一种电极式电锅炉的接地保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及电极式电锅炉技术领域，更具体地说它是一种电极式电锅炉的接地保护装置。


背景技术：

2.近年来，电极式电锅炉因为其结构简单、供热效率高，在供暖领域得到广泛应用。但是，由于电极式电锅炉采用10kv高压电直接给水介质导电加热，接触电压和漏电保护等安全问题一直未能很好解决；目前面临的困难如下：
3.1)城市10kv供电网通常采用三角形接线形式，三相线通过接地变压器经消弧线圈接地；这种接线方式的优点在于电网发生单相接地时，接地故障电流较小，三相平衡不被破坏，系统可带故障运行1-2小时，电网稳定性较好；缺点是发生单相接地时，系统中性点电压由零上升为相电压，即5.8kv。
4.2)电极式锅炉多为星形负载，零位电极与锅炉壳体相连；当电极锅炉接入10kv三角形电网时，由于电网没有中性线，锅炉零位电极只能占用厂房1ω地线接地，导致工作接地与保护接地共用；当电网出现单相接地故障时，中线点电压上升至5.8kv，锅炉壳体接触电压可接近400v。
5.3)电锅炉以水作为导电介质，无法做到水与金属管道绝缘，采暖金属管道与锅炉壳体始终存在电气通路；由于电网存在三相不平衡，即使正常工作状态下，负序电压也会达到100v；一旦锅炉地线断开，锅炉采暖管道和壳体将承受100v左右开路电压。
6.综上所述，无论是是电网发生单相接地故障，还是锅炉接地线断开，锅炉壳体接触电压均超过安全范围；通常这两种故障并不能及时清除，对操作人员存在电击危险。
7.因此，研发一种电极式电锅炉的接地保护装置来解决电极式电锅炉的接地问题、确保人身安全很有必要。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足之处，而提供一种电极式电锅炉的接地保护装置。
9.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种电极式电锅炉的接地保护装置，其特征在于：包括将电锅炉罩住的保护罩、套装于电锅炉底部支脚上的绝缘支撑，所述锅炉底部的进水管通过第一绝缘水管与外部进水管连接，所述锅炉顶部的出水管通过第二绝缘水管与外部出水管连接；
10.所述进水管、出水管、第一绝缘水管和第二绝缘水管位于保护罩内；所述外部进水管和外部出水管一端位于保护罩内，另一端贯穿保护罩。
11.在上述技术方案中，所述保护罩底部通过保护罩接地线接地；所述外部进水管和外部出水管位于保护罩内的部分均通过接地线与保护罩连接。
12.在上述技术方案中，所述保护罩侧面底部有安全门。
13.在上述技术方案中，所述保护罩为栅格状。
14.与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
15.1)本实用新型简化电极式电锅炉的接地线路，优化电极式电锅炉的接地方式，提升设备用电安全。
16.2)本实用新型将电锅炉的保护接地通路限制为第一绝缘水管和第二绝缘水管内的水柱，通过绝缘水管内水柱电阻的分压作用，将保护罩和金属水管的接触电压限制在安全电压以内。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图2为第一绝缘水管的结构示意图。
19.图3是本实用新型的连接示意图。
20.图4为本实用新型的电气原理图。
21.其中，1-电锅炉，11-进水管，12-外部进水管，13-出水管，14-外部出水管，2-保护罩，21-保护罩接地线，22-安全门，3-绝缘支撑，41-第一绝缘水管，42-第二绝缘水管，43-接地线。
具体实施方式
22.下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，仅作举例而已。同时通过说明使本实用新型的优点更加清楚和容易理解。
23.参阅附图可知：一种电极式电锅炉的接地保护装置，其特征在于：包括将电锅炉1罩住的保护罩2、套装于电锅炉1底部支脚上的绝缘支撑3，所述锅炉1底部的进水管11通过第一绝缘水管41与外部进水管12连接，所述锅炉1顶部的出水管13通过第二绝缘水管42与外部出水管14连接；
24.所述进水管11、出水管13、第一绝缘水管41和第二绝缘水管42位于保护罩2内；所述外部进水管12和外部出水管14一端位于保护罩2内，另一端贯穿保护罩2。
25.所述保护罩2底部通过保护罩接地线21接地；所述外部进水管12和外部出水管14位于保护罩2内的部分均通过接地线43与保护罩2连接。
26.所述保护罩2侧面底部有安全门22。
27.所述保护罩2为栅格状。
28.本实用新型在电锅炉1外壳底部的4个支座安装绝缘支撑3，在电锅炉1的进出水管与外部进出水管之间加装第一绝缘水管41和第二绝缘水管42，将外部进出水管与保护罩2用接地线43焊接，将保护罩2与厂房接地极用保护罩接地线21焊接，作为保护接地，将电锅炉1的保护接地通路限制为第一绝缘水管41和第二绝缘水管42内的水柱，通过第一绝缘水管41和第二绝缘水管42内水柱电阻的分压作用，将保护罩1和外部进水管12和外部出水管14的接触电压限制在安全电压以内。
29.保护罩2采用金属材质，形式为栅格状；
30.第一绝缘水管41和第二绝缘水管42采用橡胶材质，长10cm，管径15cm；绝缘支撑3采用橡胶材质；
31.接地线43和保护罩接地线21为4cm
×
40cm扁钢；保护罩接地线21为2根4cm
×
40cm扁钢，互为备用；接地线应做到可靠焊接。
32.本实用新型可以成套设置，也可用于已经加装保护罩的电锅炉改造；对于已经加装保护罩的电锅炉，只需另外加装绝缘水管、绝缘支撑和接地线。
33.实施例
34.以功率为7mw的满液式电极电锅炉为例，对本实用新型的电气原理进行说明。
35.由图2、图3、图4可知：电极式电锅炉1接入10kv市电，10kv市电为三相三线制，采用消弧线圈接地，电源线电压u
ab
＝u
ac
＝u
bc
＝10kv。
36.电极式电锅炉1为星形负载；
37.负载相电压ua＝ub＝uc＝5.8kv；
38.负载功率：p＝7mw
39.电锅炉1的内阻：
40.电锅炉接地电阻：r
地1
＝1ω
41.保护罩接地电阻：r
地2
＝1ω
42.σ为电极式电锅炉电解质(水)在100度时电导率，σ＝120μs/cm；
43.d为外部进水管12和外部出水管14的管径，d＝10cm；
44.l为外部进水管12和外部出水管14的长度，l＝4cm，r
in
为外部进水管12内水柱电阻，r
out
为外部出水管14内水柱电阻，其中：
[0045][0046]r水
＝r
in
//r
out
＝212.3ω
[0047]
当电网出现单相接地时：
[0048]
1)当不采用本实用新型，且电锅炉接地线开路时：
[0049]
电锅炉1接触电压为10kv电源线路中性点偏移电压，
[0050][0051]
2)当不采用本实用新型，且电锅炉接地线闭路时:
[0052]
电锅炉接触电压为
[0053][0054]
3)当采用本实用新型，且电锅炉接地线开路时:
[0055]
保护罩接触电压为
[0056][0057]
4)当采用本实用新型，且电锅炉接地线闭路时:
[0058]
保护罩接触电压为
[0059][0060]
由式1.1和1.2可知，不采用本实用新型，当电网出现单相接地故障时，且电锅炉接地线闭路时，锅炉外壳接触电压u
f1
可达377.6v；当电网出现单相接地故障，且电锅炉接地线开路时，炉外壳接触电压u
f1
可达5.8v，对操作人员存在电击危险。
[0061]
由式1.3和1.4知，采用本实用新型，当电网出现单相接地故障，且电锅炉接地线闭路时，保护罩外壳接触电压u
f2
为1.76v；当电网出现单相接地故障，且电锅炉接地线开路时，保护罩外壳接触电压u
f2
为25.4v；可以将保护罩和外界金属接地电压u
f2
限制在安全电压以内，能够确保人身安全。
[0062]
其它未说明的部分均属于现有技术。