CN103441466A - 一种缺相缺零自动断电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种缺相缺零自动断电保护装置，主要包括一个自动分励断路器和若干控制继电器。采用两个控制继电器的触点组合构成的两条开关线路为分励线圈提供两条供电回路；当无缺相缺零时，两条开关线路均为断开状态，分励线圈无电通过，正常供电；当存在缺相缺零时，两条开关线路中一条将导通，分励线圈得电，自动分励断路器跳闸断电保护；当配电箱壳体带电时，控制继电器三得电，其常闭触点断开，使常闭触点所在回路断路，动作效果等同于发生缺相缺零情况，分励线圈得电，自动分励断路器跳闸断电保护。具有结构简单、使用部件少、可靠性高、成本低等优点。

Description

一种缺相缺零自动断电保护装置

技术领域

本发明涉及一种电路保护装置，特别涉及一种三相四线供电线路中的缺相缺零自动断电保护装置。

背景技术

在低压配电三相四线线路中，长期存在因供电设备线路断线（缺相、缺零）故障所产生的安全隐患，造成电器设备、用电器具损坏；低压配电三相四线制***中普遍采取零线重复接地，供电箱、配电箱都要就地设地极，目的是确保一旦零线断线时由就地接地极来保持，此作法长期存在安全隐患，一旦零线断线同时接地极连续性不良，甚至接地早已断线时，就会产生下述安全隐患：有些单相220V回路会变成380V，导致电器设备、器具在短时间内烧坏；三相动力380V回路由于电压不平衡电动机功率下降，在短时间内产生高温烧坏。

现有的断相与相序保护继电器（XJ3、XJ3-G、XJ5）等若干型号产品对电源缺相能起到自动跳闸断电保护（其利用交流接触器失压跳闸或自动断路器带失压跳闸装置），对电源缺零线没有保护，同时由于一旦接触器或断路器跳闸后一般没有自动合闸装置，要人工到现场操作，不符合可靠性连续供电要求。目前低压配电网线路三相四线制（供电箱、配电箱）不具备缺相缺零自动断电保护功能，其技术目前为空白。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种缺相缺零自动断电保护装置，即在低压配电网三相四线制***中，相线A、B、C任缺一相或缺零线N，或配电箱壳体带电时，断路器立即跳闸断电，从而避免电气设备损坏以及防止发生触电事故。装置的技术特点：线路停电不跳闸，线路复电不跳闸，线路缺相、缺零时立即跳闸，此时要待线路故障排除后正常供电时人工到现场操作，将自动断路器合闸。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于：包括自动分励断路器、控制继电器一、控制继电器二；自动分励断路器接入三相四线供电线路，控制继电器一接入自动分励断路器出线端任意两根相线间，控制继电器二接入自动分励断路器出线端剩余一根相线与零线之间；自动分励断路器的分励线圈接入控制继电器一和控制继电器二提供的触点构成的组合线路，形成两条以自动分励断路器的分励线圈为公共通路的、分别与控制继电器一和控制继电器二并联的触点开关线路，为分励线圈供电；

所述触点开关线路的触点布置原则是：其中一个控制继电器提供二个常开触点和两个常闭触点，另一个控制继电器提供一个常开触点和一个常闭触点；所述前一控制继电器的两个常开触点串联接入分励线圈的两侧，与另一个控制继电器提供的一个常闭触点串联后构成与该控制继电器并联的开关线路；所述前一控制继电器的两个常闭触点串联接入分励线圈的两侧，与另一个控制继电器提供的一个常开触点串联后构成与另一控制继电器并联的开关线路；

当正常供电时两条触点开关线路均为断开状态，分励线圈无电通过；当供电发生缺相缺零或壳体带电时，其中一条触点开关线路将导通，分励线圈得电，自动分励断路器跳闸断电保护。

进一步地，本发明还包括控制继电器三，控制继电器三与熔断器串联后一端与所述缺相缺零自动断电保护装置机壳连接，另一端与零线连接；控制继电器三的常闭触点与控制继电器一或者控制继电器二串联。

进一步地，本发明所述触点开关线路的具体连接关系包括如下二种：

1）控制继电器一提供二个常开触点和二个常闭触点，控制继电器二提供一个常开触点和一个常闭触点；控制继电器一的两个常开触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器二的常闭触点构成的开关电路与控制继电器一并联；控制继电器一的两个常闭触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器二的常开触点构成的开关电路与控制继电器二并联；

2）控制继电器二提供二个常开触点和二个常闭触点，控制继电器一提供一个常开触点和一个常闭触点；控制继电器二的两个常开触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器一的常闭触点构成的开关电路与控制继电器二并联；控制继电器二的两个常闭触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器一的常开触点构成的开关电路与控制继电器一并联。

进一步地，本发明还包括三个熔断器和三个指示灯；自动分励断路器进线端每条相线与零线之间均串联接入一个熔断器、一个指示灯和一个继电器常闭触点；所述常闭触点由控制继电器一、控制继电器二中任一个或者另外设置的继电器提供。

进一步地，本发明上述自动分励断路器出线端任意一根相线与零线之间串联接入熔断器和指示灯。

进一步地，本发明还包括四个断路器；控制继电器一两端各串联一个断路器后再接入所述两相线之间；控制继电器二两端各串联一个断路器后再接入所述相线和零线之间。

本发明中关键技术是利用了自动分励断路器的分励线圈可以短时间适应两种电压正常工作的特性，采用两个控制继电器的触点组合构成的两条开关线路（线路X-Y,线路L-M）为分励线圈提供两条工作电压（220V、380V）；当电源正常时，两条开关线路均为断开状态，分励线圈不动作；供电运行过程中，一旦电源缺相或缺零时，两条开关线路中一条将导通，分励线圈得电动作，自动分励断路器跳闸断电保护；当供电箱（配电箱）壳体带电电压等于高于AC36V时，控制继电器三得电动作，其常闭触点断开，使常闭触点所在回路（控制继电器一回路或控制继电器二回路）断路，动作效果等同于缺相缺零情况，分励线圈得电动作，自动分励断路器跳闸断电保护。

熔断器A、B、C和指示灯A、B、C以及常闭触点构成的三条缺相指示电路，在存在缺相或带电情况下，应部分或全部亮起，当某灯不亮时表示该相缺相，一旦断路器自动跳闸，A、B、C3个灯全部亮起时表示电源正常，属供电箱、配电箱壳体带电问题。

熔断器R和指示灯R构成的供电运行指示电路，在正常供电时，指示灯R亮起，表示供电正常，供电缺相或机壳带电时，熄灭，表示供电异常。

四个小型断路器可以在装置维修时完全断开部件与供电线路的连接，方便安全操作，同时，可用于保护装置可靠性试验，检验供电箱、配电箱安装本装置后在缺相缺零或壳体带电情况下是否可靠工作。

综上所述，本发明的有益效果在于采用一个自动分励断路器和三个控制继电器构成主电路的缺相缺零自动断电保护装置，具有电路结构简单、使用部件少、可靠性高、成本低廉等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的线路图；

图2为本发明实施例2的线路图；

图3为本发明实施例3的线路图；

图4为本发明实施例4的线路图；

图5为本发明实施例5的线路图；

图6为本发明实施例6的线路图；

图7为本发明实施例7的线路图；

图8为本发明实施例8的线路图。

其中：QF-自动分励断路器；F-自动分励断路器的分励线圈；KA-控制继电器一，KD-控制继电器二；FK-控制继电器三；ZK1-ZK4为四个断路器；FUA-熔断器A、FUB-熔断器B、FUC-熔断器C、FUR-熔断器R、FUK-熔断器K；HR-指示灯；HA-指示灯A；HB-指示灯B、HC-指示灯C；FL-配电箱壳体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。各个实施例图中示出的闭合状态的触点为常闭触点，指的是该触点常态为闭合，在继电器得电时断开；图中示出的打开状态的触点为常开触点，指的是该触点常态为断开，在继电器得电时闭合。

实施例1

如图1给出了本发明的一种具体实施例的线路图。本实施例中KA1、KA3为常开触点，KA2、KA4为常闭触点；KD2为常开触点，KD1、KD3、KD4、KD5为常闭触点；FK1为常闭触点。

本实施例中包括自动分励断路器QF、控制继电器一KA、控制继电器二KD；自动分励断路器QF接入三相供电线路，控制继电器一KA接入自动分励断路器QF出线端B、C相线间，控制继电器二KD接入自动分励断路器QF出线端剩余A相线与零线N之间；控制继电器一KA的常开触点KA1、自动分励断路器QF的分励线圈F、控制继电器二KD的常闭触点KD1、控制继电器一KA的常开触点KA3顺序串联，所构成的串联电路X-Y与控制继电器一KA并联；控制继电器一KA的常闭触点KA2、自动分励断路器QF的分励线圈F、控制继电器二KD的常开触点KD2、控制继电器一KA的常闭触点KA4顺序串联，所构成的串联电路L-M与控制继电器二KD并联。

机壳FL与熔断器FUK、控制继电器三FK串联后接入零线N；控制继电器三的常闭触点FK1串联接入控制继电器二回路。

缺相缺零自动断电保护装置还包括熔断器FUA、熔断器FUB、熔断器FUC、指示灯HA、指示灯HB、指示灯HC；熔断器FUA、指示灯HA和常闭触点KD3串联接入自动分励断路器进线端A相线与零线之间；熔断器HUB、指示灯HB和常闭触点KD4串联接入自动分励断路器进线端B相线与零线之间，熔断器FUC、指示灯HC和常闭触点KD5串联接入自动分励断路器进线端C相线与零线之间；在本实施例中上述常闭触点由控制继电器二提供。

缺相缺零自动断电保护装置还包括熔断器FUR、指示灯HR；熔断器FUR、指示灯HR串联接入自动分励断路器QF出线端任意一根相线与零线N之间。本实施例中是接在C相和零线之间。

本实施例还包括断路器ZK1-ZK4；在控制继电器一KA与串联电路X-Y所构成的并联电路两端与两根相线之间分别串联断路器ZK2和ZK3；在控制继电器二KD与串联电路L-M所构成的并联电路两端与剩余的一根相线和零线N之间分别串联断路器ZK1和ZK4。

该保护装置有四种可能的工作状态，分别陈述如下：

一、当电网线路供电正常时：合上断路器ZK1、ZK2、ZK3、ZK4，合上熔断器FUA、FUB、FUC、FUR、FUK，合上自动分励断路器QF。

电源B相→QF→ZK2→KA→ZK3→QF→电源C相，构成380V电路。控制继电器KA得电动作，其常开触点闭合，常闭触点断开。

电源A相→QF→ZK1→KD→FK1→ZK4→QF→电源零线N，构成220V电路。控制继电器KD得电动作，其常开触电闭合，常闭触电断开。

正常供电时，控制继电器KA、KD同时得电，使分励线圈F的两条回路X-Y及L-M均断路，自动分励断路器QF处于正常闭合状态，正常工作。

电源C相→FUR→HR→电源零线N，指示灯HR亮，表示工作正常。KD3、KD4、KD5断开，指示灯HA、HB、HC均熄灭，表示无缺相。

二、在运行过程中，当电源缺B相或缺C相时，控制继电器KA断电动作，常开触点断开，常闭触点闭合，回路X-Y断路，回路L-M导通。

电源A相→QF→ZK1→KA2→F→KD2→KA4→ZK4→QF→电源零线N，构成220V电路。断路器QF分励线圈F得电动作，自动分励断路器QF跳闸，完成断电保护。同时，指示灯HR断电熄灭。KD3、KD4、KD5闭合，指示灯HA、HB、HC接入电路，与A相、B相、C相相对应的灯如果不亮，表示该相缺相。

三、在运行过程中，当电源缺A相或缺零线N时，控制继电器KD断电动作，常开触点断开，常闭触点闭合，回路L-M断路，回路X-Y导通。

电源B相→QF→ZK2→KA1→F→KD1→KA3→ZK3→QF→电源C相，构成380V电路。断路器QF分励线圈F得电动作，自动分励断路器QF跳闸，完成断电保护。同时，指示灯HR断电熄灭。KD3、KD4、KD5闭合，指示信号灯HA、HB、HC接入电路，与A相、B相、C相相对应的灯如果不亮，表示该相缺相。

四、在运行过程中，当控制箱壳体FL带电时，FL→FUK→FK→电源零线N,构成电压回路。控制继电器FK动作，常闭触点FK1断开，使控制继电器KD断电，其效果等同于A相或零线N缺相。

电源B相→QF→ZK2→KA1→F→KD1→KA3→ZK3→QF→电源C相，构成380V电路。断路器QF分励线圈F得电动作，自动分励断路器QF跳闸，完成断电保护。同时，指示灯HR断电，灯熄灭。KD3、KD4、KD5闭合，指示灯HA、HB、HC接入电路，三个指示灯同时亮起，表示配电箱壳体FL带电。实施例2

图2为本发明实施例2的线路图；与实施例1的不同之处在于将控制继电器二提供的两个相斥触点KD1和KD2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例3

图3为本发明实施例3的线路图；与实施例1的不同之处在于将控制继电器二提供的两个相斥触点KD1和KD2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例4

图4为本发明实施例4的线路图；与实施例1的不同之处在于将控制继电器二提供的两个互斥触点KD1和KD2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例5

图5为本发明实施例5的线路图；在本实施例中，控制继电器一提供两个互斥的触点，即常开触点KA1和常闭触点KA2，控制继电器二提供二个常闭触点KD1和KD3，二个常开触点KD2和KD4；KD1与分励线圈F串联后再与KA1和KD3串联构成的开关线路X-Y与控制继电器一并联；KD2与分励线圈F串联后再与KA2和KD4串联构成的开关线路L-M与控制继电器二并联；此外，本实施例中缺相指示电路的三个常闭触点由控制继电器一提供。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例6

图6为本发明实施例6的线路图；与实施例5的不同之处在于将控制继电器一提供的两个互斥触点KA1和KA2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例7

图7为本发明实施例7的线路图；与实施例5的不同之处在于将控制继电器一提供的两个互斥触点KA1和KA2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

实施例8

图8为本发明实施例8的线路图；与实施例5的不同之处在于将控制继电器一提供的两个互斥触点KA1和KA2位置变换。其原理与实施例1类似，在此不再一一赘述。

应该指出的是，本发明具体实施中还可以做以下改变：

一、控制继电器FK的常闭触点FK1，可以串入控制继电器二KD回路，也可以串入控制继电器一KA回路，作用原理相同；

二、指示灯回路上的常闭触点，可以由控制继电器KA、KD任何一个单独提供，也可以组合提供，也可单独设置专门继电器，视继电器组数和成本控制需要确定；

三、由控制继电器KA、KD的触点组合而成用于控制分励线圈F的开关线路的组合方式可以对等替代，也可以增加等效冗余触点。

本实施例目的在于使本领域专业技术人员可以据其了解本发明的技术方案并加以实施，并不能以其限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准，凡依据本发明披露技术所作的任何变形和润饰，均落入本发明的保护范围。本发明的保护范围以权利要求书披露的内容为准。

Claims (6)

1.一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于：包括自动分励断路器、控制继电器一、控制继电器二；自动分励断路器接入三相四线供电线路，控制继电器一接入自动分励断路器出线端任意两根相线间，控制继电器二接入自动分励断路器出线端剩余一根相线与零线之间；自动分励断路器的分励线圈接入控制继电器一和控制继电器二提供的触点构成的组合线路，形成两条以自动分励断路器的分励线圈为公共通路的、分别与控制继电器一和控制继电器二并联的触点开关线路，为分励线圈供电；

所述触点开关线路的触点布置原则是：其中一个控制继电器提供二个常开触点和两个常闭触点，另一个控制继电器提供一个常开触点和一个常闭触点；所述前一控制继电器的两个常开触点串联接入分励线圈的两侧，与另一个控制继电器提供的一个常闭触点串联后构成与该控制继电器并联的开关线路；所述前一控制继电器的两个常闭触点串联接入分励线圈的两侧，与另一个控制继电器提供的一个常开触点串联后构成与另一控制继电器并联的开关线路；

当正常供电时两条触点开关线路均为断开状态，分励线圈无电通过；当供电发生缺相、缺零或壳体带电时，其中一条触点开关线路将导通，分励线圈得电，自动分励断路器跳闸断电保护。

2.根据权利要求1所述一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于，还包括控制继电器三，控制继电器三与熔断器串联后一端与所述缺相缺零自动断电保护装置机壳连接，另一端与零线连接；控制继电器三的常闭触点与控制继电器一或者控制继电器二串联。

3.根据权利要求1或2所述一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于所述触点开关线路的具体连接关系包括如下二种：

1）控制继电器一提供二个常开触点和二个常闭触点，控制继电器二提供一个常开触点和一个常闭触点；控制继电器一的两个常开触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器二的常闭触点构成的开关电路与控制继电器一并联；控制继电器一的两个常闭触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器二的常开触点构成的开关电路与控制继电器二并联；

2）控制继电器二提供二个常开触点和二个常闭触点，控制继电器一提供一个常开触点和一个常闭触点；控制继电器二的两个常开触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器一的常闭触点构成的开关电路与控制继电器二并联；控制继电器二的两个常闭触点串联在分励线圈两侧，该串联线路中再串联控制继电器一的常开触点构成的开关电路与控制继电器一并联。

4.根据权利要求1或2任一项所述一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于，还包括三个熔断器和三个缺相指示灯；自动分励断路器进线端每条相线与零线之间均串联接入一个熔断器、一个指示灯和一个继电器常闭触点；所述常闭触点由控制继电器一、控制继电器二中任一个或者另外设置的继电器提供。

5.根据权利要求1或2任一项所述一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于，自动分励断路器出线端任意一根相线与零线之间串联接入熔断器和指示灯。

6.根据权利要求1或2任一项所述一种缺相缺零自动断电保护装置，其特征在于：还包括四个断路器；控制继电器一两端各串联一个断路器后再接入所述两相线之间；控制继电器二两端各串联一个断路器后再接入所述相线和零线之间。

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