专利名称：配电网触电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种配电网触电保护装置。
技术背景触电事故是一种常见的危害极大的安全事故，触电不仅有可能造成人员伤亡，也可能引起火灾、大面积停电等后果，从而严重影响社会生产生活。电能从生产到消费一般都要都包括发电、输电、陪电及用电四个环节。不同环节所采用的电压等级和接线方式都是是不同的。其中发电和配电以及大型电力用户多采用6 IOkV中性点不接地系统、输电多采用IlOkV及以上电压等级的中性点直接接地系统，而普通居民用电或小型电力用户多为单相220V、三相380V的采用三相四线制的低压中性点直接接地系统。由于绝缘距离短、覆盖范围广，导致目前触电事故多发生在6 IOkV中性点不接地系统及低压中性点直接接地系统中。对于低压中性点直接接地系统，目前防止触电伤亡的主要措施是装设漏电保护器，俗称漏电保护开关。漏电保护器利用发生漏电或人体触电时电流从接地点分流至大地导致从火线流入的电流大于从零线流出的电流这一现象对漏电做出判断，进而开断回路达到保护目的。对于6 IOkV中性点不接地高压配电网系统，目前防止触电伤亡除加强监护、教育等管理措施外，在技术上主要采取“绝缘”的方式，即采取措施将作业人员与带电体绝缘，避免作业人员接触到带电体，如安装绝缘隔板、设置围栏等。这种方法的显著缺点是作业人员一旦接触到了带电体，就将不可避免的被电击造成严重后果。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种配电网触电保护装置，能够在发生触电时将触电相母线快速短路接地从而有效降低触电人员受伤害的程度。一种配电网触电保护装置，其特别之处在于包括一台三相电压互感器，该三相电压互感器的输入端分别与配电网各相母线连接，而该三相电压互感器的输出端与控制器的输入端连接，该控制器的输出端与断路器的控制端子连接，该断路器的主回路串联在配电网母线与地线之间从而控制相应母线短路接地或不接地。其中配电网中的母线为三相，每一相分别通过一个断路器接地。其中断路器采用额度电压为IOkV的大容量高速开关。其中控制器采用单片机、PLC或工控机。本实用新型的有益效果是可以在人员已经接触到带电体的情况下对其提供有效保护，从而有效的降低触电人员受伤害的程度。当触电时间在Is以内时，电流对人体器官的伤害与与电流对人体器官释放的能量大小有关，亦即流过人体的电荷量有关，当电荷量(电流与时间的乘积)小于O. OlC时，一般不会引起心室颤动。基于上述分析，本实用新型装置采取如下技术方案实现触电保护在发生触电时，将触电相母线短路接地，使触电相线路的电压降至零，同时将原本通过人体流向大地的系统电容电流旁路，限制触电时电流流过人体的时间，从而达到保护触电人员生命安全的目的。
附图I为本实用新型中配电网触电保护装置的结构示意图；附图2为本实用新型中配电网触电保护装置控制器的主控制流程图。
具体实施方式
一种配电网触电保护方法，包括如下步骤当有人触电引起配电网相应触电相母线电压降低、其他两相母线电压升高时，控制器通过对与三相母线连接的电压互感器二次信号进行分析并判断出该相发生人体触电后，将串联在该相母线与地线之间的断路器闭合 从而将该母线短路接地，延迟时间t(t的长度默认为10s，并可人为设定)后自动将前述断路器断开从而恢复触电相的电压。如图I所示，一种配电网触电保护装置，包括一台三相电压互感器(PT)，该三相电压互感器(PT)的输入端(一次绕组)与配电网各相母线连接，而该电压互感器的输出端(二次绕组)与控制器的输入端连接，该控制器的输出端分别与三个断路器的控制端子连接，而断路器的主回路分别串联在配电网三相母线与地线之间。其中断路器采用额度电压为IOkV大容量高速开关，控制器采用单片机、PLC或工控机。另外如图I所示，配电网中的母线为三相，每一相分别通过一个大容量高速开关连接地线。本实用新型开发了一种用于配电网触电保护的装置，该装置可安装于6 IOkV中性点不接地配电网系统，可对系统中发生的人体单相触电事故提供保护，有效降低触电人员受伤害的程度。该装置包括三相电压互感器(PT)，控制器和断路器。三相电压互感器(PT)能够将所安装配电网三相电压信号隔离并转换为幅值较小的可供控制器直接使用的电压信号，同时为装置工作提供电能；控制器通过对由电压互感器提供的配电网三相电压信号进行实施分析，能在Ims内对是否发生人体触电及触电所在相别做出判断，并向对应相的断路器发出合闸信号；断路器采用额定电压为IOkV的大容量高速开关，能在收到合闸信号后2 4ms内完成合闸动作，将发生人体触电相的母线短路接地。如图I所示，包括三相电压互感器(PT)PT，三个断路器K1、K2、K3，配电网母线A、B、C三相。三个断路器K1、K2、K3主回路的上端分别接系统三相母线A、B、C，而三个断路器K1、K2、K3主回路的下端口都接地。电容Cp C2、C3为系统三相母线A、B、C相对地电容。本实用新型的工作原理如下如图I所示，在装置投运后，控制器便利用预设程序对由电压互感器PT测量到的系统三相电压进行实时监测和分析，当发现三相A、B、C中有一相发生人员触电时，则向该相断路器发出合闸信号(如图I所示，若人体接触的是系统C相线路，则控制单元就向断路器K3发合闸信号)将触电相母线短路接地，使触电相导线电压降至零，同时将原本通过人体流向大地的系统电容电流旁路。在断路器合闸一段时间后(该时间可人为设定，如10s)，控制单元向断路器发出分闸信号，使系统自动恢复正常运行。由于该装置判断触电事故所用时间仅为1ms，而断路器合闸所需时间为2 4ms，因此可将触电电流流过人体的时间限制在5ms以内，从而大幅降低了触电导致的伤害程度。以下是对于本实用新型中“触电相母线电压降低、其他两相母线电压升高”(即控制器分析判断原理)的详细说明正弦波的三要素是幅值、相位和周期。交流电网的电压波形都是正弦波，正常运行时三相电压波形幅值相同，相位依次相差120度，而频率都是50Hz,即周期是20ms。因此装置在启动后，通过对三相电压波形进行采集和分析，便可确定三相电压的相位和幅值，这样就可以计算出后续任意时刻三相电压的值，由于系统存在干扰，三相电压波形也不是完全的相互对称，因此当需要计算的时间段离实测的时间段越长时，计算值与实测值得误差越大，为避免这种误差产生，控制器不断通过前一个周波或几个周波的实测值确定波形的相位和幅值，这样便能够较为精确的计算出下一个周波内三相电压随时间的变化情况。在系统发生人体触电时，触电相线路被人体接地，因此电压降至零,而非触电相对地电压则升至系统线电压，即升高3倍。在此过程中系统三相电压不在按原有正弦波规律变化，因此可以通过将实测值与计算值进行对比判断是否发生触电。具体过程为控制器将 三相电压实测值分别与该时刻的计算值进行比较，当三相电压波形的实测值与计算值的差值同时超过±10%时，便认为系统发生了单相触电，并将实测电压比计算电压低的那一相判断为触电相，将实测电压比计算电压高的相判断为非接地相。
权利要求1.一种配电网触电保护装置，其特征在于包括一台三相电压互感器(PT)，该三相电压互感器(PT)的输入端分别与配电网各相母线连接，而该三相电压互感器(PT)的输出端与控制器的输入端连接，该控制器的输出端与断路器的控制端子连接，该断路器的主回路串联在配电网母线与地线之间从而控制相应母线短路接地或不接地。
2.如权利要求I所述的配电网触电保护装置，其特征在于其中配电网中的母线为三相，每一相分别通过一个断路器接地。
3.如权利要求I或2所述的配电网触电保护装置，其特征在于其中断路器采用额度电压为IOkV的大容量高速开关。
4.如权利要求I或2所述的配电网触电保护装置，其特征在于其中控制器采用单片机、PLC或工控机。
专利摘要本实用新型涉及一种配电网触电保护装置，其特点是包括一台三相电压互感器(PT)，该三相电压互感器(PT)的输入端分别与配电网各相母线连接，而该三相电压互感器(PT)的输出端与控制器的输入端连接，该控制器的输出端与断路器的控制端子连接，该断路器的主回路串联在配电网母线与地线之间从而控制相应母线短路接地或不接地。本实用新型的有益效果是可以在人员已经接触到带电体的情况下对其提供有效保护，从而有效的降低触电人员受伤害的程度。
文档编号H02P3/22GK202663345SQ20122021689
公开日2013年1月9日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日
发明者艾绍贵, 车俊禄, 吴旭涛, 樊益平, 唐茂林, 李生涛, 胡炜, 徐玉华, 闫振华, 马波 申请人:宁夏电力公司电力科学研究院