某型漏电保护器的分析与改进
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摘 要：为了有效防止武器系统试验过程中因电器设备绝缘损坏等原因引起漏电、触电等事故，保证人员安全以及武器装设备的正常运行和安全使用需要。通过对试验中使用的配电箱中漏电保护器的电路结构、工作原理的细致分析，并从试验工作中的需求出发，指出其工作过程中存在的不便之处并加以改进。扩展了其他方面的功能，使配电过程更加安全、可靠，一旦有故障发生，发现故障更加快速，有效缩短了排故时间，提高了工作效率。
关键词：配电箱;漏电保护器;电流互感器;保险丝
中图分类号：TP20文献标识码：B
文章编号：1004373X(2008)2001803
Analysis and Improvement of the Electric Leakage Protector
MA Xiaoming1，DING Ping2
(1.93 Element,PLA 92941 Unit,Huludao,125001,China;2.92 Element,PLA 92941 Unit,Huludao,125001,China)
Abstract：In order to prevent the accident of electric leakage caused by insulating reason of damage of the electric equipment,and guarantee the personal security and the normal running of the weapon equipment.Through careful analysing the structure of the circuit and operation principle of the protecting device of electric leakage,and proceed from demand in the test work,it points out inconvenient place and improves it to expand the function of other respects,makes the distribution course safe and improves working efficiency.
Keywords：distribution case;electric leakage protector;electric current mutual inductor;fuse
1 引 言
配电安全关系到人身安全、设备安全，尤其在武器系统试验过程中，关系到武器系统安全等众多方面。如何保证电力的安全运行及电能的正确使用一直是大家关心的问题，而配电系统的有效保护技术又是安全利用电能的重要方面。本文通过对配电箱中漏电保护装置的原理分析，在漏电装置的功能上做出了一定改进，在有效实施用电保护功能的同时，扩展了其他方面的功能，使其对用电故障的分析判断更加准确，并且在排除故障后，自动恢复供电功能。
2 配电箱在试验中的作用
在试验过程中，通常使用配电箱来完成供电、配电任务。
配电箱使用简单、方便、快捷，并且具有过流保护和漏电保护的功能。当试验过程中的电路或某一测试仪器出现问题，配电箱将会自动切断供电电路以防止出现严重后果。
2.1 配电箱的结构组成
配电箱电路结构图如图1所示。
图1 配电箱电路结构图
如图1所示，配电箱由3个功能单元构成，即：电源总闸单元、漏电保护器单元和保险丝单元。
（1） 电源总闸单元。控制着输入端的总电源，拉下电源总闸即可同时切断输入的交流380 V相线和零线。
（2） 漏电保护器单元。当试验过程中有漏电和触电情况发生时，漏电保护器会迅速切断电源。
（3） 保险丝单元。当发生过流或短路故障时，相应的保险丝自动熔断。
2.2 配电箱电路工作原理
在电气上，以上3个功能单元是顺次连接的，即：交流电380 V首先接入电源总闸，通过电源总闸后进入漏电保护器，最后通过保险丝分几路输出。在这里，漏电保护器就是供配电安全的中心环节。
3 对现用漏电保护器的分析
漏电保护器（漏电保护开关）是一种电气安全装置。将漏电保护器安装在低压电路中，当发生漏电和触电且达到保护器所限定的动作电流值时，其立即在限定的时间内动作，自动断开电源进行保护。图2为漏电保护器电路图。
图2漏电保护器电路图
3.1 漏电保护器的组成
图2中所示，漏电保护器可分为3部分：漏电电流检测元件、中间放大环节、操作执行机构。
（1） 检测元件：由零序互感器TA组成，TA 结构如图3 所示。
交流380 V的电源的相线和中线穿过高导磁率的环形铁芯形成初级线圈L1~L4，当发生触电漏电或短路故障时，次级感应线圈L5可以检测出毫安级的漏电电流，作为检测信号输出。
图3 TA电流互感器结构原理图
（2） 放大环节：将微弱的漏电信号放大，按装置不同（放大部件可采用机械装置或电子装置），构成电磁式保护器相电子式保护器。
（3） 执行机构：收到信号后，主开关由闭合位置转换到断开位置，从而切断电源，使被保护电路脱离电网的跳闸部件。
图2中各元件数值见表1。
3.2 漏电保护器的工作原理
如图2所示，三相线A，B，C和中性线N经保护开关K和零序电流互感器TA后输出至负载。
在正常情况下（无触电或漏电故障发生），由基尔霍夫电流定律知道：电源三相线和中性线的瞬时电流大小相等、方向相反，矢量之和为零，即：
A+B+C+N=0
表1 元件数值表
名称数值名称数值
R115 kΩC50.01 μF
C122 μFVSMCR100-6
C40.1 μFR327 MΩ
IC1LM1851C33 300 pF
R268 kΩC6200 pF
C20.1 μFVD1~VD4IN4007
因此，它们在零序互感器TA铁芯中所产生磁通相互抵消，即：
A+B+C+N=0
所以，在正常情况下， TA的感应线圈L5上没有感应电压。
当有漏电和触电发生时，相线和中线的瞬时电流大小不再相等，它们在TA铁芯中所产生的磁通不能完全抵消，即 ：
A+B+C+N≠0
由于零序电流互感中磁通量发生变化，L5上便产生已感应电压，进入中间环节，经集成电路IC1放大处理后如果达到整定值；IC1的1脚输出触发信号使晶闸管VS导通，保护开关K得电动作而立即切断供电电源，达到触电保护。
综上可知：这里使用的电流型漏电保护器就是基尔霍夫第一定律的应用：流入电路中任一节点的复电流代数和等于零，即:∑I=0。
4漏电保护器的改进
上述漏电保护开关K的结构为手动接通、电磁驱动切断的脱扣开关，一旦动作便处于“断”状态，故障排除后需要手动复位，给使用带来不变，上述漏电保护装置无报警功能，发生断电是由于保险丝熔断或停电，还是因触电漏电保护装置动作往往分不清楚，需经进一步检查确认；一旦故障发生还需浪费一定的排故时间。
在原来有的漏电开关上增加一些电子元件连成报警电路，可在实施用电保护的同时发出报警声，不但能及时防止事故发生或扩大，而且根据报警声的有无可断定有无电。当人体脱离电源或故障排除后经5~8 s，装置自动恢复供电，报警声终止。
4.1 漏电保护器结构性能上的改变
工作电路如图4所示。
图4中并增加控制报警电路。
(1) IC1改为555单稳态触发器。二极管VD5、晶体三极管VT及电容C1,C2组成电子开关电路，用来把零序互感器检测到的漏电信号放大后送至单稳态触发器，使其翻转，促使执行电路工作。
(2) 增加控制报警电路。继电器K和IC2组成控制报警电路。380 V交流电源由K的常闭触点K控制，IC2与扬声器BL构成报警器。一旦用电设备发生触电漏电或短路事故，继电器K立即吸合，常闭触点断开交流电源，同时发出报警声响。
图4 漏电保护器改进电路图
电容C6、二级管VD1~VD4 ，滤波电容C5及稳压二极管VD7，组成电容降压、整流滤波及稳压电源电路，向报警电路提供6 V直流工作电压。
(3) 增加自动恢复供电功能。时基电路IC1和电阻R2、电容C3组成单稳态触发器，R2与C3为定时元件。延时时间决定于R2和C3的数值，初设值延时时间为6~7 s（可依其需要予以调整）。
4.2 元器件选择具体数据说明
(1) IC1为时基电路555，可选任意型号;
(2) IC2为音乐三极管，可选VT66A型，不必外接元器件，只接扬声器即可，声音宏亮;
(3) VT选NPN选三极管，选用9014等型号，β≥80;
(4)VD1~VD6为整流二极管，选1N4004，或选1 A/200 V全桥整流块。VD7为稳压二极管，选2CW14;
(5) K为6 V直流继电器，可选JRF-13F等型，双组触电，电流大于2 A。
(6) 扬声器BL选小口径薄型8 Ω/0.25 W,亦可用加助声腔的压电陶瓷片。电阻R1~R4，均选用0.25 W金属膜或碳膜电阻器。
(7) C1,C4选用耐压不小于10 V的无极性瓷介电容。C2,C3及C5选用耐压不小于16 V普通电解电容器。
其他元件具体取值见表2。
4.3 对修改后漏电保护器的补充说明
(1) 当出现用电器无电时，可及时听到报警声，若室内突然无电又未听到报警声，说明电网停电或是保险丝出了问题，可重点检查保险丝。
表2 改进后元件数值表
名称数值 /kΩ名称数值 /μF
R115 C10.047
R25.1C210
R381C3100
R41C40.01
R5510C5100
(2) 试验按钮SB和试验电阻R1是为了检查漏电保护器是否能可靠动作而设置的。按下SB后，相线与零线之间通过限流电阻R1形成一电流，该电流回路的相线穿过环形铁芯，这就人为地造成了环形铁芯中相线与零线电流的不平衡，模拟了漏电或触电的情况，使得保护开关动作。
在供电正常的情况下，如果按下SB无反应，说明漏电保护器已失灵，这种情况下可以继续用电，但已不具备漏电保护功能，应尽快修理或更换漏电保护器。
(3) 若本装置动作不够灵敏，即检测的漏电电流过小时，可适当增加L5的匝数或加大线径。
对漏电保护器改进后，有效提高了配电过程的安全性和可靠性，极大缩短了确定故障和排除故障的时间。
5 结 语
要想在试验中真正做到安全用电，就必须以预防为主，从根源上消除用电隐患。因此，树立安全用电的意识，学习安全用电知识，提高工作人员素质；建立完善的工作制度并严格遵守操作规程；定期检查设备绝缘老化；可靠的接地和接零保护；有效的静电防护和雷电防护技术都是安全用电的保证。
参考文献
［1］姚海彬.电工技术［M］.北京:高等教育出版社，1999.
［2］叶淬.电工电子技术［M］.北京:化学工业出版社，2004.
［3］曾凡奎.新简明电工手册［Z］.北京:机械工业出版社，2004.
［4］张庆双.电子技术［M］.北京：科学出版社，2006.
［5］张庆双.电子元器件的选用与检测［M］.北京：机械工业出版社，2003.
［6］张庆双.实用电子电路200例［M］.北京：机械工业出版社，2003.
［7］夏泓，郑鹏洲.电子元器件失效分析及应用［M］.北京：国防工业出版社，1998.
［8］鲁芳.电工技术［M］.北京：科学出版社，2006.
作者简介 马晓明 男，1980年出生，助理工程师。2003年毕业于哈尔滨理工大学机电一体化专业。主要从事指挥仪方面的研究工作。
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