[发明专利]一种用于海底观测网的岸基电源紧急接地保护电路

说明书

本发明公开了一个单极输电电源外壳紧急接地的装置，该装置可保证电源外壳仅仅在供电主回路的地线断开时才连接建筑地。通过该装置，海底观测网系统在正常情况下不消耗建筑地，紧急情况下又能使外壳接地，确保操作人员人生安全。该装置通过MOV管不同电压状态下的电阻差异，保证接地线路仅在阳极接地回路断开时才导通，并通过霍尔电流传感器检测导通电流，在电路导通时通过闭合继电器将MOV管短路以免MOV管长时间通大电流而损坏。双向的电流检测还能保证在雷击发生时有电流反向流过MOV管，在电源外壳积累一定的电荷时，也能通过连接建筑地将其泄放。

技术领域

本发明属于海底观测技术领域，涉及一种接地保护电路，尤其涉及一种用于海底观测网的岸基电源紧急接地保护电路，该电路可以广泛应用于以海水为供电回路的单极输电情况。

背景技术

通常的接地保护是将电气设备的外壳通过一根低阻导线连接到建筑地，当设备漏电时，电流将从接地导线流过而不会危及人体。

海底观测网络供电模型见附图图1，采用单极负高压直流输电，岸基电源地极通过地线连接到入海阳极，阳极被埋在距离海岸很近的海水中；电源负高压通过光电复合缆连接到远海的阴极，阴极和阳极之间通过海水形成供电主回路。由于海底设备维护成本高，负高压输电消耗阳极保护阴极，近岸的阳极更换起来比较方便。岸基电源供电电压最大10kV,工作电流一般在0.1A到0.5A之间。

考虑到岸基电源接地端到入海阳极之间的地线铺设在地表以下的深度并不深，并且当岸基附近有施工时，地线很有可能会被意外切断，一旦地线断开，原本加在海底设备的-10kV高压将在电源外壳和大地之间，此时若有人员靠近碰触电源机壳，其生命安全将受到极其严重的威胁。另外，考虑到建筑地是和避雷针连接到一起的，雷击电流有可能流入岸基电源，此处的反向电流也有可能使岸基电源外壳带电。

若岸基电源接地端直接连接建筑地，虽然可以起到设备接地保护的作用，但由于建筑地的接地电阻(约5欧姆)小于阳极的接地电阻(约20欧姆)，电流将主要从建筑地流走，意味着正常运行过程中将会首先消耗建筑地，长此以往建筑地的安全系数将降低，在雷击或漏电发生时，可能无法起到保护作用。

由以上分析可知，目前岸基系统需要达到的效果为：当阳极地线正常连接时，电源外壳与建筑地之间不连通，而当阳极地线断开或者有电流从建筑地线流向岸基电源接地端时，岸基电源接地端和建筑地之间将完全导通。现有的电子器件中，稳压管的特性较为符合此处的应用需求，然而本系统的工作电流达到几百毫安级别，超过了稳压管的正常工作电流，而稳压管又不可进行并联稳压，因此稳压管的方案并不可行，需要考虑其他方案。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于海底观测网的岸基电源紧急接地保护电路，该电路可以广泛应用于以海水为供电回路的单极输电情况。

本发明采用如下技术方案：

一种用于海水单极输电岸基电源的接地保护电路，该电路串接于岸基电源接地输出端与建筑地之间，当供电主回路正常工作时该电路不连通，当供电主回路断开时该电路连通。

该电路基于压敏电阻实现对电路通断的控制,包括：若干个压敏电阻、检测模块、信号处理模块、参考电压模块、控制模块；所述的若干个压敏电阻并联后与检测模块串联构成保护电路的主电路，串接于岸基电源接地输出端与建筑地之间；检测模块用于检测主电路的回路电流，并将检测到的电流转化为电压信号输出至信号处理模块，信号处理模块将该电压信号进行放大后与参考电压模块输出的参考电压进行比较，比较结果用于驱动控制模块将压敏电阻短路。

所述的检测模块采用霍尔电流传感器。

所述的信号处理模块包括放大器及两个比较器，两个比较器分别处理检测到的正向和反向电流。

所述的控制模块采用继电器实现。