CN101552160B - 具有延时控制装置的电路保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有延时控制装置的电路保护开关，包括：两个电源接线端、检测装置、取样元件、开关触点、负载接线端、延时装置、脱扣机构。检测装置、取样元件、开关触点三者串联后连接在电源接线端和负载接线端之间，检测装置的输出接延时装置的输入，延时装置的输出接脱扣机构的输入；其特征是延时装置的供电输入端并联连接于取样元件的两端。它采用取样元件两端电压作为延时装置的取样及供电，同时采用低功率电磁式执行机构，其工作电压低，不需要使用大容量储能电容器，只要短路电流达到预定值，延时装置便可准确触发电路开关切断故障电路。

Description

具有延时控制装置的电路保护开关

技术领域

本发明涉及一种电路保护开关，特别是一种具有延时控制装置的电路保护开关。

背景技术

随着电力工程对电源要求的提高，对电路保护开关性能的要求也越来越高。当发生故障时，开关既不应拒动，也不应误动，尤其是不允许越级误动，否则将导致电力设备的损坏、系统故障、事故波及范围扩大甚至造成大面积停电等严重后果。一般而言，从电源引出至最末级负载有3～4级开关，如果在相邻两开关后发生故障，通过的短路电流相差不多，可能发生越级跳闸，导致被切断供电的范围扩大。

为了满足较复杂的电源系统特别是直流电源系统选择性的要求，需要一种具有延时控制装置的开关。现有的具有延时装置的开关普遍采用延时电路来达到延时功能，如申请号为200610064763.8的发明专利公开了一种具有延时触发器的电路保护开关，其电路框图见图1。在该技术方案中，延时触发器主要包括供电单元SV、蓄电器E、时间延迟装置Z和触发单元A；供电单元SV连接在2个电源接线端V1和V2上，为蓄电器E供电。蓄电器E采用一个电容器，该电容器为触发单元A供电。

上述技术方案中供电单元以开关的电源电压作为触发装置的电压来源，是一种与电源电压有关的结构形式，并且采用耐压高、容量大的储能电容为延时电路提供电压，但是由于大容量、高电压电解电容的寿命有限且不稳定，因此也会直接影响到开关整体性能的稳定和使用寿命。

发明内容

鉴于上述，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种性能可靠且延时装置不需电源端电压的电路保护开关。

为完成本发明的目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有延时控制装置的电路保护开关，包括：两个电源接线端，用于连接供电电源；一个检测装置，用于检测电路中的短路电流；一个取样元件，为延时装置提供所需工作电压；两个开关触点，用于切断和接通电路；两个负载接线端，用于连接负载；一个延时装置，用于向脱扣机构提供动作信号；一个脱扣机构，用于打开所述两个开关触点；其中：所述检测装置、取样元件、开关触点三者串联后连接在电源接线端和负载接线端之间，所述检测装置的输出接所述延时装置的输入，所述延时装置的输出接所述脱扣机构的输入；其特征在于：所述延时装置的供电输入端并联连接于所述取样元件的两端。

此外：

进一步地，所述检测装置由感应线圈和铁心组成，所述延时装置包括R-C延时电路、微动开关、电子开关，其中：所述检测装置的铁心驱动所述微动开关，所述微动开关串联在R-C延时电路的电源回路中，所述R-C延时电路的输出接所述电子开关的控制端，所述电子开关串联在所述脱扣机构的电源回路中。

进一步地，所述取样元件包含一个电阻元件。

进一步地，所述脱扣机构包含一个电磁式脱扣器，其触发信号输入端接所述延时装置的输出。

进一步地，所述延时装置和脱扣机构由所述取样元件两端的电压供电。

进一步地，所述延时装置具有用于测试延时功能的试验按钮，该按钮接在所述一个负载接线端与R-C延时电路的接地端之间，通过延时电路与一个电源接线端形成电路通路。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用取样元件两端电压作为延时装置的取样及供电的方式，同时采用了低功率电磁式执行机构，其工作电压低，因此不需要以开关的电源端电压作为延时装置的电压来源，只要短路电流达到预定值，取样元件两端电压便可为延时装置提供足够的电压，保证延时装置正常工作。从而避免了大容量电容器所存在的弊端。并且延时准确动作可靠、抗电磁干扰能力强。

附图说明：

图1是已有技术的电路原理框图；

图2是本发明的电路原理框图；

图3是本发明的延时电路原理图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作详细说明。

本发明为一种具有延时控制装置的电路保护开关，如图2所示，它包括：两个电源接线端E1、E2，用于连接供电电源；一个检测装置C，用于检测电路中的短路电流；一个取样元件R，为延时装置提供所需工作电压；两个开关触点J1、J2，用于切断和接通电路；两个负载接线端L1、L2，用于连接负载；一个延时装置D，用于向脱扣机构F提供动作信号；一个脱扣机构F，用于打开两个开关触点J1、J2。

其中：检测装置C、取样元件R、开关触点J1三者串联后连接在电源接线端E1和负载接线端L1之间，另一个开关触点J2连接在另一个电源接线端E2和另一个负载接线端L2之间，检测装置C的输出接延时装置D的输入，延时装置D的输出接脱扣机构F的输入；其特征在于延时装置D的供电输入端并联连接于取样元件R的两端。

本发明的工作原理是：延时装置D和脱扣机构F的工作电压取自取样元件R两端的电压。当检测装置C在检测到预定短路电流后，其铁心P驱动微动开关K闭合，向延时装置D提供短路信号，延时装置D向脱扣机构F提供延时触发的信号，脱扣机构F被触发后，通过其操作机构M打开两个开关触点J1、J2，从而将被控电路切断。

检测装置C由串联在开关中的感应线圈L和铁心P组成。取样元件R为串联在开关中的电阻元件。延时装置D主要由R-C延时电路和固定在检测装置上的微动开关K构成。脱扣机构F包含一个电磁式脱扣器，其触发信号输入端接延时装置D的输出。

延时装置D的输入端与取样元件R的两端连接。也就是说，延时装置D是以取样元件R两端的电压作为供电电压。而取样元件R两端的电压大小取决于电路中的电流，与电源端电压无关，只要电路中存在电流，便可为延时装置提供电压。因此，本发明技术方案不需要大容量电容器之类的储能部件，更加可靠的保证了电路保护开关工作的可靠性；电路中的短路电流只要达到预定值，延时电路便可正常工作，在达到预定的延时时间后，电路保护开关可迅速将短路电路切断。

延时装置D还具有一个试验按钮T，其一端连接在负载接线端L2，另一端连接在延时电路D中。它用来检测延时装置和脱扣机构是否正常以及开关电源接线是否连接正确。

请参阅图3所示延时电路原理图。延时装置包括R-C延时电路、微动开关K、以及由可控硅Q1组成的电子开关，其中：电阻R3、电容C1、二极管D6组成R-C充电延时支路，电磁式脱扣器F和可控硅Q1组成执行支路，降压电阻R1，电阻R3、电容C1、二极管D6，二极管D3，电阻R5，电磁式脱扣器F和可控硅Q1组成试验按钮功能支路。微动开关K串联在R-C延时电路的电源回路中，R-C延时电路的输出接电子开关可控硅Q1的控制端，可控硅Q1串联在电磁式脱扣器F的电源回路中。脱扣机构由取样元件两端的电压供电。Power+端接在图2中取样元件R的上端、power-端接在取样元件R下端，其两端电压Us为取样元件R的两端电压。test端接在图2中负载接线端L2上方，试验按钮T接在负载接线端L2与R-C延时电路的接地端之间。通过power+和test端之间电路实现试验按钮功能。在短路电流达到预定值时，检测装置将微动开关K闭合，可将延时电路导通。

以下是本发明方案的优选实施例：

如图2所示，开关左边一极的电源接线端E1通过检测装置C、取样元件R、触头J1和负载接线端L1连接，右边一极的电源接线端E2通过触头J2和负载接线端L2连接。

触头J1、J2闭合可以通过操作机构M实现。在电路中如果有短路电流存在，脱扣机构F可以给操作机构M信号，使操作机构脱扣，将触头J1、J2打开。

本实施例中，脱扣机构F是低功率电磁式脱扣器(优选2.5mVA)，其工作电压低，较低电压便可将其触发，因此延时电路可以在低电压条件工作，并将脱扣机构F触发，避免采用电源端或负载端电压作为延时电路的供电来源，无需采用大容量的储能电容器。

取样元件R用一种具有高电阻率的电阻元件(优选5.5mΩ)；关于R的选型根据不同的配电要求而定，但既要能保证在电路短路时为延时电路提供足够的能量，也能有效控制开关的温升在合理的范围内；而R两端电压的大小取决于电路中的电流；也就是说，在短路电流达到预定值时，取样元件R两端电压要能够保证延时电路正常工作以触发脱扣机构F。

延时装置D的输入端power+、power-分别连接在取样元件R的两端。按照本发明，延时装置是以取样元件两端电压作为其供电电压。其在延时时间结束后触发脱扣机构F动作。

在负载发生短路时，电路中的电流I达到一定数值，比如I＝300A时，本发明电路保护开关中的检测装置C的感应线圈L产生强磁场，铁芯P在强磁场作用下动作，将延时电路中的微动开关K闭合，延时电路接通。

与此同时，串联在开关中的取样元件R即电阻元件两端电压Us达到延时装置D中延时电路正常工作所需的电压值，延时电路触发，延时电路中的C1元件开始充电。当C1元件充电结束，即在达到整定的延时时间后，延时装置D将脱扣机构F触发，脱扣机构F动作给操作机构M脱扣信号，进而使开关迅速切断短路电路。

值得注意的是，如果下级普通开关将短路部分电路断开，也就是说短路电流消失，则开关中的检测装置C中感应线圈L磁场减弱，铁芯P退回，微动开关K断开，此时延时装置D的供电电压Us消失，延时电路延时停止，开关不动作，因而避免了事故面积的扩大。

另外，如图2所示，在开关负载端与延时电路间设置试验按钮T，将试验按钮按下，延时电路接通，延时电路中的C1元件很快充电结束，延时电路将脱扣机构F触发，脱扣机构F动作给操作机构M脱扣信号，操作机构M将开关断开，这样可以方便地利用试验按钮检测延时装置能否正常工作。

需要申明的是，上述实施例仅用于对本发明进行说明而非对本发明进行限制，因此，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明精神和范围的情况下对它进行各种显而易见的改变，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有延时控制装置的电路保护开关，包括：

两个电源接线端，用于连接供电电源；

一个检测装置，用于检测电路中的短路电流；

一个取样元件，为延时装置提供所需工作电压；

两个开关触点，用于切断和接通电路；

两个负载接线端，用于连接负载；

一个延时装置，用于向脱扣机构提供动作信号；

一个脱扣机构，用于打开所述两个开关触点；

其中：

所述检测装置、取样元件、开关触点三者串联后连接在电源接线端和负载接线端之间，所述检测装置的输出接所述延时装置的输入，所述延时装置的输出接所述脱扣机构的输入；

其特征在于：所述延时装置的供电输入端并联连接于所述取样元件的两端。

2.如权利要求1所述的具有延时控制装置的电路保护开关，其特征在于：

所述检测装置由感应线圈和铁心组成，所述延时装置包括R-C延时电路、微动开关、电子开关，其中：所述检测装置的铁心驱动所述微动开关，所述微动开关串联在R-C延时电路的电源回路中，所述R-C延时电路的输出接所述电子开关的控制端，所述电子开关串联在所述脱扣机构的电源回路中。

3.如权利要求1或2所述的具有延时控制装置的电路保护开关，其特征在于：

所述取样元件包含一个电阻元件。

4.如权利要求3所述的具有延时控制装置的电路保护开关，其特征在于：所述脱扣机构包含一个电磁式脱扣器，其触发信号输入端接所述延时装置的输出。

5.如权利要求4所述的具有延时控制装置的电路保护开关，其特征在于：所述延时装置和脱扣机构由所述取样元件两端的电压供电。

6.如权利要求2所述的具有延时控制装置的电路保护开关，其特征在于：所述延时装置具有用于测试延时功能的试验按钮，该按钮接在和所述检测装置、取样元件、开关触点三者串联后连接的负载接线端与R-C延时电路的接地端之间，通过延时电路与一个电源接线端形成电路通路。

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