CN101079353A - 对地漏电断路器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种设置成具有在元件排列和组合构造中已实现改进的绝缘电阻测试开关的对地漏电断路器，从而安装的元件可被共用，并且可简单地进行维护、检查和内部配线。对地漏电断路器包括由壳体和盖子构成的主体外壳(12)，并且安装有主电路接触件、用于主电路接触件的开关机构(3)、零相位电流变压器(6)、对地漏电检测电路(7)、解扣线圈单元(8)和连接到用于从主电路向对地漏电检测电路供电的供电电路的绝缘电阻测试开关(11)。在对地漏电断路器的绝缘电阻测试中，该绝缘电阻测试开关被操作成OFF以使对地漏电检测电路与主电路断开连接。对地漏电检测电路、解扣线圈和绝缘电阻测试开关的每一个都构成一个单元。这些单元在主体外壳中共同排列在相对于零相电流变压器的一侧，并且绝缘电阻测试开关的操作按钮(11b)被设置成面向开口于这种排列位置上主体外壳的盖子中的开关操作孔。

Description

对地漏电断路器

技术领域

本发明涉及用于低压配电系统的对地漏电断路器，尤其涉及配备有在断路器的绝缘电阻测试(绝缘和耐压测试)时使对地漏电检测电路与主电路断开的绝缘电阻测试开关的对地漏电断路器构造。

背景技术

近来，在主流的对地漏电断路器中，模制壳体电路断路器和对地漏电断路器的主体外壳具有相同的外部尺寸，并且安装于主体外壳中的主要部件被最大可能地共用，以便改进用户端使用的简易性。

除了与模制壳体电路断路器中的那些相同的用作过电流保护的部件之外，这种对地漏电断路器还安装有零相位电流变压器、对地漏电检测电路(包括IC的电子电路)和解扣线圈单元。零相位电流变压器检测主电路中初级导体之间的不平衡电流；对地漏电检测电路基于来自零相位电流变压器的次级输出电平检测接地故障的发生；以及响应于来自对地漏电检测电路的输出信号，解扣线圈单元解扣断路器的开关机构。用于对地漏电检测电路的控制电源通过整流主电路的相间电压来提供。

对地漏电断路器通过标准规定成在主电路中具有预定义的相间介电强度。因此，每个产品都进行绝缘和耐压测试(绝缘电阻测试)以测量介电强度。绝缘电阻测试被执行成在对地漏电断路器主电路的触点开路的状态(OFF(关)状态)下将测试电压施加于主电路端子的相位之间。测试电压随着对地漏电断路器的额定电压的变化而变化。对于额定电压在400到600V范围内的对地漏电断路器，测试电压被限定为2,500V。

如果绝缘和耐压测试用将对地漏电检测电路连接到主电路的各个相位的各个供电线路(在以下描述)进行，则对作为电子电路的对地漏电检测电路施加高测试电压会毁坏检测电路。因此，在施加测试电压之前，对地漏电检测电路必须与主电路断开连接。为了便于在对地漏电断路器的安装位置进行绝缘电阻测试，一种对地漏电断路器是公知的(例如专利文献1)，其中在对地漏电断路器的主体外壳中附加配备介电测试开关(绝缘电阻测试开关)，并且在绝缘电阻测试中断开用于对地漏电检测电路的电源电路。另一种对地漏电断路器也已被提出(例如专利文献2)，其中断路器的开关机构被机械地强迫解扣与绝缘电阻测试开关的OFF操作的链接。图13是用于三相三线电路的对地漏电断路器的一个示例的电路图，而图14示出了电路断路器的构造。

参看图13，标号1指R、S、T三相主电路，标号2指主电路接触件，标号3指用于主电路接触件2的开关机构，标号4指操作手柄，而标号5指在检测到主电路1中所产生的过电流或短路电流时解扣开关机构3的过电流解扣器件。在检测到配电系统中接地故障的发生时解扣开关机构3的对地漏电解扣器件包括：零相位电流变压器6；对地漏电检测电路(包括IC的电子电路)7；以及解扣线圈单元8。零相位电流变压器6检测主电路中R、S、T相位的初级导体中的不平衡电流；对地漏电检测电路7基于来自零相位电流变压器6的次级输出电平检测接地过电流故障的发生；以及响应于来自对地漏电检测电路7的输出信号，解扣线圈单元8解扣开关机构3。

用于控制对地漏电检测电路7的电源通过连接到主电路1和整流器电路10的导体的供电线路9从主电路1的相间电压来提供。绝缘电阻测试开关(介电测试开关)11嵌入此电源电路中，该电源电路在对地漏电断路器的绝缘电阻测试之前切断以断开对地漏电检测电路7与主电路的连接。虽然在图13的示例中对地漏电检测电路7通过直流整流主电路的R、S、T相位来供电，但是在一些情况下，也可向对地漏电检测电路7提供R-T相位之间的相间电压。

图14示出了常规对地漏电断路器的结构。参看图14，标号12指由壳体12a和盖子12b构成的主体外壳(树脂模)。安装于主体外壳12中的是：肘杆类开关机构3；操作手柄4；双金属类的过电流解扣器件5；零相位电流变压器6；具有单元构造的对地漏电检测电路7；解扣线圈单元8；以及绝缘电阻测试开关11。这些元件排列成如图14所示。壳体12a中的空间通过相间分隔壁来划分，以形成用于R、S和T相位的局部空间。图14中的标号13指设置于R、S或T相位的各个局部空间中的主电路导体，标号14指设置于电流中断部分中的消弧器件，而标号15指响应于来自过电流解扣器件5或解扣线圈单元8的机械输出信号解扣开关机构3的解扣横杆。

对地漏电检测电路7装在垂直定向的单元盒中，该单元盒被放入由零相位电流变压器6、穿过零相位电流变压器6的U-形初级导体、以及壳体12a的左侧壁所围绕的空间中。绝缘电阻测试开关(滑动致动类)11具有可动接触件保持器，以及连接到该保持器并从开关盒中伸出的一个杆，该杆具有致动器16和在其上形成的操作把手17。绝缘电阻测试开关设置于零相位电流变压器6的另一侧，即对地漏电检测电路7的安装位置的相对一侧，并且处于由电流变压器、U-形初级导体和壳体12a的右侧壁围绕的空间中。在此安装位置上，操作把手17面向开口于主体外壳12的盖子12b上的开关操作孔12b-1，并且致动器16的尖端与过电流解扣器件5的操作端(电枢)相对。解扣线圈单元8具有包含于单元盒中、并设置在操作手柄4的位于主体外壳12中心的一侧上的解扣线圈(电磁螺线管)和致动器。在此位置上的致动器与解扣横杆15相对。

在上述装配好的构造中，如图13的电路图所示的主电路导体13、绝缘电阻测试开关11、对地漏电检测电路7、与解扣线圈8之间连接有内部导线(未在图中示出)。安装于开关板上的对地漏电断路器垂直附着于开关板内部，并且主体外壳12的盖子12b面朝前，而操作手柄4从开口于开关板的正面门板中的窗口凸出，以便于从开关板外部进行开关操作。

在具有上述结构的对地漏电断路器的绝缘电阻测试中，OFF操作通过从主体外壳12的正面拔出绝缘电阻测试开关11的操作把手17来执行，从而使电源电路与对地漏电检测电路7断开。同时，绝缘电阻测试开关11的致动器16反冲解扣器件5的致动端(电枢)，由此将解扣横杆15驱动到释放位置。开关机构3被机械地解扣以断开(变成OFF)主电路接触件2(图13)。为了在绝缘电阻测试之后使对地漏电断路器恢复到正常操作状态，下压操作把手17以使绝缘电阻测试开关11返回ON(开)位置。对地漏电检测电路7被连接到主电路1的各个相位。同时，绝缘电阻测试开关11的致动器16释放解扣横杆15的卡锁。在此情况下，将操作手柄4转到ON位置，主电路接触件2闭合并且对地漏电断路器返回到正常操作状态。

[专利文献1]

日本未审查专利公开No.2004-319135(图1)。

[专利文献2]

日本未审查专利公开No.2004-349063(图1到4)。

发明内容

本发明要解决的问题

这种对地漏电断路器矩具有比模制壳体电路断路器多得多的安装部件，包括零-相位电流变压器、对地漏电检测电路和解扣线圈，并且许多类型的功能部件封装在仅剩用于在实际对地漏电断路器中附加安装绝缘电阻测试开关的空间的主体外壳内。主电路、绝缘电阻测试开关与对地漏电检测电路之间的内部配线还要求高可靠性。在绝缘电阻测试开关的操作与开关机构的互锁功能中也要求高可靠性。

关于这些要点，图14的对地漏电断路器的常规结构在主体外壳中分开设置了对地漏电检测电路7和绝缘电阻测试开关11，并且利用在零相位电流变压器6两侧的剩余空间。然而，这种配置拉长了从主电路经由绝缘电阻测试开关到对地漏电检测电路的内部配线路径，并且遭受复杂配线的。

此外，绝缘电阻测试开关11的外部尺寸受到断路器的主体外壳12的高度的限制，从而难以在具有各种框架尺寸的一系列对地漏电断路器中共用部件。

根据这些观点，本发明的一个目的是解决上述问题和提供一种对地漏电断路器，该断路器简化内部配线、允许部件共用、并实现装配结构和布局的改进，从而在不改变包含于主体外壳中的主要功能元件的配置的情况下，附加安装绝缘电阻测试开关。

为了实现上述目的，根据本发明的对地漏电断路器包括由壳体和盖子构成的主体外壳，并且该主体外壳安装有主电路接触件、开关机构、零相位电流变压器、对地漏电检测电路、解扣线圈单元和连接到用于从主电路向对地漏电检测电路供电的供电电路的绝缘电阻测试开关，在对地漏电断路器的绝缘电阻测试中，该绝缘电阻测试开关被操作成OFF以便使对地漏电检测电路与主电路断开连接。对地漏电检测电路、解扣线圈和绝缘电阻测试开关的每一个都构成一个单元，这些单元共同排列在主体外壳的一侧，并且绝缘电阻测试开关的操作端被设置成在这种排列的位置上面向开口于主体外壳的盖子上的开关操作孔(技术方案1)。具体地，对地漏电断路器采用以下模式：

(1)对地漏电检测电路单元被设置在零相位电流变压器的一侧，并且处于由穿过该零相位电流变压器的U-形初级导体和主体外壳的侧壁所围绕的空间中。绝缘电阻测试开关单元和解扣线圈单元一前一后地共同排列在对地漏电检测电路之上并且在主体外壳的盖子的内表面之下(技术方案2)。

(2)绝缘电阻测试开关单元是包括水平放置的开关主体、操作按钮、链接操作按钮、开关主体和断路器的解扣横杆的致动器元件、以及安装这些元件的单元盒的组件。操作按钮被操作成OFF以通过致动器元件断开开关主体的接触件，并同时将解扣横杆驱动到释放位置，从而使断路器机械解扣(技术方案3)。

(3)在以上的模式(2)中，操作按钮是压旋式按钮，而致动器元件是结合有回动弹簧、并被设置在垂直于操作按钮的方向上的滑动触头。操作按钮被设置成在操作按钮与致动器元件之间具有卡锁机构，并且当下压操作按钮时，该卡锁机构啮合滑动触头并使其保持在OFF位置(技术方案4)。

(4)对地漏电断路器可满足三相四线电路的四极规范，穿过零相位电流变压器的中性线初级导体延伸出，并设置在主体外壳内相对于零相位电流变压器与各单元相反的位置上(技术方案5)。

(5)在上述模式(4)中，中性线初级导体包括穿过零相位电流变压器的杆状导体以及在杆状导体的两端螺纹固定、并伸出零相位电流变压器的两端的板状导体(技术方案6)。

因为其中在主体外壳内对地漏电检测电路单元、解扣线圈单元和绝缘电阻测试开关单元共同地排列在零相位电流变压器一侧的构造，所以单元之间的配线的长度变短。因此，与常规构造相比，主电路与经由绝缘电阻测试开关的对地漏电检测电路之间的控制电源电路的配线得到了显著的简化。此外，可容易地进行对地漏电断路器的维护和检查。

因为绝缘电阻测试开关单元具有其中开关主体水平放置并经由滑动致动器元件链接到操作按钮的组合构造，所以开关单元通常可共同采用各种类型的器件而不受对地漏电断路器的主体外壳的尺寸(高度)的限制。

对于满足应用到三相四线电路的四极规范的对地漏电断路器，穿过零相位电流变压器的中性线初级导体设置在主体外壳内相对于零相位电流变压器与各单元相对的位置上。因此，可容易地使用用于三极规范的共用元件，附加提供用于四极规范的中性线导体。这种附加可简单地通过中性线初级导体的构造来处理，该导体包括穿过零相位电流变压器的杆状导体、以及在杆状导体的两端螺纹固定、并伸出零相位电流变压器的两端的平板导体。

附图说明

图1是示出根据本发明一实施例的三极对地漏电断路器的内部构造的立体图；

图2是具有覆盖图1结构的壳盖的立体图；

图3是示出图1结构的基本部分的组合和排列的立体图；

图4是图3所示绝缘电阻测试开关单元的整个构造的立体图；

图5是图4所示基本部分的放大立体图；

图6示出了图5所示开关主体的详细结构；

图7是对应于图5的单元的组合结构的立体侧视图；

图8示出了图3所示绝缘电阻测试开关的操作功能；

图9是示出图1所示零相电流变压器的构造的立体图；

图10是要安装到四极对地漏电断路器上的零相电流变压器的构造的立体图；

图11是图10所示分解的主电路导体的立体图；

图12是安装有图10的零相位电流变压器的四极对地漏电断路器的装配后内部结构的立体图；

图13是具有绝缘电阻测试开关的对地漏电断路器的电路图；

图14是对应于图13断路器的现有技术的对地漏电断路器的立体图。

标号释义

1主电路

2主电路接触件

3开关机构

4操作手柄

5过电流解扣器件

6零相位电流变压器

7对地漏电检测电路

8解扣线圈单元

9对地漏电检测电路的供电线路

11绝缘电阻测试开关

11a开关主电路

11b操作按钮

11b-1锁臂

11c滑动触头(致动器元件)

11d回动弹簧

11e单元盒

13主电路导体

13a板状导体

13b杆状导体

15解扣横杆

具体实施方式

现在，将参考附图描述根据本发明的一些优选实施例。实施例示例附图中的对应于图14中部件的部件通过与图14中的那些相同的标号来指示，并且略去详细描述。

图1示出了其中除去主体外壳的盖子的对地漏电断路器的整个构造，而图2示出了具有盖子的断路器的外部配置。除安装于主体外壳12中的对地漏电检测电路7、解扣线圈单元8和绝缘电阻测试开关11之外，图1构造中的基本功能元件的排列类似于图14。在图1的排列中，对地漏电检测电路单元7、绝缘电阻测试开关11和解扣线圈单元8共同设置于主体外壳12的一侧(靠近壳体12a的右侧壁)，而在图14的排列中，对地漏电检测电路7和绝缘电阻测试开关11分开设置于零相位电流变压器6的两侧(分别在左侧和右侧)。图3示出了本发明对地漏电断路器中这些元件的装配后构造。

对地漏电检测电路7，即与常规结构中一样为包含在单元盒中的印刷电路板被设置成垂直固定在由壳体12a的右侧壁和穿过零相位电流变压器6的具有图9所示结构的铁芯的U-形初级导体13a(T-相)所围绕的空间中。绝缘电阻测试开关单元11被设置成水平地位于对地漏电检测电路7之上。解扣线圈单元8设置于绝缘电阻测试开关11的后部和操作手柄4的右侧。这三个单元都由如图2所示主体外壳的盖子12b覆盖。在图1的装配后构造中，设置于绝缘电阻测试开关11上的操作按钮(稍后描述)面向开口于盖子12b中的开关操作孔12b-1(图2)。图2中的符号X和Y指示开口于开关板的面板中的窗口的尺寸。

在图1的装配后构造中，内部配线设置在主电路导体13与穿过绝缘电阻测试开关11的对地漏电检测电路7之间、以及对地漏电检测电路7与解扣线圈单元8之间。

现在参看图4到7描述绝缘电阻测试开关11的详细构造。参看图4，绝缘电阻测试开关单元是包括开关主体11a、操作按钮11b、作为致动器的滑动触头11c、回动弹簧(压缩弹簧)11d和安装这些元件的单元壳(装配架)11e的组件。

开关主体11a具有如图6所示的构造，该构造在开关壳体11a-1中装配有固定接触件11a-2和桥式可动接触件11a-3、连接到可动接触件11a-3并从开关壳体11a-1凸出的操作杆11a-4。断开或闭合操作通过在ON或OFF方向上滑动操作杆11a-4来执行。从开关主体11a的壳体凸出的操作杆11a-4的一端与形成于滑动触头11c的尖端上的吊钩11c-1啮合。

压旋式操作按钮11b在与滑动触头11c相对的单元盒11e上得到引导和支承。

结合回动弹簧11d的滑动触头11c可由单元壳11e滑动地引导并支承。在如图1所示的将开关单元置于主体外壳12之上的对地漏电断路器的配置中，滑动触头的尖端11c-2与解扣横杆15相对。滑动触头11c具有形成于与操作按钮11b的尖端相对的中间部分中的倾斜凸轮面11c-3。在此配置中，在由箭头A表示的方向上下压操作按钮11b，操作按钮的尖端变成与倾斜凸轮面11c-3接触，从而在由箭头B表示的方向上驱动滑动触头11c。

另外，卡锁机构设置在操作按钮11b与滑动触头11c之间，用于在下压操作按钮11b时啮合滑动触头11c并将其保持在OFF位置。卡锁机构由从操作按钮11b的外围突出的锁臂11b-1和设置在滑动触头11c上的啮合突起11c-4构成，后者与该锁臂相对。

接着，将参考图8对具有上述构造的绝缘电阻测试开关的功能和操作作出描述。在对地漏电断路器的绝缘电阻测试中，当使用诸如螺丝刀的工具在箭头A的方向上从主体外壳12的正面下压绝缘电阻测试开关11的操作按钮11b时，响应于操作按钮的移动，滑动触头11c在与箭头B的方向上对抗回动弹簧11d移动。因此，开关主体11a变成OFF，从而断开主电路与对地漏电检测电路7之间的电源电路。同时，滑动触头11c的尖端11c-2推动解扣横杆15，由此使解扣横杆15倾斜到箭头C的方向上，从而释放开关机构3的锁扣。因此，开关机构3解扣并且对于各相主电路接触件2断开。随后在箭头D的方向上旋转操作按钮11b，同时保持在下压位置，锁臂11b-1与在滑动触头11c上形成的啮合突起11c-4啮合。滑动触头11c变成啮合并保持在OFF位置，同时通过回动弹簧11d接收弹力。因此，完成了绝缘电阻测试的预备工作。在此卡锁滑动触头状态中，即使操作手柄4被操作成复位开关机构3并到ON位置旋转对地漏电断路器，也因为解扣横杆15卡在锁扣释放位置而使ON操作不可能。

为了在绝缘电阻测试之后使对地漏电断路器恢复到正常操作状态，反向(在箭头D反方向)旋转操作按钮11b。结果，操作按钮与滑动触头之间的卡锁机构被释放，并且滑动触头11c通过回动弹簧11d的弹力返回到远离解扣横杆15的初始位置。同时，开关主体11a变成ON，并且用于对地漏电检测电路7的电源电路返回到导电状态。

因此，将操作手柄4转到RESET位置以复位开关机构3的卡锁，然后切换到ON位置，主电路接触件2闭合，并且对地漏电断路器返回到正常操作状态，从而恢复配电电路的导电状态。

在本发明对地漏电断路器的装配后构造中，对地漏电检测电路7、解扣线圈单元8和绝缘电阻测试开关11共同排列在主体外壳12的一侧，并彼此靠近地放置。因此，与图14所示的常规构造相比，使各单元彼此连接并连接到主电路导体的内部配线得到了显著的简化。此外，可更简便地进行维护和检查。

因为绝缘电阻测试开关11被安装成在包括开关单元的水平配置中具有开关主体11a，所以绝缘电阻测试开关单元可在具有不受对地漏电断路器的主体外壳的尺寸限制的各种框架尺寸的器件中用作共用部件。因为卡锁机构被设置在操作按钮11b与致动器元件(滑动触头11c)之间以将滑动触头卡锁在OFF位置，同时将操作按钮保持在下压位置，所以操作的简易性和可靠性得到改进。

图10到12示出了作为根据本发明另一实施例的三相四线电路的对地漏电断路器。参看示出了整个对地漏电断路器的装配后构造的图12，对地漏电检测电路7、解扣线圈单元8和绝缘电阻测试开关11共同地排列主体外壳的右侧(在主电路T相导体13的区域内)，与如图1所示的三极对地漏电断路器中一样。另一方面，对应于三相四线电路添加的主电路N相(中性线)导体13设置在通过扩展主体外壳12的横向宽度在左侧形成的用于N-相的空间中。在这种排列中，如图10和11所示，主电路中性线(N相)导体沿着外壳中的导轨布设，并且穿过零相电流变压器6。

主电路N相导体13被分成在零相电流变压器6的前侧和后侧上延伸的两个独立板状导体13a，以及穿过零相电流变压器6的铁芯中心并插入于板状导体13a之间的杆状导体13b。板状导体13a和杆状导体13b通过夹紧螺丝13c和垫圈13d来连接。

上述构造允许在四极对地漏电断路器中添加主电路中性线(N相)导体，同时采用与图1所示三极对地漏电断路器中相同的组合构造，只要处于穿过零相电流变压器6的主电路R、S、T相导体13、对地漏电检测电路7、解扣线圈单元8和绝缘电阻测试开关11的组合排列中即可。因此，这些部件通常可被共同安装于三极和四极对地漏电断路器两者中，从而实现生产率的改进。

Claims (6)

1.一种用于多相电路的执行对地漏电保护功能的对地漏电断路器，所述对地漏电断路器包括由壳体和盖子构成的主体外壳，并且所述主体外壳安装有主电路接触件、开关机构、零相电流变压器、对地漏电检测电路、解扣线圈和连接到用于从主电路向所述对地漏电检测电路供电的电源电路的绝缘电阻测试开关，在所述对地漏电断路器的绝缘电阻测试中，所述绝缘电阻测试开关被操作成OFF以从所述主电路上断开所述对地漏电检测电路，其中

所述对地漏电检测电路、所述解扣线圈和所述绝缘电阻测试开关的每一个都构成一个单元，这些单元共同排列在所述主体外壳的一侧，并且所述绝缘电阻测试开关的一操作端被设置成在所述排列的此位置上面向开口于所述主体外壳的所述盖子中的开关操作孔。

2.如权利要求1所述的对地漏电断路器，其特征在于，所述对地漏电检测电路单元被设置成在所述零相电流变压器的一侧，并处于由穿过所述零相电流变压器的U-形初级导体和所述主体外壳的侧壁所围绕的空间中，而且所述绝缘电阻测试开关单元和所述解扣线圈单元一前一后地共同排列在所述对地漏电检测电路单元之上，并且在所述主体外壳的所述盖子的内表面之下。

3.如权利要求1或2所述的对地漏电断路器，其特征在于，所述绝缘电阻测试开关单元是一组件，它包括水平放置的开关主体、操作按钮、将所述操作按钮、所述开关主体和所述断路器的解扣横杆连接的致动器元件、以及安装这些元件的单元盒，所述操作按钮被操作成OFF以便通过所述致动器元件断开所述开关主体的接触件，并同时将所述解扣横杆驱动到释放位置，从而迫使所述断路器机械解扣。

4.如权利要求3所述的对地漏电断路器，其特征在于，所述操作按钮是压旋式按钮，所述致动器元件是结合有回动弹簧、并被设置在垂直于所述操作按钮的方向上的滑动触头，所述操作按钮设有位于所述操作按钮与所述致动器元件之间的卡锁机构，并且当下压所述操作按钮时，所述卡锁机构啮合所述滑动触头并使其保持在OFF位置。

5.如权利要求1所述的对地漏电断路器，其特征在于，所述对地漏电断路器符合三-相四-线电路的四-极规范，其中穿过所述零相电流变压器的中性线的初级导体延伸出，并设置在所述主体外壳内关于所述零相位电流变压器与所述单元相反的位置上。

6.如权利要求5所述的对地漏电断路器，其特征在于，所述中性线的所述初级导体包括：穿过所述零相电流变压器的杆状导体；以及板状导体，它螺纹固定于所述杆状导体的两端并伸到所述零相电流变压器的两侧。

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