继电器RL1/RL2/RL3的线圈的一端接6V电源正极，还通过电阻R7接地，线圈的另一端分别通过继电器Kl的常开触点和继电器Kll的常开触点接6V电源负极；所述的放大驱动电路包括有光电耦合器W和继电器K1/K2/K3，所述的电阻Rl连接三极管Tll的基极，三极管Tll的集电极连接电阻R3的一端，三极管Tll的发射极连接三极管T12基极，所述的光电耦合器W的脚I通过电阻R2与电阻R3的另一端一起接6V电源正极以及通过电阻R7接地，光电耦合器W的脚2连接三极管T12的集电极，三极管T12的发射极接6V电源负极，光电耦合器W的脚3通过电阻R4接6V电源正极以及再通过电阻R7接地，脚4通过电阻R5接6V电源负极，继电器K1/K2/K3的一端接6V电源正极以及通过电阻R7接地，另一端通过晶闸管MCR接6V电源负极，晶闸管MCR的触发端通过开关RB接6V电源负极，所述的继电器K1/K2/K3的一端依次通过电阻R6和发光二极管LED连接另一端。
专利摘要一种船舶或钢结构施工用接地保护装置，包括有三相三线制分闸控制单元，与所述的三相三线制分闸控制单元相连的三相三线制主闸控制单元，以及与所述的三相三线制主闸控制单元相连的控制自检单元。本实用新型当接地电阻致使接地电流接近百微安左右时，及时自动切断电源(当然切断电源时的阈值电阻取得越大，阈值电流越小，人就越安全，但断电就越频繁，所以在绝对保证人身安全的前提下，阈值电阻不宜取得过大)，这样就可将保护作业人员避免触电的等级提高几个数量级，即确保作业人员的生命安全。本实用新型在发现接地故障后隔离故障源，延时几秒后，可以自动为其他用户继续供电。若发现干路故障，则切断主电源。
文档编号H02H3/14GK203119440SQ20132007581
公开日2013年8月7日 申请日期2013年2月18日 优先权日2013年2月18日
发明者左敬民, 张宝林 申请人:左敬民