阅读说明：本技术 电源综合保护装置 (Power supply comprehensive protection device ) 是由 杨元德 于 2019-12-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电源综合保护装置,包括主回路断路器QF、主接触器、三相电源保护器JS、电源保护器常开触点KT-1、延时继电器以及第一中间继电器,所述主回路断路器QF具有处于同一工作状态的三个开关QF-1、QF-2、QF-3,所述主接触器具有一线圈KM-1以及三个常开主触点KM-2、KM-3、KM-4,所述延时继电器具有一线圈JS-1以及一常开触点JS-2,所述第一中间继电器具有一线圈ZJ-1、一常闭触点ZJ-2以及一常开触点ZJ-3；所述主回路断路器QF的三个开关QF-1、QF-2、QF-3的第一端分别与三相交流电的A相、B相及C相连接。本发明的电源综合保护装置结构简单巧妙。(The invention discloses a power supply comprehensive protection device which comprises a main circuit breaker QF, a main contactor, a three-phase power supply protector JS, a normally-open contact KT-1 of the power supply protector, a time delay relay and a first intermediate relay, wherein the main circuit breaker QF is provided with three switches QF-1, QF-2 and QF-3 which are in the same working state, the main contactor is provided with a coil KM-1 and three normally-open main contacts KM-2, KM-3 and KM-4, the time delay relay is provided with a coil JS-1 and a normally-open contact JS-2, and the first intermediate relay is provided with a coil ZJ-1, a normally-closed contact ZJ-2 and a normally-open contact ZJ-3; first ends of three switches QF-1, QF-2 and QF-3 of the main circuit breaker QF are respectively connected with an A phase, a B phase and a C phase of three-phase alternating current. The power supply comprehensive protection device has a simple and ingenious structure.)

电源综合保护装置

技术领域

本发明涉及一种电源综合保护装置。

背景技术

广播电视系统、计算机机房、通信机房及各类自动控制设备等大都使用有以电子元器件制造的设备，这些设备对输入电源的质量特别是对电压的稳定性有着较高的要求，而传统配电回路一般只采用断路器控制，对过电压常以浪涌保护器消除短时脉冲过电压，对短路、系统漏电及短时脉冲过电压有保护，对缺相和长时过电压无保护功能，如系统中性点断线时会引起用电侧的回路电压过压，此类故障断路器无法切除，浪涌保护的有效性差，这些过电压超过了电子元器件的承受极限，长时超过阀值的过电压会造成电子设备的永久性损坏，造成经济损失，严重的更会引起次生灾害如火灾等。中性点断线时引起的过电压很高，且只要是接入系统未断电的设备基本都会被损坏，影响面很大。三相电机等装置对缺相很敏感，常因缺相烧坏，断路器对此无保护。

请参见图1至图3，中性点在前端断线的故障下，因各回路接入系统的用电设备不一致(如每条回路接入的用电设备功率差异，每个回路投入的用电设备在时间上的不一致如工作时间机房用电大，下班时间生活设备用电大)，各回路电阻大小同而造成各回路上分配的相电压不同，大功率设备电阻低，其两端的电压低，小功率的设备电阻高，其两端电压高，易造成设备烧毁。

现实生活中不时发生中性点因各种原因断线，造成大面积用电设备损坏的事故，也经常发生因缺相和系统过压造成电机及其他用电设备损坏的情况。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、便于维修的能够识别系统中性点断线故障及系统过电压、欠电压状态并保护设备因分配地方烧毁的电源综合保护装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种电源综合保护装置，包括主回路断路器QF、主接触器、三相电源保护器JS、延时继电器、第一中间继电器、单相电源保护器JS’以及一第二中间继电器，所述主回路断路器QF包括处于同一工作状态的开关QF-1、QF-2、QF-3，所述主接触器包括一线圈KM-1以及三个常开主触点KM-2、KM-3、KM-4，所述延时继电器具有一线圈JS-1以及一常开触点JS-2，所述第一中间继电器具有一线圈ZJ-1、一常闭触点ZJ-2以及一常开触点ZJ-3，所述第二中间继电器包括一线圈ZJ-1’、一常闭触点ZJ-2’以及一常开触点ZJ-3’；所述主回路断路器QF的开关QF-1、QF-2、QF-3的第一端分别与三相交流电的电源侧A相、B相及C相连接，所述主接触器的常开主触点KM-2、KM-3、KM-4的第一端分别与所述主回路断路器QF的开关QF-1、QF-2、QF-3第二端连接，所述主接触器的三个常开主触点KM-2、KM-3、KM-4的第二端与需要保护的用电负荷连接，控制电源取自主断路器QF后送到各控制回路；所述主接触器的线圈KM-1依次通过所述第二中间继电器的常闭触点ZJ-2’以及第一中间继电器的常闭触点ZJ-2后与所述开关QF-1的第二端连接以与控制电源火线101连接，所述线圈KM-1的第二端与控制电源零线102连接以形成主控制回路；三相电源保护器JS的三个信号端子L1、L2、L3分别与所述开关QF-1、QF-2、QF-3的第二端连接以为三相电源保护器提供检测信号；所述延时继电器的线圈JS-1的第一端通过所述电源保护器JS的常开触点JS1与所述开关QF-1的第二端连接以与控制电源火线101连接，所述延时继电器的线圈JS-1的第二端与所述三相交流电的零线N连接以形成防误控制回路；所述第一中间继电器的线圈ZJ-1的第一端通过所述延时继电器的常开触点JS-2与所述开关QF-1的第二端连接，所述第一中间继电器的线圈ZJ-1与所述常开触点JS-2之间的节点还与所述三相交流电的零线N连接，所述第一中间继电器的线圈ZJ-1的第二端与所述三相交流电的零线N连接，所述常开触点ZJ-3与所述常开触点JS-2并联连接以形成第一中间继电器的动作自保持回路；所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’的第一端通过所述常开触点ZJ-3’与所述开关QF-1的第二端连接，所述线圈ZJ-1’的第二端与所述三相交流电的零线N连接，所述单相电源保护器的11引脚及14引脚是常触点，与第二中间继电器的线圈ZJ-1’串接形成中性点断线、相不平衡保护回路，所述第二中间继电器的常开触点ZJ-3’与单相电源保护器JS2的常开触点并接，形成第二中间继电器ZJ2的动作自保持回路,所述单相电源保护器的A1供电引脚与控制电源火线101连接，其A2供电引脚与零线N连接，所述单相电源保护器JS’的B端子通过200号接线端子接入需要保护的供电区域的中性点，所述单相电源保护器JS’的C端子接地，形成中性点电位检测回路。

进一步的，电源综合保护装置还包括一双级控制开关ZK，所述双级控制开关ZK的第一不动端与所述开关QF-1的第二端连接，第一动端与所述常闭触点ZJ-2、常开触点KT-1、常开触点ZJ-3、常开触点JS-2、常开触点ZJ-3’以及单相电源保护器JS’的11引脚和A1引脚均连接，第二不动端与所述三相交流电的零线N连接，第二动端与线圈KM-1、延时线电器的线圈JS-1、第一中间线电器的线圈ZJ-1、第二中间继电器的线軿ZJ-1’以及单相电源保护器JS’的14引脚和A2引脚均连接。

进一步的，电源综合保护装置还包括复位常闭开关AF1，所述线圈ZJ-1的第一端依次通过所述常开触点ZJ-3以及复位常闭开关AF1与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接。

进一步的，电源综合保护装置还包括一复位常闭开关AF2，所述线圈ZJ-1’的第一端依次通知所述常开触点ZJ-3’以及复位常闭开关AF2与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接。

进一步的，电源综合保护装置还包括一故障灯HR，所述主接触器还具有一常开辅助触点KM-5，所述故障灯HR的第一端通过所述常开辅助触点KM-5与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK1的第二动端连接。

进一步的，电源综合保护装置还包括一工作指示灯GD，所述工作指示灯GD的第一端与所述单刀双掷开关ZK的第一动端直接连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端直接连接，以串接于控制回路101和102之间，形成电源指示回路。

进一步的，电源综合保护装置还包括一故障灯YD1，所述故障灯YD1的第一端与所述第一中间继电器的线圈ZJ-1和所述常开触点JS-2之间的节点连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端连接，以串接于所述第一中间继电器的线圈第一端113与控制电源零线102之间，从而形成相序故障指示回路。

进一步的，电源综合保护装置还包括一故障灯YD2，所述故障灯YD2的第一端与所述单相电源保护器JS’的14引脚与所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’之间的节点连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端连接，以串接于所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’的第一端117与控制电源零线102之间，从而形成中性点故障指示回路。

进一步的，所述主断路器QF为三级断路器。

进一步的，所述主断路器QF为四级断路器。

本发明电源综合保护装置，其电路结构简单、设计巧妙，采用电子元器件实现对电源综合保护，便于检修。本电源综合保护装置能自动识别系统中性点断线故障及系统过电压、欠电压状态，保护敏感设备因过压烧毁。能自动识别主电源三相相序故障和缺相故障，并对三相电机等用电设备实现保护。能对主电源的短时脉冲性波动有防误动作功能。消除了现有配电设备保护方案的缺陷。

附图说明

图1为三相电源系统中性点断线的故障回路状态图。其中Ra是A相供电回路所接的负载，Rb为B相供电回路所接的负载，Rc为C相供电回路所接的负载，在中性点不断线的状态下，各负载两端均承受的是标准为AC220V的电压，断线后各相负荷形成较为复杂的串并联状态，两两串接于标准为AC380V的线路中，其中功率较大的负载承受的电压低，功率越小的负载承受的电压越高，越容易压损款。

图2为在中性点不断线直接接地的状态图。

图3为在中性点断线的状态下，不平衡负载引起中性点的偏移，中性点出现不平衡电位，各相电压不再一致的状态图。

图4为本发明电源综合保护装置一实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图4，本发明的电源综合保护装置，包括主回路断路器QF、主接触器、三相电源保护器JS、延时继电器、第一中间继电器、单相电源保护器JS’以及一第二中间继电器。本实施例的主回路断路器QF为三级断路器，可以理解的，在其他的实施例中，所述主回路断路器QF并不限于三级断路器，例如它可以是四级断路器等等。

所述主回路断路器QF包括处于同一工作状态的三级开关QF-1、QF-2、QF-3，所述主接触器包括一线圈KM-1以及三个常开主触点KM-2、KM-3、KM-4，所述延时继电器具有一线圈JS-1以及一常开触点JS-2，所述第一中间继电器具有一线圈ZJ-1、一常闭触点ZJ-2以及一常开触点ZJ-3，所述第二中间继电器包括一线圈ZJ-1’、一常闭触点ZJ-2’以及一常开触点ZJ-3’；所述主回路断路器QF的开关QF-1、QF-2、QF-3的第一端分别与三相交流电的电源侧A相、B相及C相连接，所述主接触器的常开主触点KM-2、KM-3、KM-4的第一端分别与所述主回路断路器QF的开关QF-1、QF-2、QF-3第二端连接，所述主接触器的三个常开主触点KM-2、KM-3、KM-4的第二端与需要保护的用电负荷连接，控制电源取自主断路器QF后送到各控制回路；所述主接触器的线圈KM-1依次通过所述第二中间继电器的常闭触点ZJ-2’以及第一中间继电器的常闭触点ZJ-2后与所述开关QF-1的第二端连接以与控制电源火线101连接，所述线圈KM-1的第二端与控制电源零线102连接以形成主控制回路；三相电源保护器JS的三个信号端子L1、L2、L3分别与所述三级开关QF-1、QF-2、QF-3的第二端连接以为三相电源保护器提供检测信号；所述延时继电器的线圈JS-1的第一端通过所述电源保护器JS的常开触点JS1与所述开关QF-1的第二端连接以与控制电源火线101连接，所述延时继电器的线圈JS-1的第二端与所述三相交流电的零线N连接以形成防误控制回路；所述第一中间继电器的线圈ZJ-1的第一端通过所述延时继电器的常开触点JS-2与所述开关QF-1的第二端连接，所述第一中间继电器的线圈ZJ-1与所述常开触点JS-2之间的节点还与所述三相交流电的零线N连接，所述第一中间继电器的线圈ZJ-1的第二端与所述三相交流电的零线N连接，所述常开触点ZJ-3与所述常开触点JS-2并联连接以形成第一中间继电器的动作自保持回路；所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’的第一端通过所述常开触点ZJ-3’与所述开关QF-1的第二端连接，所述线圈ZJ-1’的第二端与所述三相交流电的零线N连接，所述单相电源保护器的11引脚及14引脚是常触点，与第二中间继电器的线圈ZJ-1’串接形成中性点断线、相不平衡保护回路，所述第二中间继电器的常开触点ZJ-3’与单相电源保护器JS2的常开触点并接，形成第二中间继电器ZJ2的动作自保持回路,所述单相电源保护器的A1供电引脚与控制电源火线101连接，其A2供电引脚与零线N连接，所述单相电源保护器JS’的B端子通过200号接线端子接入需要保护的供电区域的中性点，所述单相电源保护器JS’的C端子接地，形成中性点电位检测回路。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一双级控制开关ZK，所述双级控制开关ZK的第一不动端与所述开关QF-1的第二端连接，第一动端与所述常闭触点ZJ-2、常开触点KT-1、常开触点ZJ-3、常开触点JS-2、常开触点ZJ-3’以及单相电源保护器JS’的11引脚和A1引脚均连接，第二不动端与所述三相交流电的零线N连接，第二动端与线圈KM-1、延时线电器的线圈JS-1、第一中间线电器的线圈ZJ-1、第二中间继电器的线軿ZJ-1’以及单相电源保护器JS’的14引脚和A2引脚均连接。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括复位常闭开关AF1，所述线圈ZJ-1的第一端依次通过所述常开触点ZJ-3以及复位常闭开关AF1与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一复位常闭开关AF2，所述线圈ZJ-1’的第一端依次通知所述常开触点ZJ-3’以及复位常闭开关AF2与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一故障灯HR，所述主接触器还具有一常开辅助触点KM-5，所述故障灯HR的第一端通过所述常开辅助触点KM-5与所述单刀双掷开关ZK1的第一动端连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK1的第二动端连接。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一工作指示灯GD，所述工作指示灯GD的第一端与所述单刀双掷开关ZK的第一动端直接连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端直接连接，以串接于控制回路101和102之间，形成电源指示回路。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一故障灯YD1，所述故障灯YD1的第一端与所述第一中间继电器的线圈ZJ-1和所述常开触点JS-2之间的节点连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端连接，以串接于所述第一中间继电器的线圈第一端113与控制电源零线102之间，从而形成相序故障指示回路。

进一步的，所述电源综合保护装置还包括一故障灯YD2，所述故障灯YD2的第一端与所述单相电源保护器JS’的14引脚与所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’之间的节点连接，第二端与所述单刀双掷开关ZK的第二动端连接，以串接于所述第二中间继电器的线圈ZJ-1’的第一端117与控制电源零线102之间，从而形成中性点故障指示回路。

本发明的电源综合保护装置的控制电源取自主回路断路器QF后经开关送到上述各控制回路。所述延时继电器的线圈JS的第二端与所述控制电源零线102连接；形成防误控制回路。所述第一中间继电器的线圈第一端通过所述延时继电器的常开触点和复位按钮AF1与控制电源101连接，所述第一中间继电器的线圈的第二端与控制电源零线102连接，形成相不平衡、缺相保护控制回路。所述第一中间继电器的常开触点与延时继电器的常开触点并接，形成第一中间继电器的动作自保持回路。所述单相电源保护器的11引脚及14引脚间是其常开触点，与复位按钮AF2和第二中间继电器的线圈串接形成中性点断线、相不平衡保护回路，所述第二中间继电器的常开触点与单相电源保护器JS2的常开触点并接，形成第二中间继电器的动作自保持回路。所述单相电源保护器的C端子接地，形成中性点电位检测回路。上述双级控制开关前接主回路断路器QF1和零线N，后端接控制回路火线101和控制回路零线102，为控制回路提供保护。运行指示灯HR串接于控制回路101和102之间，形成运行指示回路。工作指示灯串接于控制回路101和102之间，形成电源指示回路。故障灯串接于第二中间继电器的线圈的第一端117与零线102之间，形成中性点故障指示回路。

本发明实施方式的电源综合保护装置，所述主回路断路器QF用于过流和短路保护，在主回路中接入接触器KM，用以在系统检测到中性点断线和缺相时切断主回路以保护后端设备，时间继电器JS用于滤除脉冲性信号对控制系统的影响。三相电源保护器JS用GF监测系统过压、欠压，缺相和错相。单相电源监视器JS’R 200号端子接入需保护的供电区域的中性点，另一端就地接地，监测中性点对地偏移电压，以发现和判断中性点是否发生断线故障及严重负荷不平衡故障。

本发明实施方式的电源综合保护装置的工作原理如下：主回路QF合上后，主接触器自动闭合向系统送电。第一中间继电器和第二中间继电器不动作。三相电源保护器JS和单相电源保护器JS’得电投入监视检测工作。系统如有缺相、相序错误、过电压或欠电压等故障之一，三相电源保护器JS检测到后动作，所述电源保护器常开触点KT-1闭合，109回路得电，触发延时继电器，延时一定时间以避开脉冲信号影响，避免因电网短时故障或波动误动作。若一定时间后故障仍在，即闭合常开触点JS-2，使第一中间继电器的线圈ZJ-1得电，使得常开触点ZJ-3闭合，从此第一中间继电器的线圈ZJ-1一直得电，再使得常闭触点ZJ-2断开，主接触器断开动作，101线路-105线路断开，导致主接触器跳开切断主回路，以保护后端设备。

按照国家标准，中性点不允许超过25％的电压偏移，且正常系统中，因为变压器侧中性点直接接地，用户侧的中性点电位是中性点电流和零线电阻的乘积，一般不超过30V,最大不超过55V,如前端发生系统中性断线，后端回路会因各回路正在使用的设备不一，总阻抗不一致，导致中性点电位发生偏移，或者当回路负荷严重不平衡，导致负荷侧中性点偏移过大。两种情况下的中性点偏移电压超过系统正常时不可能出现的偏移值时(可以根据系统自身的保护需要调整设定值)，即可认定为前端中性点断线或系统回路负荷严重不平衡，单相电源保护器JS’闭合，致第二中间继电器的线圈ZJ-1’动作，使得常闭触点ZJ-2’跳开(即使105线路和107跳开)，主接触器跳开切断主回路，以保护后端设备。

故障发生后通过故障灯YD1和故障灯YD2指示故障类别并一直保持到人工处理故障，在故障消除后，通过复位常闭开关AF1和复位常闭开关AF2复位，或者通过对系统断电进行复位。综上所述,本发明实现了对脆弱用电设备的短路、过负荷、过电压、欠电压、缺相错相、中性点断线、系统回路严重不平衡的综合电源保护，消除了这些因素对设备造成的损坏。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。