專利名稱：靜電感應(yīng)式高壓開關(guān)故障保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電學(xué)領(lǐng)域中的緊急保護裝置。
常見的高壓開關(guān)的故障有觸點熔焊粘接、高壓真空開關(guān)被擊穿或因開關(guān)的一些其它機械故障致使高壓線路關(guān)斷后有一相、兩相甚至三相不能切斷，使高壓開關(guān)后的線路帶電，極易造成器械的事故和危及人身安全。經(jīng)調(diào)查知，目前尚無一種安全簡易的高壓開關(guān)故障的保護裝置。
本實用新型的目的在于為克服因高壓開關(guān)故障使開關(guān)部位的電路不能完全斷開所能引起電器和人身安全的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠的保護器，擬采用靜電感應(yīng)原理，在安全型電容分壓器上取出故障信號，經(jīng)控制電路操作保護繼電器來控制有故障高壓開關(guān)的前一級開關(guān)或驅(qū)動報警線路動作。
本技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的，該靜電感應(yīng)式高壓開關(guān)故障保護器是由取得故障信號的安全型電容分壓器、保護繼電器及其控制電路所組成的。其電容分壓器的高壓端電容為具有安全的電氣間隙和爬電距離的表面帶有環(huán)形波紋的高壓電瓷介質(zhì)的平板電容或具有安全電氣間隙的空氣介質(zhì)的平板電容，保護繼電器是由控制電路操作的，其控制電路可有三種型式
用運算放大器F007集成塊搭成的電容負反饋式的比例放大器的控制電路；
采用高入端阻抗的晶體管放大器的控制電路；或
采用偏振光光電耦合控制晶體管放大器的控制電路。
上述的控制電路 是由電容分壓器輸出端接F007的反相輸入端，F(xiàn)007的兩輸入端用正反兩保護用的二極管并聯(lián)耦合，且正相輸入端接地，F(xiàn)007的輸出端與反相輸入端之間接反饋電容器、它的輸出端經(jīng)高壓開關(guān)控制的中間繼電器的長閉觸點J0及負載接地，J0在開關(guān)分?jǐn)嗪箝]合。上述的負載為保護繼電器及并聯(lián)保護用的穩(wěn)壓管。其控制電路 是由一串聯(lián)晶體管的放大器再耦合一晶體管開關(guān)控制負載，其負載是保護繼電器及并聯(lián)保護用的二極管。它的控制電路 是由電光源、起偏器、帶有液晶介質(zhì)的電容、檢偏器及光敏電阻組成的光電耦合器和用光敏電阻作偏置控制負載的晶體管放大器所組成，其負載為保護繼電器和并聯(lián)的保護用的二極管。
在串聯(lián)電容形成的分壓器后選用不同的控制電路來控制保護繼電器，因此在本方案中形成三種實施例。
以下結(jié)合
各實施例的原理和結(jié)構(gòu)。
圖1是靜電感應(yīng)式高壓開關(guān)故障保護器采用集成塊控制電路的原理圖。
圖中只畫出了A相的控制電路，B相、C相相同從略。因高壓開關(guān)的故障可能發(fā)生一相或多相熔焊粘接，設(shè)A相被粘接。本設(shè)計適用在6KV高壓線路上，則A點對地電壓為6000／3]]>＝3464.1伏，經(jīng)電容器C1和C2串聯(lián)分壓，取C2為1000PF，C1為0.867PF，承受在C1兩端的電壓ViA＝ (C1)/(C1+C2) ×3464.1＝3伏，為避免高壓導(dǎo)入低壓回路造成危險，因此C1兩極板間的距離d不能小于該電壓的最小電氣間隙，C1若作成空氣介質(zhì)的電容當(dāng)d＝105mm時，由公式C＝ε· (S)/(d) 求出平板面積為S＝0.01028m2，作成正方形時S＝a2，a＝101mm。為使兩極板間的距離易于固定，也可用高壓電瓷作電容器C1的中間介質(zhì)，對6KV的高壓電路，電氣間隙 d仍取105mm極板作成圓形，由公式C＝ε0ε (S)/(d) 求得平板面積S＝0.00184m2，則電瓷介質(zhì)的直徑為48mm。對C除要求電氣間隙滿足要求外，還應(yīng)使爬電距離不小于規(guī)定值，取其爬電距離為210mm，則可在電瓷介質(zhì)的表面壓成環(huán)形的波浪曲面來實現(xiàn)。J0為高壓開關(guān)輔助觸點在高壓開關(guān)斷開后呈閉合狀態(tài)，若A相粘接，Via為3伏，圖1中運算放大器F007與電容C2、C3組成比例放大器，因而V0＝ (C2)/(C3) Vi＝12伏，使保護繼電器J的線圈帶電吸合，其觸頭驅(qū)動前級開關(guān)動作或使報警回路接通而報警。
將A、B、C三相接成加法器，因為ViA＋ViB＋ViC＝0，因而當(dāng)兩相的觸點同時粘接時(如A、B)則｜V0｜＝ ｜(ViA＋ViB)× (C2)/(C3) ｜＝｜－ViC× (C2)/(C3) ＝12伏， 為避免三相觸點同時熔焊粘接Vi＝0，可取其中一項的C2值為另外兩項的一半，此時由于放大倍數(shù)少了一倍，可選動作電壓范圍寬的保護繼電器。但三相觸點同時熔焊的可能性是極小的。
圖2是采用晶體管控制電路的高壓開關(guān)故障保護器的電原理圖。該設(shè)計取保護繼電器動作時Vi為6伏。平時Vi為0時，12MΩ的正反饋作用使VD＝0.32V，當(dāng)Vi為6伏時，其正半波使低飽和型三極管3DG120B飽和，3DG120C截止，E點電位升高，通過12MΩ的正反饋使D點維持高電位，E點的高電位又使3DK4B飽和，使保護繼電器工作。
圖3是采用偏振光的光電耦合晶體管電路高壓開關(guān)故障保護器的電原理圖。它是根據(jù)扭曲向列型液晶對光線的垂直扭轉(zhuǎn)作用，由光電耦合電路控制三極管的放大器，驅(qū)動保護繼電器動作。C2由液晶和透明電極組成，當(dāng)電極兩端電壓為0時，在兩個電極之間的液晶分子扭曲90°，經(jīng)起偏器的極化光穿過C2時，其方向也扭轉(zhuǎn)了90°，與起偏器極化方向相同的檢偏器阻擋光的通過，此時光敏電阻的電阻值較大，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，保護繼電器不動作；當(dāng)開關(guān)發(fā)生故障，觸頭熔焊時，高壓線路帶電使C2兩端產(chǎn)生電壓，該電壓使液晶分子被取向不再扭曲，經(jīng)過起偏器的極化光透過C2時不再改變極化方向，光線可以透過檢偏器照射在光敏電阻上，使阻值下降，A點電位升高，三極管3DD61B導(dǎo)通，保護繼電器J動作。
其中C2為1000PF，采用液晶和二氧化錫透明電極，取向電壓為1～10伏，功耗不大于0.1微瓦／厘米2，板面積為1cm2。C1為0.867PF。為解決兩相觸點粘接的問題可按圖1線路將三相信號接成加法器即可。為避免三相觸點同時熔焊粘接，亦可使三相中的一相C2值取為另外兩相C2值的一半即可。采用本技術(shù)方案能體現(xiàn)如下優(yōu)點(1)用途廣，它可用來作高壓開關(guān)觸頭熔焊保護；可以作高壓真空開關(guān)的穿管保護；還可以作監(jiān)測保護其它交流高壓電器設(shè)備帶電之用。(2)本保護器可在電力系統(tǒng)正常工作的情況下自動工作，可避免事故的擴大，為高壓真空開關(guān)的推廣創(chuàng)造了條件，可實現(xiàn)變電室無人值班化。(3)它結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠、成本低、易于制造推廣。(4)本方案不但能用在6KV線路，更可用在10KV或其它電壓等級的線路上。
在附圖中(1)－高壓開關(guān)的進線端；(2)－高壓開關(guān)；(3)－高壓端電瓷介質(zhì)電容；(4)－高壓開關(guān)的出線端；(5)－電光源；(6)－起偏器；(7)－電容極板；(8)－液晶介質(zhì)；(9)－檢偏器。三個實施例中的保護繼電器均采用JTX型。
權(quán)利要求1.一種靜電感應(yīng)式高壓開關(guān)故障保護器，其特征是它由取得故障信號的安全型電容分壓器、保護繼電器及其控制電路所組成的，其電容分壓器的高壓端電容為具有安全的電氣間隙及爬電距離的表面帶有環(huán)形波紋的高壓電瓷介質(zhì)的平板電容或具有安全電氣間隙的空氣介質(zhì)的平板電容，其保護繼電器為控制電路的負載，其控制電路可有三種型式
用F007集成塊搭成的電容負反饋式的比例放大器檢測信號的控制電路；
采用高入端阻抗的晶體管放大器的控制電路；或
采用偏振光光電耦合控制晶體管放大器的控制電路。
2.按照權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)故障保護器，其特征是它的控制電路
是由電容分壓器輸出端接F007反相輸入端，F(xiàn)007的兩輸入端用正反兩保護二極管并聯(lián)耦合且正向輸入端接地，其F007的輸出端與反相輸入端之間接反饋電容器，并經(jīng)高壓開關(guān)控制的中間繼電器的長閉觸點J0及負載接地，J0在開關(guān)分?jǐn)嗪箝]合；其負載為保護繼電器及并聯(lián)保護用的穩(wěn)壓管。
3.按照權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)故障保護器，其特征是它的控制電路
是由一串聯(lián)晶體管的放大器、再耦合一晶體管開關(guān)控制負載，其負載是保護繼電器及并聯(lián)保護用的二極管。
4.按照權(quán)利要求1所述的高壓開關(guān)故障保護器，其特征是它的控制電路
是由電光源、起偏器、帶有液晶介質(zhì)的電容、檢偏器及光敏電阻組成的光電耦合器，和用光敏電阻作偏置控制負載的晶體放大器所構(gòu)成，其負載是保護繼電器和并聯(lián)保護用的二極管。
專利摘要本實用新型屬電學(xué)領(lǐng)域的緊急保護裝置。該靜電感應(yīng)式高壓開關(guān)故障保護器是由安全型分壓器、保護繼電器及其控制電路所組成，電容分壓器的高壓端電容可采用表面帶環(huán)形波紋的電瓷為介質(zhì)或空氣介質(zhì)。它的控制電路可用集成塊作成的比例放大器型式、可用晶體管開關(guān)電路，亦可用偏振光光耦控制電路的型式來控制保護繼電器的動作。它可用作觸點粘接、高壓真空開關(guān)擊穿及開關(guān)的其它機械故障的保護。
文檔編號H02H7/00GK2035153SQ8820482
公開日1989年3月29日 申請日期1988年4月29日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月29日
發(fā)明者高赟 申請人:高赟