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1、(10)申请公布号 CN 103138249 A (43)申请公布日 2013.06.05 CN 103138249 A *CN103138249A* (21)申请号 201310065747.0 (22)申请日 2013.03.03 H02H 9/04(2006.01) H02H 3/22(2006.01) H02H 7/04(2006.01) H01F 27/30(2006.01) H01F 27/28(2006.01) (71)申请人 王国强 地址 620010 四川省眉山市东坡区秦家镇新 星村 8 组 (72)发明人 王国强 王菲 (54) 发明名称 电力变压器防雷、 节能、 输出电网。
2、电不伤人 (57) 摘要 本创造发明是一种电力变压器防雷、 节能、 输 出电网电不伤人， 为解决电力变压器不防雷击， 特 设计了一台隔离电力变压器， 使电力变压器不受 雷击损坏， 为了解决变压器中性线接地浪费零序 接地电流， 特将中性线接地设计为中性线非接地， 避免了零序接地电流的浪费， 为了解决人体触电 造成伤害， 特设计了一个控制电路， 可使三相四线 任一线触地漏电时自动断开， 不触地漏电时又自 动恢复运行， 在人体触地接触四线电压之一时电 网自动断开， 使人没有触电的感觉， 人体触地断开 四线之一时电网又自动恢复运行。实现了电力变 压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人的目的。 (51)I。
3、nt.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103138249 A CN 103138249 A *CN103138249A* 1/1 页 2 1. 一种电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 包括 10 千伏变压器高压线圈、 A、 B、 C 是 10 千伏接头线 （1） ， 变压器铁心 （2） ， 绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 （3） ， 接 地线 （4） ， 变压器低压线圈、 N 是中性线 a、 b、 c 是 380 伏。
4、相线 （5） ， 低压交流 220 伏常闭负荷 输出继电断路开关 （6） ， R1、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开 关电路 12 伏负极供电 （7） ， 直流 12 伏常开继电器 （8） ， 交流 12 伏电源变压器 （9） ， 桥式整流 器 （10） ， R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 （11） ， 接地线 （12） ， 12 伏直流电源滤波电容器 （13） ， T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷器 （14） ， N1是中性输出线 a1、 b1、 c1是 380 伏相输出线 （15） ， 其 特征在于 ： 。
5、10 千伏变压器高压线圈、 A、 B、 C 是 10 千伏接头线 （1） ， 变压器铁心 （2） ， 绕在低 压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 （3） ， 接地线 （4） ， 变压器低压线圈、 N 是中性线 a、 b、 c 是 380 伏相线 （5） ， 相互构成一台隔离电力变压器 ； 低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路开 关 （6） ， R1、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负 极供电 （7） ， 直流 12 伏常开继电器 （8） ， 交流 12 伏电源变压器 （9） ， 桥式整流器 （10） ， R6。
6、、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 （11） ， 接地线 （12） ， 12 伏直流电源滤波电容器 （13） ， T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷器 （14） ， N1是中性输出线 a1、 b1、 c1是 380 伏相输出线 （15） ， 组成一个开关控制 电路。 2. 根据权利要求 1 所述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所 述的绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 （3） 用导线连接接入大地。 3.根据权利要求1或2所述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所述的 R1、 R2、 R3、 R4与中性线。
7、 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负 极供电 （7） 当中的中性线 N 改为不接地。 4.根据权利要求1或2所述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所述的 R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 （11） 中 BG2偏值电阻 R8故意接入大地。 权 利 要 求 书 CN 103138249 A 2 1/4 页 3 电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人 技术领域 0001 本创造发明涉及一种电力变压器， 其电压等级为 10 千伏 /0.4 千伏 Y-Y 电力变压 器， 当人体触地接触电网电压四线之一时没有触。
8、电的感觉， 同时具有防雷、 节能功能的电力 变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人。 背景技术 0002 目前所有 10 千伏 /0.4 千伏 Y-Y 电力变压器低压线圈的中性线都采用接地的方 式， 因大地为零电压， 当变压器的中性线接地后称之为零线， 正因为中性线接地后其输出的 三根相线对大地构成三组 220 伏的对地电压， 当人体触及大地再接触电网电压， 三根相线 的任何一根相线对人体都会造成触电伤害甚至死亡。目前变压器因中性线接地， 当雷电击 在任何一根相线时， 即便是使用了低压避雷器， 击在任何一根相线上的雷电通过低压避雷 器接地会产生避雷残压峰值， 残压峰值电流通过相线进入变压器低压。
9、线圈接入大地是雷电 击坏变压器线圈重要原因。 0003 关于中性线接地有多种说法， 虽然中性线接地是解决了零序电压， 但零序电流接 地是一个无形的损耗电流， 当变压器输出为三相负荷不平衡产生零序电压， 正常情况下这 个零序电压并不高， 当三相输出故障或发生短路时导致三相输出电压严重不平衡， 空气开 关会自动保护。 三根相线输出为单相时， 它与单相照明变压器一样， 相当于三台单相照明变 压器地线共同连接一个公共点， 构成一根中性线， 其输出电流都是从相线通过用电器回到 中性线流回各自的线圈。而单相照明变压器二次侧接地， 目的是消除静电以及排除不必要 的电容效应。然而煤矿矿井用变压器， 其中性线是。
10、要求不接地， 是为了安全及防止触电、 漏 电。轮船、 军舰用发电机中性线根本无法接地， 同样正常运行。 0004 本创造发明可使中性线不接地， 避免了零序接地电流的浪费， 使输出的三相四线 对地不产生触电伤人电压， 能防止变压器故障时高压侧电源窜至低压侧造成危险， 同时使 高压断路开关保护， 又消除静电以及排除不必要的电容效应， 可使三相四线任一线触地漏 电时自动断开， 不触地漏电时又自动恢复运行， 在人体触地接触四线电压之一时电网自动 断开， 使人没有触电的感觉， 人体触地断开四线之一时电网又自动恢复运行。 节省了零序接 地电流， 实现了节能、 防雷、 输出电网电不伤人的目的。 发明内容 0。
11、005 为解决目前电力变压器不防雷击， 浪费接地零序电流和输出电网电伤人的问题， 本创造发明提供一种电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 不仅能让电力变压器不受 雷击损坏， 避免了零序接地电流的浪费， 还能使输出电网电不伤人。 0006 本创造发明可以通过以下技术措施实现。 上述电力变压器防雷、 节能、 输出电网电 不伤人， 它包括 10 千伏变压器高压线圈、 A、 B、 C 是 10 千伏接头线 1， 变压器铁心 2， 绕在低 压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3， 接地线 4， 变压器低压线圈、 N 是中性线 a、 b、 c 是 380 伏相线 5， 低压交流 220 。
12、伏常闭负荷输出继电断路开关 6， R1、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 说 明 书 CN 103138249 A 3 2/4 页 4 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负极供电 7， 直流 12 伏常开继电器 8， 交流 12 伏电源变压器 9， 桥式整流器 10， R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 11， 接地线 12， 12 伏 直流电源滤波电容器 13， T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷器 14， N1是中性输出线 a1、 b1、 c1是 380 伏相 输出线 15， 其特征在于 ： 10 千伏变压器高压线圈、 A、 B、。
13、 C 是 10 千伏接头线 1， 变压器铁心 2， 绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3， 接地线 4， 变压器低压线圈、 N 是中性线 a、 b、 c 是 380 伏相线 5， 相互构成一台隔离电力变压器 ； 低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路 开关 6， R1、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负 极供电 7， 直流 12 伏常开继电器 8， 交流 12 伏电源变压器 9， 桥式整流器 10， R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 11， 接地线 12， 12 伏直流电源滤波电。
14、容器 13， T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷 器 14， N1是中性输出线 a1、 b1、 c1是 380 伏相输出线 15， 组成一个开关控制电路。 0007 上述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所述的绕在低压 线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3 用导线连接接入大地， 其目的是当变压器故障时高压侧 电源窜至低压侧线圈先经、 绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3 接入大地， 使高压断 路开关动作保护。 0008 上述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所述的 R1、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及。
15、相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负极供电 7 当中的中 性线 N 改为不接地， 故切断了避雷残压峰值电流通过相线进入变压器低压线圈， 避免损坏 变压器， 实现了电力变压器具有防雷的功能， 同时避免了零序接地电流的浪费， 实现了电力 变压器节能的目的。 0009 上述的电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人， 其特征在于， 所述的 R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 11 中 BG2偏值电阻 R8故意接入大地， 其目的是三相四线接地漏 电或人体触地接触该变压器三相电压四线 （即 N1中性输出线 a1、 b1、 c1 380 伏相输出线 。
16、15） 之一时， 12 伏直流电源的负极通过 R5至 R4或 R3、 R2、 R1至触及电线的人体电阻至大地再经 大地电阻至 R8向 BG2基极供电使 BG2导通工作， 因 BG2、 BG1复合、 BG1同时导通工作， BG1发射 极输出 12 伏直流电压供直流 12 伏常开继电器 8 的继电线圈吸合工作， 因直流 12 伏常开继 电器 8 的静触头一端与该变压器中性线 N 相连通， 另一端与相线 C 连通， 故直流 12 伏常开 继电器 8 工作同时接通了低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路开关 6 的继电线圈 220 伏 电压， 使低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路开关 6 动作。
17、、 断开变压器输出三相四线 （即 N1、 a1、 b1、 c1） ， 因改中性线不接地， 故三相四线对地没有伤人电压， 实现了电力变压器输出电 网不伤人的目的。 附图说明 0010 图 1 是电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人的电路原理图。 0011 图中， 1、 10 千伏变压器高压线圈、 A、 B、 C 是 10 千伏接线头 ； 2、 变压器铁心 ； 3、 绕在 低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 ； 4、 接地线 ； 5、 变压器低压线圈、 N 是中性线、 a、 b、 c 是 380 伏相线 ； 6、 低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路开关 ； 7、 R1、 R。
18、2、 R3、 R4与中性线 N 及 相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负极供电 ； 8、 直流 12 伏常开继电器 ； 9、 交流 12 伏电源变压器 ； 10、 桥式整流器 ； 11、 R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 ； 12、 接 地线 ； 13、 12 伏直流电源滤波电容器 ； 14、 T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷器 ； 15、 N1是中性输出线 a1、 说 明 书 CN 103138249 A 4 3/4 页 5 b1、 c1是 380 伏相输出线。 具体实施方案 0012 本创造发明的防雷原理是 ： 为了防止电力变压器。
19、不受雷击损坏， 解决变压器故障 时高压侧电源窜至低压侧造成危险， 消除静电以及排除不必要的电容效应， 特设置由 10 千 伏变压器高压线圈、 A、 B、 C 是 10 千伏接头线 1， 变压器铁心 2， 绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3， 接地线 4， 变压器低压线圈、 N 是中性线 a、 b、 c 是 380 伏相线 5， 相互构成 一台隔离变压器。高压线圈对 G1、 G2、 G3再对低压线圈构成三只三脚电容器， 其中脚 G1、 G2、 G3通过导线连接接入大地。 0013 目前变压器因中性线接地， 当雷电击在任何一根相线时， 即便是使用了低压避雷 器， 此时击在任何一。
20、根相线上的雷电通过低压避雷器接地会产生避雷残压峰值， 残压峰值 电流通过相线进入变压器低压线圈接入大地是雷电击坏变压器重要原因。故特设置 ： 绕在 低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3， 并用导线连接接入大地， 其目的是 ： 当变压器故障 时高压侧电源窜至低压侧线圈先经、 绕在低压线圈外层的 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层 3 接入大地， 使高压断路开关动作保护， 排除了高压侧电源窜至低压侧的危险， 同时消除了静电排除了 不必要的电容效应后， 特将 R1、 R2、 R3与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R3串联组成直流开 关电路12伏负供电7， 当中的中性线N改为不。
21、接地， 其目的是当雷电击在三相四线任何一线 时， 因将中性线 N 改为了不接地， 故切断了避雷残压峰值电流通过相线进入变压器低压线 圈， 避免损坏变压器。而留在避雷器线路上的残压峰值电流， 因 G1、 G2、 G3屏蔽隔离层， 和低 压线圈 a、 b、 c 构成三只电容器并接入大地， 又因电容对交流电就相当一根导线， 故留在避 雷器线路上的残压峰值电流通过电容 （G1、 G2、 G3中脚接入大地） 而消失， 实现了电力变压器 具有防雷的功能。 0014 本创造发明的节能原理是 ： 为了解决变压器中性线 N 接地浪费零序接地电流， 当 变压器输出为三相负荷不平衡时产生零序电压， 正常工作情况下这。
22、个零序电压并不高。当 三相输出故障或发生短路时导致三相输出电压严重不平衡， 空气开关会自动断开保护。当 三根相线输出为单相时， 它与单相照明变压器一样 （相当于三台单相照明变压器地线共同 连接一个公共点， 构成一根中性线 N） 其输出电流都是从相线通过用电器回到中性线 N 流回 各自的线圈。 而单相照明变压器二次侧接地， 目的是消除静电以及排除不必要的电容效应。 然而煤矿矿井用变压器， 其中性线是要求不接地， 其目的是防止触电、 漏电及安全。 而轮船、 军舰用发电机中性线 N 根本无法接地同样正常运行。故本发明在排除了高压侧电源窜至低 压侧的危险消除静电、 排除不必要的电容效应后， 特将 R1。
23、、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负供电 7、 当中的中性线 N 接地改为不接地， 避 免了零序接地电流的浪费， 实现了电力变压器节能的目的。 0015 本创造发明输出电网电压不伤人的原理是 ： 为解决变压器中性线 N 改为不接地以 后， 三相四线中相线触地漏电导致另两相对地产生380伏电压， 中性线N触地漏电相线对地 产生 220 伏电压， 以及一人触地漏电接触 a 相， 另一个人触地漏电接触 b 相或 c 相构成 380 伏伤人电压。为此， 本发明特设置由 ： 低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断路开关 6， R1、。
24、 R2、 R3、 R4与中性线 N 及相线 a、 b、 c 并联再与 R5串联组成直流开关电路 12 伏负极供电 7， 直流 12 伏常开继电器 8， 交流 12 伏电源变压器 9， 桥式整流器 10， R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开 说 明 书 CN 103138249 A 5 4/4 页 6 关电路 11， 接地线 12， 12 伏直流电源滤波电容器 13， T1、 T2、 T3、 T4阀式避雷器 14， N1是中性 输出线 a1、 b1、 c1是 380 伏相输出线 15， 组成一个开关控制电路。 0016 其工作原理是 ： 变压器在正常运行时， 交流 12 伏电源变。
25、压器 9 的初极， 一端连接 变压器 C 相， 另一端线连接变压器中性线 N 获得 220 伏电压， 次极输出 12 伏交流电压提供 给桥式整流器 10， 桥式整流后的直流电源经 12 伏直流电源滤波电容 13 滤波后， 12 伏正极 供 R6、 R7、 R8、 BG1、 BG2组成直流开关电路 11、 电路中 R6、 R8为 BG2偏值电阻、 R7为 BG2发射极 电阻、 BG2与 BG1复合 G1的发射极与直流 12 伏常开继电器 8 线圈一端相连， 12 伏电源的负 极又与直流 12 伏常开继电器 8。线圈另一端相连， 12 伏负极的另一路通过 R5至 R4、 R3、 R2、 R1与变压。
26、器输出三相四线并联， 这时该电路处于待命开路状态。特别是将 BG2偏值电阻 R8 故意接入大地， 其目的是 ： 三相四线接地漏电或人体触地接触该变压器三相电压四线 （即 N1 中性输出线 a1、 b1、 c1 380 伏相输出线 15） 之一时， 12 伏直流电源的负极通过 R5至 R4或 R3、 R2、 R1至触及电线的人体电阻至大地再经大地电阻至 R8向 BG2基极供电使 BG2导通工作， 因 BG2、 BG1复合、 BG1同时导通工作。BG1发射极输出 12 伏直流电压供直流 12 伏常开继电器 8 的继电线圈吸合工作， 因直流 12 伏常开继电器 8 的静触头一端与该变压器中性线 N 。
27、相连 通， 另一端与相线 C 连通， 故直流 12 伏常开继电器 8 工作同时接通了低压交流 220 伏常闭 负荷输出继电断路开关 6 的继电线圈 220 伏电压， 使低压交流 220 伏常闭负荷输出继电断 路开关 6 动作、 断开变压器输出三相四线 （即 N1、 a1、 b1、 c1） 。解决了三相四线、 相线触地漏电 导致另两相对地产生380伏， 中性线触地漏电相线对地产生220伏， 以及一人触地漏电接触 a 相， 另一个人触地漏电接触 b 相或 c 相构成 380 伏伤人的问题。因改中性线不接地， 故三 相四线对地没有伤人电压， 达到当三相四线任一线触地漏电或人体触地接触四线电压之一 时输出线路自动断开， 使人没有触电的感觉， 当线路恢复不再触地漏电或人体不再触地接 触四线之一时， 输出线路又自动恢复运行。实现了电力变压器输出电网不伤人的目的。 0017 由此本创造发明实现了电力变压器防雷、 节能、 输出电网电不伤人的目的。 说 明 书 CN 103138249 A 6 1/1 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 103138249 A 7 。