一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電壓的方法和二步防觸電方案的製作方法
2023-10-04 02:35:09 1
專利名稱：一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電壓的方法和二步防觸電方案的製作方法
技術領域：
本發明公開了一種檢測運行電器(電力)設備外殼漏電壓的方法和以此方法制定的二步防觸電方案，具體說適用於下面幾個方面1、適用於檢測電器(電力)設備外殼帶漏電壓的檢測和檢測儀器設計；2、適用於根據電器(電力)設備漏電壓的變化判斷絕緣層的劣變和制定安全措施；3、二步防觸電方案，為研製開發新型防觸電儀器提供了新方法；4、也可將上面的研究成果應用於下面市場範圍(1)電器(電力)設備生產部門；(2)電力網中運行供電設備的監測；(3)各種民用電器和工業設備的防觸電措施。
背景技術：
防設備帶電和防觸電是很重要的。
目前防帶電和防觸電的方法很多，可分為機械法和電氣法。
機械法表現在遠離電源增加電器防護層。例如變壓器護欄、防護面具、防觸摸器具、多層絕緣等。
電氣方法有(1)防觸電漏電斷路器，根據事故以後的電流為依據，監控電源。例如RCD等；(2)中性點接地電網中採用設備保護接地和保護接零，消除設備漏電壓(對大地)。這種方法消除設備外殼帶電、防觸電起了重要作用；(3)電力設備在維修中採用提高絕緣原量的措施。設備併網前用兆歐表法測量絕緣質量，加強絕緣監督，這種方法在電力部門經常應用。
上面方法各有優缺點，其中電氣防護措施對防帶電、防觸電起到不可估量的作用。
第(2)、(3)方法是供電部門在設備併網前必須做到的，第(1)方法防觸電是當前推廣的方法。
電網運行中監測電流的變化是判斷事故發生很重要的依據，第(1)法也是根據事故以後電流的變化。而且必須迅速斷電，方可安全。
方法(1)監測電流變化判斷事故，已是事故發生之後的現象，而且關鍵是要求斷時間極短，大約0.5秒以內方可脫生。
為何不監測設備自身帶電和發生觸電之前的危險電參數，如電器(電力)設備漏電壓。當達到危險值時提前警示和斷電，消除觸電的根源，不就可以避免事故發生了嘛？所以監視設備漏電壓，提前採取措施也是防帶電、防觸電的一種方法。如果這種方法和其它防觸電的方法結合使用，利用二種、三種或更多的方法共同防帶電、防觸電不是更安全可靠嘛？本發明解決了電器(電力)設備在運行中漏電壓的檢測技術。
並且本發明根據漏電壓檢測技術和優選了其它防觸電技術，兩種方法相結合提出了二步防觸電方案。
後文(電器(電力)設備 稱 設備)(安全電壓值 稱 危險電壓值)發明內容運行設備帶電和觸電事故的發生主要反映在漏電壓的大小和變化上，所以設備漏電壓的測量很重要，因為它可以提前告訴我們很多重要信息。
首先本發明是根據橋路原理提出檢測運行設備漏電壓的方法，在此基礎之上提出防觸電事故發生的二步防觸電方案。
本發明由漏電壓測量電路和漏電壓設定電路組成，稱漏電壓檢測方法。分析如下一、漏電壓測量電路見圖2。
迴路組成由 r2絕緣阻抗值，隨機變化。
r1取設備漏電壓阻抗值。
a橋路中測量漏電壓電節點。
電路說明1、r2、r1組成分壓電路。
2、a測量漏電壓(對大地)電節點，與r2隨機變化。
3、r2隨設備絕緣層劣變而下降。
4、電源電壓U不變時，r2減小，a電位增大。
5、a電壓表示設備外殼z漏電壓。
6、VD1防電路幹擾設備外殼，同時為比較單元提供單相正弦脈衝信號。
二、漏電壓設定電路見圖3。
迴路組成由L→R2→w→VD2→b→R1→N(PE)，R2設備絕緣阻抗最小值。
R1取設定漏電壓阻抗值。
b橋路中設定漏電壓電節點。
電路說明1、R2、R1組成分壓電路。
2、b電壓設定危險漏電壓值(對大地)，由R2、R1確定。
3、R2安全規程中設定的設備絕緣阻抗最小值。
4、R2、r2橋臂互對應。
5、VD2提供單相正弦脈衝信號。
由上面漏電壓測量電路圖2和漏電壓設定電路圖3組成電橋電路見圖4。
分析一A迴路代表圖2漏電壓測量電路
B迴路代表圖3漏電壓設定電路 a電節點和b電節點電壓的比較得UaUb=r1(R1+R2)R1(r1+r2)]]>根據上式說明如下其中r1、R1、R2不變，r2隨機改變。
1、r2＞R2，則Ua＜Ub，設備漏電壓在安全範圍。
2、r2＜R2，則Ua＞Ub，設備漏電壓在危險範圍。
分析二由電橋平衡原理r2R2=r1R1=UaUb=1]]>當r1、r2、R1不變時，調整R2使R2＝r2，則Ua＝Ub根據上面等式說明如下實現電橋平衡時a點電壓等於a點漏電壓，上面分析一、分析二結論如下根據電橋平衡原理可以實現設備外殼漏電壓的設定和跟蹤。
1、設定b電壓可以實現對a電壓漏電壓值的監控。
2、改變b電壓可以實現對a電壓漏電壓的檢測。
3、根據圖1中虛線框II和虛線框III電路圖可以實現運行中設備漏電壓的檢測。
上面實現設備漏電壓檢測有下面三方面用途1、由分析一可以實現防觸電儀器設計(見圖1中虛線框II和虛線框III)。
使漏電壓設定電路設定的危險值Ub不斷與漏電壓測量電路中(隨r2)變化的漏電壓Ua比較，監視漏電壓不能超過設定危險值，一旦超過立即斷電和報警。
2、由分析二可以實現檢測漏電壓儀器設計(見圖1中虛線框II和虛線框III)。
由漏電壓設定電路，通過R2隨機改變漏電壓設定值Ub，跟蹤並且與Ua比較，測量出設備運行中不斷改變的漏電壓值Ua，並且通過微電腦顯示和記錄。
3、二步防觸電儀器採用上面設備漏電壓檢測方法和其它防帶電、防觸電的方法優選組合後提出的方案如下本發明二步防觸電方案的原理第一步減小觸摸電壓和消除設備漏電壓Ua(對大地)，採用背景技術中成熟的第(2)方法，在中性線接地電力網中將設備外殼保護接地或保護接零。通過減小接地電阻消除設備的漏電壓Ua，實現減小觸摸電壓，達到防觸電的目的。如果斷線、接觸不牢或設備帶漏電壓(觸摸電壓)時，也就是當第一步失敗後，第二步必然對漏電壓(觸摸電壓)監控，採用前面所述設備漏電壓檢測方法，實現設定電壓Ub與測量電壓Ua比較，當漏電壓Ua超過設定危險電壓Ub時，二步防觸電儀器自動提前斷電和報警，使觸電事故萌芽消逝。
二步防觸電方案已經使觸電現象無條件發生(即沒了危險電壓)，再加上防觸電儀器可靠，人人警惕。完全可以使觸電事故消逝。
二步防觸電方案見電路圖1中虛線框I表示第一步，虛線框II表示第二步。
本發明有以下優點1、漏電壓檢測法能提前告訴我們設備漏電壓值，危險電壓，危險程度，以便引起警惕。
2、實現運行設備漏電壓的在線檢測，為分析安全運行提供依據。
3、二步防觸電方案比其它單一方法更安全，更可靠。
圖1是運行電器(電力)設備外殼漏電壓檢測法(見虛線框II和虛線框III)和單相電源二步防觸電方案(見虛線框I、虛線框II、虛線框III)電路圖；
圖2是設備漏電壓測量電路圖；圖3是監測設備漏電壓的電壓設定電路圖；圖4是設備漏電壓檢測法的電橋原理圖；圖5是由單相防觸電儀器組合為三相防觸電儀器的接線原理圖。
具體實施例方式
檢測運行設備外殼漏電壓的方法適用於漏電壓檢測儀器和防觸電儀器的設計，見圖1中虛線框II和虛線框III，下面進行分析包括電路1、漏電壓測量電路；2、漏電壓設定電路；3、電壓比較電路；4、微電腦監控電路。
1、漏電壓測量電路由 止，順序由電源火線L到控制開關K到電器繞組xy經絕緣層到設備外殼z到二極體VD1到取測量電節點a到電阻r1到接地零線N(PE)止；另一支路由設備外殼z到濾波電容C1到接地零線N(PE)止。
迴路中a節點電壓Ua代表設備外殼z的漏電壓(VD1壓降約0.5伏)。
支路濾波電容C1濾掉電網中高頻幹擾諧波。
2、漏電壓設定電路由 止，順序火線L到仿絕緣電阻R2到w電節點到二極體VD2到設定電壓電節點b到電阻R1到接地零線N(PE)止；支路由W電節點到濾波電容C2到接地零線N(PE)止。
迴路中b電節點電壓代表設定危險電壓值(Ub＝設定電壓-0.5伏)。支路濾波電容C2濾掉電網中高頻幹擾諧波。
3、電壓比較電路
順序由電壓比較節點a、b分別到二限值電阻Ra、Rb，分別到電壓比較單元到微電腦(虛線框III)，實現設備漏電壓的監控。
由a、b到Ra、Rb提供單相正弦脈動電壓，(1)當Ua＞Ub，說明設備漏電壓大於設定電壓值，有觸電危險，切斷電源或報警。
(2)當Ua＜Ub，說明漏電壓在安全範圍內，無觸電危險。
下面確定(虛線框II)漏電壓檢測方法電路中，例如設計220V單相電機漏電壓檢測電路中各電子零件的數值(括號中為計算參考值)，公式R1=UbU-UbR2]]>(U伏；Ub伏；R1歐；R2歐)(1)確定漏電壓設定危險值Ub(36伏)；(2)確認工作電源電壓(～220伏)(3)確定R2，安全規程中最小允許絕緣值(500千歐)；(4)確定R1，根據上面公式(98千歐)(5)確定r1，根據r1＝R1或r1=R1R2r2]]>(98千歐)，注意，以工作電壓U求電阻功率N=U2R]]>(＞0.5)W(6)確定C1、C2，根據濾波需要(C1＝C2＝2000P，耐壓＞400V)(7)確定VD1、VD2，＞400V(8)確定Ra、Rb，按比較電路需要。
上面介紹了設備漏電壓檢測方法，在此基礎上下面介紹二步防觸電方案見圖1，圖中虛線框I內是第一步防觸電線路，虛線框II內是第二步防觸電線路。並且將電壓比較信號送到虛線框III微電腦實現漏電壓的監控。
第一步防觸電電路由 順序由電源火線L到控制開關K到設備繞組xy經絕緣層到設備外殼z到接地零線N(PE)。
方法採用中性線接地電網中防設備帶電的保護接地或保護接零方式。
主要是降低設備外殼z的觸摸電壓，大約降到零電位(對大地)，通過一定規格的導線連接接地零線或接地，此連接線應接牢，防斷裂，使設備外殼帶電近似等於零，防止觸電。
第二步防觸電電路採用設備漏電壓檢測方法的全部(見前面敘述)。下面根據二步防觸電方案設計防觸電儀器給予說明。
1、二步防觸電方案不僅適用於單相設備也適用於三相設備的防觸電儀器的設計。三相防觸電儀器採用單相防觸電儀器的原理，並且由單相防觸電儀器組成，接線原理圖見圖5，虛線框內a、b、c三臺相同的單相防觸電儀器。
2、根據圖1設計防觸電儀器，在確定危險電壓值時，必須注意(1)危險電壓值在不同場合，有不同數值，例如人體在水中Ub＜2.5V，一般情況Ub＜36V(AC)。
(2)電網電壓波動允許±5％，確定設定危險電壓值時Ub可以適當縮小。
(3)通過資料得到的危險電壓值，其內函不清楚時，根據0.707Ub確定。
(4)設計特殊要求的防觸電儀器時，危險電壓值最好通過實驗確定，並且Ub＝確定值-0.5(伏)。
3、本發明介紹的二步防觸電儀器的方案，在不違背原理的原則下，可以發揮設計技巧。
權利要求
1.一種運行電器(電力)設備外殼漏電壓的檢測方法，用於檢測運行中的設備外殼相對大地的漏電壓；其檢測方法電路由漏電壓測量電路、漏電壓設定電路、電壓比較電路和微電腦電路組成；漏電壓測量電路迴路組成由火線L到斷電開關K到設備繞組xy經絕緣層到設備外殼z到二極體VD1到取測量漏電壓電節點a到阻抗r1到接地零線N(PE)止；支路由設備外殼z到濾波電容C1到接地零線N(PE)止；漏電壓設定電路迴路組成由火線L到仿絕緣阻抗R2到電節點W到二極體VD2到取設定漏電壓值電節點b到阻抗R1到接地零線N(PE)止；支路由電節點W到濾波電容C2到接地零線N(PE)止；電壓比較電路迴路組成由二節點a、b分別到二限值電阻Ra、Rb，再分別到電壓比較電路；由電壓比較電路到微電腦電路，實現漏電壓的顯示、報警、切斷電源；上面電路採用電橋原理分析，其中一橋路代表漏電壓測量電路，另一橋路代表漏電壓設定電路；對角線節點a反映設備外殼漏電壓，對角線節點b反映預先設定的定值或變值漏電壓。
2.一種二步防觸電的方案，通過優選防帶電、防觸電的方法和根據權利要求1一種運行電器(電力)設備外殼漏電壓的檢測方法組合實現二步防觸電的方案；第一步防觸電的方法是採用在中性線接地電力網中防設備外殼帶電的保護接地或保護接零的方法；第二步防觸電的方法是採用權力要求1所述檢測設備外殼漏電壓的方法，當設備外殼達到或超過危險電壓時，自動斷電、報警，實現二步防觸電的目的。
3.根據權利要求1所述的一種運行電器(電力)設備外殼漏電壓的檢測方法適用於設計漏電壓檢測儀器，也適用於設計防觸電儀器。
4.根據權利要求2、權利要求3設計二步防觸電儀器；第一步防觸電方法中迴路組成由火線L到斷電開關K到設備繞組xy經絕緣層到設備外殼z經過一段一定規格導線接地(PE)或連接到接地零線N(PE)止；第二步防觸電方法的實現根據權利要求1、權利要求3所實現的方法和電路組合而成。
5.根據權利要求1、權利要求2、權利要求3、權利要求4，所述一種運行電器(電力)設備外殼漏電壓的檢測方法和二步防觸電方案所實現的方案不僅適用於單相電器(電力)設備，而且也適用於三相電器(電力)設備。
6.根據權利要求1、權利要求3、權利要求5，可以實現對電器設備和絕緣材料的絕緣性能的測試方法。
全文摘要
本發明公開了一種檢測運行中電器(電力)設備外殼漏電壓的方法和以此方法制定的二步防觸電方案。具體的說由測量電路、設定電路、電壓比較電路組成，可以通過微電腦實現運行中的設備外殼漏電壓測量、斷電、報警等功能，見說明書摘要附圖。適用於以下幾個方面1.適用於檢測電器(電力)設備外殼漏電壓的檢測和檢測儀器設計；2.適用於根據電器(電力)設備漏電壓的變化判斷絕緣層的劣變和制定安全措施；3.二步防觸電方案，為研製開發新型防觸電儀器提供了新方法；4.也可將上面的研究成果應用於下面市場範圍(1)電器(電力)設備生產部門；(2)電力網中運行供電設備的監測；(3)各種民用電器和工業設備的防觸電措施。
文檔編號H02H3/00GK1851484SQ20061004224
公開日2006年10月25日 申請日期2006年2月9日 優先權日2006年2月9日
發明者朱玉光 申請人:朱玉光