專利名稱：一種漏電保護斷路器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種漏電保護斷路器，特別是一種通過前后級保護特性配合達 到選擇性漏電保護的要求的延時型電流動作式剩余電流保護斷路器。
背景技術：
隨著國民經濟的不斷發展，各類用電量越來越大，對低壓開關電器提出了 高性能和高可靠性的要求，漏電保護斷路器在低壓開關電器中的作用和意義正 越來越得到人們的普遍重視。然而，傳統意義上的單一漏電保護方式的漏電保 護斷路器已不能適應使電按照人們的要求安全和節能為人們工作的迫切需要， 為了合理、有效地減少中性點接地電網由于漏電、人身觸電或接地等故障由漏 電保護器動作造成停電的范圍，利于查找、排除故障，保證用電的安全性、可 靠性，目前，在電網中實現由總漏電保護、分支漏電保護及終端漏電保護構成 的三級漏電保護的選擇性漏電保護已成為一種更加安全可靠的漏電保護新技 術趨勢。
在電網中， 一般總漏電保護斷路器應選用長延時動作型的剩余電流動作斷 路器，額定漏電動作電流一般選擇100mA、 300mA或更高規格；分支漏電保 護應選用短延時動作型的剩余電流動作斷路器，額定漏電動作電流一般選擇 30mA、 100mA或300mA;終端漏電保護應選用額定漏電動作電流不超過30mA 的 一般型的剩余電流動作斷路器，目前普遍使用的 一般型剩余電流動作斷路器 為快速動作型。釆用選擇性漏電保護方式后，當線路中出現剩余電流達到同級 線路漏電保護動作值時，該級剩余電流動作斷路器動作斷開線路，由于分級保 護中的上級剩余電流動作斷路器額定漏電動作電流值比本級剩余電流動作斷 路器大，而且上級剩余電流動作斷路器動作時間比本級剩余電流動作斷路器長，避免了本應同級剩余電流動作斷路器動作而分級保護中的上級剩余電流動 作斷路器動作斷開更大范圍線路的弊端。但如何實現總漏電保護、分支漏電保 護與終端漏電保護在動作時間和動作電流上達到選擇性保護要求的協調配合， 還存在許多尚待解決的技術問題。
目前國內已有的延時型漏電保護斷路器通常采用放大電路提高零序電流 互感器的二次側輸出電壓對電容進行充電，利用電壓檢測元件檢測和判斷電路 某點電壓，當達到其檢測電壓時輸出信號，觸發可控硅和脫扣機構的去磁線圈 形成電容放電回路，驅動脫扣機構動作，使剩余電流動作斷路器斷開線路。已 有漏電保護斷路器利用穩壓二極管反向擊穿的工作特性，選用穩壓二極管作為 電壓檢測元件，由于穩壓二極管穩壓精度低、溫度穩定性差，導致漏電保護斷 路器產品存在漏電動作電流和延時分斷時間波動大等缺陷，當被保護電網內一 旦發生了人身觸電、漏電、接地等故障以后，漏電保護器不能穩定準確可靠地 動作，不利于在前后級保護特性配合方面實現節能匹配以提高漏電保護斷路器 準確可靠選擇動作的能力，不利于漏電選擇性保護技術的推廣和應用。
發明內容
本發明要解決誕有的延時動作型剩余電流動作斷路器的漏電動作電流和 延時分斷時間波動大等缺陷，提供一種高可靠性的新式漏電保護斷路器，可通 過延時動作型剩余電流動作斷路器與一般快速動作型剩余電流動作斷路器的 配合，實現漏電保護斷路器的穩定準確可靠地選擇性動作。
本發明的上述目的是通過如下漏電保護斷路器的技術方案實現的。所述漏 電保護斷路器包括由零序電流互感器構成的檢測元件、對所述零序電流互感器 的二次繞組輸出的漏電信號進行處理的漏電保護電路、以及受所述漏電保護電 路輸出的指令控制用以切斷被保護電路電源的執行機構，所述漏電保護電路由 倍壓整流電路、電壓檢測電路和觸發導通電路組成。所述倍壓整流電路將零序 電流互感器輸出的感應電壓信號升壓后輸送給所述電壓檢測電路，當其輸入端 的電位差達到其門限電壓時，所述電壓檢測器的輸出端輸出信號到所述觸發導
通電路的可控硅SCR的觸發極，觸發可控硅SCR導通，形成使所述的執行機構的脫扣器推桿釋放的放電回路，從而驅動所述執行機構動作斷開被保護電路 的電源，實現漏電或觸電保護功能。
所述倍壓整流電路由電容C2、 C3、整流二極管Dl、 D2組成，通過電容 C2和整流二極管D1、 D2，將零序電流互感器輸出的感應電壓升壓，使電容C3 兩端的電位差達到零序電流互感器二次側輸出的感應電壓U的2倍。
所述電壓檢測電路由電阻R2、 R3、電容C4和電壓檢測器IC1組成，電阻 R2和R3串聯連接在電容C3的兩端，電阻R3連接在電壓檢測器IC1的輸入端 之間，當電容C3被充電出現電位差時，電壓檢測器IC1的兩個輸入端上也出 現電位差，電容C4與電阻R3并聯連接。
所述觸發導通電路由設置在電壓檢測器IC1輸出端后的限流電阻R4和微 觸發型可控硅SCR組成，當可控硅SCR觸發導通后，形成由電容C3和釋i丈 板簧式脫扣器電磁線圈L構成的放電回路。
所述漏電保護電路還包括調節電路。調節電路由串聯連接的電阻Rl和電 位器WR組成，用于調節分斷時間和/或漏電動作電流值，使漏電保護電路的輸 出信號具有提前或/或延時輸出的功能。
所述漏電保護電路還包括保護電路。所述的保護電路由具有后續電路保護 功能的穩壓二極管ZD1和ZD2與具有消除高頻噪聲的電容C1并聯連接構成。
本發明的漏電保護斷路器，其漏電檢測環節只需檢測零序電流，就能將檢 測到的漏電電流信號或觸電電流信號變換輸出為滿足保護電路要求的感應電 壓信號；而且，其漏電保護的驅動不需要輔助電源，當出現漏電電流且漏電電 流達到動作值時，所述電路僅依靠檢測漏電電流所獲取的能量驅動執行元件而 使主斷路器動作。由于本發明的漏電保護斷路器通過合理選擇電壓檢測方式， 提高了電壓檢測精度，明顯提高了漏電保護斷路器準確可靠選擇動作的能力， 因此具有廣泛推廣和應用的價值。
圖1是本發明漏電保護斷路器的保護電路實施例的原理圖。圖中所示實施例的各元器件所用符號的技術名稱說明如下:
Cl、 C2、 C4為無極性的電容。
C3為有極性的電容。
Rl、 R2、 R3、 R4為電阻。
ZD1、 ZD2為穩壓管。
WR為電位器。
Dl、 D2為整流二極管。
IC1為電壓4企測器。
L為釋放板簧式脫扣器電磁線圈。
SCR為微觸發型可控硅。
U為零序電流互感器二次側輸出的感應電壓。
具體實施例方式
下面結合附圖所示的電路實施例對本發明作進一步說明。
本發明的漏電保護斷路器由檢測元件、漏電保護電路和執行機構三個環節 構成。所述^r測元件由零序電流互感器構成，用于將感應^r測到的漏電電流信 號或觸電電流信號變換輸出為滿足漏電保護電路要求的感應電壓信號，所述漏 電保護電路對所述零序電流互感器的二次繞組輸出的漏電信號進行變換、比較 等中間處理，向執行機構輸出具有所需延時輸出功能的控制指令，驅動該執行 機構根據所述漏電保護電路輸出的指令動作，切斷被保護電路的電源。
參照附圖，所述漏電保護電路由保護電路、倍壓整流電路、電壓檢測電路、 觸發導通電路和調節電路組成。所述的保護電路由具有電路保護功能的穩壓二 極管ZD1和ZD2和具有消除高頻噪聲的電容Cl組成。倍壓整流電路由電容 C2、 C3、整流二才及管D1、 D2組成。電壓^r測電路由電阻R2、 R3、電容C4、 電壓檢測器IC1組成。觸發導通電路由放置在電壓檢測器IC1輸出端后的微觸 發型可控硅SCR和限流電阻R4組成。調節電路由Rl和電位器WR組成，用于調節分斷時間、漏電動作電流值。
下面結合附圖分別說明漏電保護電路實施例的具體結構和功能。
1. 保護電路部分
由電容Cl和穩壓管ZD1、 ZD2組成。電容Cl并聯在零序電流互感器的 二次側線圏輸出端上，用于防止電網電源的高頻噪聲干擾，穩壓管ZD1、 ZD2 串聯使用，它們與電容C1并聯連接，以便當零序電流互感器二次側感應電壓 超過規定值時，可將感應電壓鉗位限制在規定值內，保護其后續電路。
2. 倍壓整流電路部分
由電容C2 (容值為幾百納法)、電容C3及整流二極管D1、 D2組成。利 用電容C2的充、放電儲能特性和整流二極管單向導通特性提升了電容C3兩端 的電位，使電容C3兩端的電位差達到了零序電流互感器二次側輸出的感應電 壓U的2倍。根據歐姆定律，隨著電容C3兩端電位差的提高，電容C3放電 時其放電電流也相應提高。本發明僅依靠提高零序電流互感器二次側電壓，即 可獲取滿足釋放板簧式脫扣器電磁線圈L所需的動作功率(400jaVA左右)的 能量，這樣的設計可降低零序電流互感器的制造難度。
3. 電壓檢測電路部分
由電阻R2、 R3、電容C4、 IC1電壓^r測元件組成。當電容C3出現電位差 時，電阻R3的兩端同樣也出現電位差，電阻R3的兩端也是電壓檢測器IC1 的輸入端，根據電壓檢測器的工作原理，當電壓檢測器IC1輸入端的電位差達 到其檢測電壓(或稱門限電壓)時，電壓檢測器的輸出端(即電阻R4端)輸 出信號。與R3并聯的電容C4利用電容的充、放電儲能特性以及電容兩端電壓 不會突變特性來提升電阻R3兩端的電位差，用于使電壓檢測器的輸入端電壓 穩定，保證電壓檢測器工作可靠。電壓檢測器IC1可采用高精度電壓檢測IC， 如S-808系列、R3111系歹'J,檢測電壓在內部被固定，精度達±2%,溫度漂移 小。
4. 觸發導通電路部分
由連接在電壓4企測器IC1輸出端之后的電阻R4和樣i觸發型可控硅SCR組成。電壓檢測器IC1輸出的信號流經限流電阻R4輸入到可控硅SCR的觸發極， 觸發SCR導通，使電容C3和釋放板簧式脫扣器電磁線圖L形成放電回路。
5.調節電路部分
由串聯連接的電阻R1和電位器WR組成。電阻R1、電位器WR作為零序 電流互感器二次側的負載，根據零序電流互感器是電流源的特性以及歐姆定 律，零序電流互感器二次側電流基本不變，因此負載阻值大負載兩端電壓高， 反之負載阻值小負載兩端電壓低。隨著電阻R1、電位器WR兩端的電壓提高 或降低，電容C3兩端的電壓通過倍壓整流電路也相應提高或降低，電壓檢測 器IC1輸入端的電壓也隨之提高或降低，從而使電壓檢測器IC1提前或延遲輸 出信號，觸發可控硅，實現調節漏電動作電流值和/或分斷時間的功能。
下面說明本發明的漏電保護斷路器的工作原理。當被保護線路中出現漏電 電流時，零序電流互感器二次側輸出的感應電壓U,經陶瓷電容C2、 1N系列 整流二極管Dl和D2組成的倍壓整流電路升壓后，對電容C3進行充電，同時 R3的兩端即電壓檢測器IC1的輸入端之間出現電位差，當電阻R3的兩端電位 差達到電壓檢測器IC1的檢測電壓時，電壓檢測器IC1輸出端輸出一個信號， 該輸出信號流經限流電阻R4后輸入到可控-圭SCR的觸發4及，觸發SCR導通， 使電容C3和釋放板簧式脫扣器電磁線圈L形成放電回路，釋放板簧式脫扣器 內的推桿，所述推桿頂出，推動操作機構的脫扣部件動作，驅動漏電保護斷路 器動作斷開被保護電路的電源，實現漏電保護功能。
權利要求
1、一種漏電保護斷路器，所述漏電保護斷路器包括檢測元件，由零序電流互感器構成；漏電保護電路，對所述零序電流互感器的二次繞組輸出的漏電信號進行處理；執行機構，受所述漏電保護電路輸出的指令控制用以切斷被保護電路電源，其特征值于所述漏電保護電路由倍壓整流電路、電壓檢測電路和觸發導通電路組成；所述倍壓整流電路將零序電流互感器輸出的感應電壓信號升壓后輸送給所述電壓檢測電路，當其輸入端的電位差達到其門限電壓時，所述電壓檢測器的輸出端輸出信號到所述觸發導通電路的可控硅SCR的觸發極，觸發可控硅SCR導通，形成使所述的執行機構的脫扣器推桿釋放的放電回路，從而驅動所述執行機構動作斷開被保護電路的電源，實現漏電或觸電保護功能。
2、 根據權利要求1所述的漏電保護斷路器，其中所述的倍壓整流電路由 電容C2、 C3、整流二極管D1、 D2組成，通過電容C2和整流二極管Dl、 D2， 將所述零序電流互感器輸出的感應電壓升壓，使電容C3兩端的電位差達到所述 零序電流互感器二次側輸出的感應電壓U的2倍。
3、 根據權利要求1所述的漏電保護斷路器，其中所述的電壓檢測電路由 電阻R2、 R3、電容C4和電壓檢測器IC1組成，電阻R2和R3串聯連接在電容 C3的兩端，電阻R3連接在電壓檢測器IC1的輸入端之間，當電容C3被充電 出現電位差時，電壓檢測器IC1的兩個輸入端上也出現電位差，電容C4與電 阻R3并聯連接。
4、 根據權利要求1所述的漏電保護斷路器，其中所述的觸發導通電路由 設置在電壓檢測器IC1輸出端后的限流電阻R4和微觸發型可控硅SCR組成，當可控硅SCR觸發導通后，形成由電容C3和釋放板簧式脫和器電磁線圈L構 成的方欠電回路。
5、 根據權利要求1所述的漏電保護斷路器，其中所述的漏電保護電路還 包括調節電路，所述調節電路由串聯連接的電阻R1和電位器WR組成，用于 調節分斷時間和/或漏電動作電流值，使漏電保護電路的輸出信號具有提前或延 時輸出的功能。
6、 根據權利要求1所述的漏電保護斷路器，其中所述的漏電保護電路還 包括保護電路，所述的保護電路由具有后續電路保護功能的穩壓二極管ZD1 和ZD2與電容Cl并聯連接構成。
全文摘要
一種高可靠性的新式漏電保護斷路器，其漏電保護電路由倍壓整流、電壓檢測、觸發導通和調節等電路組成。倍壓整流電路將零序電流互感器輸出的感應電壓信號升壓后輸送給所述電壓檢測電路，當其輸入端的電位差達到其門限電壓時，所述電壓檢測器的輸出端輸出信號到所述觸發導通電路的可控硅SCR的觸發極，觸發SCR導通，從而驅動所述執行機構動作斷開被保護電路的電源。實現漏電或觸電保護功能。本發明產品不僅精度高，而且成本低，可通過延時動作型漏電斷路器與一般快速動作型漏電斷路器的配合，實現漏電保護斷路器的穩定準確可靠地選擇性動作，具有廣泛推廣和應用的價值。
文檔編號H02H3/32GK101599398SQ20081011151
公開日2009年12月9日 申請日期2008年6月5日 優先權日2008年6月5日
發明者司鶯歌, 薛煒梁, 許春方 申請人:浙江正泰電器股份有限公司