[其他]相位型保护器

说明书

本实用新型提供一种相位型保护器，适用于中性点直接接地的380／220V低压配电系统中作为人畜触电保护，具有理想型的保护性能。

目前国内外使用最为普遍的触电保护器是电流型保护器和电流型脉冲式保护器。当发生触电时，触电电流与电网固有的合成漏电电流进行相位合成，产生合成电流和相位角φ。这一合成过程把它写成向量和的表达式就是。如附图（1）所示。这类保护器存在着这样的问题：不能排除漏电电流与触电电流之间的相位合成影响。不能如实地反映触电电流，触电电流受相位合成影响而减小。在触电动作率方面，由于触电发生在A相、B相、C相是随机的，因此存在着″灵敏相″、″不灵敏相″和″死区″的差别，保护面较小。另外，这类保护器受漏电电流的影响较大，如在绝缘水平较差的地区，在霉雨季节，漏电电流均较大，致使保护器频繁动作而无法正常投运。

本实用新型的目的提供的相位型保护器是一种具有理想型性能的触电保护器。它具有完全不受漏电电流和触电电流之间的相位合成影响，能准确地检测出触电电流，并依据它的大小来动作，所以不论触电发生在哪一相，均有相同的动作灵敏度，不存在″灵敏相″与″不灵敏相″问题，不存在″死区″，保护面为百分之百。本保护器投运后，与电网固有的漏电电流无关，对漏电电流极为宽容，试验表明，当电网固有的漏电电流达1安培左右，本保护器仍能投运，对漏电电流的适应能力较强。

本实用新型的目的是这样实现的：保护器由两部分组成：触电电流取样器和电子电路。触电电流取样器是保护器的核心。它的具体结构是这样的：参阅附图2。三相电源相线及零线穿过环形铁芯1，构成了取样器的一次侧。在环形铁芯1上，设置二个电气参数完全对称的绕组2和3，在绕组2和3中分别串入数值相等的两只阻抗匹配电阻R₁、R₂，在电阻R₂的两端并接一只小电容C，在R₂的回路中串入一只小电感L，然后用导线将R₁与R₂的右端短接起来，取R₁、R₂的左端，输出两只阻抗匹配电阻的差值信号（即触电电流信号），经试验数据证明，该触电信号与实际的触电电流值二者完全相同。该取样器为何能将这一瞬即逝的触电信号如实地检测出来呢？从向量和的表达式可知，上述结线的电路已经具备了二个向量：（1）绕组2所在的回路，由于回路中不含任何储能元件，所以R₁上的电压和相位可以瞬变，在触电发生的一瞬间，它就能有触电前系统固有的漏电电流向量。突变成合成向量。所以这一回路是瞬变回路。R₁上的电势就是合成向量称瞬变向量。（2）在绕组3所在的回路中，由于在阻抗匹配电阻R₂两端并接着一只小电容C，所以在触电的一瞬间能维持触电前的电压值不变。同时，由于在阻抗匹配电阻R₂的回路中串接着一只小电感L，所以在触电的一瞬间，能维持触电前的相位不变（相位变化实际上就是电流变化，它们之间的数量关系为：△I_φ＝Sinφ·。式中△I_φ为相位变化φ角时所对应的电流突变量；φ为相位突变量；I^′_O为合成电流的幅值）。这样由于在绕组3的回路中联接着电压储能元件和电流储能元件，因而具有电压和相位两方面的″记忆″作用，在触电的一瞬间就能维持触电前的相位和幅值不变。电阻R₂两端的电势，就是触电前向量称缓变向量。所以，上述结线实际上已获得了触电前系统固有的漏电电流向量。和触电后的合成向量，由于电路的输出是取该二向量的差，这差就是触电电流向量。即：。这一原理称为″向量合成过程的逆运算″。

触电电流取样器的原则结线确定之后，回路2和回路3已成为不对称回路，将会有残留偏差信号产生。不过可以适当选择储能元件C和L的数值，将此不良影响限制在较小的范围内，并在保护器的电子电路中设置″有源高通滤波器″将此不良影响滤除掉。

取样器的工作情况：在没有触电时，瞬变向量和缓变向量之差近似为零（残留偏差较小），即平时没有信号输入电子电路。当发生触电的一瞬间，输出触电电流脉冲至电子电路去判别和动作。过了缓变回路中储能元件C和L的过渡过程时间之后，缓变向量的幅值和相位又和瞬变向量近似相等了（即缓变向量跟踪了瞬变向量）。这时电路又没有信号输出。准备接受下一次触电，再一次输出触电电流信号。