开关防触电检测与报警装置的制作方法

本实用新型涉及机电领域，尤其涉及一种开关防触电检测与报警装置。

背景技术：

近年来，随着我国经济的发展和工业自动化程度的提高，越来越多的大功率电力开关(真空断路器、真空接触器)、电机等电气设备在工业生产中得到广泛使用，工业生产效率得到稳步提升。但是这些电力开关在使用过程中隐藏的一些安全隐患，例如：大功率电气设备的控制开关中的断路器(或者接触器)的真空管由于线路短路故障或者自身老化故障极易发生粘连，此时即使控制开关显示分闸状态，但是电气开关的负荷侧在真空管触点粘连的相应相线上仍然带电。

现有技术中，常见的电气开关对分闸后负荷侧是否仍带电均无检测功能和带电预警功能，这时如果电气操作工对电气开关进行开盖检修，极易误以为开关不带电而直接进行操作，从而发生触电伤人的人身安全事故。

技术实现要素：

基于以上问题，本实用新型提出一种开关防触电检测与报警装置，解决了现有技术中电气开关对分闸后负荷侧是否仍带电均无检测功能和带电预警功能，从而导致当电气操作工对电气开关进行开盖检修，极易误以为开关不带电而直接进行操作，从而发生触电伤人的人身安全事故的技术问题。

本实用新型提出一种开关防触电检测与报警装置，包括：

依次电连接的带电负荷侧取样模块、开关量运算模块和声光报警执行模块；

所述开关量运算模块包括：安装在开关本体腔前门盖的第一限位开关、安装在接线腔盖板的第二限位开关和第一隔离转换开关，所述第一限位开关的常开触点、所述第二限位开关的常开触点和所述第一隔离转换开关的常闭触点并联；

所述声光报警执行模块包括：分压电阻、保护电阻、偏置电阻、发光二极管、三极管和有源蜂鸣器，所述保护电阻和所述发光二极管串联形成串联支路，所述偏置电阻的一端和所述有源蜂鸣器的一端分别电连接所述三极管的基极和集电极，所述三极管的发射极与所述串联支路的一端均接地，所述偏置电阻和所述串联支路的另一端以及所述有源蜂鸣器的另一端并接后与所述分压电阻的一端电连接，所述分压电阻的另一端与所述开关量运算模块电连接。

此外，所述带电负荷侧取样部分包括：三相电抗器和三个整流二极管，所述三相电抗器的一次侧电连接开关负荷侧，所述三相电抗器的二次侧引出的三根导线分别电连接一个整流二极管，所述三相电抗器与三个所述整流二极管形成三个并联的单相半波整流电路。

此外，所述带电负荷侧取样部分包括：三个电压互感器、三个整流二极管，所述电压互感器的一次侧电连接开关负荷侧，每一个所述电压互感器的二次侧分别电连接一个所述整流二极管，三个所述电压互感器与三个所述整流二极管形成三个并联的单相半波整流电路。

此外，三个电压互感器、三个交流继电器、第二隔离转换开关、变压器和整流桥，每一个所述电压互感器的一次侧电连接开关负荷侧，每一个所述电压互感器的二次侧电连接一个所述交流继电器，所述第二隔离转换开关的两个常闭触点分别电连接开关电源侧任两相，所述变压器的一次侧电连接所述第二隔离转换开关，所述变压器的二次侧电连接所述整流桥，所述整流桥的直流输出正极端电连接三个并联的所述交流继电器的触点的一端。

此外，所述有源蜂鸣器的电压为3V。

此外，所述三极管为9013型。

此外，所述保护电阻为0.1KΩ，所述偏置电阻为15KΩ。

通过采用上述技术方案，具有如下有益效果：

本实用新型解决了现有技术中电气开关对分闸后负荷侧是否仍带电均无检测功能和带电预警功能，从而导致当电气操作工对电气开关进行开盖检修，极易误以为开关不带电而直接进行操作，从而发生触电伤人的人身安全事故的技术问题。本实施例通过设计了一个简单且有效的开关防触电检测与报警装置解决了现有技术中存在的安全隐患的问题，避免了操作工或检修人员触电受伤。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的开关防触电检测与报警装置的电路原理图；

图2是本实用新型一个实施例提供的开关防触电检测与报警装置的电路原理图；

图3是本实用新型一个实施例提供的开关防触电检测与报警装置的电路原理图。

具体实施方式

以下结合具体实施方案和附图对本实用新型进行进一步的详细描述。其只意在详细阐述本实用新型的具体实施方案，并不对本实用新型产生任何限制，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

参照图1，本实用新型提出一种开关防触电检测与报警装置，包括：

依次电连接的带电负荷侧取样模块、开关量运算模块和声光报警执行模块；

开关量运算模块包括：安装在开关本体腔前门盖的第一限位开关SQ1、安装在接线腔盖板的第二限位开关SQ2和第一隔离转换开关，第一限位开关SQ1的常开触点、第二限位开关SQ2的常开触点和第一隔离转换开关的常闭触点K00并联；

声光报警执行模块包括：分压电阻R0、保护电阻R1、偏置电阻R2、发光二极管D0、三极管VT和有源蜂鸣器HA，保护电阻R1和发光二极管D0串联形成串联支路，偏置电阻R2的一端和有源蜂鸣器HA的一端分别电连接所述三极管VT的基极B和集电极C，三极管VT的发射极E与串联支路的一端均接地，偏置电阻R2和串联支路的另一端以及有源蜂鸣器HA的另一端并接后与分压电阻R0的一端电连接，分压电阻R0的另一端与开关量运算模块电连接。

常见的工业大功率设备使用的电气控制开关(例如：电光生产的BKD16-400Z/1140(660)矿用隔爆型智能化真空馈电开关)内部虽然有短路、漏电、欠压、过载等多种保护，但是却没有开关分闸后对负荷侧是否仍带电的检测和报警功能，存在这一功能缺陷带来的巨大安全隐患是：当供电线路发生短路，巨大的短路电流导致真空管触点融化粘连，或者由于真空管本身老化故障等原因导致触点未能有效分开，此时虽然开关显示分闸，但负荷侧在触点粘连的相线上仍然带电，这时如果检修工打开电气控制开关进行更换断路器或其他电气操作时，极易发生触电伤人事故。基于此，本实施例提出了一种能够检测负荷侧是否带电的开关防触电检测与报警装置，当检测到负荷侧带电后，通过报警模块进行报警，从而防止触电伤人的事故发生。

本实施例提供的开关防触电检测与报警装置的工作原理为：带电负荷侧取样模块会感应输出一个电压值，例如10V的电压，那么在A点会存在一个半波整流后的直流4.5V电压(半波整流电压约为交流电压峰值的0.45倍)，此时，如果操作人员将第一隔离转换开关打到闭锁位，或者打开开关本体腔前门盖检修，或者打开接线腔盖板进行检修，那么由第一隔离开关的闭触点K00、第一限位开关SQ1的常开触点和第二限位开关SQ2的常开触点中至少有一个触点会闭合，那么第一隔离开关的常闭触点K00、第一限位开关SQ1的常开触点和第二限位开关SQ2的常开触点形成的并联电路就会导通，此时A点的4.5V电压会传递到F点，电流在经过分压电阻R0降压后到达声声光报警执行模块的G点的电压为3V，此时三极管VT的基极电流IB约0.1mA，集电极电流IC约为15mA，此时电流经过偏置电阻R2和三极管VT与接地点PE形成回路，三极管VT饱和导通，有源蜂鸣器HA发出声响报警；与此同时，由于G点存在直流电压，电流经过保护电阻R1和发光二极管D0与接地点PE形成回路，发光二极管D0会点亮发光，点亮的发光二极管D0和发声的有源蜂鸣器HA共同作用达到声光报警的效果。

本实施例解决了现有技术中电气开关对分闸后负荷侧是否仍带电均无检测功能和带电预警功能，从而导致当电气操作工对电气开关进行开盖检修，极易误以为开关不带电而直接进行操作，从而发生触电伤人的人身安全事故的技术问题。本实施例通过设计了一个简单且有效的开关防触电检测与报警装置解决了现有技术中存在的安全隐患的问题，避免了操作工或检修人员触电受伤。

参照图1，在其中的一个实施例中，带电负荷侧取样部分包括：三相电抗器SK和三个整流二极管(D11、D12、D13)，三相电抗器SK的一次侧电连接开关负荷侧(U1、U2、V1、V2、W1、W2)，三相电抗器SK的二次侧引出的三根导线分别电连接一个整流二极管，三相电抗器SK与三个整流二极管形成三个并联的单相半波整流电路。只要三相任意一相带电，三相电抗器SK的二次侧就会感应出一个10V的电压，那么在A点会存在一个半波整流后的直流4.5V电压。图1提供的电路适用于内部没有电压互感器，具有三相电抗器的电气控制开关。

参照图2，在其中的一个实施例中，带电负荷侧取样部分包括：三个电压互感器、三个整流二极管，电压互感器的一次侧电连接开关负荷侧，每一个电压互感器的二次侧分别电连接一个整流二极管，三个电压互感器与三个整流二极管形成三个并联的单相半波整流电路。图2提供的电路适用于内部有电压互感器的电气开关。

三个电压互感器分别为J1、J2和J3，三个整流二极管分别为D14、D15和D16，开关负荷侧为U1、U2、V1、V2、W1、W2侧，电压互感器从开关负荷侧的三相线路上采样，只要三相任意一相带电，相应的电压互感器就会感应出10V的电压，那么在A点会存在一个半波整流后的直流4.5V电压，PE为接地端。

参照图3，在其中的一个实施例中，三个电压互感器、三个交流继电器、第二隔离转换开关、变压器I和整流桥，每一个电压互感器的一次侧电连接开关负荷侧，每一个电压互感器的二次侧电连接一个交流继电器，第二隔离转换开关的两个常闭触点K01和K02分别电连接开关电源侧任两相，变压器I的一次侧电连接第二隔离转换开关，变压器的二次侧电连接整流桥，整流桥的直流输出正极端电连接三个并联的交流继电器的触点的一端。整流桥的一端H连接三极管VT的发射极。图3提供的电路适用于内部有电压互感器且空间大、易于安装中间继电器和变压器的电气控制开关。

三个电压互感器分别为J4、J5和J6，三个交流继电器分别为KA1、KA2和KA3，整流桥由D1、D2、D3和D4组成，当电气控制开关在分闸状态，拉开第二隔离转换开关手把断电时，第二隔离转换开关常闭触点K01、K02闭合，变压器I通电，变压器的二次侧输出5V交流电压，整流桥直流输出端通电并输出4.5V电压。此时三相线路中如果有任意一相带电，此时该相的电压互感器连接的继电器线圈KA1、KA2或KA3就会得电，相应的触点K1、K2或K3闭合；整流桥直流输出正极端的4.5V电压就会到达A点。此时，如果第二隔离转换开关在闭锁位置或者操作人员打开开关本体腔前门盖检修亦或是打开接线腔盖板对开关进行检修，触点K00、SQ1和SQ2就会至少有一个触点闭合，这三个触点构成的并联电路就会导通，此时A点的4.5V电压就会传递到F点，有源蜂鸣器HA就会发声，发光二极管D0就会点亮发光，二者共同作用达到声光报警的效果。

相比于其它的设计电路，本实施例的优点为：一是增加的电路和开关的高压线路(主回路)是基本电气隔离的，安全性相对较高；二是声光报警执行模块需要的电源是采用了变压器直接从电源侧变压取电并经过桥式整流后的直流电，电源稳定性更高；三是当电气控制开关在正常运行期间，本设计增加的这些电路中所有元件、触点等(继电器线圈除外)均是不带电的状态，这既提高了设备的安全性又提高了各器件的使用寿命。

在其中的一个实施例中，有源蜂鸣器的电压为3V。

在其中的一个实施例中，三极管为9013型。

在其中的一个实施例中，保护电阻为0.1KΩ，偏置电阻为15KΩ。

本实施例利用电气控制开关内现有的元件，在此基础上增加简单的电路，克服了现有电气控制开关，在开关分闸后不能检测负荷侧是否带电的缺陷。该发明所设计的电路，结构简单，所需元器件数量少，价格便宜，但是实现了在开关分闸后对负荷侧带电情况下的声光报警，避免了电气操作人员发生触电等人身伤害；现有开关在现有系统上进行改进，改动简单，对设备原有系统和操作方式没有任何影响。运用本发明的设计思想，对以上三种电路进行局部改动，达到同样的设计目的，均应在本发明的保护范围内。

以上所述的仅是本实用新型的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在本实用新型原理的基础上，还可以做出若干其它变型，也应视为本实用新型的保护范围。