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[电路/定理]

一个电流互感器二次过电压保护设计方案探讨

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楼主
6688hyc|  楼主 | 2017-5-23 09:32 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 6688hyc 于 2017-5-24 10:00 编辑

【被你们说的我好着急啊,给俺指点详细一点吧,谢谢啦】估计是没说清楚啊。这个方案还要LED故障显示,继电器故障信息输出,还有RS485通讯。
另外方案暂不考虑成本。经版主大哥提醒。我再做补充说明,我这个要实现两部分功能。
1.过电压的检测,即高电压经过电阻分压后和LM393中电压比较器的参考电压作比较,实现过电压检测;
2.过电压保护。当检测到过电压后,吸合继电器短路CT二次绕组,消除过电压。在继电器响应的的几十毫秒内,由端口并联的气体放电管和压敏电阻提供瞬间保护;
3.一个疑问就是,放电管和压敏会不会在单片机检测到过电压之前就保护了,这样单片机就不能检测到过电压了。


再次感谢版主和各位论友。

电流互感器二次开路,二次会感应出很高的电压,当检测到高压时将互感器二次短路,实现保护。先看一下图,后面有详细说明。
总体图 分部图

开路时,二次感应出较高的交流电压(没测过,个人认为应该是交流电压),经过整流桥堆D14,整流成直流电压V_CTA2+)V_CTA2+ 经过电阻R45(10M ohm)和 R45(120K ohm)分压;若V_CTA+有效值是150V,那么峰值应该是212.1V,电阻分压后
  Vsample_1大概在2.5V左右;


当V_CTA2过电压有效值超过150V时,Vsample_1>Vref,则U11 LM393(比较器)开漏输出口打开,光耦O61原边导通,IN1由高电平变为低电平;
  这样单片机就能检测到过电压了;



总体电路的PDF图纸。 总体方案.pdf (58.48 KB)
方案简述。
1.用于电流互感器(CT)二次过电压保护;
2.电流互感器二次开路时,会在二次线圈感应出很高的电压,比较危险;
3.装置并联在电流互感器CT的二次绕组上;
4.开路时,二次感应出较高的交流电压(没测过,个人认为应该是交流电压),经过整流桥堆D14,整流成直流电压V_CTA2+
5.V_CTA2+ 经过电阻R45(10M ohm)和 R45(120K ohm)分压;若V_CTA+有效值是150V,那么峰值应该是212.1V,电阻分压后
  Vsample_1大概在2.5V左右;
6.参考电平V_ref由两个1M 电阻分压得到,V_ref=2.5V
7.当V_CTA2过电压有效值超过150V时,Vsample_1>Vref,则U11 LM393(比较器)开漏输出口打开,光耦O61原边导通,IN1由高电平变为低电平;
  这样单片机就能检测到过电压了;
8.检测到过电压后,单片机发出继电器吸合指令;
9.继电器吸合,将CT二次绕组短路,过电压消除。
===========================================
第一次做这个产品,公司也不愿意花钱买样机。我也不清楚这样设计对不对,请大家指点一下。谢谢
另外,请教一下气体放电管和压敏电阻的选型,是保护电压大于212.1V就行了吗?谢谢
新手第一次做,所以把气体放电管和压敏电阻都用上了。气体放电管我选保护电压350V DC的,压敏电阻保护电压270V DC【放电管和压敏都不是提供精确限压保护的,它们只是用于在继电器响应
的几十个ms时间内防止电压升的过高】

===========================================
各位大神多多指教哈,花了一个半小时才整理好这个帖子。












相关帖子

沙发
Lgz2006| | 2017-5-23 13:28 | 只看该作者
完全错了。先参考同类产品同类电路。

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板凳
st.you| | 2017-5-23 14:05 | 只看该作者
并个稳压管就行了.

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地板
maychang| | 2017-5-23 14:11 | 只看该作者
此方案是方向性的错误。

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5
6688hyc|  楼主 | 2017-5-23 17:21 | 只看该作者
maychang 发表于 2017-5-23 14:11
此方案是方向性的错误。

额 能说的具体点不?

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6
6688hyc|  楼主 | 2017-5-23 17:23 | 只看该作者
maychang 发表于 2017-5-23 14:11
此方案是方向性的错误。

这么惨  具体是哪里错了呢?

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7
6688hyc|  楼主 | 2017-5-23 17:23 | 只看该作者
Lgz2006 发表于 2017-5-23 13:28
完全错了。先参考同类产品同类电路。

汗,就是没有同类产品同类电路可以参考,所以来这里请教。大神给讲解一下吧 谢谢啦

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8
6688hyc|  楼主 | 2017-5-23 17:24 | 只看该作者
st.you 发表于 2017-5-23 14:05
并个稳压管就行了.

哪里并稳压管?给指点一下吧  谢谢啦

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9
maychang| | 2017-5-23 18:05 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-23 17:21
额 能说的具体点不?

你的目标是“电流互感器二次过电压保护”,那么电路设计就是围绕实现这个目的而展开。
电流互感器二次不怕短路,怕开路,开路时会过电压。只要电流互感器二次在后级电路(使用电流互感器二次电流的设备)开路时不会过电压,目的就实现了。
所以只需要找一种非线性(不遵从欧姆定律)的器件并联在电流互感器二次两端,电流互感器后级电路开路时限制二次两端电压即可。
二楼三楼都谈到了这一点。

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10
maychang| | 2017-5-23 18:08 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-23 17:23
这么惨  具体是哪里错了呢?

电流互感器二次通常不会产生数百伏特的电压。电力工业上规定电压互感器额定电压为50V,电流互感器额定电流为5A。

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11
maychang| | 2017-5-23 18:12 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-23 17:24
哪里并稳压管?给指点一下吧  谢谢啦

并联稳压管,当然是直接并联在电流互感器二次上,需要两支稳压管背对背串联。
稳压管需要能够承受电流互感器一次回路发生故障情况下的二次电流(通常按照20倍额定电流考虑)数周期。

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12
Jack315| | 2017-5-23 22:39 | 只看该作者
电流互感器外行有些疑问:

1. 实现一个产品功能一般来说会有不止一种方案。所以 LZ 有没有相应的设计规范?
比如电流互感器的型号(指标)、二次侧接的测量、控制设备的指标。除了保护外,故障信号的输出要求等。

2. 除了用电流互感器测量电流外,是否可以用其它方法测量电流?比如霍尔电流传感器。
这涉及具体的应用。LZ 有没有这方面的信息?

3. 无论电流互感器还是其保护器,市场上都有现成的产品。所以是不是公司要设计这样一款产品出售还是自用?
如果是做成产品出售,则自然应该有产品设计规范。如果是自用,为什么市场上的产品不能满足要求?
亦或仅仅是价格因素?

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13
6688hyc|  楼主 | 2017-5-24 08:19 | 只看该作者
maychang 发表于 2017-5-23 18:05
你的目标是“电流互感器二次过电压保护”,那么电路设计就是围绕实现这个目的而展开。
电流互感器二次不 ...

maychang大哥  我这个过电压保护器要LED显示三相互感器中哪一相过电压,还要用继电器输出故障告警信息,还需要用RS485通讯。所以我这个要用单片机检测过电压。

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14
6688hyc|  楼主 | 2017-5-24 08:24 | 只看该作者
maychang 发表于 2017-5-23 18:08
电流互感器二次通常不会产生数百伏特的电压。电力工业上规定电压互感器额定电压为50V,电流互感器额定电 ...

电力互感器二次开路感应过电压 电压值还是挺高的,能达到数千伏,可以破坏绝缘。不开路时候电压就比较低,安全范围内。

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15
6688hyc|  楼主 | 2017-5-24 08:29 | 只看该作者
maychang 发表于 2017-5-23 18:12
并联稳压管,当然是直接并联在电流互感器二次上,需要两支稳压管背对背串联。
稳压管需要能够承受电流互 ...

因为故障还有故障报警和继电器信号输出,所以我得用单片机检测过电压。估计是我们说清楚。另外,假如CT二次电流是5A。20倍就是100A。稳压管稳压假设是3V,那么功率就是300W。感觉会烧坏啊

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16
6688hyc|  楼主 | 2017-5-24 08:31 | 只看该作者
king5555 发表于 2017-5-23 18:22
比流器之二次侧直接并联采样电阻以及钳位用的双向TVS,就可以了。干嘛要大费周章。当然在运放处也要做限流 ...

假设CT二次侧电流是5A。长期故障TVS会不会烧坏呢?“当然在运放处也要做限流 ...”这个运放是指的LM393吗?他是一个比较器。我确实没给他设计保护电路。

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17
6688hyc|  楼主 | 2017-5-24 08:36 | 只看该作者
本帖最后由 6688hyc 于 2017-5-24 08:38 编辑
Jack315 发表于 2017-5-23 22:39
电流互感器外行有些疑问:

1. 实现一个产品功能一般来说会有不止一种方案。所以 LZ 有没有相应的设计规范 ...

1.是的 实现这个功能的方案很多。我这里呢 主要是想请教一下各位大神,我这个方案能不能实现我想要的功能。我是菜鸟,所以心里没底,来论坛请教一下;
2.测量电流的方法也很多,隔离和非隔离,隔离有互感器和霍尔。我这里主要针对的是电力互感器。并且我这里不是测量电流啊,z主要是测量过电压并保护。
3.配套其他产品出售,暂不考虑方案成本(我感觉我这个成不不低,嘿)

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18
maychang| | 2017-5-24 09:18 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-24 08:19
maychang大哥  我这个过电压保护器要LED显示三相互感器中哪一相过电压,还要用继电器输出故障告警信息, ...

“我这个过电压保护器要LED显示三相互感器中哪一相过电压,还要用继电器输出故障告警信息,还需要用RS485通讯。所以我这个要用单片机检测过电压”
你说的这些,都是检测,不是保护。
检测是容易的。在电流互感器二次两端并联稳压管或者TVS或者别的什么非线性元器件,目的是电流互感器二次开路时两端电压上升不超过一定限度。这个“不超过一定限度”肯定比正常工作时电压要高,你用单片机等等检测出来“比正常工作时电压要高”就够了。

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19
maychang| | 2017-5-24 09:23 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-24 08:24
电力互感器二次开路感应过电压 电压值还是挺高的,能达到数千伏,可以破坏绝缘。不开路时候电压就比较低 ...

“电力互感器二次开路感应过电压 电压值还是挺高的,能达到数千伏,可以破坏绝缘。”
我要是不知道电流互感器二次开路过压能够达到多少,还敢在这个论坛里面混吗?
别说破坏绝缘了,电流互感器二次开路可能会造成爆炸,。那可不是放爆竹,是钢板焊接成的外壳爆炸,一片狼藉。在电力工业上是重大事故。

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20
maychang| | 2017-5-24 09:25 | 只看该作者
6688hyc 发表于 2017-5-24 08:29
因为故障还有故障报警和继电器信号输出,所以我得用单片机检测过电压。估计是我们说清楚。另外,假如CT二 ...

“那么功率就是300W。感觉会烧坏啊”
别说300W,就是3000W,也有3000W的办法。

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