CN101442201A - 跳闸连接装置、过电压保护模块和过电压保护装置 - Google Patents

Abstract

一种跳闸连接装置(1)，其设置为用于相互连接过电压保护模块(2)和断电模块(3)，所述至少一个过电压保护模块(2)与所述至少一个断电模块(3)以串联方式电连接。所述连接装置包括：设置为与过电压保护模块(2)协作的第一机械接合构件(108)；设置为与断电模块(3)协作的第二机械接合构件(110)；和自动机械启动构件(13)，该自动机械启动构件在至少一个保护模块(2)的故障经由第一机械接合构件(108)传送到所述启动构件(13)时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件(110)启动所述至少一个断电模块(3)断开。

Description

跳闸连接装置、过电压保护模块和过电压保护装置

技术领域

本发明涉及一种设置为用于相互连接至少一个过电压保护模块和至少一个断电模块的跳闸连接装置。所述至少一个过电压保护模块与所述至少一个断电模块以串联方式电连接。

本发明还涉及一种设置为分别与跳闸连接装置接合的过电压保护模块。

本发明还涉及一种包括至少一个连接到至少一个断电模块的保护模块的自保护过电压保护装置。

背景技术

将避雷模块与断电模块相关联已为人们所知。当避雷模块随操作故障转到短路状态时，断电模块被调整以保护设备。断电模块尤其可以是一种切断器(disconnector)，例如断路器(circuit breaker)和/或保险丝。标准强制使切断器和避雷模块相关联。

避雷模块和断电模块的联合通常是由装配工(fitter)来完成。于是装配工执行上述两种电气装置之间的布线操作。

然而，从电和机械两种观点来看，上述模块之间的协调并不总是最理想的。

有时断电模块和避雷模块之间机械协调的缺失使避雷系统的状态不是很明了。

最后，断电模块相对于避雷模块的不良电气定位导致组件性能降低以及对设备的保护不能令人满意或削弱。

申请人在专利申请EP1.060.7995A1中描述的解决方案能使上述的某些问题得到解决。然而，当电气设备包括若干部分(phase)且当电气和机械协调必须在分别与电气部分相联系的保护模块之间完成时，这些缺点仍然存在。

发明内容

本发明的目的是提供一种对电压冲击(voltage surges)提供有效保护的过电压保护装置，改善设备电源的用途和可用性。

如本发明所述的跳闸连接装置(tripp inginterface)包括：设置为与过电压保护模块协作的第一机械接合构件；设置为与断电模块协作的第二机械接合构件；和启动自动机械启动构件以从负载操作状态切换到跳闸操作状态的可复位脱扣构件。当至少一个保护模块的故障经由第一机械接合构件传送到所述自动机械启动构件时，自动机械启动构件切换到跳闸状态，以通过第二机械接合构件启动所述至少一个断电模块断开

优选地，跳闸连接装置包括用于使自动机械启动构件复位的复位构件。

优选地，上述复位构件包括设置为以机械方式连接到断电模块的跳闸手柄的手柄，启动两个手柄之一会导致另一个手柄自动启动。

在一优选实施例中，第一机械接合构件包括禁止构件，当故障传送到所述第一机械接合构件时，该禁止构件禁止自动机械启动构件复位。

优选地，跳闸连接装置包括由自动机械启动构件启动的显示构件，以表明所述连接装置的操作状态。

显示构件优选包括设置为与断电模块的操作部件接合的机械连杆，以表明所述模块的断电状态。

优选地，跳闸连接装置包括由自动机械启动构件启动的远程信息构件，以表明所述连接装置的操作状态。

优选地，可复位脱扣构件包括弹簧。

根据本发明的一实施例，过电压保护模块设置为接合到如上所述的跳闸连接装置。它包括连接有至少一个带有非线性变压部件的过电压限制器的模块单元。上述保护模块包括控制叶片，该控制叶片设置为通过这样一种方式直接与跳闸连接装置的第一机械接合构件协作，以便控制叶片根据跳闸连接装置的自动机械启动构件而运动。

电压限制器优选包括可变电阻。

可变电阻优选与火花隙(spark gap)串联。

优选地，过电压限制器设于可卸盒(removable cartridge)中，该盒通过电气和机械组装构件连接到上述模块单元。

在一特定实施例中，上述电气和机械组装构件设置为利用控制叶片通过这样一种方式连接到跳闸连接装置的第一机械接合构件，即卸掉可卸盒会使所述叶片启动上述机械启动构件，并将跳闸连接装置置于跳闸操作状态。

在一特定实施例中，过电压限制器通过至少一个连接到机械启动构件的熔断连杆连接到模块单元，所述熔断连杆的熔断会使控制叶片启动机械启动构件，并将跳闸连接装置置于跳闸操作状态。

熔断连杆优选由金属合金或热熔性塑料材料制成。

在一特定实施例中，模块单元包括设置为与断电模块的第二防错构件协作的第一防错构件，第一和第二防错构件的协作能使保护模块经由跳闸连接装置接合到断电模块。

根据本发明的另一实施例，整体保护单元(monoblock protectionunit)包括如上所述的跳闸连接装置。所述连接装置通过第一机械接合构件连接到至少一个过电压保护模块。自动机械启动构件设置为在所述至少一个保护部件的故障经由第一机械接合构件传送到所述自动启动构件时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件启动所述至少一个断电模块断开。

根据本发明的另一实施例，自保护过电压保护装置包括至少一个连接到至少一个如上所述的断电模块的保护模块。上述保护装置包括跳闸连接装置，该跳闸连接装置通过第一机械接合构件连接到所述至少一个保护模块，并通过与断电模块一起的第二机械接合构件连接到所述至少一个断电模块，自动机械启动构件在所述至少一个保护部件的故障经由第一机械接合构件传送到所述自动启动构件时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件启动所述至少一个断电模块断开。

附图说明

其他优点和特征从本发明的以下特定实施例的描述中将变得更加清楚明了，所述特定实施例只起非限制性例子的作用并被表示在附图中，其中：

图1表示根据本发明第一实施例的自保护过电压保护装置的示意图；

图2和3表示根据图1的自保护过电压保护装置的可选实施例；

图4表示根据图2和3的自保护过电压保护装置的概图；

图5表示根据图2和3的自保护过电压保护装置的分解图；

图6表示根据本发明一优选实施例在跳闸操作状态时跳闸连接装置的剖视图；

图7表示根据本发明一优选实施例在负载操作状态时跳闸连接装置的剖视图；

图8表示根据本发明一实施例的与保护模块相联系的跳闸连接装置的分解图；

图9表示根据本发明一实施例的跳闸连接装置的透视图；

图10表示根据本发明一实施例的过电压保护模块的剖视图。

具体实施方式

如图1到3所示，跳闸连接装置1设置为用于相互连接至少一个过电压保护模块2和至少一个断电模块3。所述至少一个过电压保护模块2与所述至少一个断电模块3以串联方式电连接。断电模块3优选是通过刚性连接条111连接到过电压保护模块2的断路器。

根据本发明的一优选实施例，跳闸连接装置1包括设置为与过电压保护模块2协作的第一机械接合构件108。

跳闸连接装置1还包括能从负载操作状态切换到跳闸操作状态以启动所述至少一个断电模块3断开的自动机械启动构件13。跳闸连接装置1包括设置为启动断电模块3的第二机械接合构件110。

详细地讲，通过由至少一个保护部件2产生的故障可以引起从负载操作状态切换到跳闸操作状态。该故障经由第一机械接合构件108传送到所述自动启动构件13。由于可复位脱扣构件14的作用自动机械启动构件13从负载操作状态切换到跳闸操作状态。优选地，可复位脱扣构件14包括弹簧。

根据图6到8所示的一实施例，第一机械接合构件108优选包括跳闸杆107。跳闸杆107可以绕旋转轴109在至少两个操作位置之间旋转。在第一操作位置，跳闸杆107包括设置为与跳闸条102协作的禁止构件112。

可复位脱扣构件14连接到转盘101。转盘101通过可动跳闸条102保持在负载位置。根据本实施例，跳闸杆107的禁止构件112与可动跳闸条102协作，以阻止后者切换到负载位置。第一机械接合构件108的跳闸杆107处于第一操作位置。

在跳闸杆107的第二操作位置，所述杆的禁止构件112不与可动跳闸条102协作。于是跳闸条102可以自由运动，不再将转盘101阻止于负载位置。于是自动机械启动构件13和可复位脱扣构件14不能复位。

这样，当至少一个保护模块2存在故障时，第一机械接合构件108就定位自己在第二操作位置，从而防止自动机械启动构件13和可复位脱扣构件14在故障持续存在时复位。

当盘101和可复位脱扣构件14通过跳闸条102同时保持在负载位置时，则跳闸连接装置1处在负载操作状态，且准备接受来自至少一个过电压保护模块2和/或至少一个断电模块3的跳闸指令。

跳闸连接装置1优选包括可复位脱扣构件14的复位构件17。复位构件17包括能分别置于与自动机械启动构件13的操作状态相联系的两个位置的手柄。

特别在如图4和5所示的本发明的一特定实施例中，断电模块的跳闸指令经由用机械方法连接到跳闸连接装置1的手柄17的跳闸手柄36传送到跳闸连接装置1。

跳闸连接装置1通常通过启动手柄17而置于负载操作状态。

根据如图4和5所示的示例性实施例，跳闸连接装置1的手柄17设置为用机械方法连接到一个或多个断电模块3的跳闸手柄36。启动手柄17和36两者之一，则会自动引起另一手柄启动。

跳闸连接装置1优选包括通过自动机械启动构件13启动的显示构件16，以表明所述连接装置的操作状态。根据本发明的一特定实施例，显示构件16包括设置为与至少一个断电装置3的操作构件36接合的机械连杆18，以表明所述断电装置的断电状态。

跳闸连接装置包括提供跳闸连接装置1的操作状态的远程信息的构件。根据如图6和7所示的实施例，转盘101可以通过金属杆103连接到干触点(dry contact)104。转盘101从负载操作状态旋转到跳闸操作状态(或反之亦然)会启动干触点104。所述触点电气状态发生改变，从而通知用户跳闸连接装置1的操作状态。该信息可以经由连接器105远程传递。

本发明还涉及一种设置为与跳闸连接装置1接合的过电压保护模块2。保护模块2包括设置为直接与跳闸连接装置1的第一机械接合构件108协作的控制叶片201。控制叶片201容纳于模块单元21中，其中连接有至少一个带非线性变压部件(non-linear voltage-variable elements)的过电压限制器27。所述至少一个过电压限制器27连接到所述单元21的连接条23、24。

例如，过电压限制器27包括可变电阻。

根据本发明的一实施例，过电压限制器27设于可卸盒25中，所述盒25通过电气和机械组装构件201、202、203、204、205和206连接到模块单元21。

机械组装构件201、202、203、204、205和206经由控制叶片201和第一机械接合构件108连接到自动机械启动构件13。卸掉盒25会导致发给自动机械启动构件13的故障，于是自动机械启动构件13切换到跳闸操作状态。

保护模块2切换到故障状态基本上因为两个原因。第一个是从模块单元21卸除可卸盒25，这将被称为机械故障。第二个是过电压限制器27切换到短路状态，这将被称为电气故障。

根据本发明一实施例，过电压限制器27通过至少一个熔断连杆26连接到模块单元21。过电压限制器27的电气故障、短路或过热会引起连接过电压限制器27到模块单元21的连接条23、24之一的熔断连杆26熔化。所述熔断连杆26的熔化会导致一故障发给自动机械启动构件13。熔断连杆26的熔化经由机械组装构件201、202、203、204和205引起自动机械启动构件13上的机械切断动作。

当保护模块2切换到故障状态，跳闸连接装置1以下述方式操作。如图8和10所示，作为示例性实施例，热熔部件26的熔化导致窗口204被移动。该窗口204的运动使脱扣构件203脱扣，推动指状部202。上述指状部的运动使控制叶片201旋转。脱扣构件203优选包括弹簧。保护模块2的控制叶片201连接到跳闸连接装置1的第一机械接合构件108的跳闸杆107。控制叶片201的运动则引起跳闸杆107的运动。禁止构件112松开自动机械启动构件13的跳闸条102。该松开动作使盘101旋转，该盘由负载的脱扣构件14驱动。于是跳闸连接装置从负载操作状态切换到跳闸操作状态。此外，所述盘101带有指状部110，该指状部设置为通过第二机械接合构件110使连接到跳闸连接装置1的一个或多个断电模块3执行跳闸动作。

置于与跳闸连接装置1直接接触的断电模块3接受到断开或跳闸指令，于是以现有方式传输给其余断电模块3。这称为逐级跳闸(Cascadingtripping)。

在机械故障情况下，指状部202脱扣，控制叶片201在由脱扣构件203产生的力的作用下被驱动旋转。

只要存在于保护模块2的故障未被清除，至少一个指状部202将保持移位状态，具体说是处在上位(up position)。于是控制叶片201通过第一弹簧203保持在故障位置，第一机械接合构件108保持在第二操作位置。因此跳闸杆107的禁止构件112不能与跳闸条102协作，从而防止跳闸连接装置1的自动机械启动构件13的任意复位。致使跳闸连接装置和相关联一个或多个断电模块不能复位。

要使系统复位到负载操作状态，因此必须清除全部故障，具体说是通过重新将一个或多个盒25就位。于是控制叶片201受到第二弹簧205的作用力，回复到负载操作位置。第一机械接合构件108将自己置于第一操作位置，使跳闸连接装置1能够复位。

显示构件106改变状态以表明跳闸连接装置1的新操作状态。在如图2所示的本发明的特定实施例中，显示构件由一部分手柄17形成。此外，在独立方式中，干触点104还通过杆103改变电气状态。于是能经由连接器105远程传递触点104电气状态的改变

熔断连杆26优选由热熔性塑料材料或金属合金制成。在后一情况下，如图1到3所示，熔断连杆26起电熔丝的作用。

根据如图4和5所示的本发明的实施例，模块单元21经由一侧板接合到跳闸连接装置1。

根据保护模块2的第一可选实施例，过电压限制器27包括火花隙。

根据保护模块2的第二可选实施例，过电压限制器27包括齐纳二极管

(Zenerdiode)。

根据保护模块2的另一可选实施例，过电压限制器27包括与火花隙串联的可变电阻。火花隙可以设于可卸盒25中，或直接设于模块单元21中。

根据保护模块2的一可选实施例，所述模块包括设置为与断电模块3的第二防错构件12协作的第一防错构件12。第一防错构件12优选布置在保护模块2的模块单元21上。第一和第二防错构件12的协作能使所述保护模块和断电模块经由跳闸连接装置1接合。此外，由于第一和第二防错构件，断电模块的额定值必须适应于保护模块的额定值。优选地，如图4和5所示，第一和第二防错构件包括多个定位销，所述定位销的直径相互依赖于经由跳闸连接装置1组装的不同模块的额定值。

本发明还涉及一种设置为与跳闸连接装置1接合的断电模块3。断电模块3包括设置为直接与跳闸连接装置1的第二机械接合构件110协作的断开机构34。断开机构34放于单元37中，其中主触点33通过所述机构控制。

断电模块3包括输入和输出连接端(connecting inputs and outputs)32、35。输入连接端32设置为连接到要保护的电线。输出连接端35设置为连接到如上所述的过电压保护模块2的模块单元21的连接条24。连接条23、24和输出连接端35之间的连接优选使用刚性连接条111。

断开机构34设置为经由第二接合构件110连接到自动机械启动构件13。

通过至少一个保护模块2发送的故障经由跳闸连接装置1导致断开机构34启动。

断电模块3优选包括断开机构34的复位构件36。复位构件36包括能分别置于与断电模块3的操作状态相联系的两个位置的手柄。

根据如图4和5所示的示例性实施例，断电模块的断开手柄36是用机械方法连接到跳闸连接装置1的跳闸手柄17。根据如图1所示的特定实施例，断电模块3的所有断开手柄36彼此相连。所有手柄17、36之间的机械连接优选通过连接条来完成。启动手柄17和36两者之一，则会自动导致其余手柄17，36启动。根据本实施例，跳闸连接装置1的负载操作状态必定与断电模块3触点的闭合一致。通过断开手柄36人工打开一个或多个断电模块的触点，然后通过跳闸手柄17将跳闸连接装置置于跳闸操作状态。

单元37优选是模块化的，且经由侧板接合到跳闸连接装置1。

根据断电模块3的一可选实施例，单元37包括设置为与保护模块2的第一防错构件12协作的第二防错构件12。第一和第二防错构件12的协作能使所述保护模块2和断电模块3经由跳闸连接装置1接合。此外，由于第一和第二防错构件，断电模块3的额定值必须自动适应于保护模块2的额定值。优选地，如图4和5所示，第一和第二防错构件包括多个定位销，所述定位销的直径相互依赖于经由跳闸连接装置1组装的不同模块的额定值。

本发明还涉及一种整体保护组件(monoblock protection assembly)，其包括通过第一机械接合构件108连接到跳闸连接装置1的至少一个过电压保护模块2。整体保护组件包括设置为与断电模块3的第二防错构件协作的第一防错构件。

本发明还涉及一种自保护过电压保护装置。如图1所示，自保护过电压保护装置包括经由跳闸连接装置1连接到至少一个断电模块3的至少一个保护模块2。所述连接装置通过第一机械接合构件108连接到所述至少一个保护模块2，且通过第二机械接合构件110连接到所述至少一个断电模块3。当所述至少一个保护模块2的故障经由第一机械接合构件108传送到所述自动启动构件13时，自动启动构件13通过第二机械接合构件110切换到跳闸操作状态，以启动所述至少一个断电模块3断开。

根据如图4和5所示的自保护过电压保护装置的一特定实施例，所述保护装置包括经由跳闸连接装置1连接到两个保护模块2的两个断电模块3。保护模块包括共用模块单元21。这意味着每个保护模块2的过电压限制器27通过一个控制叶片201连接到跳闸连接装置1的机械启动构件13。置于共用模块单元21中的所述控制叶片201对两个过电压限制器27也是公用的。

根据上述一可选实施例，每个保护模块2包括其自身的模块单元21。于是控制叶片201的并排放置的各个模块单元21用机械方法彼此固定。每个控制叶片201的坚固机械连接使每个控制叶片201的运动相互依赖，以有组织地实现跳闸连接装置1的跳闸。

根据如图1和2所示的自保护过电压保护装置的一实施例，断电模块3经由跳闸连接装置1连接到保护模块2，以使各个部分(phase)接地。

根据如图3所示的自保护过电压保护装置的应用的另一实施例，一个部分经由连接到保护模块2的至少一个断电模块3连接到中性点(neutral)。断电模块3经由跳闸连接装置连接到保护模块2，以使中性点进一步接地。

Claims (18)

1、一种设置为用于相互连接至少一个过电压保护模块(2)和至少一个断电模块(3)的跳闸连接装置(1)，所述至少一个过电压保护模块(2)与所述至少一个断电模块(3)以串联方式电连接，

其特征在于，所述跳闸连接装置(1)包括：

设置为与至少一个过电压保护模块(2)协作的第一机械接合构件(108)；

设置为与至少一个断电模块(3)协作的第二机械接合构件(110)；

启动自动机械启动构件(13)以从负载操作状态切换到跳闸操作状态的可复位脱扣构件(14)；

自动机械启动构件(13)，该自动机械启动构件在所述至少一个保护模块(2)的故障经由第一机械接合构件(108)传送到所述自动机械启动构件时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件(110)启动所述至少一个断电模块(3)断开。

2、如权利要求1所述的跳闸连接装置，其特征在于，所述跳闸连接装置包括所述自动机械启动构件(13)的复位构件(17)。

3、如权利要求2所述的跳闸连接装置，其特征在于，所述复位构件(17)包括设置为用机械方法连接到断电模块(3)的跳闸手柄(36)的手柄，启动手柄(17、36)两者之一自动导致另一手柄的启动。

4、如权利要求1到3中任一项所述的跳闸连接装置，其特征在于，第一机械接合构件(108)包括禁止构件(112)，该禁止构件在故障传送到所述第一机械接合构件(108)时禁止所述自动机械启动构件(13)复位。

5、根据上述权利要求中任一项所述的跳闸连接装置，其特征在于，所述跳闸连接装置包括通过所述自动机械启动构件(13)启动的显示构件(16)，用以表明所述连接装置的操作状态。

6、如权利要求5所述的跳闸连接装置，其特征在于，所述显示构件(16)包括设置为与断电模块(3)的跳闸手柄(36)接合的机械连杆(18)，用以表明所述模块的断电状态。

7、根据上述权利要求中任一项所述的跳闸连接装置，其特征在于，所述跳闸连接装置包括通过所述自动机械启动构件(13)启动的远程信息构件(103、104)，用以表明所述连接装置的操作状态。

8、根据上述权利要求中任一项所述的跳闸连接装置，其特征在于，可复位脱扣构件(14)包括弹簧。

9、一种设置为接合到如权利要求1到8中任一项所述的跳闸连接装置(1)的过电压保护模块(2)，包括其中连接有带非线性变压部件的至少一个过电压限制器(27)的模块单元(21)，

其特征在于，所述过电压保护模块(2)包括设置为以这样一种方式直接与所述跳闸连接装置(1)的第一机械接合构件(108)协作的控制叶片(201)，以使所述控制叶片(201)的运动经由第一机械接合构件(108)作用于所述自动机械启动构件(13)。

10、如权利要求9所述的保护模块(2)，其特征在于，所述过电压限制器(27)包括可变电阻。

11、如权利要求10所述的保护模块(2)，其特征在于，所述可变电阻与火花隙以串联方式连接。

12、如权利要求9到11中任一项所述的保护模块(2)，其特征在于，所述过电压限制器(27)设于可卸盒(25)中，所述盒通过电气和机械组装构件(201、202、203、204、205、206)连接到所述模块单元(21)。

13、如权利要求12所述的保护模块(2)，其特征在于，电气和机械组装构件(201、202、203、204、205、206)设置为通过所述控制叶片(201)以这样一种方式连接到所述跳闸连接装置(1)的第一机械接合构件(108)，即卸掉所述可卸盒(25)而使所述叶片经由第一机械接合构件(108)以启动所述自动机械启动构件(13)，且使所述跳闸连接装置(1)处于跳闸操作状态。

14、根据如权利要求9到13中任一项所述的保护模块(2)，其特征在于，所述过电压限制器(27)通过连接到所述机械启动构件(13)的至少一个熔断连杆(26)连接到所述模块单元(21)，所述熔断连杆(26)的熔化使所述控制叶片(201)启动所述机械启动构件(13)，且使所述跳闸连接装置(1)置于跳闸操作状态。

15、如权利要求14所述的保护模块(2)，其特征在于，所述熔断连杆(26)由金属合金或热熔性塑料材料制成。

16、如权利要求9到15中任一项所述的保护模块(2)，其特征在于，所述模块单元(21)包括设置为与断电模块(3)的第二防错构件协作的第一防错构件(12)，第一和第二防错构件(12)的协作使保护模块(2)经由所述跳闸连接装置(1)与断电模块(3)可接合。

17、一种整体保护组件，其特征在于，所述整体保护组件包括如权利要求1到8中任一项所述的通过第一机械接合构件(108)连接到至少一个过电压保护模块(2)的跳闸连接装置(1)，自动机械启动构件(13)设置为在所述至少一个保护部件(2)的故障经由第一机械接合构件(108)传送到所述自动机械启动构件(13)时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件(110)启动至少一个断电模块(3)断开。

18、一种包括至少一个连接到至少一个断电模块(3)的保护模块(2)的自保护过电压保护装置，其特征在于，所述自保护过电压保护装置包括如权利要求1到8中任一项所述的跳闸连接装置(1)，该跳闸连接装置通过第一机械接合构件(108)连接到所述至少一个保护模块(2)，并且通过与断电模块(3)一起的第二机械接合构件(110)连接到所述至少一个断电模块(3)，自动机械启动构件(13)在所述至少一个保护模块(2)的故障经由第一机械接合构件(108)传送到所述自动机械启动构件(13)时切换到跳闸操作状态，以经由第二机械接合构件(110)启动所述至少一个断电模块(3)断开。

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