[发明专利]鉴相鉴宽型断相保护器

说明书

本发明是一种三相对称负载的断相保护器。许多三相负载（如交流电动机等）不允许在断相的状态下运行。因此需要一种在发生断相故障时将负载从电源上切断（或发出报警信号等）的保护器，以免造成设备损坏等重大事故。现有的各种断相保护器，有的只检测电压信号;如标题为《断相过载保护的三相相序识别控制器》、申请日期为1987.7.9的中国第1030501号专利中所描述的断相保护部分，实质上便是所连接线路点的“电压”断相保护。有的虽检测电流，但由于或仅判断电流存在与否，只适用于Y接线负载及△接线负载的外断相;或检出负序电流，虽能适用于不同负载接线的内、外断相，而当电流大幅度变化时，易因负载电流值的轻度不对称形成超过整定值的负序电流，引起误动作，且铁心尺寸较大，线路复杂、成本较高。另外，有些断相保护器采用故障动作型（即断相发生时驱动输出继电器动作，其动断触点切断接触器），因此，当运行中断相保护器自身发生故障，负载就处于无断相保护的状态，且不易被发现。众所周知，三相对称负载断相与否，三个线电流的相位有明显变化，且与电流大小无关。外断相（包括Y接线内断相）时断相的线电流为零，另两线电流相位差为180;当△接线负载内断相时，该相电流为零，与该相两个端子相连的二个线电流间相位差为60°，而它们与另一线的电流的相位差均为150°。三相对称负载时三个线电流间相位差均为120°（参照图3）。三相电流对应的零交叉方波信号也遵从上述相位关系。分析表明，直接对三个线电路的相对相位关系进行采样，鉴别相位特征波形的断相保护原理是最合理的。

标题为：交流电机保护系统”的美国专利USP-4，381，531（1981年7月2日申请，1983年4月26日公开）则采用适当的硬件电路，将所检出的三相电流只送出其正半波信号，再用与次邻相电流同相位的零交叉方波信号的上升沿进行关断处理，通过同步开关将经处理的各相电流依次输出到负载上，最终形成了在一个周期（360°）之内既反映各相电流相位关系，又能反映其大小的电压信号。然后通过A/D变换，再辅之以与该电压信号零交叉点同步的定脉宽脉冲信号，输入到微型计算机，用计算机对三相电流的大小及其相位进行比较，产生保护动作。

该方法的不足之处是需采用价格昂贵、关系复杂的A/D变换器和微型计算机，因而增加了成本和体积，降低了可靠性。由于要对电流的大小进行采样，其电流互感器铁心尺寸同常规一样，尺寸较大。

本发明的目的是针对迄今为止的断相保护器存在的种种不足，提出一种直接鉴别线电流相对相位关系的断相释放方式的电子式鉴相鉴宽型断相保护器。

根据本发明所实现的断相保护器，其特点在于：它包括三个小型铁淦氧磁芯构成的用于检测三个线电流相对相位关系的电流互感器，检测出的电流信号，经三个零电压比较器形成与电流正半波同相位的电流相位方波，再经特征波形成装置形成特征方波。在三相对称负载时与在断相时的特征方波中的高电平脉宽的差值达60°以上。利用鉴宽及输出信号形成装置鉴别断相与否，输出相应的直流电平。当输出的反应断相的高电平信号的持续时间大于延迟与驱动装置预先设定（可调整）的固定延迟时间时，驱动断相继电器释放，实现断相保护。设置延迟时间的目的是防止干扰造成的伪断相信号引起误动作。它还包括一个用于保证在接通负载的暂态过程中使断相继电器保持可靠吸合的上电封锁电路。

图1是本发明的原理方框图。

图2是按照本发明所实现的鉴相鉴宽型断相保护器电路原理图。

图3是三相对称负载时及外、内断相时的三相线电流相量图和电流检测、特征波形成装置中各级与输出的波形。

图4是鉴宽及输出信号形成装置的鉴宽部分三相对称负载及外、内断相时各级波形。

图5是鉴宽及输出信号形成装置的输出信号形成部分的各级波形。

图6是延迟与驱动装置的各级滤形。

图7是上电封锁电路的各级波形。

图1所示的本发明的原理方框图中断相保护器连接在接触器触头之后，而断相继电器的动合触头则串接在接触器的自锁触头支路中。当按动启动电钮QA后，接触器CJ接通，负载接通的同时断相保护器通电，断相继电器在上电封锁电路作用下可靠吸合，接触器自锁。同时，三相负载电流又保证了上电封锁结束后，断相继电器的合理动作逻辑。