一种IT系统绝缘监测电路的制作方法

本实用新型属于IT系统（电源中性点绝缘供电系统）技术领域，具体涉及一种IT系统绝缘监测电路。

背景技术：

IT系统（电源中性点绝缘供电系统）用于对供电不间断要求很高的场所，如煤矿井下、钢铁厂、医院以及其他要求供电可靠性高的地方。漏电是装置绝缘水平降低引起的常见故障形式之一，在IT系统中需装设一绝缘监测电路来检测漏电电流，及时发出报警信号，以便在尽可能短的时间内消除故障，避免人体触及漏电部位而产生触电危险；避免由于漏电发现不及时扩大故障范围。

IT系统的特征是电源中性点不接地，或经高阻抗接地。当系统内装置绝缘水平降低时产生漏电电流，此电流没有直接返回电源的通路，只能通过其他非故障相对地的阻抗返回电源，由于阻抗很大，漏电电流甚小，因此，进行监测比较困难。目前，绝缘监测电路有多种类型，它们共同特点就是利用漏电时产生的零序电流和（或）零序电压作为检测量。这些检测方式有比较明显缺点，第一是微弱的零序电压和零序电流信号常混杂在各种干扰信号中，给准确检测这些特征信号增加了难度；第二是要使用电流互感器和电压互感器对信号进行变换，对互感器要求精度高、误差小，成本较高；第三是这些方法受电源电压波动影响较大，动作电阻值不固定且不能保护对称性漏电故障。因此，针对这些问题，需要开发一种能有效解决以上缺点的IT系统绝缘监测电路。

技术实现要素：

本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种用于IT系统绝缘监测电路，以提高IT系统绝缘监测的准确度，避免因系统绝缘下降而不被及时发现引起故障范围进一步扩大的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种IT系统绝缘监测电路，包括降压变压器T、三相整流器、稳压电路、采样电路、信号处理电路和报警电路，所述降压变压器T的一次侧分别与IT系统的三相线连接，所述降压变压器T的二次侧分别与三相整流器的输入端连接，所述三相整流器的输出正极与所述IT系统的PE线连接，所述三相整流器的输出负极经采样电路与所述降压变压器T的一次侧的中性点连接；所述稳压电路设置在所述三相整流器的输出正极与输出负极之间，所述采样电路的信号输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述报警电路连接，所述稳压电路用于给所述信号处理电路和报警电路提供电源。

所述稳压电路包括：电容C1、三端稳压器、电阻R1、变阻器R2和电容C2，所述电容C1连接在三相整流器的输出正极与输出负极之间，所述三端稳压器的输入端与三相整流器的输出正极连接，公共端通过变阻器R2与三相整流器的输出负极连接，输出端通过电阻R1与公共端连接，所述电容C2连接在所述三端稳压器的输出端与三相整流器的输出负极之间。

所述采样电路包括变阻器R3和电阻R4，所述信号处理电路包括电阻R5、稳压二极管VD1、二极管VD2、电压比较器A1、运算放大器A2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3；所述变阻器R3的一端与降压变压器T的一次侧的中性点连接，另一端经电阻R4与所述三相整流器的输出负极连接，所述变阻器R3的另一端还与所述电压比较器A1的同相输入端连接，所述电阻R5的一端与所述稳压电路的输出正极连接，另一端通过稳压二极管VD2与所述三相整流器的输出负极连接，所述电阻R5的另一端还与所述电压比较器A1的反向输入端连接，所述电压比较器A1的输出端与所述二极管VD2的正极连接，所述二极管VD2的负极经所述电阻R6后与所述三相整流器的输出负极连接，所述二极管VD2的负极还经电阻R7后与所述运算放大器A2的同相输入端连接，所述运算放大器A2的同相输入端经所述电容C3接地；所述运算放大器A2的输出信号经电阻R8后输出到所述报警电路。

所述报警电路包括三极管VT、发光二极管VD3和电阻R9；所述信号处理电路的输出端与所述三极管VT的基极连接，所述三极管VT的集电极经发光二极管VD3、电阻R9与所述稳压电路输出正极连接，所述三极管VT的发射极与所述稳压电路的输出负极连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型不利用微弱的零序电压和零序电流信号进行绝缘监测，从而省去使用电压互感器和电流互感器高精度仪器，可降低成本；将反映绝缘程度的漏电流转换为电压值来检测绝缘性能，可提高抗干扰性；电源电压在一定范围内波动时，稳压电路输出值不变，受电源电压波动影响较小、动作电阻值固定；由于电源中性点绝缘，所以不论电网系统发生什么类型的漏电故障，电网的线电压仍是三相对称的，即变压器取得电源的线电压对称，所以绝缘监测电路性能不受不平衡负载、不对称故障的影响。出现对称性漏电故障，只要电源容量足够大或故障点距离电源足够远，引起的电源电压降落在允许范围内，稳压电路输出值不变，所以对称性漏电故障仍有监测作用；在系统绝缘性能正常的情况下，变压器、稳压电路处于空载状态，各器件处于截止状态，监测电路功率损耗非常小。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的IT系统绝缘监测电路的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的IT系统绝缘监测电路的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中的稳压电路的电路连接图；

图4为本实用新型实施例中采样电路、信号处理电路和报警电路的电路连接图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种IT系统绝缘监测电路，包括降压变压器T，三相整流器，稳压电路，信号处理电路和报警电路，所述降压变压器T的一次侧分别与IT系统的三相线连接，所述降压变压器T的二次侧分别与三相整流器的输入端连接，所述三相整流器的输出正极与所述IT系统的PE线连接，所述稳压电路设置在所述三相整流器的输出正极与输出负极之间，所述降压变压器T的一次侧的中性点与所述三相整流器的输出负极之间设置有采样电路，所述采样电路的输出端与所述信号处理电路的输入端连接，所述信号处理电路的输出端与所述报警电路连接，所述稳压电路用于给所述信号处理电路和报警电路提供电源。

如图2所示，为本实用新型提供的一种IT系统绝缘监测电路原理图；图2中所示为电源中性点不接地三相三线制系统，即IT系统，L1、L2和L3为三条相线，PE为保护导体。电阻RA为保护用的接地电阻，与PE线相连，负载的外露可导电部分与PE相连。电气装置内线路和设备的对地绝缘电阻分别用RL1、RL2和RL3等效表示。

本实用新型的工作原理如下：降压变压器T自IT系统取得线电压，例如380V，降压至一甚低的电压，例如12V，然后经过三相整流器输出一直流电压。从图中虚线所示可知此直流输出回路正极“+”接至PE线，经接地电阻RA，线路和设备的对地绝缘电阻RL1和（或）RL2和（或）RL3，L1和（或）L2和（或）L3相线，变压器T高压绕组，T的中性点M，转换电阻R返回到整流电路负极“-”。正常时RL1、RL2和RL3的阻值很大，此回路直流电流Id和它在电阻R上产生的电压降UM=Id*R都很小，经动作整定，后续的信号处理电路和报警电路不工作。如果此IT系统内绝缘大幅下降或损坏，RL1和（或）RL2和（或）RL3的阻值大幅度下降（例如降至50kΩ），则此直流电流Id剧增，当它在采样电阻上产生的电压降超过整定值时绝缘监测电路即动作发出报警信号。

具体地，如图3示，所述稳压电路包括：电容C1，三端稳压器、电阻R1、变阻器R2、电容C2，所述电容C1连接在三相整流器的输出正极与输出负极之间，所述三端稳压器的输入端与三相整流器的输出正极连接，公共端通过变阻器R2与三相整流器的输出负极连接，输出端通过电阻R1与公共端连接，所述电容C2连接在所述三端稳压器的输出端与三相整流器的输出负极之间。稳压电路作用是产生一个恒值电压作为比较标准、以及为电路中有源器件提供电源。稳压电路和绝缘监测电路共用变压器、整流电路，可降低本实用新型成本。电源电压经降压变压器T降压后，经三相整流器得到直流电压，例如为+21V，P、N两点分别为“+”、“-”极，经电容器C1滤波，三端稳压器，电阻R1、R2，电容器C2，输出一恒值电压Uz，例如，Uz可以为+5V。该稳压电路，当电源电压在允许范围内波动时，均可得到稳定工作电源，由此可保证绝缘监测性能不受电源电压在一定范围内降低影响。

具体地，如图4示，所述采样电路包括变阻器R3和电阻R4，所述信号处理电路包括电阻R5、稳压二极管VD1、二极管VD2、电压比较器A1、运算放大器A2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C3；所述变阻器R3的一端与降压变压器T的一次侧的中性点连接，另一端经电阻R4与所述三相整流器的输出负极连接，所述变阻器R3的另一端还与所述电压比较器A1的同相输入端连接，所述电阻R5的一端与所述稳压电路的输出正极连接，另一端通过稳压二极管VD2与所述三相整流器的输出负极连接，所述电阻R5的另一端还与所述电压比较器A1的反向输入端连接，所述电压比较器A1的输出端与所述二极管VD2的正极连接，所述二极管VD2的负极经所述电阻R6后与所述三相整流器的输出负极连接，所述二极管VD2的负极还经电阻R7后与所述运算放大器A2的同相输入端连接，所述运算放大器A2的同相输入端经所述电容C3接地；所述电阻R5的另一端还与所述运算放大器A2的反向输入端连接；所述运算放大器A2的输出信号经电阻R8后输出到所述报警电路。

本发明实施例中，电压比较器A1和运算放大器A2可以为集成电路LM324中的两个运算放大器，通过上述的两级电压比较（放大）器，则信号处理电路可以将采样电路输出的采样信号转换为较大的功率去驱动报警电路。

具体地，如图4示，所述报警电路包括三极管VT、发光二极管VD3和电阻R9；所述信号处理电路的输出端与所述三极管VT的基极连接，所述三极管VT的集电极经发光二极管VD3、电阻R9与所述稳压电路输出正极连接，所述三极管VT的发射极与所述稳压电路的输出负极连接。

其中，稳压电路输出端的稳压电源Uz电源经R5、稳压二极管VD1得到参考电压Ur。图4的电阻R3和电阻R4即为图2中的R，反映绝缘程度的漏电流Id流过电阻R3、R4，产生电压降UM，经电阻R3、R4分压后得到取样电压Us，即Us=Id*R4，Us与漏电流Id成正比，IT系统绝缘正常时，漏电流Id非常小，即Us=Id*R4非常小，此时，Us<Ur，按图中参数，此时电压比较器A1输出为低电平，二极管VD2截止，运算放大器A2输出为低电平，三极管VT截止，发光二极管VD3截止。可见，IT系统绝缘正常时，绝缘监测电路不发出报警信号；变压、整流电路处于空载状态，各器件处于截止状态，电路损耗很小。如果此IT系统内绝缘大幅下降或损坏，RL1和（或）RL2和（或）RL3的阻值大幅度下降，则此直流电流Id剧增，即Us=Id*R4迅速增大，Us>Ur，电压比较器A1和运算放大器A2均输出高电平，三极管VT饱和导通，驱动负载点亮发光二极管VD3，绝缘监测电路发出报警信号。

此外，通过在取样电阻R4上串联可调电阻R3，可改变Id，即改变绝缘程度高低，所以可通过调整电阻R3阻值大小实现对绝缘监测电路动作值整定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。