[发明专利]一种具有电弧检测功能的漏电保护装置及用电设备

说明书

技术领域

本发明属于故障检测技术领域，具体地说，是涉及一种用于对交流供电线路的漏电故障和电弧故障进行检测并实施保护的电路设计。

背景技术

目前，我国电网情况复杂，存在安全隐患较多，家用的电器插座接线不正确、接地不良、电线质量低劣等问题都会导致接入到家电设备中的交流供电出现异常，进而影响到家电设备的用电安全，不仅给家电设备的正常运行带来致命威胁，甚至会危及到用户的人身安全，导致人身触电事故的发生。

家电设备在接通交流电网，通电使用的过程中，最常见的供电故障主要有两种：一种是电弧故障；另一种是漏电故障。电弧故障的产生原因通常都是由于家电设备长期使用线路老化或者电源线意外破损导致的，电弧故障极易引发火灾事故，因此危害较大。漏电故障的产生原因比较复杂，因素较多，例如:

（1）当用户家中无地线时，该家电设备自身漏电导致设备外壳或者电器插座的地线带电；

（2）当用户家中有地线，但系统地线接地不良时，由于用户家中的其他用电设备漏电导致该家电设备的外壳或者地线带电；

（3）当用户小区系统地线接地不良时，由于其他用户家中的地线带电，导致本用户家中的家电设备的外壳或者地线带电；

（4）用户家中电器插座的火线L和地线G反接，导致家电设备的外壳或者地线带电，等等。

现有的漏电保护装置，如漏电开关、断路保护器、空气开关等产品，其功能都比较单一，只能解决用电设备的L-N漏电保护问题，不能对各种漏电因素导致的漏电故障实现全面的检测和保护。并且，由于地区环境等差异，家电设备自身的保护功能是有限的，因此现有漏电保护装置对用电设备的漏电状况和用电环境出现的其他故障（例如电弧故障等）不能实现全面的保护。

发明内容

本发明为了解决现有漏电保护装置功能单一的问题，提出了一种具有电弧检测功能的漏电保护装置，可以为家电设备用电环境中出现的电弧故障和漏电故障实施全面的检测和及时的保护。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有电弧检测功能的漏电保护装置，应用在具有火线、零线、地线的交流供电线路中，设置有：

电源电路，连接交流输入电源的火线与零线，将输入的交流电源转换成低压直流电源输出；

控制器，连接电源电路，在接收到电源电路输出的低压直流电源后启动运行，生成开关控制信号输出；

开关电路，受控于所述的控制器，在接收到控制器输出的开关控制信号后，将连接在交流输入电源与交流负载之间的火线、零线和地线连通；

漏电检测电路，将交流输入电源的火线、零线、地线均穿过电流互感器，作为电流互感器的初级绕组；电流互感器的次级绕组在所述初级绕组的电流矢量和不为零时输出感应信号至控制器，所述控制器在检测到感应信号超过设定阈值时，判定发生漏电故障；

串联电弧检测电路，采集交流输入电源的火线或者零线中的电流波形，将采集到的电流波形与发生串联电弧时所对应的电流波形进行对比，以判断串联电弧故障；

并联电弧检测电路，采集交流输入电源的火线与零线之间的电压波形，将采样到的电压波形与发生并联电弧时所对应的电压波形进行对比，以判断并联电弧故障；

所述控制器在检测到漏电故障、串联电弧故障或者并联电弧故障时，控制开关电路切断交流输入电源与交流负载之间的交流供电线路，实施故障保护。

进一步的，在所述漏电检测电路中，交流输入电源的火线、零线、地线以相同的方向、相同的匝数穿过电流互感器，形成电流互感器的初级绕组。

为了尽量降低用电设备因L-N对地线漏电导致用电设备误停机的概率，本发明优选设定当所述电流互感器的初级绕组的电流矢量和大于10mA时，通过电流互感器的次级绕组输出的感应信号大于设定阈值，此时判定为漏电故障，可以在保证用户人身安全的同时，降低用电设备误断电的概率，保证用电设备能够正常使用。

优选的，所述匝数优选设置为1匝，以减小漏电保护装置的体积。

优选的，在所述串联电弧检测电路中，在交流输入电源的火线或者零线中串联电阻，采集电阻两端的电压值，传输至控制器；所述控制器结合所述电阻的阻值换算形成电流波形，与发生串联电弧时所对应的电流波形进行对比，若相符，则判定为串联电弧故障。

优选的，在所述并联电弧检测电路中，在交流输入电源的火线和零线之间跨接分压电路，采集分压电路的分压节点处的电压值，传输至控制器以形成所述的电压波形，与发生并联电弧时所对应的电压波形进行对比，若相符，则判定为并联电弧故障。