专利名称：一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置的制作方法
一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置
技术 领域本发明属于用电器技术领域，具体涉及一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置，它除了能够实现普通漏电保护装置的保护功能外，在用电器电源的接地线带电时也能起到漏电保护的功能。
背景技术：
当前常见的用电器漏电保护装置按工作原理大致可以分为两大类基于相线、零线间剩余电流检测的漏电保护装置和基于用电器接地线带电检测的漏电保护装置。基于相线、零线间剩余电流检测的漏电保护装置使用零序电流互感器检测出相线、零线间的剩余电流，再经过放大器放大信号后驱动或使用敏感元件直接驱动的方式，驱动通常以电磁铁为基础的电路断开装置。当用电器发生人体触电情况导致用电器相线和大地之间产生电流回路，或者用电器的相线和接地线之间因漏电故障产生电流回路时，用电器电源线路的相线、零线之间就会出现剩余电流，当该剩余电流值达到漏电保护装置设定的阈值时，漏电保护装置的电路断开装置就会动作，断开用电器的电源电路，从而保护人体免遭触电伤害。但是，当用电器的电源端由于外部接线错误或其他原因导致电源端的接地线带电时，用电器的接地系统就会因此而被动带电，这时如果人体接触到用电器上正常应该接地的位置(如外壳等)，那么就会经人体产生用电器的带电接地线到大地之间的电流回路，导致触电事故。基于用电器接地线带电检测的漏电保护装置则与基于相线、零线之间剩余电流检测的漏电保护装置不同，其使用检测用电器接地线与电源零线间的电压来判断用电器的接地线是否带电。当用电器的相线和接地线之间因漏电故障或因外部电源问题导致用电器接地线带电时，漏电保护装置就能检测到用电器接地线和电源零线之间存在的电压，该电压直接或经放大处理后被用来驱动电路断开装置，避免用电器因漏电故障给人体带来触电伤害。这种漏电保护装置在用电器的电源端由于外部接线错误或其他原因导致电源端的接地线带电时，可以可靠地断开用电器电源，但是这种类型的漏电保护装置也存在着严重的问题。通常这种类型漏电保护装置的电路断开装置不配备接地线的断开功能，因此，当用电器因为电源端(外部原因而非用电器内部相线、接地线间漏电)的问题导致接地系统带电时， 漏电保护装置的电路断开动作不能断开用电器接地线的外部连接，因而无法使接触用电器应该接地位置(如外壳等)的人员避免相应的触电事故。此外，当人体因意外原因接触到用电器上的相线时，或者是用电器上接地不良但与相线存在漏电情况的区域时，整个电路系统不会出现这种漏电保护装置所保护的漏电现象，漏电保护装置也不会动作，此时，当事人员还是会发生触电事故。除了以上两种常见的漏电保护装置外，也有机构对接地线带电问题进行了一些研究，如中国专利CN01129867. 7和中国专利CN201020662937. 2，这两个专利公开了一种具有对地线带电检测能力进行监视的全能漏电保护插头。这种漏电保护装置既能检测到由于人体接触用电器相线触电导致的电源剩余电流，也能检测到因电源端接地线带电的情况，可以避免多种类型的漏电、触电事故。但是，这种类型的漏电保护装置使用了两个电流互感器，而且需要对常见的漏电保护和接地线带电情况分别设置测试或监视装置，导致漏电保护器的成本增加，而且由于被常规基于剩余电流检测的漏电保护器多出了一个电流互感器和一个测试电路，使整个漏电保护器变得更复杂，也给漏电保护器的可靠性带来了一定的影响。鉴于上述已有技术，有必要对现有用电器漏电保护装置加以改进，为此，本申请人进行了有益的尝试，找到了解决上述技术问题的办法，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容
本发明的任务是要提供一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置，它既能保护人体避免因接触到用电器相线或用电器漏电而导致触电事故，也能在电源端接地线因外部错误或其它原因带电时避免人体因接触到用电器上本应接地的位置而发生触电事故，对各种漏电、触电情形均作出可靠保护。本发明的任务是这样来完成的，一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置， 其特点是包括剩余电流检测装置、电路断开装置和动作测试装置，所述的剩余电流检测装置由一个零序电流互感器实现，其初级绕组由电源相线、零线和接地线共同构成，其中电源相线、零线以相同的方向和相同的圈数绕线，接地线则以与电源相线、零线相反的方向和相同或相近的圈数绕线；所述的零序电流互感器的次级绕组连接到电路断开装置作为其动作触发信号，所述的电路断开装置与电源相线和零线连接以获取工作电源，动作时能够全部断开电源的相线、零线和接地线，同时具有断电时保持断开功能；所述的动作测试装置由一个限流电阻和一个测试按钮串联连接组成，其一端连接到零序电流互感器之前的电源相线或零线，另一端连接到零序电流互感器之后的电源零线或相线。在本发明的一个具体实施例中，所述的零序电流互感器的次级绕组在连接到电路断开装置前分别串联了电阻Rl和并联了电阻R2，其中电阻Rl的一端与零序电流互感器次级绕组的一端连接，电阻Rl的另一端与电路断开装置连接，电阻R2的一端与电路断开装置和电阻Rl的连接点连接，电阻R2的另一端与电路断开装置和零序电流互感器次级绕组的另一端的连接点连接。本发明的技术方案由于仅使用一个电流检测装置和一个动作测试装置，就实现了漏电保护器所需要具备的各种可能的漏电、触电保护功能和完整的动作测试功能，电路简
单而可靠。
图1为本发明的一实施例的原理图。图2为本发明的另一实施例的原理图。
具体实施例方式下面具体描述用电器在各种可能对人体造成伤害的漏电、触点情况下漏电保护器的动作过程，假设零序电流互感器初级的接地线绕线圈数与相线、零线的绕线圈数相同，漏电保护器电路断开装置动作所设定的互感器初级剩余电流值为ΙΔ，该剩余电流值与初级圈数、互感器导磁材料的导磁特性以及电路断开装置的触发特性共同确定零序电流互感器次级的绕线圈数。第一种情况，用电器电源端连接正常，电源相线、零线正常供电，电源接地线正常接地。当用电器的相线、接地线存在漏电情况时，如果该漏电电流为I，由于漏电保护器的零序电流互感器的初级相线和接地线的圈数相同方向相反，其初级的等效剩余电流将达到 21，当21值达到电路断开装置规定的动作剩余电流ΙΔ，该电路断开装置就会动作，使用电器电源的相线、零线、接地线全部断开。第二种情况，用电器电源端连接正常，电源相线、零线正常供电，电源接地线正常接地或未接地。用电器的相线、接地线不存在漏电情况，用电器正常工作。当接触到用电器上零线和接地线时，人体不会产生有影响的反应。当接触到用电器上相线时，电源相线和大地之间就会经人体构成电流回路(此时电源接地线中不会有电流)，如果该电流为I，则零序电流互感器初级的剩余电流将同样为I，当该电流值I达到电路断开装置规定的动作剩余电流ΙΔ时，该电路断开装置就会动作，使用电器电源的相线、零线和接地线全部断开。第三种情况，用电器电源端连接异常，电源相线、零线正常供电，电源接地线因为外部连接错误或其他原因而异常带电。当用电器上相线与接地线之间或零线与接地线之间存在漏电情况时，同上面第一种情况分析。当用电器上相线与接地线之间、零线与接地线之间不存在漏电情况时，用电器能正常工作。此时如人体接触到用电器上相线，同上面第二种情况分析；当接触到接地线时，由于此时用电器上接地线带电，该接地线与大地之间就会经人体构成电流回路，如果该电流为I，则零序电流互感器初级的剩余电流将同样为I，当该电流值I达到电路断开装置规定的动作剩余电流ΙΔ，该电路断开装置就会动作，使用电器电源的相线、零线和接地线全部断开。一般性情况下，除了直接连接在电源的相线和零线之间的特殊情况，人体接触到用电器上带电部分导致触电均因人体处于该带电线路和大地之间而构成触电电流回路，由于零序电流互感器初级的电源接地线与相线零线反向绕线，该触电电路中的电流总是能在零序电流互感器的初级形成剩余电流(见第二和第三种情况的分析)，当该电流达到电路动作装置规定的动作剩余电流IΔ，该电路断开装置就会动作，使用电器电源的相线、零线和接地线全部断开，从而从最大程度上避免触电事故的发生。动作测试装置用于测试在指定剩余电流条件下电路断开装置的动作可靠性，动作测试装置电路中的限流电阻根据电源相线、零线间的电压和规定的剩余电流值计算获得。 当按下测试按钮时，动作测试装置电路中将出现设计预期的电流，根据前面描述的电路构成，显然该电流对零序电流互感器来说完全是可探测的剩余电流，此时如电路断开装置可以可靠动作，那么漏电保护器在发生相应的漏电、触电情况时，必然也能够可靠动作。为了能更清楚地描述本发明的技术实质和应用效果，下面给出本发明的两种具体实施方式
。实施例1
请参阅图1，电源的相线L、零线N和接地线G绕在零序电流互感器1上作为初级绕组， 其中相线L和零线N的绕线方向和绕线圈数均相同，接地线G的绕线方向和相线L与零线N 的绕线方向相反且绕线圈数相同，电源相线L、零线N和接地线G经零序电流互感器1初级
5绕组后连接到用电器4。零序电流互感器1的次级绕组引出线连接到电路断开装置3作为其触发信号，电路断开装置3动作时能够全部断开电源相线L、零线N和接地线G与用电器 4的连接。电路断开装置3同时连接到电源相线L和零线N，以取得电路断开装置的供电电源。当用电器4出现各种触电或漏电情况时，根据上面的分析，零序电流互感器1的初级绕组就会出现相应的剩余电流，通过设计零序电流互感器1次级绕组的圈数和电路断开装置的调节，可以使零序电流互感器1初级绕组出现规定的剩余电流时，其次级绕组出现的信号恰好能触发电路断开装置动作，从而全部切断电源与用电器的连接。动作测试装置由一个限流电阻R和一个测试按钮PB串联连接组成，其一端连接到零序电流互感器1之前的电源相线或零线，另一端连接到零序电流互感器1之后的电源零线或相线。实施例2:
请参阅图2，该实施例以第一种实施例为基础构成。该实施例同第一种实施例相比，在零序电流互感器1的次级绕组连接到电路断开装置3之前，分别串联了电阻Rl和并联了电阻R2，其中电阻Rl的一端与零序电流互感器1的一端连接，电阻Rl的另一端与电路断开装置3连接，电阻R2的两端均与电路断开装置3连接，用于调节电路断开装置3对零序电路互感器1次级绕组输出信号的敏感度。其中Rl的阻值可以小到零，即直通；R2的阻值可以很大，直至断开(相当于无穷大)。在实际生产中，由于电路断开装置的动作所需要的信号强度具有一定的离散度，通过Rl、R2的相应选择可以使漏电保护装置的动作性能基本达到一致。上面列出了本发明在单相电路的使用实例，但本发明并不受单相电路的限制，本发明对于三相电路也同样适用。当各具体实施方式
中的相线所指为三相电源的全部三相线时，本发明的前面所有论述同样成立。同时，当三相用电器使用三相三线连接方式并外加接地线时，本发明的前面所有论述在使用三相相线替代相线和零线后同样成立。这些均应视为本发明的等效变换。综上所述，本发明提供的技术方案弥补了已有技术中的欠缺，达到了发明目的，体现了非显而易见的技术效果。
权利要求
1.一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置，其特征在于包括剩余电流检测装置、电路断开装置和动作测试装置，所述的剩余电流检测装置由一个零序电流互感器实现， 其初级绕组由电源相线、零线和接地线共同构成，其中电源相线、零线以相同的方向和相同的圈数绕线，接地线则以与电源相线、零线相反的方向和相同或相近的圈数绕线；所述的零序电流互感器的次级绕组连接到电路断开装置作为其动作触发信号，所述的电路断开装置与电源相线和零线连接以获取工作电源，动作时能够全部断开电源的相线、零线和接地线， 同时具有断电时保持断开功能；所述的动作测试装置由一个限流电阻和一个测试按钮串联连接组成，其一端连接到零序电流互感器之前的电源相线或零线，另一端连接到零序电流互感器之后的电源零线或相线。
2.根据权利要求1所述的一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置，其特征在于所述的零序电流互感器的次级绕组在连接到电路断开装置前分别串联了电阻Rl和并联了电阻R2，其中电阻Rl的一端与零序电流互感器次级绕组的一端连接，电阻Rl的另一端与电路断开装置连接，电阻R2的一端与电路断开装置和电阻Rl的连接点连接，电阻R2的另一端与电路断开装置和零序电流互感器次级绕组的另一端的连接点连接。
全文摘要
一种具有接地线带电保护功能的漏电保护装置，属于用电器技术领域。包括剩余电流检测装置、电路断开装置和动作测试装置，所述的剩余电流检测装置由一个零序电流互感器实现，其初级绕组由电源相线、零线和接地线共同构成；所述的零序电流互感器的次级绕组连接到电路断开装置，电路断开装置与电源相线和零线连接；所述的动作测试装置由一个限流电阻和一个测试按钮串联连接组成，其一端连接到零序电流互感器之前的电源相线或零线，另一端连接到零序电流互感器之后的电源零线或相线。优点电路简单可靠、成本低，可以对各种漏电、触电情形均作出可靠的保护，特别是接地线带电时的漏电保护。
文档编号H02H3/32GK102354947SQ20111028344
公开日2012年2月15日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者刘利东, 王建刚, 赵云文 申请人:常熟市天银机电股份有限公司