专利名称：一种交流高压电防触电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种防触电装置，尤其涉及一种交流高压电防触电装置。
背景技术：
目前， 一般用于预防交流触电(漏电保护)的检测产品较多，但通常只
适合于交流220V， 380V的常规低压线路电压下的触电(漏电)电流检测， 并不适合在数千伏及以上的高压回路下进行触电(漏电)电流检测。按照目 前的相关标准，触电(漏电)电流通常的选用依据是30mA，s安全限值，其 标准产品中的最小值为10mA及5mA。
在低压线路上，触电致人死亡的主要因素是电流。目前的触电电流的安 全值是以常规的低压线路电压(交流220V、 380v)下的人体电阻值而制定 的。但是，在较高电压(如1000伏)以上时其人体皮肤电阻逐渐趋于失效， 当电压达到2400伏时将导致人体烧伤。所以对于较大容量的交流高压发生 设备，如果发生人体触电，其对人体的危害程度将以指数规律增加。对于高 电压而言，其触电安全电流应是一个极小的值。所以，目前的常规交流电压 下的触电保护电流装置，无论是其工作电压值还是触电保护电流值，都是无 法实现对高压触电实行正常保护功能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是在于需要提供一种交流高压电防触 电装置，以保护交流高压设备。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种交流高压电防触电装
置，包括零序电流互感器，两个输入端分别连接所述交流高压设备的两个输出
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乂而；
比较电路，与所述零序电流互感器的二次侧输出端相连，产生比较信号， 并对所述比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得一比较 结果；
整形电路，与所述比较电路相连，对所述比较结果进行整形，获得一整 形结果；
驱动信号发生器，与所述整形比较器相连，根据所述整形结果产生一驱
控制器，与所述驱动信号发生器相连，根据所述驱动信号导通或断开高 压电路。
如上所述的交流髙压电防触电装置中，所述比较电路产生的所述比较信
号包括一零电压信号。
如上所述的交流高压电防触电装置中，所述零序电流互感器，包括 第一原边线圈，
第二原边线圈，与所述第一原边线圈构成双回路，接入所述交流高压设 备的输入电压，且与所述第一原边线圈通过一高压负载连接；
付边线圈， 一端接逻辑地，另一端连接所述比较电路。
如上所述的交流高压电防触电装置中，所述比较电路，包括
正弦波正半周检测比较电路，产生正弦波正半周比较信号，对所述正弦 波正半周比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得所述比 较结果；
正弦波负半周检测比较电路，产生正弦波正半周比较信号，对所述正弦 波正半周比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得所述比
较结果。
进一歩地，所述正弦波正半周检测比较电路，包括第一比较器、第一电 位器、第二电位器及第一偏置电阻，其中-所述第一比较器的反相输入端连接所述第一电位器的动触点，所述第一 电位器一端接地，另一端接所述零序电流互感器；
所述第一比较器的同相输入端连接所述第二电位器的动触点，所述第二 电位器一端接地，另一端连接正电源；
所述第一比较器的输出端经所述第一偏置电阻连接所述正电源；
所述正弦波负半周检测比较电路，包括第二比较器、第一电位器、第二 电位器及所述第一偏置电阻，其中
所述第二比较器的反相输入端并联所述第一比较器的反相输入端；
所述第二比较器的同相输入端连接所述第三电位器的动触点，所述第三
电位器一端接地，另一端接负电源；
所述第二比较器的输出端并联所述第一比较器的输出端。
如上所述的交流高压电防触电装置中，所述整形电路，包括整形比较器、 第四电位器及第二偏置电阻，其中
所述整形比较器的同相输入端连接所述比较电路；
所述整形比较器的反相输入端连接所述第四电位器的动触点，所述第四 电位器一端接地，另一端接正电源；
所述整形比较器的输出端经所述第二偏置电阻连接所述正电源。
如上所述的交流高压电防触电装置中，所述驱动信号发生器，包括二极 管、限流电阻及功率驱动管，其中
所述二极管的正极连接所述整形电路，负极经所述限流电阻连接所述功 率驱动管的基极；
所述功率驱动管的发射极接地，集电极连接所述控制器。
如上所述的交流高压电防触电装置中，所述控制器包括继电器。
与现有技术相比，本实用新型没有采用整流后的直流信号采样，而是直 接对微弱的交流信号采样，在确保高灵敏度地保护交流高压设备的前提下， 减小了整个装置的体积。采取了正弦波正、负半周分别取样的方式，使电路 响应触电电流的时间在半个周期内采样得到了保证。
图1为本实用新型一实施例的组成示意图。
图2为图1所示实施例中零序电流互感器110及比较电路120的组成示意图。
图3为图1所示实施例中部分电路的组成示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，
以下结合附图对本 实用新型作进一歩的详细说明。
图1为本实用新型一实施例的组成示意图，该实施例主要是保护高压变 压器等交流高压发生设备以免发生触电事故。如图1所示，本实用新型实施 例主要包括零序电流互感器110、正弦波半周比较电路120、整形电路130 及驱动控制器140，其中
零序电流互感器110，两个输入端分别连接高压变压器102的两个输出
A山
顿；
比较电路120，与零序电流互感器110的二次侧输出端相连，产生一比 较信号，对该比较信号与零序电流互感器110的输出信号进行比较，获得一 比较结果；典型地，该比较信号可以是一零电压信号；
整形电路130，与比较电路120相连，对比较电路120所获得的比较结 果进行整形，获得一整形结果；
驱动信号发生器140，与整形比较器140相连，根据整形电路130所获 得的整形结果，产生一驱动信号；
控制器150，与驱动信号发生器140相连，根据驱动信号发生器140所 产生的该驱动信号，导通或断开高压电路。
图2为图1所示实施例中零序电流互感器110及比较电路120的组成示意图。请同时参考图1及图2，零序电流互感器110包含一软磁铁芯，以及
缠绕在该软磁铁芯上的第一原边线圈L1、第二原边线圈L2以及付边线圈L3， 其中第一原边线圈Ll和第二原边线圈L2构成双回路，接入一高压变压器的 输入电压，且第一原边线圈Ll和第二原边线圈L2通过一高压负载RL连接。 付边线圈L3 —端接逻辑地，另一端与比较电路120相连，向比较电路传输 零序电流互感器110的输出信号。当没有高压触电发生时，交流高压电流流 经第一原边线圈Ll及第二原边线圈L2时，二者在软磁材料铁芯中产生的磁 场强度相同方向相反，磁场相互抵消为零，所以付边线圈L3输出的感应电 压为零伏。当有触电时，付边线圈L3输出一非零感应交变电压，该非零感 应交变电压与交变磁场的强度以及触电电流成正比。
比较电路120包括一正弦波正半周检测比较电路122及一正弦波负半周 检测比较电路124，其中正弦波正半周检测比较电路122产生一正弦波正半 周比较信号，正弦波负半周检测比较电路124产生一正弦波负半周比较信号， 通过对付边线圈L3的输出信号与该正弦波正半周比较信号及正弦波负半周 比较信号进行比较，获得一比较结果。如果零序电流互感器110的付边线圈 L3输出一零伏感应电压，则该零伏电压与比较信号一致，表示此时没有发生 触电。如果零序电流互感器110的付边线圈L3输出一非零感应交变电压， 则该非零感应交变电压与比较信号不一致，表示此时已经发生触电。
图3为图1所示实施例中整形电路130、驱动信号发生器140及控制器 150的电路图，以及图2所示正弦波正半周检测比较电路122及正弦波负半 周检测比较电路124的电路图。
请同时参考图1及图2，如图3所示，第一比较器U1及第二比较器U2 的反相输入端并联在一起，并连接一第一电位器Rwl的动触点，该第一电位 器Rwl —端接地，另一端接零序电流互感器110的二次侧付边线圈L3的非 接地端。第一比较器U1的同相输入端连接一第二电位器Rw2的动触点，该 第二电位器Rw2—端接地，另一端连接正电源+Vcc。第二比较器U2的相输 入端连接一第三电位器Rw3的动触点，该第三电位器Rw3—端接地，另一 端连接负电源-Vcc。另外，第一比较器U1及第二比较器U2，还分别与正电 源+Vcc和负电源-Vcc连接。第一比较器Ul及第二比较器U2的输出端并联，其输出经一用于上拉
电位的第一偏置电阻R1的一端连接到一整形比较器U3的同相输入端，第一 偏置电阻R1的另一端连接到正电源+Vcc。整形比较器U3的反相输入端连 接一第四电位器Rw4的动触点，该第四电位器Rw4—端接地，另一端接正 电源+Vcc。另外，整形比较器U3还与正电源+Vcc和负电源-Vcc连接。
上述第一电位器Rwl、第二电位器Rw2、第一比较器U1及第一偏置电 阻R1构成前述的正弦波正半周检测比较电路122。第一电位器Rwl、第三 电位器Rw3、第二比较器U2及第一偏置电阻R1构成前述的正弦波负半周 检测比较电路124。
整形比较器U3的输出端经一用于上拉电位的第二偏置电阻R2连接正电 源+Vcc，在连接正电源+Vcc的连接点处引出一信号输出到一二极管D的正 极，该二极管的负极经一限流电阻R3连接到一功率驱动管T的基极。该功 率驱动管T的集电极与一继电器J的控制端连接，发射极接地。该继电器J 的另一端接正电源+Vcc。
上述第四电位器Rw4、整形比较器U3及第二偏置电阻R2构成前述的 整形电路130; 二极管D、限流电阻R3及功率驱动管T构成前述的驱动信 号发生器140。上述的继电器J为前述的控制器150。
本实用新型所使用的电路，没有采用整流后的直流信号采样，而是采用 直接对微弱的交流信号采样，在确保了高灵敏度地保护交流高压设备的前提 下，减小了整个装置的体积、结构变得十分简洁。采取了正弦波正、负半周 分别取样的方式，使电路响应触电电流的时间在半个周期内采样得到了保 证。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理 解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新 型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的 前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本实用新型 的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求1、一种交流高压电防触电装置，以保护交流高压设备，其特征在于，包括零序电流互感器，两个输入端分别连接所述交流高压设备的两个输出端；比较电路，与所述零序电流互感器的二次侧输出端相连，产生比较信号，并对所述比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得一比较结果；整形电路，与所述比较电路相连，对所述比较结果进行整形，获得一整形结果；驱动信号发生器，与所述整形比较器相连，根据所述整形结果产生一驱动信号；控制器，与所述驱动信号发生器相连，根据所述驱动信号导通或断开高压电路。
2、 如权利要求l所述的交流高压电防触电装置，其特征在于 所述比较电路产生的所述比较信号包括一零电压信号。
3、 如权利要求1所述的交流高压电防触电装置，其特征在于，所述零 序电流互感器，包括第一原边线圈，第二原边线圈，与所述第一原边线圈构成双回路，接入所述交流高压设 备的输入电压，且与所述第一原边线圈通过一高压负载连接；付边线圈， 一端接逻辑地，另一端连接所述比较电路。
4、 如权利要求1所述的交流高压电防触电装置，其特征在于，所述比 较电路，包括正弦波正半周检测比较电路，产生正弦波正半周比较信号，对所述正弦 波正半周比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得所述比较结果；正弦波负半周检测比较电路，产生正弦波正半周比较信号，对所述正弦 波正半周比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得所述比 较结果。
5、 如权利要求4所述的交流高压电防触电装置，其特征在于所述正弦波正半周检测比较电路，包括第一比较器、第一电位器、第二 电位器及第一偏置电阻，其中所述第一比较器的反相输入端连接所述第一电位器的动触点，所述 第一电位器一端接地，另一端接所述零序电流互感器；所述第一比较器的同相输入端连接所述第二电位器的动触点，所述 第二电位器一端接地，另一端连接正电源；所述第一比较器的输出端经所述第一偏置电阻连接所述正电源；所述正弦波负半周检测比较电路，包括第二比较器、第一电位器、第二 电位器及所述第一偏置电阻，其中所述第二比较器的反相输入端并联所述第一比较器的反相输入端；所述第二比较器的同相输入端连接所述第三电位器的动触点，所述 第三电位器一端接地，另一端接负电源；所述第二比较器的输出端并联所述第一比较器的输出端。
6、 如权利要求1所述的交流高压电防触电装置，其特征在于，所述整 形电路，包括整形比较器、第四电位器及第二偏置电阻，其中所述整形比较器的同相输入端连接所述比较电路；所述整形比较器的反相输入端连接所述第四电位器的动触点，所述第四 电位器一端接地，另一端接正电源；所述整形比较器的输出端经所述第二偏置电阻连接所述正电源。
7、 如权利要求1所述的交流高压电防触电装置，其特征在于，所述驱 动信号发生器，包括二极管、限流电阻及功率驱动管，其中所述二极管的正极连接所述整形电路，负极经所述限流电阻连接所述功 率驱动管的基极；所述功率驱动管的发射极接地，集电极连接所述控制器。
8、如权利要求l所述的交流高压电防触电装置，其特征在于 所述控制器包括继电器。
专利摘要本实用新型公开了一种交流高压电防触电装置，以保护交流高压设备。该装置包括零序电流互感器，两个输入端分别连接所述交流高压设备的两个输出端；比较电路，与所述零序电流互感器的二次侧输出端相连，产生比较信号，并对所述比较信号与所述零序电流互感器的输出信号进行比较，获得一比较结果；整形电路，与所述比较电路相连，对所述比较结果进行整形，获得一整形结果；驱动信号发生器，与所述整形比较器相连，根据所述整形结果产生一驱动信号；控制器，与所述驱动信号发生器相连，根据所述驱动信号导通或断开高压电路。本实用新型高灵敏度地保护交流高压设备。
文档编号H02H3/32GK201355765SQ20092008341
公开日2009年12月2日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者琳 张, 伟 阎 申请人:武汉计算机外部设备研究所