專利名稱：一種檢測(cè)運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的方法和二步防觸電方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的方法和以此方法制定的二步防觸電方案，具體說適用于下面幾個(gè)方面1、適用于檢測(cè)電器(電力)設(shè)備外殼帶漏電壓的檢測(cè)和檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)；2、適用于根據(jù)電器(電力)設(shè)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，為研制開發(fā)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(yīng)用于下面市場(chǎng)范圍(1)電器(電力)設(shè)備生產(chǎn)部門；(2)電力網(wǎng)中運(yùn)行供電設(shè)備的監(jiān)測(cè)；(3)各種民用電器和工業(yè)設(shè)備的防觸電措施。
背景技術(shù)：
防設(shè)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(jī)械法和電氣法。
機(jī)械法表現(xiàn)在遠(yuǎn)離電源增加電器防護(hù)層。例如變壓器護(hù)欄、防護(hù)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(jù)事故以后的電流為依據(jù)，監(jiān)控電源。例如RCD等；(2)中性點(diǎn)接地電網(wǎng)中采用設(shè)備保護(hù)接地和保護(hù)接零，消除設(shè)備漏電壓(對(duì)大地)。這種方法消除設(shè)備外殼帶電、防觸電起了重要作用；(3)電力設(shè)備在維修中采用提高絕緣原量的措施。設(shè)備并網(wǎng)前用兆歐表法測(cè)量絕緣質(zhì)量，加強(qiáng)絕緣監(jiān)督，這種方法在電力部門經(jīng)常應(yīng)用。
上面方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，其中電氣防護(hù)措施對(duì)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(shè)備并網(wǎng)前必須做到的，第(1)方法防觸電是當(dāng)前推廣的方法。
電網(wǎng)運(yùn)行中監(jiān)測(cè)電流的變化是判斷事故發(fā)生很重要的依據(jù)，第(1)法也是根據(jù)事故以后電流的變化。而且必須迅速斷電，方可安全。
方法(1)監(jiān)測(cè)電流變化判斷事故，已是事故發(fā)生之后的現(xiàn)象，而且關(guān)鍵是要求斷時(shí)間極短，大約0.5秒以內(nèi)方可脫生。
為何不監(jiān)測(cè)設(shè)備自身帶電和發(fā)生觸電之前的危險(xiǎn)電參數(shù)，如電器(電力)設(shè)備漏電壓。當(dāng)達(dá)到危險(xiǎn)值時(shí)提前警示和斷電，消除觸電的根源，不就可以避免事故發(fā)生了嘛？所以監(jiān)視設(shè)備漏電壓，提前采取措施也是防帶電、防觸電的一種方法。如果這種方法和其它防觸電的方法結(jié)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(fā)明解決了電器(電力)設(shè)備在運(yùn)行中漏電壓的檢測(cè)技術(shù)。
并且本發(fā)明根據(jù)漏電壓檢測(cè)技術(shù)和優(yōu)選了其它防觸電技術(shù)，兩種方法相結(jié)合提出了二步防觸電方案。
后文(電器(電力)設(shè)備 稱 設(shè)備)(安全電壓值 稱 危險(xiǎn)電壓值)發(fā)明內(nèi)容運(yùn)行設(shè)備帶電和觸電事故的發(fā)生主要反映在漏電壓的大小和變化上，所以設(shè)備漏電壓的測(cè)量很重要，因?yàn)樗梢蕴崆案嬖V我們很多重要信息。
首先本發(fā)明是根據(jù)橋路原理提出檢測(cè)運(yùn)行設(shè)備漏電壓的方法，在此基礎(chǔ)之上提出防觸電事故發(fā)生的二步防觸電方案。
本發(fā)明由漏電壓測(cè)量電路和漏電壓設(shè)定電路組成，稱漏電壓檢測(cè)方法。分析如下一、漏電壓測(cè)量電路見圖2。
回路組成由 r2絕緣阻抗值，隨機(jī)變化。
r1取設(shè)備漏電壓阻抗值。
a橋路中測(cè)量漏電壓電節(jié)點(diǎn)。
電路說明1、r2、r1組成分壓電路。
2、a測(cè)量漏電壓(對(duì)大地)電節(jié)點(diǎn)，與r2隨機(jī)變化。
3、r2隨設(shè)備絕緣層劣變而下降。
4、電源電壓U不變時(shí)，r2減小，a電位增大。
5、a電壓表示設(shè)備外殼z漏電壓。
6、VD1防電路干擾設(shè)備外殼，同時(shí)為比較單元提供單相正弦脈沖信號(hào)。
二、漏電壓設(shè)定電路見圖3。
回路組成由L→R2→w→VD2→b→R1→N(PE)，R2設(shè)備絕緣阻抗最小值。
R1取設(shè)定漏電壓阻抗值。
b橋路中設(shè)定漏電壓電節(jié)點(diǎn)。
電路說明1、R2、R1組成分壓電路。
2、b電壓設(shè)定危險(xiǎn)漏電壓值(對(duì)大地)，由R2、R1確定。
3、R2安全規(guī)程中設(shè)定的設(shè)備絕緣阻抗最小值。
4、R2、r2橋臂互對(duì)應(yīng)。
5、VD2提供單相正弦脈沖信號(hào)。
由上面漏電壓測(cè)量電路圖2和漏電壓設(shè)定電路圖3組成電橋電路見圖4。
分析一A回路代表圖2漏電壓測(cè)量電路
B回路代表圖3漏電壓設(shè)定電路 a電節(jié)點(diǎn)和b電節(jié)點(diǎn)電壓的比較得UaUb=r1(R1+R2)R1(r1+r2)]]>根據(jù)上式說明如下其中r1、R1、R2不變，r2隨機(jī)改變。
1、r2＞R2，則Ua＜Ub，設(shè)備漏電壓在安全范圍。
2、r2＜R2，則Ua＞Ub，設(shè)備漏電壓在危險(xiǎn)范圍。
分析二由電橋平衡原理r2R2=r1R1=UaUb=1]]>當(dāng)r1、r2、R1不變時(shí)，調(diào)整R2使R2＝r2，則Ua＝Ub根據(jù)上面等式說明如下實(shí)現(xiàn)電橋平衡時(shí)a點(diǎn)電壓等于a點(diǎn)漏電壓，上面分析一、分析二結(jié)論如下根據(jù)電橋平衡原理可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備外殼漏電壓的設(shè)定和跟蹤。
1、設(shè)定b電壓可以實(shí)現(xiàn)對(duì)a電壓漏電壓值的監(jiān)控。
2、改變b電壓可以實(shí)現(xiàn)對(duì)a電壓漏電壓的檢測(cè)。
3、根據(jù)圖1中虛線框II和虛線框III電路圖可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中設(shè)備漏電壓的檢測(cè)。
上面實(shí)現(xiàn)設(shè)備漏電壓檢測(cè)有下面三方面用途1、由分析一可以實(shí)現(xiàn)防觸電儀器設(shè)計(jì)(見圖1中虛線框II和虛線框III)。
使漏電壓設(shè)定電路設(shè)定的危險(xiǎn)值Ub不斷與漏電壓測(cè)量電路中(隨r2)變化的漏電壓Ua比較，監(jiān)視漏電壓不能超過設(shè)定危險(xiǎn)值，一旦超過立即斷電和報(bào)警。
2、由分析二可以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)漏電壓儀器設(shè)計(jì)(見圖1中虛線框II和虛線框III)。
由漏電壓設(shè)定電路，通過R2隨機(jī)改變漏電壓設(shè)定值Ub，跟蹤并且與Ua比較，測(cè)量出設(shè)備運(yùn)行中不斷改變的漏電壓值Ua，并且通過微電腦顯示和記錄。
3、二步防觸電儀器采用上面設(shè)備漏電壓檢測(cè)方法和其它防帶電、防觸電的方法優(yōu)選組合后提出的方案如下本發(fā)明二步防觸電方案的原理第一步減小觸摸電壓和消除設(shè)備漏電壓Ua(對(duì)大地)，采用背景技術(shù)中成熟的第(2)方法，在中性線接地電力網(wǎng)中將設(shè)備外殼保護(hù)接地或保護(hù)接零。通過減小接地電阻消除設(shè)備的漏電壓Ua，實(shí)現(xiàn)減小觸摸電壓，達(dá)到防觸電的目的。如果斷線、接觸不牢或設(shè)備帶漏電壓(觸摸電壓)時(shí)，也就是當(dāng)?shù)谝徊绞『?，第二步必然?duì)漏電壓(觸摸電壓)監(jiān)控，采用前面所述設(shè)備漏電壓檢測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)設(shè)定電壓Ub與測(cè)量電壓Ua比較，當(dāng)漏電壓Ua超過設(shè)定危險(xiǎn)電壓Ub時(shí)，二步防觸電儀器自動(dòng)提前斷電和報(bào)警，使觸電事故萌芽消逝。
二步防觸電方案已經(jīng)使觸電現(xiàn)象無條件發(fā)生(即沒了危險(xiǎn)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(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、漏電壓檢測(cè)法能提前告訴我們?cè)O(shè)備漏電壓值，危險(xiǎn)電壓，危險(xiǎn)程度，以便引起警惕。
2、實(shí)現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備漏電壓的在線檢測(cè)，為分析安全運(yùn)行提供依據(jù)。
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(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓檢測(cè)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(shè)備漏電壓測(cè)量電路圖；圖3是監(jiān)測(cè)設(shè)備漏電壓的電壓設(shè)定電路圖；圖4是設(shè)備漏電壓檢測(cè)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(shí)施例方式
檢測(cè)運(yùn)行設(shè)備外殼漏電壓的方法適用于漏電壓檢測(cè)儀器和防觸電儀器的設(shè)計(jì)，見圖1中虛線框II和虛線框III，下面進(jìn)行分析包括電路1、漏電壓測(cè)量電路；2、漏電壓設(shè)定電路；3、電壓比較電路；4、微電腦監(jiān)控電路。
1、漏電壓測(cè)量電路由 止，順序由電源火線L到控制開關(guān)K到電器繞組xy經(jīng)絕緣層到設(shè)備外殼z到二極管VD1到取測(cè)量電節(jié)點(diǎn)a到電阻r1到接地零線N(PE)止；另一支路由設(shè)備外殼z到濾波電容C1到接地零線N(PE)止。
回路中a節(jié)點(diǎn)電壓Ua代表設(shè)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(wǎng)中高頻干擾諧波。
2、漏電壓設(shè)定電路由 止，順序火線L到仿絕緣電阻R2到w電節(jié)點(diǎn)到二極管VD2到設(shè)定電壓電節(jié)點(diǎn)b到電阻R1到接地零線N(PE)止；支路由W電節(jié)點(diǎn)到濾波電容C2到接地零線N(PE)止。
回路中b電節(jié)點(diǎn)電壓代表設(shè)定危險(xiǎn)電壓值(Ub＝設(shè)定電壓-0.5伏)。支路濾波電容C2濾掉電網(wǎng)中高頻干擾諧波。
3、電壓比較電路
順序由電壓比較節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)設(shè)備漏電壓的監(jiān)控。
由a、b到Ra、Rb提供單相正弦脈動(dòng)電壓，(1)當(dāng)Ua＞Ub，說明設(shè)備漏電壓大于設(shè)定電壓值，有觸電危險(xiǎn)，切斷電源或報(bào)警。
(2)當(dāng)Ua＜Ub，說明漏電壓在安全范圍內(nèi)，無觸電危險(xiǎn)。
下面確定(虛線框II)漏電壓檢測(cè)方法電路中，例如設(shè)計(jì)220V單相電機(jī)漏電壓檢測(cè)電路中各電子零件的數(shù)值(括號(hào)中為計(jì)算參考值)，公式R1=UbU-UbR2]]>(U伏；Ub伏；R1歐；R2歐)(1)確定漏電壓設(shè)定危險(xiǎn)值Ub(36伏)；(2)確認(rèn)工作電源電壓(～220伏)(3)確定R2，安全規(guī)程中最小允許絕緣值(500千歐)；(4)確定R1，根據(jù)上面公式(98千歐)(5)確定r1，根據(jù)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(jù)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(shè)備漏電壓檢測(cè)方法，在此基礎(chǔ)上下面介紹二步防觸電方案見圖1，圖中虛線框I內(nèi)是第一步防觸電線路，虛線框II內(nèi)是第二步防觸電線路。并且將電壓比較信號(hào)送到虛線框III微電腦實(shí)現(xiàn)漏電壓的監(jiān)控。
第一步防觸電電路由 順序由電源火線L到控制開關(guān)K到設(shè)備繞組xy經(jīng)絕緣層到設(shè)備外殼z到接地零線N(PE)。
方法采用中性線接地電網(wǎng)中防設(shè)備帶電的保護(hù)接地或保護(hù)接零方式。
主要是降低設(shè)備外殼z的觸摸電壓，大約降到零電位(對(duì)大地)，通過一定規(guī)格的導(dǎo)線連接接地零線或接地，此連接線應(yīng)接牢，防斷裂，使設(shè)備外殼帶電近似等于零，防止觸電。
第二步防觸電電路采用設(shè)備漏電壓檢測(cè)方法的全部(見前面敘述)。下面根據(jù)二步防觸電方案設(shè)計(jì)防觸電儀器給予說明。
1、二步防觸電方案不僅適用于單相設(shè)備也適用于三相設(shè)備的防觸電儀器的設(shè)計(jì)。三相防觸電儀器采用單相防觸電儀器的原理，并且由單相防觸電儀器組成，接線原理圖見圖5，虛線框內(nèi)a、b、c三臺(tái)相同的單相防觸電儀器。
2、根據(jù)圖1設(shè)計(jì)防觸電儀器，在確定危險(xiǎn)電壓值時(shí)，必須注意(1)危險(xiǎn)電壓值在不同場(chǎng)合，有不同數(shù)值，例如人體在水中Ub＜2.5V，一般情況Ub＜36V(AC)。
(2)電網(wǎng)電壓波動(dòng)允許±5％，確定設(shè)定危險(xiǎn)電壓值時(shí)Ub可以適當(dāng)縮小。
(3)通過資料得到的危險(xiǎn)電壓值，其內(nèi)函不清楚時(shí)，根據(jù)0.707Ub確定。
(4)設(shè)計(jì)特殊要求的防觸電儀器時(shí)，危險(xiǎn)電壓值最好通過實(shí)驗(yàn)確定，并且Ub＝確定值-0.5(伏)。
3、本發(fā)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(fā)揮設(shè)計(jì)技巧。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的檢測(cè)方法，用于檢測(cè)運(yùn)行中的設(shè)備外殼相對(duì)大地的漏電壓；其檢測(cè)方法電路由漏電壓測(cè)量電路、漏電壓設(shè)定電路、電壓比較電路和微電腦電路組成；漏電壓測(cè)量電路回路組成由火線L到斷電開關(guān)K到設(shè)備繞組xy經(jīng)絕緣層到設(shè)備外殼z到二極管VD1到取測(cè)量漏電壓電節(jié)點(diǎn)a到阻抗r1到接地零線N(PE)止；支路由設(shè)備外殼z到濾波電容C1到接地零線N(PE)止；漏電壓設(shè)定電路回路組成由火線L到仿絕緣阻抗R2到電節(jié)點(diǎn)W到二極管VD2到取設(shè)定漏電壓值電節(jié)點(diǎn)b到阻抗R1到接地零線N(PE)止；支路由電節(jié)點(diǎn)W到濾波電容C2到接地零線N(PE)止；電壓比較電路回路組成由二節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)漏電壓的顯示、報(bào)警、切斷電源；上面電路采用電橋原理分析，其中一橋路代表漏電壓測(cè)量電路，另一橋路代表漏電壓設(shè)定電路；對(duì)角線節(jié)點(diǎn)a反映設(shè)備外殼漏電壓，對(duì)角線節(jié)點(diǎn)b反映預(yù)先設(shè)定的定值或變值漏電壓。
2.一種二步防觸電的方案，通過優(yōu)選防帶電、防觸電的方法和根據(jù)權(quán)利要求1一種運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的檢測(cè)方法組合實(shí)現(xiàn)二步防觸電的方案；第一步防觸電的方法是采用在中性線接地電力網(wǎng)中防設(shè)備外殼帶電的保護(hù)接地或保護(hù)接零的方法；第二步防觸電的方法是采用權(quán)力要求1所述檢測(cè)設(shè)備外殼漏電壓的方法，當(dāng)設(shè)備外殼達(dá)到或超過危險(xiǎn)電壓時(shí)，自動(dòng)斷電、報(bào)警，實(shí)現(xiàn)二步防觸電的目的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的檢測(cè)方法適用于設(shè)計(jì)漏電壓檢測(cè)儀器，也適用于設(shè)計(jì)防觸電儀器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2、權(quán)利要求3設(shè)計(jì)二步防觸電儀器；第一步防觸電方法中回路組成由火線L到斷電開關(guān)K到設(shè)備繞組xy經(jīng)絕緣層到設(shè)備外殼z經(jīng)過一段一定規(guī)格導(dǎo)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(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求3所實(shí)現(xiàn)的方法和電路組合而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4，所述一種運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的檢測(cè)方法和二步防觸電方案所實(shí)現(xiàn)的方案不僅適用于單相電器(電力)設(shè)備，而且也適用于三相電器(電力)設(shè)備。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、權(quán)利要求3、權(quán)利要求5，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備和絕緣材料的絕緣性能的測(cè)試方法。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢測(cè)運(yùn)行中電器(電力)設(shè)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(cè)量電路、設(shè)定電路、電壓比較電路組成，可以通過微電腦實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的設(shè)備外殼漏電壓測(cè)量、斷電、報(bào)警等功能，見說明書摘要附圖。適用于以下幾個(gè)方面1.適用于檢測(cè)電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的檢測(cè)和檢測(cè)儀器設(shè)計(jì)；2.適用于根據(jù)電器(電力)設(shè)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，為研制開發(fā)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(yīng)用于下面市場(chǎng)范圍(1)電器(電力)設(shè)備生產(chǎn)部門；(2)電力網(wǎng)中運(yùn)行供電設(shè)備的監(jiān)測(cè)；(3)各種民用電器和工業(yè)設(shè)備的防觸電措施。
文檔編號(hào)H02H3/00GK1851484SQ20061004224
公開日2006年10月25日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者朱玉光 申請(qǐng)人:朱玉光