CN1716723A - 漏电电位型动作保护器 - Google Patents

Abstract

漏电电位型动作保护器属于紧急保护装置。主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等组成的漏电电位型动作保护器，将电气设备外露导电部分和外部导电部分E的电位U_E作为漏电信号，一旦出现漏电电位U_E就切断电源。本发明克服了等电位联结法和保护接地法不能切断电源、保护接零法会产生很大的短路电流和灵敏度与可靠性取决于过流装置设置状态的缺点及RCD在漏电支路开路时监测不到漏电信号而失效的缺点。本发明可避免电器产品自身漏电和用电环境污染对人们的伤害，人们的生命财产安全更有保障；设备自身有了漏电保护的功能，产品的附加值更高，市场更广阔。所以，本发明必将产生巨大的社会效益和经济效益。

Description

漏电电位型动作保护器

                                      技术领域

本发明漏电电位型动作保护器属于紧急保护装置。

                                      背景技术

电，为人类带来了光明与文明，为推动社会的繁荣、进步与发展做出了卓越的贡献，但是，由于漏电发生的人身触电伤亡和电气火灾事故也给人类带来了许多的痛苦和灾难。于是，自从发明电以来，人们就在研究漏电和漏电保护的问题，产生了许多漏电保护的理论、方法、电路和装置。至今，主要有如下防触电的方法和漏电保护的方法及根据这些方法生产的电路与产品：

一.隔离法

隔离法是一种避免人体的不同部位同时接触不同电位物体的方法。如：

(一).保证安全距离

所谓电气安全距离，是在带电体与地面之间、带电体与带电体之间、带电体与人体之间、带电体与其它设施和设备之间，均应保证不会发生危险的安全距离。

采用拉线开关和遥控等，都是保证安全距离防触电事故的好措施。

(二).采取屏护

所谓屏护，就是由遮栏、护罩、护盖、箱盒等把带电体同外界隔绝开来，以减少人员直接触电的可能性。

(三).绝缘

1.将带电导体包封在绝缘良好的材料里面。甚至采用包封带电导体的功能绝缘和与人体接触的保护绝缘，或两种绝缘合为一体的强化绝缘，这样就能在功能绝缘损坏的情况下，仍能有效的防止触电事故的发生。

2.用绝缘物来隔离人体与大地或用绝缘物来隔离人体与电器，例如，用绝缘棒、绝缘杆、绝缘夹钳、戴绝缘手套、穿绝缘鞋和在地面上铺绝缘地毯等等。使用绝缘物的办法，对于电器作业人员来说，是有效的也是必需的。人们可以使用绝缘杆带电分、合变压器上口的跌落开关。这是一个非常好的不可替代的防触电方法。

隔离法的使用受到环境、场所和条件的限制。例如，淋浴时，就不可能采用这种方法来防止电热淋浴器因电热管爆裂发生短路性漏电故障时的触电。所以，隔离法虽能有效的防止触电，但其使用是有限的。

二.等电位联结

等电位联结，顾名思义，是使各个电气设备外露的可导电部分和装置外可导电部分的电位基本相等的电气连接。通常把等电位联结分为三个层次，即总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。

采用等电位联接，就是使人处于一个等电位环境中，人体的不同部位就不可能同时接触到不同电位的物体了，因此可以避免漏电对人造成伤害。

例如，将电热水器外露的可导电金属外壳与电热水器之外可导电的自来水管、浴室的金属门框和可导电的地板等等，用铜线或铜板作电位基本相等的电气连接。这样，当电热管爆裂发生短路性漏电故障时或因用电环境污染导致自来水、水管带电时，在这一作了等电位联结的小环境中，电热水器的外壳、电热水器中的水和与电热水器相连的上水管、门框、地板几乎呈同一个电位。即是说，作等电位联结后的整个浴室的电位，都上升到几乎等同电热水器外壳的漏电电位，或使浴室的小范围内各处的电位差小到低于绝对安全电压。处于这一等电位环境中，人体的不同部位就不可能同时接触到不同的电位了，或者同时接触到的不同电位点的电位差低于绝对安全电压，以此保证浴室内的人身安全。

浴室被国际电工标准列为电击危险大的特殊场所。在我国浴室内的电击事故也屡屡发生。这是因为人在沐浴时遍体湿透，人体阻抗大大下降，沿金属管道导入浴室的一、二十伏电压即足以使人发生心室纤维性颤动而死亡。为此，在发达国家，如不做等电位联结(尤其是浴室)，则不予验收。国际电工标准和发达国家电气标准以及我国电气标准都将它规定为电气安全的基本要求之一。

人为地进行等电位联结，就不可能将一个环境做得无穷大。这样，等电位联结的环境与没有进行等电位联结的环境之间总存在一个过渡的界面。过渡界面两边的跨步电压就有发生电击的危险，这是一种对环境的污染。为此要求敷设一个均压带。所以这种防止触电的方法虽然是有效的，但同样是有限的。

等电位联结是一种不能切断故障电源的漏电保护措施。英国IEE将总等电位联结与自动切断电源合为一条措施。即是说，等电位联结不能成为一个独立的漏电保护措施。

三.接地保护

接地保护是等电位联结的一个特例，是以大地电位为参考电位的大范围的等电位联结。为了将电气设备外露的可导电金属外壳与大地进行等电位联结，所以接地电阻应当越小越好。但是，由于技术条件的限制，接地电阻不可能小到等于零。于是，只能严格要求接地电阻小于或等于4Ω。因为接地电阻远远小于人体电阻，接地电阻的分流作用使流经人体的触电电流减小了，起到了安全保护的作用。

接地、接零***多采用国际电工委员会(IEC)的标准。按IEC规定，低压配电接地，接零***分为IT、TT、TN三种基本形式。第2个字母反映负载侧的接地状态；T——表示负载保护接地，但与***接地相互独立，属保护接地***；N——表示负载保护接零，与***工作接地相连，属通常说的保护接零***。值得注意的是：在同一个***上不准采用部分设备接零、部分设备接地的混合做法。

因为设置保护地线的工程量大、费用高、要求严、埋在地下的人工接地极很容易受土壤腐蚀而失效，所以还要经常检查和维护。在我国(我国20世纪90年代以前兴建的居民住房，大多没有设置接地线)和发展中国家甚至一些发达国家中，尤其是中小城镇及广大农村住户，绝大多数民宅都没有设置保护接地线，另外，临时工地、临时住地等等一些不便和不宜设置保护地线的地区或场所也都没有设置保护接地线，这是不可否认的现状。因此，严格要求用户可靠地、良好地连接保护地线往往是办不到的。

接地保护和等电位联结的漏电保护效果，受现场施工等的随机性影响很大，质量不稳定。接地保护也是一种不能切断故障电源的漏电保护措施。在电源的中性点接地的TT配电***中，当电气设备发生短路性漏电故障时，即使接地良好的情况下，在电气设备外壳就将长期存在对地电压U_Eb。电源电压为220V，接地电阻为4Ω时，U_Eb值约为110V；如果接地不良或失效，U_Eb值约为110V～220V。另外，接地问题很复杂，如接点不实等等原因，极易造成电气火灾等灾难性事故。同时，漏电电位还会沿地线相互传导，污染用电环境。

四.保护接零

保护接零的保护原理是：以漏电时产生的短路电流为漏电信号，迫使过电流保护装置切断电源，借此来缩短漏电事故出现的时间，保障人身安全。

保护接零主要有三大问题：

1.由于短路电流很大，如接点不实、导线过流、过电流保护动作迟缓等等原因，极易发生电气火灾、***，酿成更大的伤亡事故和造成更大的财产损失。

2.一旦出现了接线错误，将L、N对调时，反而引狼入室，使电气设备的外壳带电，造成伤亡事故。

3.如零线在电源侧断线，一旦发生漏电，会使断点后的所有接零设备的外壳带电，污染用电环境。

五.加装电压型触电保护器

附图1是适用于三相四线制中性点不接地***的电压型触电保护器。图中，PB配电变压器，交流接触器JC，灵敏继电器LJ，ZL是桥式整流器，HA合闸按钮，YA试验按钮，Rg试验电阻。

其动作过程是：当人体与C相接触时，相电压U触经人体、大地、桥式整流器ZL、中性线和变压器C相绕组构成漏电电流回路。此时，ZL桥式整流器的直流侧有电流通过，使灵敏继电器LJ动作，打开其常闭接点，交流接触器JC断电，使其常开接点JC打开，从而切断电源，起到保护作用。

电压型触电保护器的动作灵敏，起动电流可以根据人体的安全电流来整定，适用于三相四线制中性点不接地***。在使用时须注意：触电保护器上的零线连接处，不允许接头松脱；***零线对地绝缘不得降低或对地短路。否则，保护器将失去保护作用。

由于以大地对电源中性点的电压U_bN为漏电信号的电压型触电保护器是对整个配变低压网进行保护，不能分级，因此停电范围大，动作频繁，早已被淘汰。

六.设置《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》(即RCD)

《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》又称“剩余电流动作保护设备”，俗称漏电开关。德国称为“故障电流保护开关”；法国称为“差动剩余电流断路器”；日本称为“漏电电流开关”；英国称为“电流动作型断路器”。

附图2是《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》的电气原理图。

《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等五部分组成。各部分的作用如下：

信号监测部分(1)由“零序互感器”的铁心及其绕组组成。在单相供电时，作为漏电信号监测元件的“零序互感器”(ZCT)有两个一次侧绕组，一个二次侧绕组。两个一次侧绕组的匝数相等绕向相反，分别与相线及零线相接。正常工作时，相线中的电流和零线中的电流相等，铁心中没有磁通，二次侧绕组fg中也没有感应电动势。当线路或电气设备漏电时，如果漏电支路呈通路状态，就会产生漏电电流，此时，“零序互感器”的两个一次侧绕组中的电流失去平衡，铁心中出现磁通，二次侧绕组即产生能反映漏电电流大小的感应电动势U_fg。《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》将这种漏电电流在“零序互感器”二次侧绕组fg产生的感应电动势U_fg作为时刻监视并检测出的漏电信号。

信号处理部分(2)由集成电路4IC、电容C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、桥整ZL1、电阻R2、R3、R4、R9和可控硅SCR等组成。集成电路4IC可选用ZZ-9958、KY101、FM2140、FM2145、VG54123(M54123、SF54123)等等，现在用得最多的是VG54123(M54123、M54123L、SF54123)。

执行机构(3)采用空气自动开关KG或继电器等开关器件。压敏电阻Rv，能有效地抑制电源过电压和脱口器线圈XQ所产生的浪涌电压，起抑制浪涌电压的作用。

试验电路(4)由开关K1、电阻R1、电容C1组成。电路一端连接“零序互感器”前的一根电源线，另一端连接“零序互感器”后的另一根电源线，按动试验按钮K1，人为地产生漏电电流，使“零序互感器”的二次侧绕组产生感应漏电电势U_fg。这种用人为的方法产生漏电电流来试验保护装置动作的灵敏度与可靠性的试验电路，我们称之为电流型的试验电路。

为了反映执行机构(3)的工作状态，即反映电气设备RL的工作状态，还可设置电阻R7、整流二极管ZL2、发光二极管LED8和电阻R8、整流二极管ZL3、发光二极管LED9组成指示信号部分(5)。

我们将这种因漏电电流的出现，在“零序互感器”二次侧绕组产生感应电势U_fg的电路，称之为电流型漏电信号监测电路。将这种漏电电流在“零序互感器”二次侧绕组产生的感应电势U_fg作为漏电信号的监测方法，称之为电流型漏电信号监测方法。用这种电流型漏电信号监测方法监测得到的漏电信号，称之为漏电电流信号。将漏电电流达到或超过一定值就切断电源的漏电保护功能，称为电流型漏电保护功能。将用电流型漏电信号监测方法制作的漏电电流达到或超过一定值就切断电源的漏电保护方法，称为电流型漏电保护方法。将用电流型漏电信号监测方法制作的漏电电流达到或超过一定值就切断电源的漏电保护电路，称为电流型漏电保护电路。将用电流型漏电信号监测方法制作的漏电电流达到或超过一定值就切断电源的漏电保护装置，称为电流型漏电保护装置。

注意：应用《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》，必须将电气设备的外露导电部分可靠地、良好地接地

以保证漏电支路畅通。

《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》的工作原理是这样的：

电气设备漏电后，在漏电支路畅通的情况下，就会出现漏电电流，在“零序互感器”二次侧绕组即产生感应电势U_fg，这一感应电势U_fg作为漏电信号输入信号处理部分(2)，当漏电电流信号达到或超过设定值时，信号处理部分(2)立即指令执行机构(3)在设定时间内切断电源，保障人身的安全。

曾有人，用电流型漏电保护电路与一种控制电路相结合，组成了电流型漏电保护控制电路。

图3是某种电热水器的电流型漏电保护控制电路的电气原理图

图中，ZCT是“零序互感器”，4IC是处理漏电信号的集成电路M54123L，8IC是稳压集成电路，7IC是处理温度信号的集成电路，Rt是温敏电阻，RED11是液晶显示屏，RED10是指示灯，RL是电热管。

电流型漏电保护控制电路主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等五部分组成。其特征在于：信号监测部分(1)包括由ZCT构成的电流型漏电信号监测电路和由Rt等构成的被控物理量的信号监测电路。

JDQ是执行机构(3)、RED11和RED10是指示信号部分(5)、其余为信号处理部分(2)和试验电路(4)。

正常情况下，由信号监测部分(1)的Rt监测被控物理量(水温)信号，经信号处理部分(2)的被控物理量的信号处理集成电路7IC指令执行机构(3)的JDQ控制电热管电源的通断，来控制水温；如有漏电现象，由信号监测部分(1)的ZCT监测到漏电信号，经信号处理部分(2)的漏电信号处理集成电路4IC(M54123L)指令执行机构(3)JDQ切断电热管的电源，保障安全。

《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》是60年代发展起来的漏电保护方法。利用电流型漏电保护方法，生产推广了各种各样功能的电流型漏电保护装置和产品，为减少漏电事故起到了十分重要的作用。但是，电流型漏电保护方法、电路和装置有其致命的弱点：

1.在漏电电流支路开路的情况下取不到漏电信号

在没有设置保护地线，又没有其他导体能构成漏电支路通路的情况下，“零序互感器”监测不到发生短路性漏电(碰壳故障)的漏电电流信号，电流型漏电保护方法、电路和装置也就失去了漏电保护的效能。这时，已发生短路性漏电的电气设备，就等待、守候着能使该漏电设备构成漏电支路通路的物体。一旦有人触及这一已发生短路性漏电的电气设备，便通过人体构成了漏电电流通路，即漏电电流全部成了触电电流。这时，“零序互感器”才能监测到漏电电流信号，电流型漏电保护电路和装置才能切断电源。所以，即使安装了电流型漏电保护电路和装置，还必须安装保护地线，以保证漏电支路畅通，让RCD能监测到漏电信号，确保其正常工作。

2.漏电电流全部成为触电电流时，触电电流远远大于标准规定的动作电流值

站在大地上的人触及短路性漏电的电气设备时，通过人体的触电电流大小，取决于这个人的人体电阻大小和所接触的两点间的电压大小。这一触电电流远远大于《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》标准GB6829-86规定的动作电流值。

3.《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》的动作时间难于满足IEC的要求

RCD的动作时间整定值必须大于电气设备起动的过渡过程时间，否则将因过渡过程未完结，导致RCD误动作，造成不必要的停电。于是，RCD的动作时间难于满足IEC推荐的普通级别干燥或湿润条件下安全电压和最大允许通电时间的关系。

基于后两个原因，在电击特别危险场合中即使安装了《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》，还应采用局部等电位联结来限制接触电压，防止间接电击。

因此，《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》，也不能算是一个独立的保护措施。

在以上这六种防触电的方法和漏电保护的方法中，隔离法虽然也有漏电保护的作用，如穿绝缘鞋工作时，万一触及漏电处，也能保护人身安全，但是，确切地说隔离法应当属于一种防触电的方法；其余的才是漏电保护方法。由于《电压型触电保护器》早已被淘汰，所以，现在常用的只有等电位联结、保护接地、接零保护和电流型漏电保护器等四种漏电保护方法。

现有的防触电方法和漏电保护方法汇总于附表1。

浴室是电击危险最大的场所，电热淋浴器是电击危险最大的电器。现以电热淋浴器为例，说明现有漏电保护技术的应用：

标准规定电热水器加热管基本功能绝缘的绝缘电阻必须大2MΩ，还必须在电热水器的带电部件和壳体之间加上1250V的电压，进行一分钟的电气强度试验。在试验时，不能有放电和闪络现象发生。同时在这个电压下，1500W的电热水器泄漏电流必须小于1.1mA。为了更保险起见，标准还规定电热水器必须进行非常苛刻的潮湿试验，即把电热水器在相对湿度为93±2％的湿室中放置七天，然后再对上述指标进行测试，指标必须全部合格。正常情况下，这样的绝缘水平是绝不会发生漏电事故的。

为防万一，标准规定电热水器等I类电器都应当可靠地良好接地。标准还规定电热水器接地的接触电阻必须小于0.1Ω，一旦电热水器的加热管发生崩裂等意外事故使绝缘损坏引发短路性漏电时，接地电阻的分流作用可以减小流经人体的触电电流，起到安全保护的作用。

为了能切断故障电源，有的生产厂家在热水器上安装了漏电电流(剩余电流)型动作保护电路或使用漏电电流(剩余电流)型动作保护装置，如果漏电电流超过设定值(一般在10-30mA之间)，漏电保护器便在0.1秒内自动切断电源。

由于《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》在漏电支路开路的情况下，监测不到漏电信号，而且动作时间满足不了要求，又要求采用局部等电位联结来限制接触电压，防止间接电击。

附表1  现有的防触电方法和漏电保护方法

	防触电法	漏电保护的方法
								隔离法	等电位联结	保护接地	接零保护	电压型触电保护器	电流型漏电保护器
1	不切断电源，不能解除漏电现象			能切断电源，能解除漏电现象
							2	防止人体的不同部位同时接触不同的电位		接地电阻分流，减小流经人体的触电电流	缩短漏电现象存在的时间		缩短漏电电流的持续时间
3	不改变电气设备外壳和周边环境各自的电位	将周边环境的电位人为地等同电气设备外壳的电位	企图将漏电设备外壳的电位，人为地降低至大地电位	以漏电时产生的短路电流为漏电信号，迫使过电流保护装置切断电源	以大地对电源中性点的电压为漏电信号	以漏电电流在“零序互感器”二次侧绕组产生的感应电势为漏电信号，达到一定值时，在规定时间内切断电源
							4	使用受到环境、场所和条件的限制	过渡界面两边的跨步电压存在发生电击的危险	易失效；漏电会使所有接地电器外壳长期存在对地电压	电源侧断线后的零线会将短路性漏电电压扩散到所有接零的电器外壳	由于它动作灵敏、不能分级，因此动作频繁、停电范围大	漏电支路开路时取不到漏电信号而失去漏电保护的效能
5		要求金属末端之间的电阻不超过3Ω	要求接地电阻不超过4Ω	要求接点要实	不允许零线连接处接头松脱；***零线对地绝缘不得降低或对地短路	对动作电流和动作时间有要求
							6		要求与自动切断电源的漏电保护器结合使用		要与过电流保护装置结合使用	仅适用于三相四线制中性点不接地***	必须与保护接地结合使用，确保漏电支路通路
7		工程量大、费用高、要求严，要经常检查、维护，极易受腐蚀而失效		如接线的错误会使电器外壳带电	要求安装监视设备
							8	是非常好的不可替代的防触电方法	实施过程不宜工厂化，性能和质量受施工条件影响很大的		灵敏度和可靠性完全取决于过电流保护装置	在我国早已被淘汰	实施过程宜工厂化，质量稳定
9	对于人们直接触及相线的直接触电无保护作用					对触及相线的直接触电有保护作用；能防止“一火一地”的窃电行为

于是，仅浴室的电热淋浴器，就用上了绝缘的隔离法、保护接地法、等电位联结法和《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》等措施，即使这样多种方法齐上阵，保护效果仍然不尽人意：

1.在保护接地失效的情况下，电热淋浴器发生加热管崩裂等意外事故的短路性漏电时，即使采用了保护接地法、等电位联结法和安装了《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》等措施，虽然等电位联结法不会使浴室中的人被电击伤亡，但会因《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》监测不到漏电电流信号而不能切断电源，使全楼或整个小区的地线、自来水与水管都长期带对地为几乎近似于电源电压的漏电故障电压U_Eb，污染了用电环境。

2.在地线、自来水与水管带几乎近似于电源电压的漏电电压U_Eb的被污染的用电环境中，一切接地线的连接水管的电器设备，即使产品质量完全合格，甚至没有开机，也会引起人身触电伤亡事故而且隐蔽着的漏电故障电压和故障电流，还会扩大漏电事态，造成火灾或***等恶性事故，事后还难于查找原因。

介于漏电电流型动作保护器会因漏电支路开路监测不到漏电信号而失效，等电位联结、保护接地和保护接零又都容易污染用电环境。于是，社会迫切需要产生一种不污染用电环境的不论在什么状态下都能监测到漏电信号并能立即切断电源的漏电保护方法、电路和装置来保障人们的用电安全。

                                      发明目的与内容

本发明的目的就是为社会提供不污染环境的不论在什么状态下都能监测到漏电信号并能立即切断故障电源的漏电保护方法、电路与装置。

本发明电位型漏电保护方法，其特征在于：电气设备的外露导电部分和外部导电部分E-出现漏电电位U_E就切断电源。

要辨别电气设备的外露导电部分和外部导电部分E是否出现了漏电电位，就必须有一个基准电位作参照。本发明将中性线N的电位UN作为基准电位。

多相***电路中，星形联结和曲折形联结中的公共点称为中性点，中性点引出的导线称为中性线，中性线用字母N标明。中性点的电气特征是在对称***正常情况下的电位等于零，即U_N＝0；在不对称或非正常情况下，中性点的电位可能会发生零点飘移。所以，中性线不能称为零线接地的中性线，其电位与大地同为零电位，可称为零线，即U_N＝0。本发明将中性线N的电位设为基准电位，所指的中性线包括从接地的中性点引出的零线、从未接地的中性点引出的或从人工中性点(或称人为的中性点)引出的中性线。

在三相供电***中，A、B、C三根相线各自的电位与中性线N的电位差称为相电压，本应分别标为U_AN、U_BN、U_CN，因为中性线的在对称***正常情况下的电位等于零，即是说U_AN＝U_A-U_N＝U_A-O＝U_A、U_BN＝U_B-U_N＝U_B-O＝U_B、U_CN＝U_C-U_N＝U_C-O＝U_C，所以，将相电压可分别标为U_A、U_B、U_C。

我们将电气设备能被触及的外露导电部分和外部导电部分联结成一个被测点E。如电热水器中的电热管，其外露导电部分是难于被触及的；但是，电热管的外部导电部分，如水电热水器的外壳和电热水器的上水管等等同一电场的电气设备外部导电部分，是人们容易触及的。我们将电气设备能被触及的外露导电部分和外部导电部分联结成一个点E。点E在正常情况下是不带电的，在漏电时会出现漏电电位U_E由于在对称***的正常情况可将中性线N的电位视为零电位，即U_N＝0，所以，当中性线N的电位作为基准电位时，被测点E的电位U_E变化，完全可以表征漏电故障电压U_EN(U_EN＝U_E-U_N＝U_E-O＝U_E)的变化，即可以将漏电故障电压U_EN标为U_E。这时，将被测点E的电位U_E当作漏电信号，就是将漏电故障电压U_EN作为漏电信号。将中性线N的电位UN作为基准电位，监测电气设备的外露导电部分和外部导电部分E的电位U_E的方法，称为电位型漏电信号监测方法。将这种以中性线N的电位为基准电位监测被测点E的漏电电位信号的电路，称之为电位型漏电信号监测电路。用这种方法监测得到的漏电信号，称之为漏电电位信号。将被测点E出现漏电电位U_E就切断电源的漏电保护功能，称为电位型漏电保护功能。将按电位型漏电信号监测方法制作的被测点E出现漏电电位U_E就切断电源的漏电保护电路，称为电位型漏电保护电路。将按电位型漏电信号监测方法制作的被测点E出现漏电电位U_E就切断电源的漏电保护装置，称为漏电电位型动作保护器，简称电位型漏电保护器。

本发明公开的漏电电位型动作保护器、电位型漏电保护控制电路、全能型漏电保护器等电位型漏电保护电路或装置，主要都由信号监测部分、信号处理部分、执行机构、试验电路和指示信号部分等组成，都采用了将电气设备外露导电部分和外部导电部分E与中性线N的电位差U_EN作为漏电信号的电位型漏电信号监测方法，一旦出现危险的漏电故障电压U_EN，信号处理部分都能立即指令执行机构迅速切断电源，确保安全。

本发明漏电电位型动作保护器，其特征是：信号监测部分采用了电位型漏电信号监测电路，信号监测部分的基准电位引自中性线N，信号监测部分监测的漏电电位引自电气设备的外露导电部分和外部导电部分E；另一个特征是：由按钮开关和电阻等器件组成电位型试验电路，电位型试验电路的一端连接相线L，另一端与被监测的漏电电位一道输入信号处理部分(2)，按动试验按钮开关即能人为地将相线L的电位引为漏电电位，以此来试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。

本发明电位型漏电保护插座，主要由单向三孔插座盒、电路板和单向两芯插头组成，其特征是：电路板上安装了电位型漏电保护器的电路。

本发明电位型漏电保护控制电路有两种：

一种是组合式的电位型漏电保护控制电路，是由电器设备的原控制电路与本发明电位型漏电保护电路组合而成的，即是说，在整机电路中，包含有漏电电位型动作保护器的电路。控制电路与漏电保护电路各有其独自的信号监测部分、信号处理部分、执行机构和试验电路，控制电路的功能是对各物理量进行监测和控制；漏电保护电路的功能是对漏电电压U_EN进行监测和控制。其特征在于：电位型漏电保护器的电路可以在机壳出现危险的漏电电位时立即切断整机的电源，确保用户的安全。这种组合式的电位型漏电保护控制电路，适用于被控物理量较多的场合。

另一种是整体式的电位型漏电保护控制电路，是在漏电电位型动作保护器的信号监测部分增添了被控物理量的信号监测电路。即是说，其特征是：信号监测部分中包括电位型漏电信号监测电路和被控物理量的信号监测电路；另一个特征是：由按钮开关和电阻等器件组成电位型的试验电路，按动试验按钮开关即能人为地将相线L的电位引为漏电电位，以此来试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。这种整体式的电位型漏电保护控制电路，适用于被控物理量较少的场合，以利降低成本，节省空间。

本发明全能型漏电保护器，是在漏电电位型动作保护器的信号监测部分增添了电流型漏电信号监测电路；试验电路增添了电流型的试验电路。即是说，其特征是：信号监测部分包括了电位型漏电信号监测电路和电流型漏电信号监测电路；另一个特征是：试验电路包括由按钮开关和电阻等器件组成的电位型的试验电路和由按钮开关、电阻及电容组成的，按动试验开关即能人为地产生漏电电流的电流型的试验电路。全能型漏电保护器对触及相线的直接触电有保护作用，并能有效地防止“一火一地”的窃电行为。

本发明便于定位的单相两芯插头的特征是：L与N两个电极片成八字排列。用户很容易按标志对应插接单相两芯插头座，即将插头的L极片接插座的相线L插孔、将插头的N极片接插座的中性线N插孔。避免了原来单相两芯插头两个极片平行，容易混插的现象。

                                      结合附图说明实施方案

附图4是漏电电位型动作保护器的电气方框图。

图中RL是电气设备。电位型漏电保护器主要包括信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等个五部分。各部分的组成及作用如下：

信号监测部分(1)的基准电位引自中性线N，信号监测部分的漏电电位引自电气设备的外露导电部分和外部导电部分E，被测点E和中性线N的电位差U_EN，就是被监测的漏电信号。

信号处理部分(2)的一个输入端(n)与中性线N短接，另一个输入端连接被测点E。当信号处理部分(2)一旦发现被测点E出现危险的漏电电位时，立即指令执行机构(3)切断电源。

执行机构(3)由继电器或空气自动开关等器件担任。执行机构(3)控制电源主电路的通断，起到供电和安全保护的作用。

试验电路(4)由按钮开关和电阻等组成。试验电路(4)的一端连接相线L，另一端与被监测的漏电电位一道输入信号处理部分(2)，按动试验按钮开关，可以人为地将相线L的电位引为漏电电位，来试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。

为了便于了解执行机构(3)的工作状态，可设置指示信号部分(5)。

附图5是漏电电位型动作保护器的电气原理图。

图中，E接电气设备能被触及的外露导电部分和外部导电部分，是漏电电位信号传输线。JDQ是继电器，K4是常闭按钮开关，压敏电阻Rv起抑制浪涌电压的作用。

中性线N的基准电位信号和被测点E的漏电电位信号构成信号监测部分(1)。

信号处理部分(2)由集成电路5IC、桥整ZL1、电阻R4、R5、R9、电容C5、C6、C8和可控硅SCR等组成。将中性线N短接到信号处理部分(2)中集成电路5IC的基准电位信号输入端(n)，被测点E的电位经电阻R5输入到该集成电路5IC的漏电电位信号输入端(a)。5IC可选用专为本发明研制的集成电路DW032。

执行机构(3)由继电器JDQ等开关器件担任。

试验电路(4)由按钮开关K2和电阻R6组成。试验电路(4)的一端连接到信号处理部分(2)的集成电路5IC的漏电电位信号输入端(a)，试验电路(4)的另一端连接相线L。按动试验按钮K2，人为地将相线L的电位输入到集成电路5IC的输入端(a)，用于试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。这种人为地将相线L的电位引为漏电电位来试验保护装置动作的灵敏度与可靠性的试验电路，我们称之为电位型的试验电路。

电阻R7、整流二极管ZL2、发光二极管LED8和电阻R8、整流二极管ZL3、发光二极管LED9组成指示信号部分(5)。用于反映执行机构(3)的工作状态和电源的供电状态。

漏电电位型动作保护器的工作过程是这样的：

继电器JDQ的常闭接点j接在主电路上，电气设备RL正常工作时指示灯LED8、LED9发光。按下试验按钮开关K2，人为地将主电路输出端的相线L的电位引为漏电电位，经R6输入信号处理部分(2)中集成电路5IC的输入端(a)，试验电压U_LN使信号处理部分(2)中的可控硅SCR被触发，执行机构(3)继电器JDQ的常闭接点j即迅速切断电源，发光二极管LED8灭，电气设备失电不工作，说明漏电保护装置动作灵敏可靠。电气设备可正常使用。

在电气设备正常使用过程中，工作时指示灯LED8、LED9发光。一旦发生短路性漏电(碰壳故障)现象时，被测点E出现的漏电电位，经R5输入信号处理部分(2)中集成电路5IC的输入端(a)，信号处理部分(2)中的可控硅SCR被触发，执行机构(3)继电器JDQ的常闭接点j迅速切断电源，发光二极管LED8灭，电气设备RL失电不工作。起到安全保护的作用。

由于单向可控硅SCR一经触发导通后，就一直处于导通状态，继电器JDQ的常闭接点j就处于断开状态，让用户不带电拔负载端的插头，有利于保证用户的安全。拔下电源端插头或按动常闭按钮开关K4，可控硅SCR失去维持电流而关断，继电器JDQ的接点j恢复常闭状态。

附图6是电位型漏电保护继电器的结构示意图。

电位型漏电保护继电器主要由继电器(61)、继电器插座(62)、电路板(63)和底板(64)组成。其特征是：继电器插座(62)腔内电路板(63)上安装了电位型漏电保护电路。

附图7是本发明漏电电位型动作保护器的应用原理图。

D是三相三线制供电的电机。用三个完全相等的电阻R31、R32、R33作星形联结，其公共点N称为人工中性点(或称人为的中性点)。在对称***的正常情况下，人工中性点N的电位等于零。人工中性点N引出的导线也称为中性线，也用字母N标注。因没有电源端的中性线，就用人工中性点N引出的中性线的电位设为基准电位。

双点划线内是电位型漏电保护器的电气原理图。

人工中性点N引出的中性线和电机D能被触及的外露导电外壳E构成信号监测部分(1)。

信号处理部分(2)由集成电路5IC、桥整ZL1、电阻R5、R4、R9、电容C5、C6、C8和可控硅SCR等组成。将中性线N短接到信号处理部分(2)中集成电路5IC的基准电位信号输入端(n)，被测点E的电位经电阻R5输入到该集成电路5IC的漏电电位信号输入端(a)。

执行机构(3)由继电器JDQ担任。

试验电路(4)由按钮开关K2和电阻R6组成。试验电路(4)的一端连接相线L，另一端连接信号处理部分(2)的集成电路5IC的输入端(a)。

电位型漏电保护器JDQ的常闭接点j与控制电路主接触器Z的线圈相串接。按动启动按钮K5，主接触器Z的主接点z吸合，电机D启动。辅助接点z1吸合，主接触器Z自保，电机D正常运行。按动停车按钮K6，主接触器Z的线圈失电，主接触器Z的主接点z切断电源，电机D停车。

电机D启动后，按动试验开关K2，人为地将主电路输出端的相线L的电位引为漏电电位，输入信号处理部分(2)中集成电路5IC的输入端(a)，试验电压U_LN使信号处理部分(2)中的可控硅SCR被触发，使继电器JDQ的常闭接点j打开，主接触器Z的线圈失电，主接触器Z的主接点z切断电机D的电源，说明漏电保护装置动作灵敏可靠。

工作期间一旦发生漏电现象，电机D的外壳E就出现漏电电位，E点与人工中性点N就有电位差U_EN。信号处理部分(2)中的集成电路5IC发现危险的漏电故障电压U_EN，即触发可控硅SCR，使继电器JDQ的常闭接点j打开，主接触器Z的线圈失电，主接触器Z的主接点z切断电机D的电源，保证了安全。

按动开关K4，可控硅SCR失去维持电流而关断，继电器JDQ的接点j恢复常闭状态。因主接触器Z的辅助接点z1断开，电机D仍处于停车状态。

这是一个非常典型的，三相三线制供电状态下，用人工中性点(或称人为的中性点)N的电位的作为基准电位的实例。

附图8是本发明电位型漏电保护插座的结构示意图。

电位型漏电保护插座主要由插座盒(81)、电路板(82)和单向两芯插头(83)组成，其特征是：插座盒(81)内的电路板(82)上安装了电位型漏电保护电路。

附图9是本发明电位型漏电保护插座的电气原理图。

图中，Ch是电源端的便于定位的单相两芯插头，Chb是负载端的单相三芯插头。负载端插头的L接相线、N接中性线、E接电气设备RL能被触及的外露导电部分和外部导电部分，是漏电电位信号传输线JDQ是继电器，K4是常闭按钮开关，压敏电阻Rv起抑制浪涌电压的作用。

将附图5漏电电位型动作保护器的主电路输出端，分别连接相线L、中性线N和漏电电位信号传输线E的插座电极夹片，制成电路板(82)，连接单向两芯插头Ch(83)，装入插座盒(81)内，就成了本发明电位型漏电保护插座。

本发明电位型漏电保护电路和装置都将中性线N的电位引为基准电位，在三相三线制没有电源中性线N的地方，基准电位可采用人工中性点的电位。基准电位最好采用接地的中性点电位，即零线的零电位。

使用电位型漏电保护电路和装置时，必须按规定将L接相线，N接中性线，这时的基准电位就是中性线N的电位。如接反了，相线L的电位就成了基准电位。因此，对接线的方向性要求较严格是电位型漏电保护电路和装置的一个特点。

根据GB4064-83《电气设备安全设计导则》3.1安全技术的目标  在按规定安装和使用设备时必须保证安全不得发生任何危险。4.1要求  设备的设计必须保证设备在按规定使用时，不会发生任何危险。电位型漏电保护装置和装有电位型漏电保护电路的产品应当有L、N和E的明确标志；使用说明书中应当明确规定将L接相线、N接中性线、与电气设备外壳E相连的是漏电电位信号传输线；严格遵守操作规范要求，相线L1L2、L3分别为红黄绿三色，零线为蓝色线，与电气设备外壳E相连的漏电电位信号传输线为黄绿双色，等等。采用这些措施，即可达到正确使用的安全目的。

为了适应电位型漏电保护电路和装置对接线的方向性要求较严格的特点和节省资源降低成本，本发明还提供了一种便于定位的单相两芯插头。

附图10是便于定位的单相两芯插头的示意图。

本发明便于定位的单相两芯插头的特征是：L和N两个断面为扁平形状的长方形极片成八字排列。即是在原单相三芯插头中除去了接地 极和接地电线用户很容易按标志对应插接单相两芯插头座，即将插头的极片L接插座的相线L极夹片、将插头的极片N接插座的中性线N极夹片。避免了原来单相两芯插头两个极片平行，容易混插的现象，性能完全符合国家相关标准的质量合格的电气设备，使用本发明便于定位的单相两芯插头，可以避免因地线带电或因单相三芯插座的相线L极与接地

极短路对用户造成伤害。

电位型漏电保护器可独立为一种产品---电位型漏电保护继电器，也可以将电位型漏电保护器的电路安装于单相三芯插座盒内，组装成电位型漏电保护插座，电位型漏电保护器还有一个重要的用途，就是用电位型漏电保护器的电路来制作组合式电位型漏电保护控制电路。

本发明电位型漏电保护控制电路，有两种：

一种组合式的电位型漏电保护控制电路，是电器设备的控制电路与本发明电位型漏电保护器的电路组合而成的，其特征在于：控制电路与漏电保护电路各有其独自的信号监测部分、信号处理部分、执行机构试验电路和指示信号部分，控制电路的功能是对各物理量进行监测和控制；漏电保护电路对漏电电压U_EN进行监测，当机壳出现危险的漏电电位时立即切断整机的电源，确保用户的安全。

另一种整体式的电位型漏电保护控制电路，其特征是：控制电路与漏电保护电路共用信号监测部分、信号处理部分、执行机构、证验电路和指示信号部分，成为一个整体。这个整体在对某些物理量进行定量控制的同时，具有自锁式电位型漏电保护的功能。

附图11是某种微波炉的电气原理图。

图中，XP电源插头，FU1熔断器，ST1、ST2温控器，SI门第一连锁开关，S2门第二连锁开关，S3门监控开关，EL炉灯，M1转盘电机，M2定时电机，M3风扇电机，T高压变压器，FU2高压熔断器，C高压电容器，V1保护二极管，V2高压二极管，MT磁控管，S4定时开关，S5功率选择开关。其中ST1加热室温控器温度定为125℃、ST2磁控管温控器温度定为145℃。本图为开门状态。

附图12是一例组合式电位型漏电保护控制电路的电气原理图。

对于具有多种负荷的电器(如微波炉中有微波管、转盘、排气扇、照明灯、声光信号等等)，就可以在原设备控制电路的基础上，加装电位型漏电保护电路，由电位型漏电保护器电路控制该电器整机电路电源的通断，构成一种组合式的电位型漏电保护控制电路。这可以避免使用机外电位型漏电保护插座时，遇上假冒伪劣产品出现的各种问题。

图中，双点划线内的电位型漏电保护电路与原电烤箱电路组合成了组合式电位型漏电保护控制电路。XP电源插头换成了便于定位的单相两芯插头Ch。电位型漏电保护电路的E接电烤箱的外露导电部分。

正常情况下，该电烤箱依原来的工作原理进行工作，指示灯LED8、指示灯LED9亮。按下试验按钮K2，人为地将主电路输出端的相线L的电位引为漏电电位，或一旦发生短路性漏电(碰壳故障)现象时，电烤箱的外露导电部分E出现了漏电电位，信号处理部分(2)中集成电路5IC的输入端(a)获得信号即触发可控硅SCR，执行机构(3)继电器JDQ的常闭接点j迅速切断电源，指示灯LED8灭，电气设备RL失电不工作。起到安全保护的作用。

由于单向可控硅SCR一经触发导通后，就一直处于导通状态，继电器JDQ的常闭接点j就一直自锁于断开状态，让用户不带负载拔插头Ch，有利于保证用户的安全。拔下电源端插头Ch或按动常闭按钮开关K4，可控硅SCR失去维持电流而关断，继电器JDQ的接点j恢复闭合状态。

电位型漏电保护电路与电器设备的控制电路组合构成组合式的电位型漏电保护控制电路时，电位型漏电保护电路仅是整机电路的一部分，附图5双点划线内的电位型漏电保护电路可简写为LDW，并可用附图13表示其电气方框图。

于是，附图12这一例组合式电位型漏电保护控制电路的电气原理图，可用电位型漏电保护电路的电气方框图，按附图14表示在其电气原理图中。

附图15是一例用于电热淋浴器的整体式电位型漏电保护控制电路的电气原理图。RL是电气设备，在这里是电热管，Ch是便于定位的单相两芯插头。

一种整体式电位型漏电保护控制电路，主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等五部分组成，其特征在于：信号监测部分(1)包括电位型漏电信号监测电路和被控物理量的信号监测电路；试验电路(4)由按钮开关K2和电阻R6组成电位型试验电路，试验电路(4)的一端连接信号处理部分(2)集成电路1IC的输入端(a)，另一端连接相线L。按动试验按钮K2，人为地将相线L的电位引为漏电电位经电阻R6输入到集成电路1IC的输入端(a)。

中性线N的电位作为基准电位短接到信号处理部分(2)中集成电路1IC的基准电位信号输入端(n)和电热管RL外壳E的电位信号构成电位型漏电信号监测电路。

被控物理量的信号监测电路：包括温度信号监测部分的电阻分压网络R12、R13和电位器W1、W2、W3构成的温度设定值电路，温度设定值信号输入信号处理部分(2)中集成电路1IC的(c)脚；电阻R15和温敏电阻Rt为温度信号监测值电路，温度监测值信号输入信号处理部分(2)中集成电路1IC的(d)脚；电阻R19、f1、f2、f3、和f4为水位信号监测部分。

信号处理部分(2)由集成电路1IC、2IC、电容C5、C10、C11、电阻R4、R5、R17、开关K3、变压器B、桥整DL1和稳压管W构成。其中变压器B、桥整DL1、电容C5、电阻R4和稳压管W为辅助电源。集成电路2IC可用ULN2003A。

继电器J是执行机构(3)。D5是二极管，起续流作用。

试验电路(4)由按钮开关K2和电阻R6组成电位型试验电路。

指示信号部分(5)由电阻R16、R18、R20、R21、R22、R23、电容C12、发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4、LED5、集成电路3IC和扬声器Y组成。LED1为安全指示灯、LED5为工作指示灯、LED2、LED3、LED4为水位指示灯。

该电路的核心器件是信号处理部分(2)中的集成电路1IC。它是一块对某些物理量(如水温等)兼有定量控制功能和电位型漏电保护功能的集成电路。1IC可选用专为本发明研制的集成电路DW031。集成电路1IC也可以用两块集成电路代替，分别处理被控物理量的信号和漏电信号。

整体式电位型漏电保护控制电路的工作过程是这样的：

按下开关K3接通电源，安全指示灯LED1亮，工作指示灯LED5呈红色，水位指示灯LED2、LED3、LED4全不亮，继电器J不吸合，负载RL不工作，扬声器Y发出声音，说明缺水，应上水之后再送电。

按下开关K3接通电源，如安全指示灯LED1不亮、工作指示灯LED5呈红色、最低的水位指示灯LED2亮，继电器J不吸合，负载RL不工作，扬声器Y发出声音，说明接线不正确或水带危险电位或有漏电现象，应使接线正确或检查排除使水带危险电位的用电环境污染原因或检查更换漏电的电热管之后再使用。

按下开关K3接通电源，安全指示灯LED1亮、最低的水位指示灯LED2亮，工作指示灯LED5呈绿色时，继电器J吸合，负载RL投入正常工作。这时，再按下试验按钮K2，如安全指示灯LED1灭，工作指示灯LED5变红色，扬声器Y发出声音，继电器J跳闸，负载RL不工作，说明漏电保护装置动作灵敏可靠。

在使用过程中，一旦出现漏电现象，被测点E的漏电电位经信号处理部分(2)的电阻R5输入到集成电路1IC的漏电电位信号输入端(a)，其脚(S)关断，使继电器J的两个触点j1、j2迅速切断电源，负载RL不工作，安全指示灯LED1灭，工作指示灯LED5变红色，扬声器Y发出声音，说明起到了安全保护的作用。无论漏电故障是否排除，1IC的脚(S)均无输出，实现了自锁式漏电保护。若要重新工作，需再按动开关K3。

需要控制的物理量(温度信号和水位信号)的控制过程是这样的：若f3点处无水，水位指示灯LED2、LED3、LED4全不亮，电阻分压网络不能起作用，1IC的输出脚(p)无输出，继电器J不吸合，负载RL不工作，工作指示灯LED5呈红色，扬声器Y发出声信号，起到缺水保护的作用。

当f3点处有水时，水位指示灯LED2亮，电阻分压网络起作用，信号处理部分(2)中集成电路1IC的输出脚(p)有输出，2IC开通，继电器J吸合，负载RL接通电源开始加热，工作指示灯LED5变绿色，扬声器Y无声。

当温度达到设定值的上限时，信号处理部分(2)中集成电路1IC的输出脚(p)关断，集成电路2IC使继电器J跳闸，负载RL停止工作，工作指示灯LED5变红色，扬声器Y发出声信号；若温度低于设定值的下限，信号处理部分(2)中集成电路1IC的输出脚(p)有输出，集成电路2IC使继电器J吸合，负载RL接通电源再次加热，工作指示灯LED5变绿色，扬声器Y无声。如此反复地控制负载RL电源的通断，将温度恒定在设定的区间，达到自动控制温度的目的。人为调整电位器W3，即可调整温度的设定值。

当然，也可以用集成电路1IC来构成别的线路，控制其他的物理量，用于其他的I类电器。

我们将前一种组合式电位型漏电保护控制电路和后一种整体式电位型漏电保护控制电路都统称为电位型漏电保护控制电路。有了这两种电位型漏电保护控制电路，就可以很容易地做到每种电器产品自身都有漏电保护功能，从而结束电器产品自身没有漏电保护功能的历史。

电位型漏电保护方法监测的漏电信号，是电气设备的外露导电部分和外部导电部分E的漏电电位，所以能在漏电支路开路的情况下取到漏电信号，进行有效的保护。但是，我们不可能沿供电线路全程取漏电电位信号，所以，电位型漏电保护器对于相线漏电，没有保护作用。《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》对此却能有效地进行保护。

另外，《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》能有效地防止“一火一地”的窃电行为。当发生这类行为时，《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》将跳闸，拒绝供电，直至接线恢复正常。电位型漏电保护器却没有这种防窃电功能。

因此，将电位型漏电保护器和《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》进行有机的结合，相互取长补短。这就构成了全能型漏电保护器。全能型漏电保护器的执行机构(3)大多采用空气断路器，全能型漏电保护器也主要制作成空气自动开关，所以全能型漏电保护器又可称为全能型漏电保护断路器。

附图16是全能型漏电保护器的电气原理图。

Cha是负载端的单相三芯插座，Chb是负载端的单相三芯插头。压敏电阻Rv起抑制浪涌电压的作用。

一种全能型漏电保护器，主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等五部分组成，其特征在于：信号监测部分(1)包括监测被测点E和中性线N的电位差U_EN的电位型漏电信号监测电路和用“零序互感器”监测能反映漏电电流大小的感应电势U_fg的电流型漏电信号监测电路。

全能型漏电保护器的另一个特征是：试验电路(4)包括由按钮开关(K2)和电阻(R6)组成的电位型试验电路和由开关(K1)、电阻(R1)及电容(C1)组成的，一端连接“零序互感器”前的一根电源线，另一端连接“零序互感器”后的另一根电源线，按动按钮开关(K1)，可人为地产生漏电电流，使“零序互感器”的二次侧绕组产生感应漏电电势U_fg的电流型试验电路。

信号监测部分(1)包括电位型漏电信号监测电路和电流型漏电信号监测电路。中性线N的电位作为基准电位短接到信号处理部分(2)中集成电路6IC的基准电位信号输入端(n)和电气设备的外露导电部分和外部导电部分E的电位信号构成电位型漏电信号监测电路。

由“零序互感器”ZCT担任电流型漏电信号监测电路。漏电电流在“零序互感器”二次侧绕组fg感应的漏电电势U_fg，作为漏电信号输入到信号处理部分(2)。

信号处理部分(2)由集成电路6IC、电容C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、桥整ZL1、电阻R2、R3、R4、R5、R9和可控硅SCR等组成。由桥整ZL1、电阻R4和电容C5组成辅助电源。

经电容C2、电阻R2、R3将电流型漏电信号监测电路监测到的漏电信号U_fg输入到信号处理部分(2)中集成电路6IC的输入端(Q)和(g)；经信号处理部分(2)的电阻R5将电位型漏电信号监测电路监测到的漏电电位信号U_E输入到中集成电路6IC的漏电电位信号输入端(a)。

执行机构(3)采用由继电器或空气自动开关KG等开关器件担任。

试验电路(4)，包括电位型的试验电路和电流型的试验电路。

电位型试验电路由按钮K2、电阻R6等器件组成。电位型试验电路的一端连接相线L，另一端连接信号处理部分(2)中集成电路6IC的输入端(a)。按动开关K2，人为地将相线L的电位引为漏电电位经电阻R6输入到集成电路6IC的漏电电位信号输入端(a)。

电流型试验电路由开关K1、电阻R1、电容C1组成。电流型试验电路一端连接“零序互感器”前的一根电源线，另一端连接“零序互感器”后的另一根电源线，按动按钮开关K1，人为地产生漏电电流，使“零序互感器”的二次侧绕组产生感应漏电电势U_fg。

电阻R7、整流二极管ZL2、发光二极管LED8和电阻R8、整流二极管ZL3、发光二极管LED9组成指示信号部分(5)。用于反映执行机构(3)的工作状态和电源的供电状态。

全能型漏电保护器的工作过程是这样的：

按动试验按钮K2或当电气设备的被测点E出现危险的漏电电位时，信号处理部分(2)中的可控硅SCR被触发导通，空气自动开关KG迅速切断电源。实现电位型漏电保护。

按动试验按钮K1、出现直接触及相线的触电现象或“一火一地”的窃电现象时，漏电电流在“零序互感器”的二次侧绕组产生的感应电势U_fg超过设定值，信号处理部分(2)中的可控硅SCR被触发导通，空气自动开关KG迅速切断电源，实现电流型漏电保护。

该电路的核心器件是信号处理部分(2)中的集成电路6IC。它是一块既处理漏电电流信号又处理漏电电位信号的集成电路。6IC可选用专为本发明研制的集成电路DW033。

附图17是全能型漏电保护器的另一方案电气原理图。

当附图16的集成电路6IC用4IC和5IC两块集成电路代替时，分别由4IC处理漏电电流信号和由5IC处理漏电电位信号。集成电路4IC可选用M54123L等，集成电路5IC可选用专为本发明研制的集成电路DW032等。

按动试验按钮K2或当电气设备的被测点E出现危险的漏电电位时，信号处理部分(2)中的可控硅SCR被集成电路5IC触发导通，空气自动开关KG迅速切断电源。实现电位型漏电保护。

按动试验按钮K1、出现直接触及相线的触电现象或“一火一地”的窃电现象时，漏电电流在“零序互感器”的二次侧绕组产生的感应电势U_fg超过设定值时，信号处理部分(2)中的可控硅SCR被集成电路4IC触发导通，空气自动开关KG迅速切断电源，实现电流型漏电保护。

电位型漏电保护电路和装置的制作是工厂化的，产品性能稳定、质量有保障。

                                      有益效果

正常情况下，人们容易触及的电气设备的外露导电部分和外部导电部分E是不带电的。在电气设备发生漏电时，电气设备的外露导电部分和外部导电部分E就会出现漏电电位U_E，电位型漏电保护方法就以U_E为漏电信号切断电源，实现漏电保护。

由于电位型漏电保护方法不论漏电支路处于通路状态或是开路状态，都能监测到的E点的漏电电位信号U_E，这就克服了等电位联结法和保护接地法不能切断故障电源的缺点，克服了以短路电流为漏电信号的保护接零法在漏电时会产生很大的短路电流的缺点和动作灵敏度与可靠性取决于过电流保护装置设置状态的缺点，还克服了以漏电电流为漏电信号的《漏电电流(剩余电流)型动作保护器》在漏电支路处于开路状态下监测不到漏电电流信号而失效的缺点。

现仍以电热淋浴器为例，按附图15进一步说明应用本发明的有益效果：

电热管、流入水箱的自来水、机壳、自来水管和出水的金属软管等等，呈同一E点的电位。

如果用户或外线电工将L与N反接了，开机后相线L的电位就成了基准电位U_L，输入集成电路1IC的脚(n)；被测点E会将自来水带的几近于大地的电位U_b经R5输入集成电路1IC的脚(a)。集成电路1IC的(a)、(n)两个输入端就反映出大地的电位与相线L的电位差U_Lb，必然超过危险值，所以，装有电位型漏电保护控制电路的电热淋浴器就给电热管送不上电并发出警告信号。只有调整L与N的接线方位，才能正常工作。这是本发明电位型漏电保护控制电路的一大特点。

如果电热管发生了短路性漏电，会迅速切断电热管的电源并不停地发出警告信号。使用户不致因电热管漏电而受伤害。更换电热管后才能恢复正常工作。这是本发明电位型漏电保护控制电路的第二大特点。如果出现了自来水带电的用电环境被污染问题，会迅速切断电热管的电源并不停地发出警告信号。虽然不能排除水带电现象，但不停地发出的信号，可警示用户，使用户不致因水带电而受伤害。只有排除污染源之后，才能恢复正常工作。这是本发明电位型漏电保护控制电路的第三大特点。

采用了本发明便于定位的单相两芯插头，就不存在地线带电对用户造成伤害的问题。这是第四大特点。每户、每楼门、每栋楼或每个小区，都可以将自来水管、暖气管等作为外部导电部分用漏电电位信号传输线联结至电位型漏电保护器或全能型漏电保护断路器的漏电电位监测点E，当漏电电位监测点E出现危险的漏电电位时，管辖该电场的电位型漏电保护器或全能型漏电保护断路器将立即切断电源，这就可以根除自来水、自来水管和暖气管带电的问题，有利于净化用电环境，保障人们生命财产的安全。这是采用本发明的第五大特点。

因此，采用本发明的电路与装置的电热淋浴器，在出现产品漏电和出现用电环境被污染的状况下都能保障用户的安全。

国际电工委员会(IEC)规定：I类设备的防触电保护不仅靠基本绝缘，还包括一种附加的安全措施。由于历史条件的限制，标准所指的附加安全措施，仅指接保护(接地)线。

保护接地是最古老的、一直认为是很有效的安全用电技术。随着时间的推移，人居环境和用电设备使用环境发生了巨大变化，现在已经不是一家一户的小平房、每家也用上了多种家用电器。人们不可能为每一台电器设备单独设置保护地线。这样，就将一家、一座楼甚至一个物业管理区的所有电器的外壳接地点都连接在一起之后，通过敷设于地下的水管等自然接地极或用一个铜质接地母排作总接地。当其中一个电器发生短路性漏电故障，又没有切断电源时，漏电故障电压U_Eb将沿保护(接地)线蔓延，使所有电器外壳都存在对地电压U_Eb，扩大了漏电事态。如接地不良或失效，U_Eb几乎等于电源电压。各国都有因为地线带电发生电击事故的报道，接地不良或失效的保护(接地)线污染了用电环境。随着楼房和小区建设时间越长，年久失修，保护(接地)线接触不良或失效的问题会越来越严重，昔日的生命线正在逐步地变为死亡线。随着科学技术和人们观念的发展进步，由本发明赋予电器产品自身的性能稳定、质量有保障的电位型漏电保护功能作为一种附加的安全措施来取代性能和质量受施工条件影响很大的、很容易出现接触不良或失效而成为污染用电环境祸首的保护(接地)线，是完全可行的。

想当年，烟囱也曾是环境保护设备，“烟囱林立”，认为是工业发达的象征。现在，人们认识到修建的烟囱并没有消除粉尘，而是把粉尘扩散到其他的地方去了，对于整个环境来说，烟囱就是一个污染源。于是，产生和推广应用了水幕除尘、布袋除尘、电除尘等先进的新技术，逐步地在拆除烟囱。总有一天，人们也会废除曾为传统的安全用电技术，现正逐步沦为污染用电环境祸首的保护(接地)线。这是与时俱进，社会发展的必然。

总之，本发明的问世，解决了电器产品自身漏电和用电环境污染威胁人们生命财产安全的问题。还为取缔容易出现接触不良或失效现象的保护(接地)线，解决用电环境污染这个长期困扰国际家电产业的难题，提供了必要而且可行的理论和物质基础。应用本发明，有利于净化用电环境，人们的生命财产安全更有保障；电器产品自身有了漏电保护的功能，产品的附加值更高，市场更广阔。所以，本发明必将产生巨大的社会效益和经济效益。

Claims (10)

1、一种电位型漏电保护方法，其特征在于：电气设备的外露导电部分和外部导电部分E一出现漏电电位UE就切断电源。

2、一种漏电电位型动作保护器，主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等部分组成，其特征在于：信号监测部分(1)采用了将中性线N的电位UN作为基准电位，将电气设备的外露导电部分和外部导电部分E的电位UE当作漏电电位，将两者的电位差UEN当作漏电信号的电位型漏电信号监测电路。

3、按照权利要求2所述的漏电电位型动作保护器，其特征在于：试验电路(4)由按钮开关(K2)和电阻(R6)组成，这种电位型试验电路(4)的一端连接相线L，另一端与被监测的漏电电位一道连接到信号处理部分(2)，按动开关(K2)，可以人为地将相线L的电位引为漏电电位，用于试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。

4、一种电位型漏电保护插座主要由插座盒(81)、电路板(82)和单向两芯插头(83)组成。其特征是：插座盒(81)内的电路板(82)上安装了权利要求2或3所述的漏电电位型动作保护器的电路。

5、一种组合式电位型漏电保护控制电路，主要由漏电保护电路和物理量控制电路组合而成，其特征在于：安装了权利要求2或3所述的漏电电位型动作保护器的电路，电位型漏电保护电路可以控制整机电源的通断，实现漏电保护。

6、一种整体式电位型漏电保护控制电路，主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等部分组成，其特征是：信号监测部分(1)包括被控物理量的信号监测电路和时刻监测电气设备的外露导电部分和外部导电部分E与中性线N的电位差UEN的电位型漏电信号监测电路。

7、按照权利要求6所述的整体式电位型漏电保护控制电路，其特征在于：试验电路(4)由按钮开关(K2)和电阻(R6)组成，这种电位型试验电路(4)的一端连接相线L，另一端与被监测的漏电电位一道连接到信号处理部分(2)，按动开关(K2)，可以人为地将相线L的电位引为漏电电位，用于试验保护装置动作的灵敏度与可靠性。

8、一种全能型漏电保护器，主要由信号监测部分(1)、信号处理部分(2)、执行机构(3)、试验电路(4)和指示信号部分(5)等部分组成，其特征在于：信号监测部分(1)包括时刻监测电气设备的外露导电部分和外部导电部分E与中性线N的电位差UEN的电位型漏电信号监测电路和用“零序互感器”监测因漏电电流在二次侧绕组fg产生感应电势Ufg的电流型漏电信号监测电路。

9、按照权利要求8所述的全能型漏电保护器，其特征是：试验电路(4)包括由按钮开关(K2)与电阻(R6)组成的电位型试验电路和由开关(K1)、电阻(R1)及电容(C1)组成的，一端连接“零序互感器”前的一根电源线，另一端连接“零序互感器”后的另一根电源线，按动试验开关(K1)，可人为地产生漏电电流，使“零序互感器”的二次侧绕组产生感应漏电电势Ufg的电流型试验电路。

10、本发明便于定位的单相两芯插头，其特征是：L和N两个断面为扁平形状的长方形电极片成八字排列。

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