專利名稱：戶外零序保護網系統及保護方法
技術領域：
本發明涉及一種戶外作業設備在作業范圍內能夠確保其操作人員人身安全的戶外零序保護網系統及保護方法，主要用于戶外建筑行業，屬戶外作業設備保護系統制造領域。
背景技術：
目前建筑エ地上，只要施工的エ地外圍有中壓架空線路(如10kV)，為了防止塔吊鋼繩接觸到中壓架空線，按照安監局要求，必須在塔吊與架空線路之間架設保護裝置，目的為了防止塔吊超過界限發生中壓觸電的惡性事故。例如在建筑エ地上的塔吊與中壓架空線之間建立ー套保護網，防止塔吊鋼繩直接接觸中壓架空線，造成人生安全事故。該保護裝置在結構設計上一般采用鋼管層層搭建起來的防護架。其不足之處一是這種裝置建造エ 期長，成本高，最少的建造也在幾十萬人民幣，并且在建造過程中存在一定的安全隱患；ニ是使用過程中受風カ影響較大，存在倒塌的不安全隱患。
發明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種戶外作業設備在作業范圍內作業時，能夠確保作業設備操作人員人身安全的戶外零序保護網系統及保護方法。設計方案為了實現上述設計目的。I、主電路連接關系主電路采用TN-S供電系統，隔離開關上端電源由外部配電柜引來，下端經過交流接觸器II主觸頭、三只電能表、三只主電路斷路器，連接至被保護裝置電路總箱。TN-S供電系統，保護線(PE)線和工作零線(N)分開使用，專線專用，最大程度上防止其斷線的可能性，主電路斷路器采用零序保護開關，如再對被保護設備進行重復接地。只有當保護線和重復接地線全部斷線，有相線漏電且零序保護開關失靈拒動，人身接觸到漏電設備且構成電流回路，才能造成人身傷害。2、控制回路連接關系控制回路電源(L1、L2、L3)經過三只熔斷器以后，L3和工作零線(N)經過兩個串聯的零序互感器后，工作零線(N)接至所有控制回路元器件一端并與保護網可靠連接。控制線L3經過停止按鈕、啟動按鈕接至交流接觸器I線圈，實現啟動過程。交流接觸器I常開觸頭I上端電源由停止按鈕下端引來，交流接觸器I常開觸頭I下端引至交流接觸器I線圈，實現自鎖，再引至交流接觸器I常開觸頭II，經過時間繼電器延時斷開常閉觸頭連接至中間繼電器線圈、時間繼電器線圈，隔離交流接觸器I線圈和中間繼電器線圈自鎖電源，為故障消音和斷電停機做好準備。L3經過復位按鈕、中間繼電器常開觸頭I連接至中間繼電器線圈和時間繼電器線圈，實現中間繼電器和時間繼電器自鎖，對故障報警器的故障消音做好準備。L3經過交流接觸器I常閉觸頭、中間繼電器觸頭II引至報警器，實現故障時報警功能。LI、L2經過交流接觸器I主觸頭連接至交流接觸器II線圈，實現主電路(交流接觸器II主觸頭)的啟動。相線L1、L2、L3分別連接至電源指示燈一端，對主電路進行帶電顯示。控制系統設有開、關機按鈕(可實現遠程啟動/停止)，故障斷電停機(只有解除故障才能復位通電運行)，配備聲光報警及消音功能。控制回路采用兩個零序電流保護原器件串聯，防止故障時零序電流保護原器件故障拒動，増加了安全可靠性。3、圖6為零序保護原理圖。其主要組成部分是主開關、檢測不平衡電流用互感器和脫扣器。由主開關輸出的ニ根導線同時穿過環形鐵心，再接至負載。主開關手動閉合后，不平衡電流Id=O,此時穿過環形鉄心上的主電路電流Il和12大小相等、方向相反，11+12=0。在環形鐵心中兩電流分別產生的磁通Φ1與Φ2大小相等、方向相反。鐵心中產生的合成磁通Φ1+Φ2=0，故互感器環形鐵心上的另ー個二次繞組回路沒有感應電壓，U2=0，脫扣器不動作。當被保護設備接觸到保護網，產生零序電流Id，Id=Il+I2，此時環形鐵心中產生的合成磁通Φ = Φ1+Φ2=Φ(1，則鐵心上二次繞組回路產生感應電壓U2。(即電流通過大地形成回路，產生了零序電流。這個電流不經過互感器一次線圈流回，破壞了平衡，于是鐵芯中便有零序磁通，使二次線圈輸出脫扣信號。)當零序電流増大到預定的數值時(最低可調至5mA)，脫扣器動作，主開關的鎖扣被釋放而分斷電路(分斷時間< O. Is)。技術方案I :戶外零序保護網系統，控制器中主電路的多路電源輸出端分別與被防護裝置的電源輸入端連接，控制器中控制回路信號端通過導線與保護網連接，保護網位于被保護對象與保護對象之間。 技術方案2 :戶外零序保護網系統的保護方法，⑴正エ常工作隔離開關合閘、保護斷路器I斷路器II合閘，交流接觸器I線圈得電，交流接觸器I觸頭吸合，交流接觸器II線圈得電，交流接觸器II觸頭閉合，多路主電路斷路器合閘，外部源電通過隔離開關交流接觸器II觸頭、電能表及多路主電路斷路器分別向被防護裝置供電；當被防護裝置碰到保護網時，斷路器I和斷路器II脫扣，交流接觸器I線圈失電，交流接觸器I觸頭分斷，交流接觸器II線圈失電，交流接觸器II觸頭分斷，主電路輸出線路停電，從而起到保護被防護裝置的目的。技術方案3 :戶外零序保護網系統的保護方法，(I)正エ常工作隔離開關合閘、多路主電路斷路器合閘、斷路器I和斷路器II合閘，控制按鈕II 23啟動，交流接觸器I線圈得電，交流接觸器I常閉觸頭分斷交流接觸器I常開觸頭和交流接觸器I常開觸頭II吸合，交流接觸器I自鎖，中間繼電器線圈得電，時間繼電器線圈得電，中間繼電器觸頭I和中間繼電器觸頭II吸合，中間繼電器和時間繼電器自鎖，時間繼電器觸頭斷開交流接觸器I主觸頭閉合，交流接觸器II線圈(3)得電，交流接觸器II觸頭閉合；停止按鈕I 22啟動，啟動按鈕II 23啟動，控制按鈕II 23啟動；(2)故障發生時斷路器I和斷路器II脫扣，交流接觸器I線圈失電，交流接觸器I主觸頭分斷交流接觸器II線圈失電，交流接觸器II觸頭分斷，輸出線路停電交流接觸器I常閉觸頭復位，報警器啟動，復位按鈕啟動，故障消除。本發明背景技術相比，一是戶外零序保護網系統建造過程安全快捷，成本低，能夠大面積和超高度建造，安全性能多重保障(在被保護設備接觸保護網時可選擇被保護設備斷電停機和高壓電カ線路自動跳閘、閉鎖，同時啟動報警裝置，只有經過安全管理人員許可才能復位通電，方便安全管理)，反應靈敏度高，操作簡單、實用；ニ是與背景技術相比，降制成本90%，エ效高，一次性驗收通過安監部門驗收。
圖I是戶外零序保護網系統的方框示意圖。
圖2是控制器(配電箱)第一種實施例的電路原理示意圖。圖3是控制器(配電箱)第二種實施例的電路原理示意圖。圖4是圖I和圖2的方框示意圖。圖5是圖I和圖3的方框示意圖。圖6是零序保護原理示意圖。圖7是圖I應用示意圖。
具體實施方式
實施例I :參照附圖1、2、4、6。一種戶外零序保護網系統，控制器101中主電路4的多路電源輸出端分別與被防護裝置201的電源輸入端連接，控制器101中控制回路11信號端通過導線與保護網301連接，保護網301位于被保護對象201與保護對象401之間
所述被防護裝置201為塔吊，現有技術中的塔吊；所述防護對象401為中壓線，建筑エ地附近的架空中壓線。所述保護網301零線保護網且由多根裸露的金屬導線構成。所述主電路4中多路主電路斷路器(8、9、10)輸出端分別接被保護裝置201，多路主電路斷路器(8、9、10)輸入端分別接電能表(5、6、7) —端，電能表(5、6、7)另一端并接接交流接觸器II觸頭2 —端，交流接觸器II觸頭2另一端接隔離開關I輸出端及控制器101中控制回路11的三相電源的相線端(LI、L2、L3)連接，隔離開關I輸入端接外部電源。所述控制回路11中三相電源的相線端(L1、L2、L3)中的L1、L2分別與交流接觸器I觸頭15 —端連接，交流接觸器I觸頭15另一端通過交流接觸器II線圈3構成回路，零線N及相線L3分別與保護斷路器I 12—端連接，保護斷路器I 12另一端分別與保護斷路器
II13—端連接，保護斷路器II 13另一端通過交流接觸器I線圈14構成回路且通過導線與保護網301連接。實施例2 :在實施例I的基礎上，所述電能表(7、8、9)另一端并接接空氣開關501一端，空氣開關501接浪涌保護器502 —端，浪涌保護器502另一端接地。實施例3 :在實施例I或2的基礎上，戶外零序保護網系統的保護方法，其特征是⑴正エ常工作隔離開關I合閘、保護斷路器I 12斷路器II 13合閘，交流接觸器I線圈14得電，交流接觸器I觸頭15吸合，交流接觸器II線圈3得電，交流接觸器II觸頭2閉合，多路主電路斷路器(8、9、10)合閘，外部源電通過隔離開關I交流接觸器II觸頭2、電能表(5、
6、7)及多路主電路斷路器(8、9、10)分別向被防護裝置201供電；當被防護裝置201碰到保護網301時，斷路器I 12和斷路器II 13脫扣，交流接觸器I線圈14失電，交流接觸器I觸頭15分斷，交流接觸器II線圈3失電，交流接觸器II觸頭2分斷，主電路輸出線路停電，從而起到保護被保護裝置201的目的。實施例4 :參照附圖1、3、5、6。戶外零序保護網系統，所述控制回路11中三相電源的相線端(LI、L2、L3)中的LI、L2分別通過熔斷器與交流接觸器I主觸頭29 —端連接，交流接觸器I主觸頭29另一端通過交流接觸器II線圈3構成回路，零線N及相線L3分別與保護斷路器I 20 —端連接，斷路器I 20另一端分別與斷路器II 21 一端連接，斷路器II 21另一端ー頭(零線N)接保護網301、另ー頭(相線L3)與停止按鈕I 22 —端連接，停止按鈕
I22另一端與啟動按鈕II 23—端及交流接觸器I常開觸頭I 26—端連接，啟動按鈕II 23另一端與交流接觸器I線圈25 —端、交流接觸器I常開觸頭I 26及交流接觸器I常開觸頭II 27—端連接，交流接觸器I線圈25另一端分別接防護網301、通過短接片36接電源指示燈(17、18、19)一端、中間繼電器線圈30另一端、時間繼電器線圈33另一端，交流接觸器I常開觸頭26另一端接交流接觸器I常開觸頭II 27 一端，交流接觸器I常開觸頭II 27另一端接時間繼電器觸頭34 —端，時間繼電器觸頭34另一端接時間繼電器線圈33 —端、中間繼電器線圈30 —端，相線L3接復位按鈕24 —端及交流接觸器I常閉觸頭28 —端，復位按鈕24另一端接中間繼電器觸頭I 31—端，中間繼電器觸頭I 31另一端接中間繼電器線圈30 —端和時間繼電器線圈33 —端，交流接觸器I常閉觸頭28另一端接中間繼電器觸頭
II32 一端。實施例5 :實施例4的基礎上，所述中間繼電器觸頭II 32另一端接報警器35—端，報警器35另一端接斷路器II 21另一端ー頭(零線N)。實施例6 :在實施例4或5的基礎上，戶外零序保護網系統的保護方法，
(1)正常工作隔離開關I合閘、多路主電路斷路器(10、11、12)合閘、斷路器I20和斷路器II 21合閘，控制按鈕II 23啟動，交流接觸器I線圈25得電，交流接觸器I常閉觸頭28分斷交流接觸器I常開觸頭26和交流接觸器I常開觸頭II 27吸合，交流接觸器I自鎖，中間繼電器線圈30得電、時間繼電器(33)得電，中間繼電器觸頭I 31和中間繼電器觸頭II 32吸合，中間繼電器自鎖，時間繼電器觸頭34斷開，停止按鈕I 22啟動，啟動按鈕
II23啟動交流接觸器I主觸頭29閉合，交流接觸器II線圈3得電，交流接觸器II觸頭2閉合；
(2)故障發生時斷路器I20和斷路器II 21脫扣，交流接觸器I線圈25失電，交流接觸器I主觸頭29分斷交流接觸器II線圈3失電，交流接觸器II觸頭2分斷，輸出線路停電交流接觸器I常閉觸頭28復位，報警器35啟動，復位按鈕24啟動，故障消除。需要理解到的是上述實施例雖然對本發明的設計思路作了比較詳細的文字描述，但是這些文字描述，只是對本發明設計思路的簡單文字描述，而不是對本發明設計思路的限制，任何不超出本發明設計思路的組合、増加或修改，均落入本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種戶外零序保護網系統，其特征是控制器(101)中主電路(4)的多路電源輸出端分別與被防護裝置(201)的電源輸入端連接，控制器(101)中控制回路(11)信號端通過導線與保護網(301)連接，保護網(301)位于被保護對象(201)與保護對象(401)之間。
2.根據權利要求I所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述被保護裝置(201)為塔吊；所述保護對象(401)為中壓線。
3.根據權利要求I所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述保護網(301)零線保護網且由多根裸露的金屬導線構成。
4.根據權利要求I所述的戶外零序保護網系統,其特征是所述主電路(4)中多路主電路斷路器(8-10)輸出端分別接被防護裝置(201)，多路主電路斷路器(8-10)輸入端分別接電能表(5-7) —端，電能表(5-7)另一端并接接交流接觸器II觸頭(2) —端，交流接觸器II觸頭(2)另一端接隔離開關(I)輸出端及控制器(101)中控制回路(11)的三相電源的相線端(LI、L2、L3)，隔離開關(I)輸入端接外部電源。
5.根據權利要求4所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述電能表(5-7)另一端并接接空氣開關(501)—端，空氣開關(501)接浪涌保護器(502)—端，浪涌保護器(502)另一端接地。
6.根據權利要求I所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述控制回路(11)中三相電源的相線端(LI、L2、L3)中的LI、L2分別與交流接觸器I觸頭(15) —端連接，交流接觸器I觸頭(15)另一端通過交流接觸器II線圈(3)構成回路，零線N及相線L3分別與保護斷路器I (12)—端連接，保護斷路器I (12)另一端通過交流接觸器I線圈(14)構成回路且通過導線與保護網(301)連接。
7.根據權利要求I所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述控制回路(11)中三相電源的相線端(L1、L2、L3)中的L1、L2分別通過熔斷器與交流接觸器I主觸頭(29)—端連接，交流接觸器I主觸頭(29)另一端通過交流接觸器II線圈(3)構成回路，零線N及相線L3分別與保護斷路器I (20)—端連接，斷路器I (20)另一端分別與斷路器II (21)—端連接，斷路器II (21)另一端一頭零線N接保護網(301)、另ー頭相線L3與停止按鈕I (22) —端連接，停止按鈕I (22)另一端與啟動按鈕II (23) 一端及交流接觸器I常開觸頭I (26) —端連接，啟動按鈕II (23)另一端與交流接觸器I線圈(25) —端及交流接觸器I常開觸頭I(26)另一端連接，交流接觸器I線圈(25)另一端接保護網(301)、中間繼電器線圈(30)另一端、時間繼電器線圈(33)另一端、交流接觸器I常開觸頭(26)另一端接交流接觸器I常開觸頭II (27)—端，交流接觸器I常開觸頭II (27)另一端接時間繼電器觸頭(34)—端，時間繼電器觸頭(34)另一端接時間繼電器線圈(33)—端，相線L3接復位按鈕(24)—端及交流接觸器I常閉觸頭(28)—端，復位按鈕(24)另一端接中間繼電器觸頭I (31)—端，中間繼電器觸頭I (31)另一端接中間繼電器線圈(30)—端，中間繼電器線圈(30)—端與時間繼電器線圈(33)連接，交流接觸器I常閉觸頭(28)另一端接中間繼電器觸頭II (32) 一端。
8.根據權利要求7所述的戶外零序保護網系統，其特征是所述中間繼電器觸頭II(32)另一端接報警器(35) —端，報警器(35)另一端接保護網(301)。
9.一種如權利要求I所述的戶外零序保護網系統的保護方法，其特征是⑴正常工作隔離開關(I)合閘、保護斷路器I (12)斷路器II (13)合閘，交流接觸器I線圈(14)得電，交流接觸器I觸頭(15)吸合，交流接觸器II線圈(3)得電，交流接觸器II觸頭(2)閉合，多路主電路斷路器(8-10)合閘，外部電源通過隔離開關(I)交流接觸器II觸頭(2)、電能表(5-7)及多路主電路斷路器(8-10)分別向被防護裝置(201)供電；當被防護裝置(201)碰到保護網(301)時，斷路器I (12)和斷路器II (13)脫扣，交流接觸器I線圈(14)失電，交流接觸器I觸頭(15)分斷，交流接觸器II線圈(3)失電，交流接觸器II觸頭(2)分斷，主電路輸出線路停電，從而起到保護被保護裝置(201)的目的。
10.一種如權利要求I所述的戶外零序保護網系統的保護方法，其特征是 (1)正常工作 隔離開關(I)合閘、多路主電路斷路器(10-12)合閘、斷路器I (20)和斷路器II (21)合閘，控制按鈕II (23)啟動，交流接觸器I線圈(25)得電，交流接觸器I常閉觸頭(28)分斷交流接觸器I常開觸頭(26)和交流接觸器I常開觸頭II (27)吸合，交流接觸器I自鎖，中間繼電器線圈(30)得電、時間繼電器(33)得電，中間繼電器觸頭I (31)和中間繼電器觸頭II (32)吸合，中間繼電器和時間繼電器自鎖，時間繼電器觸頭(34)斷開，②交流接觸器I主觸頭(29 )閉合，交流接觸器II線圈(3 )得電，交流接觸器II觸頭(2 )閉合； (2)故障發生時 斷路器I (20)和斷路器II (21)脫扣，交流接觸器I線圈(25)失電，交流接觸器I主觸頭(29)分斷交流接觸器II線圈(3)失電，交流接觸器II觸頭(2)分斷，輸出線路停電；②交流接觸器I常閉觸頭(28)復位，報警器(35)啟動，復位按鈕(24)啟動，故障消除。
全文摘要
本發明涉及一種戶外作業設備在作業范圍內能夠確保其操作人員人身安全的戶外零序保護網系統及保護方法，主要用于戶外建筑行業，控制器中主電路的多路電源輸出端分別與被防護裝置的電源輸入端連接，控制器中控制回路信號端通過導線與保護網連接，保護網位于被保護對象與保護對象之間。優點一是戶外零序保護網系統建造過程安全快捷，成本低，能夠大面積和超高度建造，安全性能多重保障(在被保護設備接觸保護網時可選擇被保護設備斷電停機和高壓電力線路自動跳閘、閉鎖，同時啟動報警裝置，只有經過安全管理人員許可才能復位通電，方便安全管理)，反應靈敏度高，操作簡單、實用；二是降制成本90%，工效高，一次性驗收通過安監部門驗收。
文檔編號H02H3/04GK102684147SQ20121007954
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者吳駿, 唐佳杰, 唐立華, 錢孝斌, 黃連生 申請人:杭州中大電器承裝有限公司