CN101373684A - 具有温度传感器的空气断路器 - Google Patents

具有温度传感器的空气断路器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有温度传感器的空气断路器，包括：温度传感器，其通过插入到形成于基体模件上的传感器插入孔来检测温度；以及温度显示器，其将温度传感器检测到的值当作传导单元的温度显示，由此总能监控断路器内部的温度以防止由于传导单元的过热引起的损坏。

Description

具有温度传感器的空气断路器
技术领域
以下描述概括地涉及一种具有温度传感器的空气断路器，所述温度传感器能够通过连接活动接触器和固定接触器来检测所述空气断路器的温度，从而防止由包括电流传导电路的传导单元的异常发热而造成的对空气断路器的损坏。
背景技术
通常，断路器是安装在电源和负载单元之间的电气保护装置，以保护诸如电动机、变压器和输电线的负载单元使其免受在诸如电力传输/配电线路和私人变电设施的电路中产生的异常电流(即由例如短路和接地故障引起的大电流)。此外，通过在断路器处绝缘而被绝缘的断路器在正常使用状况下可以手动断开或闭合输电线，利用金属容器外侧的电气操作单元从远处断开或闭合所述输电线，并在过电流和短路时自动阻断(break)所述输电线以保护电力设施和负载单元。
空气断路器以这种方式运作：固定接触器和活动接触器，该活动接触器可移动到接触固定接触器的闭合位置以闭合电路，或可移动到与固定接触器分离的阻断(跳闸)位置以断开电路。
根据操作方法可将断路器分为空气断路器、液压断路器和弹簧断路器。根据操作断路器以将活动接触器与固定接触器分离的过程中产生的灭弧介质，也可将断路器分为用于通过吹动空气区分电弧的空气断路器(ACB)，以及用于通过吹动气体区分电弧的气体断路器(GCB)。
图1是说明传统空气断路器示意性结构的立体图，图2是说明所述空气断路器示意性内部结构的侧视图。
参照图1和图2，典型的空气断路器主要可包括传导单元40，其通过连接活动接触器42的活动接触点和固定接触器44的固定接触点而构成传导电路；基体模件(base mold)10，在其中设置有传导单元40；检测单元20，其检测事故电流；以及断开/闭合机构30，所述断开/闭合机构30响应于检测单元20的检测信号来操作活动接触器42。如图1所示，空气断路器为每个相位安装有传导单元40，即R相位13传导单元、S相位14传导单元和T相位15传导单元。
现在，将结合图2描述空气断路器的传导电路。传导单元41的固定接触器44连接到上端子46，电流通过上端子46被引入到断路器中，被引入到上端子46的电流经由活动接触器42流到下端子47。当空气断路器的传导电路关闭时，电流流入到传导单元40，并由于包括接触点的导体产生的热而增加了空气断路器的温度。
当空气断路器的温度增加时，由于增加的温度引起的损坏，断路器很可能被错误地操作。因此，IEC和KS(韩国标准)要求限制空气断路器的温升，并且要求断路器制造商遵守IEC或KS的要求。
但是，即使空气断路器符合所述要求，有很多的情况下，断路器的温度还是会由于传导单元40的异常发热而上升。当空气断路器产生的热量超过正常要求时，断路器本身被损坏，并且由于未能阻断事故电流而引起电力传输/配电线路中的毁坏。因此，实时监控空气断路器中传导单元的温度以防止由于异常发热引起的损坏是非常必要的。
监控空气断路器中传导单元的温度的一个方法是，利用空气断路器外侧的红外热成像相机间歇地对上端子和下端子进行拍照来测量温度。但是，此方法的缺点在于虽然空气断路器的外部温度是可测的，但其内部温度很难测量。
安装温度传感器以检测空气断路器的传导单元的温度可被视为一种可行的解决方案，但在电流流动的上端子和下端子处安装温度传感器并不那么容易，从而还不存在安装有能够实时检测异常发热的温度传感器的空气断路器。
发明内容
本发明被公开以解决上述缺点，本发明的一个目的是提供一种具有温度传感器的空气断路器，所述温度传感器能够随时监控空气断路器的温度，因此防止了由于组成传导电路的传导单元的异常发热引起的对空气断路器的损坏，其中在所述传导电路中活动接触器和固定接触器相连接。
从下面结合附图的对本发明的详细描述中，本发明的上述和其它的目的、特征、方案和优点将变得更加清晰。
在一个总的方案中，空气断路器由基体模件组成，在所述基体模件中设置有：传导单元，其通过连接活动接触器的活动接触点和固定接触器的固定接触点来构成传导电路；检测单元，其检测事故电流；以及断开/闭合机构，其响应于检测单元的检测信号来操作活动接触器；所述断路器包括：温度传感器，其通过插入到形成在基体模件的传感器插入孔中来检测温度；以及温度显示器，其将温度传感器检测到的值作为传导单元的温度进行指示。
该方案的实施可以包括一个或多个下列特征。
所述温度传感器可经由外部连接器电连接到温度显示器。
所述空气断路器可进一步包括连接到温度传感器的弹性部件，从而所述温度传感器被固定地插入到传感器插入孔中。
所述温度显示器可包括：输入端子，其电连接到温度传感器；补偿单元，其基于温度传感器检测到的值分别对传导单元的活动接触器的温度、连接到传导单元的固定接触器的上端子的温度以及连接到活动接触器的下端子的温度进行补偿；以及显示器，其指示各个补偿的温度。
所述温度显示器可进一步包括输出端子，用于将温度传感器检测到的值和补偿的温度输出到外部。
所述空气断路器可进一步包括警报装置，如果温度传感器检测到的值超过预定参考温度，则所述警报装置用于对外警告温度传感器检测到的值已经超过预定参考温度。
所述警报装置可包括：温度设定单元，用于设定所述参考温度；过热检测单元，用于判定温度传感器检测到的值是否已经超过温度设定单元设定的参考温度；以及过热通知单元，作为过热检测单元判定温度传感器检测到的值已经超过参考温度的结果，所述过热通知单元用于通知温度传感器检测到的值已经超过参考温度。
所述温度设定单元是DIP(双列直插式组件)开关，其能够从被分类为多个级别的参考温度水平中选择期望的参考温度水平。
所述过热检测单元可包括模拟数字转换器(ADC)，其将温度传感器检测到的值转换为数字值，并且所述过热通知单元可包括数字显示器，用于指示由ADC转换成数字值的温度。
所述过热检测单元可响应于由ADC转换为数字值的温度而产生控制信号，并且所述数字显示器可包括多个LED(Light EmittingDevices，发光装置)，并通过响应于过热检测单元产生的控制信号而打开和关闭所述多个LED来显示温度。
所述多个LED可包括基于LED的7段显示组，其中各个段响应于来自过热检测单元的控制信号而打开和关闭来显示数字。
有益效果
根据本发明的具有温度传感器的空气断路器能够通过温度传感器和温度显示器随时监控空气断路器的温度，从而防止由构成传导电路的传导单元的异常发热引起的损坏，以及避免由空气断路器的错误操作引起的事故电流。
警报装置可立即通知用户温度传感器检测的温度已经超过了参考温度的故障处，从而允许用户处理事故情况。
用户可获准在响应于负载的当前温度的基础上设定参考温度，以及随时准确地检测空气断路器的状态。
因此，空气断路器可保护电力系统免于由超过临界值的过电流引起的超负荷，保护用户免于由断路器内部过热引起的火灾的危险，并且通过以稳定的基础使用断路器而延长空气断路器的寿命。
附图说明
图1是示出传统空气断路器示意性结构的立体图。
图2是示出图1的空气断路器示意性内部结构的侧视图。
图3是示出根据示范性实施方式的具有温度传感器的空气断路器的示意性结构的立体图。
图4是根据示范性实施方式的温度传感器的示意性构造。
图5是示出根据示范性实施方式的温度传感器被连接到弹性部件的状态的立体图。
图6是示出根据示范性实施方式的前基体模件的立体图，所述前基体模件形成有传感器插入孔用于将温度传感器安置到空气断路器。
图7是示出连接到图5的前基体模件的后基体模件的立体图。
图8是示意性示出根据示范性实施方式的具有温度传感器的空气断路器的侧视图。
图9是示出根据示范性实施方式的温度显示器的平面图。
图10是示出根据示范性实施方式的报警装置的构造的示意性框图。
图11是示出根据示范性实施方式的温度设定单元的平面图。
具体实施方式
通过下面结合附图对本发明实施的描述，将很清楚地理解根据本发明的空气断路器的目的、用于达到该目的的构造以及操作效果。
图3是示出根据示范性实施方式的具有温度传感器的空气断路器的示意性结构的立体图；图4是根据示范性实施方式的温度传感器的示意性构造；图5是示出根据示范性实施方式的温度传感器被连接到弹性部件的状态的立体图；图6是示出根据示范性实施方式的前基体模件的立体图，所述前基体模件形成有传感器插入孔用于将温度传感器安置到空气断路器；图7是示出连接到图5的前基体模件的后基体模件的立体图；图8是示意性示出根据示范性实施方式的具有温度传感器的空气断路器的侧视图；图9是示出根据示范性实施方式的温度显示器的平面图；图10是示出根据示范性实施方式的报警装置的构造的示意性框图；以及图11是示出根据示范性实施方式的温度设定单元的平面图。
首先，将描述具有温度传感器的空气断路器的结构。
基体模件110可包括前基体模件112和后基体模件117，并在其中设置有传导单元140。
图6涉及前基体模件112，图7涉及后基体模件117。基体模件110形成为在每个相位(R、S、T相位)所处的位置具有内部空间。基体模件110可由诸如塑料等绝缘材料制成。
如图3所示，三相交流断路器的每个相位(R相位、S相位、T相位)设置有传导单元140。
如图8所示，传导单元140可包括具有活动接触点的活动接触器142和具有固定接触点的固定接触器144。固定接触器144可连接到有电流被引入的上端子146，并且活动接触器142可连接到下端子147以构成传导电路。
检测单元120可设置在基体模件110的前表面，以检测诸如过电流或短路电流的事故电流。
断开/闭合结构130设置在基体模件110的前表面，以响应于来自检测单元120的检测信号来操作传导单元的活动接触器142。
如图4所示，温度传感器150可包括用于测量温度的传感器单元152，从传感器单元152延伸的导电线154，和连接到所述导电线154以接入温度显示器160的连接器156。虽然温度传感器150可直接连接到温度显示器160，如图8所示，当空气断路器典型地安置有外部连接器170时，温度传感器150的连接器156优选地连接到外部连接器170的连接端子172。换句话说，外部连接器170连接到温度显示器160的输入端子162，以使得温度传感器150和温度显示器160电连接。
温度传感器150可设置在空气断路器内，用于测量传导单元140的温度。因为难以直接测量传导单元140的温度，所以可测量附近的温度当作传导单元140的温度。在这点，可基于传导单元140的温度和安置有温度传感器150处的温度之间的关系获得实验数据。因此，基于实验数据，温度传感器150位于的位置处的温度可被视为传导单元140的温度。
在三相(R、S、T)空气断路器中的温度传感器150可安装在R相位和S相位之间的基体模件处，以及S相位和T相位之间的基体模件处。这是因为，如上文所述，当每个基体模件110在每相具有内部空间时，如果温度传感器150设置在所述内部空间，则由于内部空间中的循环空气而不能准确测量温度。因此，如图6所示，可插入温度传感器150的两个传感器插入孔115可形成于在R相位和S相位之间形成的前基体模件的第一肋状隔断113处，以及S相位和T相位之间形成的前基体模件的第二肋状隔断114处，且温度传感器150可插入进所述两个孔中。传感器插入孔115可形成足够深以测量断路器内部的温度。传感器插入孔115可在其内侧形成有引导槽116，以防止温度传感器150的电线受到断路器的其他元件的干扰。
优选地，温度传感器150可以这种方式形成：如图5所示，传感器单元152被插入到橡胶弹性部件158，以部分从弹性部件158暴露。如图3和图8所示，连接到弹性部件158的温度传感器150可被固定插入到传感器插入孔115中。
电连接到温度传感器150的温度显示器160是用于通过传导单元140的温度对所述值进行补偿以显示测量值的装置，由此用户能实时监控空气断路器内部的温度。
参照图9，温度显示器160可包括电连接到温度传感器150的输入端子162，通过传导单元的温度来补偿由温度传感器150测量的值的补偿器(未示出)，以及显示传导单元的补偿温度的显示单元164。
补偿器(未示出)可以这种方式工作：认为温度传感器150测量的值作为利用试验数据的传导单元的温度。在这个时候，优选地将温度传感器150测量的值分别当作传导单元的活动接触器142的温度、上端子146的温度和下端子的温度，并显示在显示器单元164上。
优选地，温度显示器160可进一步包括将测量的温度输出到外部的输出端子，由此能从断路器所处的位置和远处实时监控空气断路器的内部温度。
发明模式
同时，参照图10，具有温度传感器的空气断路器可进一步包括警报装置200，如果温度传感器150检测到的值大于预定参考温度，则所述警报装置200对温度传感器150检测的值已经超过预定参考温度作出警报。警报装置200可包括任何结构，优选地在多种结构中，用于实时通知用户紧急损坏，并在远距离处无线通知用户。
如图9所述，如果温度传感器150检测到的值大于预定参考温度，随温度显示器160安置的警报装置200可对外警告温度传感器150检测到的值已经超过预定参考温度，通过LED灯167可见地警告用户，并可经由扬声器可听见地警告。如图10所示，警报装置200可包括温度设定单元210、过热检测单元220和过热通知单元230。
温度设定单元210可由用户操作，并设定与温度传感器150检测的值相比的参考温度。换句话说，如图11所示，温度设定单元210可以从将参考温度水平分类为每个级别(step)从数字1到数字4的DIP(双列直插式组件)开关选择(开启)数字1，并关闭其他数字以设定参考温度。更具体地，温度设定单元可从利用DIP开关分类为多个级别的参考温度水平中选择期望的参考温度水平。
过热检测单元220可确定温度传感器150检测到的值是否已经超过了温度设定单元210设定的参考温度。过热检测单元220可进一步包括将温度传感器150检测到的模拟温度值转换为数字值的ADC(模拟数字转换器)225。接连地，过热检测单元220可判定由ADC225数字地转换的温度是否已经超过温度设定单元210设定的参考温度。
过热检测单元220可能会响应于ADC225数字地转换的温度而产生控制信号。所述控制信号可用作控制数字显示器235(稍后描述)的信号，数字显示器235响应于控制信号而显示温度。
作为过热检测单元220判定的结果，如果温度传感器150检测到的值已经超过设定的参考温度，则过热通知单元230可对外通知该实情。过热通知单元230可包括生成警报声音的警报声音生成器(未示出)，或打开或关闭灯以通知由于用户断路器内部的温度已经超过设定的参考温度空气、断路器已经过热的灯开关单元(未示出)。
过热通知单元230可进一步包括数字显示器235，并且数字显示器235可显示由过热检测单元220的ADC 225数字地转换的温度，以允许通知用户空气断路器内部的温度。
数字显示器235可利用单色LED、三色LED或基于LED的7段显示组显示温度。
现在，将详细描述设置有单色LED、三色LED或基于LED的7段显示组的数字显示器235。
数字显示器235可设置有多个单色LED(包括红、绿、蓝)，并响应于过热检测单元220产生的控制信号来开启或关闭多个单色LED中的多个预定LED，或者开启或关闭预定颜色的LED(红、绿或蓝)用于显示温度。数字显示器235可设置有三色LED，并响应于过热检测单元220产生的控制信号来开启或关闭三色LED中预定颜色的LED用于显示温度。上述用单色LED或三色LED开启或关闭预定颜色适用于通过将温度每级别分类而预定颜色的情况。
数字显示器235可设置有至少一个或多个基于LED的7段显示器，并且根据过热检测单元220产生的控制信号，来打开或关闭所述基于LED的7段显示器的相关段用于以数字显示温度。
更具体地，即使过热通知单元230的警报声音生成器或光开启关闭单元没能正确地运作，数字显示器235也可用于通知用户断路器内部准确的状态。如果用户经由温度设定单元210设定空气断路器内部的参考温度，数字显示器235可通知用户空气断路器内部的当前温度，以允许用户基于与当前负载量相符的温度来设定参考温度。
工业应用
当超过临界值的过电流在空气断路器内产生时，这样配置和安置在空气断路器上的警报装置200能阻断供应到负载系统的电力，并随时监控断路器内的温度，以保护用户免受危险的火灾，由此允许用户能长时间稳定地使用断路器。
由于本概念可以以各种形式实施，而不背离本发明的精神或实质特征，所以应该理解上述实施方式并不受上述描述的任何细节所限制，除非另有规定，而是应该在附加的权利要求所限定的精神和范围内被广泛地解释。因此落入到权利要求的边界和范围内或所述边界和范围的等价物内的所有改变和修改都被附加的权利要求所包含。

Claims (11)

1.一种空气断路器，其由基体模件组成，在所述基体模件中设置有:传导单元，其通过连接活动接触器的活动接触点和固定接触器的固定接触点来构成传导电路；检测单元，其检测事故电流；以及断开/闭合机构，其响应于检测单元的检测信号来操作活动接触器；所述断路器包括:温度传感器，其通过插入到形成在基体模件的传感器插入孔中来检测温度；以及温度显示器，其将温度传感器检测到的值作为传导单元的温度进行指示。
2.如权利要求1所述的断路器，其中温度传感器经由外部连接器电连接到温度显示器。
3.如权利要求1所述的断路器，进一步包括连接到温度传感器的弹性部件，从而所述温度传感器被固定地插入到传感器插入孔中。
4.如权利要求1所述的断路器，其中所述温度显示器包括:输入端子，其电连接到温度传感器；补偿单元，其基于温度传感器检测到的值分别对传导单元的活动接触器的温度、连接到传导单元的固定接触器的上端子的温度以及连接到活动接触器的下端子的温度进行补偿；以及显示器，其指示各个补偿的温度。
5.如权利要求4所述的断路器，其中所述温度显示器进一步包括输出端子，用于将温度传感器检测到的值和补偿的温度输出到外部。
6.如权利要求1所述的断路器，进一步包括警报装置，如果温度传感器检测到的值超过预定参考温度，则所述警报装置用于对外警告温度传感器检测到的值已经超过预定参考温度。
7.如权利要求6所述的断路器，其中所述警报装置包括:温度设定单元，用于设定所述参考温度；过热检测单元，用于判定温度传感器检测到的值是否已经超过温度设定单元设定的参考温度；以及过热通知单元，作为过热检测单元判定温度传感器检测到的值已经超过参考温度的结果，所述过热通知单元用于通知温度传感器检测到的值已经超过参考温度。
8.如权利要求7所述的断路器，其中所述温度设定单元是双列直插式组件开关，其能够从被分类为多个级别的参考温度水平中选择期望的参考温度水平。
9.如权利要求7所述的断路器，其中所述过热检测单元包括模拟数字转换器，其将温度传感器检测到的值转换为数字值，并且所述过热通知单元包括数字显示器，用于指示由模拟数字转换器转换成数字值的温度。
10.如权利要求9所述的断路器，其中所述过热检测单元响应于由模拟数字转换器转换为数字值的温度而产生控制信号，并且所述数字显示器包括多个LED，并通过响应于过热检测单元产生的控制信号而打开和关闭所述多个LED来显示温度。
11.如权利要求10所述的断路器，其中所述多个LED包括基于LED的7段显示组，其中各个段响应于来自过热检测单元的控制信号而打开和关闭来显示数字。
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