[发明专利]中性线断线检测电路及相应剩余电流断路器

说明书

技术领域

本发明涉及一种剩余电流断路器，尤其涉及一种具有中性线断线保护功能的剩余电流断路器。

背景技术

图1示例性地示出了一种典型的三相四线配电系统。如图1所示，三相四线配电系统中，供电线路包括三个相线L1、L2和L3、中性线N以及保护地PE。其中，中性线N和保护地 PE均连接到地。图1中还示出了单独耦合到不同相线的剩余电流断路器RCCB1、RCCB2和RCCB3。每个剩余电流断路器RCCB一端耦合到一相线（例如L1），另一端耦合到中性线N。负载LOAD耦合到RCCB。剩余电流断路器RCCB能够判断线路上是否出现漏电，如果发现漏电则切断送往负载LOAD的供电连接。图1中保护地PE连接到RCCB和负载LOAD的外壳上，以起到保护目的。在正常工作情况下，如图1中虚线所示，电流从例如相线L1流出，经过RCCB1送向负载LOAD1，且流经负载LOAD1的电流再经过RCCB1流回到中性线N。由此形成的电流回路可以给负载LOAD1提供电能，使其正常工作。

然而，当图1所示的配电系统出现中性线断线时，原先单独耦合到各个相线上的负载 LOAD变成两两串联在相线之间的线电压（380V）下。例如，如图2中虚线所示，在中性线 N断线情况下，例如来自相线L1的电流经过负载LOAD1，沿着配电侧的中性线N送入负载 LOAD2，再沿耦合到相线L2的电路径回到L2。由此，LOAD1和LOAD2串联在相线L1和 L2之间且须耐受高达例如380V的电压。同理，负载LOAD2和LOAD3串联在L2和L3之间，负载LOAD1和LOAD3串联在L1和L3之间。如果负载LOAD1与负载LOAD2的阻抗相差悬殊，在阻抗较大的负载上负载电压可能高达接近线电压380V的程度。如果此时没有相应的线路保护断路器，此相上用电设备很快将会烧毁。

为了解决图2示出的中性线断线问题，现有技术中提出在剩余电流断路器中增加一个过压检测电路，以在检测到电压大于例如280V认为出现了故障，从而执行保护动作。

图3示例性地示出了具有过压保护的剩余电流断路器的结构框图。图3中的剩余电流断路器包括整流电路310、剩余电流检测电路320、过压检测电路330以及脱扣单元340。具体地，如图3所示，相线L（可以代表相线L1～L3中任意一个）和中性线N输入到整流电路310 进行整流。整流电路310的直流输出(DC+、DC-)送入过压检测电路330。过压检测电路330 判断整流后的输入电压是否高于一个预定的阈值，如果高出阈值，则驱动脱扣单元340执行脱扣动作，即断开线路L和N上的开关以切断供电连接。剩余电流检测电路320一方面从直流输出获得电能，一方面检测来自电流互感线圈的感测信号，以判断是否出现漏电。如果出现漏电，则剩余电流检测电路320驱动脱扣单元340执行脱扣动作，同样切断L和N上的连接。

图3所示的电路能够在检测到电压超过阈值时进行保护动作。但是，如果中性线断线后，相电压增大，且大于额定电压但未超过过压检测电路的阈值，那么负载设备就要长期承受此过电压，这有可能对负载设备（用电设备）造成损坏。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种中性线断线检测电路，使得能够较为及时地发现中性线断线并执行相应的保护动作。本发明的另一个目的在于使得该中性线断线检测电路的结构简单、易于实现且成本低廉。本发明的又一个目的在于提供一种具有上述中性线断线保护功能的剩余电流断路器。

为了实现上述目的，本发明提出了一种中性线断线检测电路，耦合到一个整流电路和一个脱扣单元，该中性线断线检测电路包括：

直流电源输入端，其包括直流电源正向端、第一直流电源负向端以及第二直流电源负向端，用于接收来自一个整流电路的输入，其中所述直流电源正向端与所述整流电路的相线输入对应，所述第一直流电源负向端与所述整流电路的中性线输入对应，所述第二直流电源负向端与所述整流电路的所述保护地输入对应；

电压检测电路，耦合到所述整流电路的输出端，用于检测所述第一直流电源负向端的第一电压相对于一个参考点的参考电压的相对关系，其中所述参考点耦合到所述与保护地输入对应的第二直流电源负向端，所述电压检测电路设计成在所述中性线断线情况下所述第一电压与所述参考电压的相对关系发生变化；

控制电路，耦合到所述电压检测电路，在所述第一电压与所述参考电压的相对关系发生变化时驱动一个脱扣单元执行脱扣动作，以切断来自供电线路的供电连接。