专利名称：一种中线不接地的三相漏电保护方法
技术领域：
本发明涉及一种漏电保护方法，特别是一种中线不接地的三相漏电保护方法， 这种漏电保护方法适用于中线不接地的三相电器设备，特别适用于矿山、煤矿一些 大型三相高压机电设备的漏电保护。
背景技术：
目前很多三相电器设备使用的时候，为了安全都安装有如图1所示的漏电保护 电路装置，这种漏电保护电路装置主要由4个部份组成1、电流互感漏电取样路, 2、取样信号放大电路，3、控制电路，4、漏电保护开关。这种漏电保护电路装置 通过检测三相电路中零序电流大小的变化，来判断三相电路对地是否漏电，然后控 制电路输出一个控制信号驱动电磁开关，把供电线路切断。
图1的工作原理是，当三相电线路的负载完全对称，并且线路对地没有漏电时， 由于A、 B、 C三相总电流的代数和等于零，流过中线的电流也等于零，因此电流 互感器漏电检测电路无感应电动势输出，即，电流互感器漏电检测电路无信号输出。
当A、 B、 C三相的其中一相与大地漏电时，由于A、 B、 C三相总电流的代 数和不再等于零，流过中线的电流也不等于零，此时电流互感器漏电检测电路就会 有感应电动势输出，即，电流互感器漏电检测电路有信号输出。
当A、 B、 C三相的其中一相与大地漏电时，电流互感器漏电检测电路输出的 信号通过取样放大电路放大，再经控制电路放大，然后把信号输出到保护开关，驱 动保护开关动作，使三相电压输出断开，从而达到漏电保护的目的。
从原理上来说，如图l所示电路，如果三相电的中线不接地，即使没有漏电保 护装置，当A、 B、 C三相其中的一相与大地发生接触时，三相电与大地之间也不 会有电流，因此不用担心供电线路出现过载的问题，同时，因为三相电与大地没有 构成电流通路，这样，即使人们不注意触及三相电，由于三相电与大地没有电流回 路，人体也不会产生触电。
由于这个原因，目前矿山、煤矿很多电器设备，特别是三相高压电器设备，为 了用电安全， 一般三相电的中线都不接地。但是三相电中线不接地，也不能确保用电绝对安全。因为矿山和煤矿工作环境 相当恶劣，并且电器设备都属于大型移动高压设备，对它进行供电需要通过高压移 动电缆进行连接，而高压移动电缆很容易被机械扎破，造成单相线路接地；当单相 无意中被接地之后，如果人们无意中再触及另一相高压电，或电器设备绝缘不好漏 电，就会使人身安全受到严重威胁，因为两相电之间可以通过人体和大地构成电流 回路，使人体发生触电的致命危险。
另外，由于三相输电线路与大地之间存在分布电容，g卩三相输电线路与大地 之间相当于一个电容，同时，三相输电线路和大地分别与电离层之间也存在电容， 这样，三相输电线路与大地之间的总分布电容就等于三相输电线路和大地分别与 电离层之间的电容串联之后，再与三相输电线路与大地之间的电容并联之和；三相 输电线路带电时，就相当于电源对三相输电线路与大地之间存在分布电容进行充、 放电。
当三相电的电压很高时，三相输电线路与大地之间分布电容充电时存储的能量 也会很大，此时，当人体触及三相输电线，分布电容就会对人体进行放电，如果分 布电容放电的总电荷(能量)达到45微库仑，人体就会感觉到麻电，当电容放电 的总电荷(能量)超过50毫库仑时，触电就会有危及生命的危险。
根据计算，一般三相输电线路与地球之间的电容大约为几千 几万微微法拉之
间(与供电系统的线路长度以及导线的粗细有关)。如果三相输电线路与地球之间 的电容大于5000微微法，且三相输电线路的电压大于5000伏时，当人体触及三相 输电线路中的任何一相，人体就会存在生命危险;或当设备与某相电路产生漏电时， 人体触及漏电设备，也会存在生命危险。因为，流过电容器充放电的平均电流已经 超过为5毫安，并且瞬间电流比平均电流大很多倍。
上述这种触电属于高压静电放电，与人们不注意触及CRT显示器或电视机中 显像管高压阳极的情况很相似，CRT显像管的高压阳极对阴极的电压最高为3万 伏，其对大地的电位(静电)大约为1.5万伏，高压阳极对大地的分布电容一般为 1千微微法左右。矿山设备的三相电压一般为6000伏(有效值)，三相输电线路 对地电压的最大值大约为5000伏，但矿山设备输电线路对地的分布电容显然要比 显像管的高压阳极对地分布电容大很多，比如大5倍，那么人体触及三相输电线路 时对人体生命的威胁，就会远远大于人体触及显像管高压阳极时所受到的威胁。
对于如图1所示的漏电保护电路装置，如果三相输电线路的中线不接地，其漏 电保护是不起作用的。
本发明的目的就是解决中线不接地的三相输电线路发生单相碰地或设备漏电时的保护技术问题，以保证电器工作安全和防止人体触电。同时，本发明对中线接 地的三相输电线路发生单相碰地或设备漏电时，同样也起保护作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种对中线不接地的三相用电设备进行漏 电保护的方法，以确保用电设备和人身安全。同时，本发明对中线接地的三相输电 线路发生单相碰地或设备漏电时，同样也起保护作用。
本发明解决问题的技术方案是，提供一种中线不接地的三相漏电保护方法，其 特征在于，所述方法包括 一个由三个电容器组成的浮地节点电路、 一个由取样变 压器组成的有多个不同幅度信号输出的取样电路、一个具有多路放大信号输出的取 样量化信号放大电路、 一个能驱动继电器或电磁开关工作的控制信号放大电路、一 个电磁控制开关或继电器附属电路。
利用浮地节点的电位作为变压器取样电路的一个参考点，另一参考点是大地， 当两点之间的电压(或电位)发生变化时，就认为三相电路漏电，变压器取样电路 就有信号输出，漏电信号经过取样量化信号放大电路放大，再经控制信号放大电路 放大，输出驱动信号给电磁控制开关把供电线路切断，或输出驱动信号给继电器， 使继电器动作，实现其它附属功能。
本发明其中一个重要技术是，设置一个浮地节点作为漏电信号的取样参考点， 把三个电容器的一端分别与三相输电线路连接，三个电容器的另一端互相连接在一 起，互相连接在一起的点，称为三相输电线的浮地，或浮地节点，正常工作时此浮 地节点电位与大地电位相同。
本发明另一个重要技术是，采用变压器来对漏电信号进行取样，取样变压器初 级线圈的一端与大地连接，另一端与浮地节点连接。
取样变压器的次级线圈有多个抽头，即取样变压器的次级线圈最少有两个(包 括两个)输出端子；因此，取样变压器次级线圈有多组幅度不同的取样信号输出， 每组取样输出信号分别被取样量化信号放大电路进行放大，目卩取样量化信号放大 电路由多路放大电路组成。
_本发明再有一个重要技术是，取样量化信号放大电路有多个信号放大通道，即 取样量化信号放大电路至少有一个(包括一个)以上信号放大通道。
本发明还有一个重要技术是，控制信号放大电路可根据实际情况需要，对取样 量化信号放大电路多路输出信号进行选择，选择其中一路或两路输出信号进行放大，作为驱动信号输出给电磁控制开关把供电线路切断，或输出驱动信号给继电器， 通过继电器去控制其它附属设备工作，如信号灯、音响警报、远程报警系统等。
本发明的中线不接地的三相漏电保护方法，对于中线接地的三相漏电保护同样 有效。
采用本发明的方法，可给矿山、煤矿诸多用电生产设备带来安全保障，给设备 操作人员带来生命安全。
以下结合附图通过实施列对本发明做进一步详细说明。
图1是目前广泛使用的三相漏电保护电原理图。
图2是本发明的一种三相中线不接地漏电保护实施例电原理图。
具体实施例方式
图2所示是本发明的一种三相中线不接地漏电保护实施例电原理图。图2中， 101单元为三相公共端(中线)不接地的供电线路，图中的三线圈表示三相发电机 或三相变压器的三个次级线圈。
102单元为浮地节点电路，三个电容器C1、 C2、 C3的一端分别与三相输电线 路连接，三个电容器的另一端互相连接在一起，互相连接在一起的点F，称为三相 输电线的浮地，或浮地节点。当三相输电线路的电压完全相等，且三个电容器C1、 C2、 C3的容量也完全相等时，浮地节点F的电位就与大地的电位完全相同，艮卩， 此时浮地节点的电位等于O。这是因为，任一时刻三相电压或电流的向量和等于O 的缘故。
103单元为变压器取样电路，取样变压器初级线圈的一端与大地连接，另一端 与浮地节点连接。正常工作时，由于浮地节点的电位与大地相同，取样变压器初级 线圈的两端没有电压，当三相电中的A、 B、 C任一相线路与大地相碰或对地漏电 时，电容器C1、 C2、 C3上的存储电压就会通过取样变压器初级线圈以及大地构成 回路放电。比如，图2中的A线碰地(漏电的极端情况)，那么，电容器C1存储 的电压一端就会经过保护开关再到线路A，经大地，再经取样变压器初级线圈回到 电容器C1的另一端，这相当于电容器C1存储的电压直接通过取样变压器初级线 圈进行放电，与此同时，也相当于取样变压器的初级线圈与C1并联后，再与其它 两个电容联接，构成一个LC充放电回路。取样变压器的次级线圈有多个抽头，即，取样变压器次级线圈有多组幅度不同 的取样信号输出，因为，实际情况要比上面分析的三相电中的某一相线路与大地相 碰的情况复杂非常多，虽然都是漏电，但漏电的程度有大有小。
由于矿山设备作业环境恶劣，空气的湿度不稳定，而高压线路不可能安装在严 格密封的容器之中，特别是机电设备为了散热， 一般都要通过风扇驱动空气流动来 散热，而空气在高压强电场中会产生极化放电，这也相当于漏电，但漏电程度与空 气的湿度有关，还与空气的介电常数有关。如果漏电保护动作过于灵敏，会影响设 备的工作效率；如果太迟钝，则对人身安全没有保障，因此，漏电保护门限，即灵 敏度必须要经常进行调整，这些数据调整工作可通过控制信号放大电路对取样量化 信号放大电路的多路输出信号进行选择来实现，即通过选择取样变压器次级线圈不 同幅度的取样信号输出来实现。
104单元为取样量化信号放大电路，取样量化信号放大电路由多路放大电路组 成，每路放大电路专门放大取样变压器次级线圈输出的某组幅度与其它组幅度不同 的取样信号，因此，把这种用于对不同幅度取样信号进行放大的放大电路称之为取 样量化信号放大电路。
105单元为控制信号放大电路，控制信号放大电路可根据实际情况需要，对取
样量化信号放大电路多路输出信号进行选择，选择其中一路或两路输出信号进行放 大，然后输出驱动信号给继电器或电磁控制开关执行相关动作，比如，把供电线路 切断，或者控制其它附属设备工作。实际工作中，通常都是把取样信号幅度最小的 一路输出信号作为固定输出，其它幅度的取样信号进行选择输出，这样相当于双保 险。
106单元为电磁保护开关或继电器电路，当漏电严重程度超过某个限定值时， 控制信号放大电路就会有驱动信号输出，使保护开关动作，把三相输出电压线路切 断，避免人体触电或机电设备发生重大事故，或者控制信号放大电路输出驱动信号 给继电器，通过继电器去控制其它附属设备工作，如信号灯、音响警报、远程报警 系统等。
本发明的中线不接地的三相漏电保护方法，对于中线接地的三相漏电保护同样 有效，并且采用变压器取样可以提高漏电保护的灵敏度。
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权利要求
1、一种中线不接地的三相漏电保护方法，其特征在于，所述方法包括一个由三个电容器组成的浮地节点电路、一个由取样变压器组成的有多个不同幅度信号输出的取样电路、一个具有多路放大信号输出的取样量化信号放大电路、一个能驱动继电器或电磁开关工作的控制信号放大电路、一个继电器或电磁控制开关；利用浮地节点的电位作为变压器取样电路的一个参考点，另一参考点是大地，当两点之间的电压(或电位)发生变化时，就认为三相电路漏电，变压器取样电路就有信号输出，漏电信号经过取样量化信号放大电路放大，再经控制信号放大电路放大，输出驱动信号给电磁控制开关把供电线路切断，或输出驱动信号给继电器，使继电器动作，实现其它附属功能。
2、 根据权利要求1所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，三个电容器的一端分别与三相输电线路连接，三个电容器的另一端互相连接在一起，互相连接在一起的点，称为三相输电线的浮地，或浮地节点，正常工作时此浮地节点电位与大地电位相同。
3、 根据权利要求1所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，取样变压器初级线圈的一端与大地连接，另一端与浮地节点连接。
4、 根据权利要求1所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，取样变压器的次级线圈有多个抽头，B卩取样变压器的次级线圈最少有两个(包括两个)输出端子。
5、 根据权利要求1所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，取样变压器的次级线圈有多组幅度不同的取样信号输出，每组取样输出信号分别被取样量化信号放大电路进行放大，即取样量化信号放大电路由多路放大电路组成。
6、 根据权利要求1所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，取样量化信号放大电路有多个信号放大通道，即取样量化信号放大电路至少有一个(包括一个)以上信号放大通道。
7、 根据权利要求l所述的中线不接地三相漏电保护方法，其特征在于，控制信号放大电路可根据实际情况需要，对取样量化信号放大电路的多路输出信号进行选择，选择其中一路或两路输出信号进行放大，作为驱动信号输出给电磁控制开关把供电线路切断，或输出驱动信号给继电器，通过继电器去控制其它附属设备工作，如信号灯、音响警报、远程报警系统等。
8、本发明的中线不接地的三相漏电保护方法，对于中线接地的三相漏电保护同样有效。
全文摘要
本发明公开了一种中线不接地的三相漏电保护方法。其包括一个由三个电容器组成的浮地节点电路、一个由取样变压器组成的有多个不同幅度信号输出的取样电路、一个具有多路放大信号输出的取样量化信号放大电路、一个能驱动继电器或电磁开关工作的控制信号放大电路、一个继电器或电磁控制开关。利用浮地节点电位作为变压器取样电路的一个参考点，另一参考点是大地，当两点之间的电压发生变化时，就认为三相电路漏电，变压器取样电路就有信号输出，漏电信号经过取样量化信号放大电路放大，再经控制信号放大电路放大，最后驱动电磁开关工作，把供电线路切断，或驱动继电器动作，实现其它附属功能。本发明对中线接地的三相漏电保护同样有效。
文档编号H02H3/14GK101673931SQ20091017117
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月9日 优先权日2009年9月9日
发明者陶显芳 申请人:陶显芳