CN101999154B - 具有集成电子保护单元的中压断路器 - Google Patents

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Abstract

一种中压断路器(CB)，其包括电子保护及控制单元(1)，所述电子保护及控制单元(1)具有：基体(2)，固定于所述断路器，基体(2)包括主体(21)，主体(21)具有用于固定于所述断路器的固定装置(210)；所述主体(21)的第一侧(22)包括受限空间(220)，受限空间(220)包含对应于所述断路器及所述断路器的内部附件的连接件(221)，所述主体(21)的第二侧(23)包括多个第一电源和/或信号连接装置(231)；可移除单元(3)，包括壳体(31)，所述壳体(31)的第一部分(310)容放一个或多个智能电子设备，所述壳体的第二部分(320)可移除地连接于所述基体(2)且包括多个与所述第一电源和/或信号连接装置(231)连接的第二电源和/或信号连接装置(321)。

Description

具有集成电子保护单元的中压断路器
技术领域
本发明涉及一种具有集成电子保护单元的中压断路器。针对本发明意图，术语“中压”指的是1-52kV范围下的应用场合。
背景技术
为了更好地控制和增强性能并降低生产成本，中压断路器不断地增加集成电子设备的使用。尤其是，现如今，在电力行业中，越来越多地采用电力系统装备的基于微处理器的控制器(所谓的智能电子设备(IED))。
在目前的技术发展水平下，具有低复杂性的智能电子设备以松散电子模块方式集成到断路器框架内，同时沿着所述电子模块边界分布有若干连接器和电线。这些电子模块涂覆有特殊的覆层和树脂，以抵抗中压断路器通常被安装于此且在此操作的不友好的环境条件(灰尘、湿气、机械冲击)。这加大了在电子模块生产过程中的低效率和成本，增加了电子模块的预先损坏的风险，这可使智能电子设备的长期可靠性降低。
另一关键问题是，在断路器的生产过程中，智能电子设备在断路器内的布线通常是一种有难度的工作，这要求熟练人员组装并测试断路器。此外，布线操作复杂且耗时，由此负面地影响了断路器的生产成本。
同时，断路器且尤其是其电子部件的维护通常要求人员具有相对高的电子方面的专门技能。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供一种中压断路器，其中，避免或至少减少上述缺陷。
更具体地，本发明的目的在于提供一种具有自带的直接集成的保护及控制功能的中压断路器。
作为再一目的，本发明旨在提供一种具有集成电子保护单元的中压断路器，其中，智能电子设备在结构及尺寸上具有非常紧凑的设计。
本发明的又一目的在于提供一种具有集成电子保护单元的中压断路器，其针对电磁场及电磁干扰具有相对高的抗扰度。
本发明的还一目的在于提供一种具有集成电子保护单元的中压断路器，其能容易地定制，以满足客户要求。
本发明的另一目的在于提供一种具有集成电子保护的中压断路器，其中，布线及配线操作被减至最少。
本发明的另一目的在于提供一种具有集成电子保护的中压断路器，其可容易地维修和维护，而不会使中压开关柜长时间混乱无序、且无需具有高的电子学专业技能。
本发明的还一目的在于提供一种具有集成电子保护的中压断路器，其具有降低的制造和安装成本。
由此，本发明涉及一种中压断路器(CB)，包括电子保护及控制单元，所述电子保护及控制单元包括基体，所述基体固定于所述断路器，所述基体包括主体，所述主体具有用于固定于所述断路器的固定装置，所述主体的第一侧包括受限空间，所述受限空间包括对应于所述断路器及所述断路器内部附件的连接件，所述主体的第二侧包括多个第一电源和/或信号连接装置；所述电子保护及控制单元还包括可移除单元，所述可移除单元包括壳体，所述壳体的第一部分容放一个或多个智能电子设备，所述壳体的第二部分可移除地连接于所述基体、且包括多个与所述第一电源和/或信号连接装置连接的第二电源和/或信号连接装置。
换句话说，依据本发明的中压断路器装配有电子保护及控制单元，所述电子保护及控制单元具有第一部分，所述第一部分固定于断路器且可被视为扩充基座；随后，包括所有电子模块(CPU、数字IO外围设备、电源和本机断路器HMI信号接口)的第二部分可移除地插入到所述扩充基座、并可视为含有多个用于短路器保护和控制的智能电子设备的插入式单元。
这样，可克服现有技术中的中压断路器中的一些不足和缺陷。尤其是，所述保护及控制功能位于所述断路器上，由此，增强了性能并降低了生产成本。此外，由于所述电子保护单元的结构和设计，将配线和布线操作降低至最少的水平。
附图说明
从依据本发明的中压断路器的优选但非排他的实施例的说明，本发明的特性和优点将呈现，所述实施例的非限制性实例提供在随附附图中，在附图中：
图1是在依据本发明的断路器中使用的电子保护单元的第一实施例的立体图；
图2是图1的电子保护单元的立体图，示出为不带前盖；
图3是图1的电子保护单元的基体后部的立体图；
图4是图3的电子保护单元的基体后部的平面视图；
图5是可固定于图3至图4的电子保护单元的基体后部上的后盖的立体图；
图6为图3至图4的电子保护单元的基体后部的立体图，同时图5的后盖安装在所述基体后部上。
图7是图3至图6的电子保护单元的基体前部的立体图；
图8是图1的电子保护单元的插入式单元的后部的立体图；
图9是图8的电子保护单元的插入式单元的前部的立体图；
图10是在依据本发明的断路器中采用的电子保护单元的具体实施例的立体图。
具体实施方式
参照附图，依据本发明的中压断路器(CB)包括整体由附图标记1表示的电子保护及控制单元。在其更一般的定义下，电子保护及控制单元1包括基体2，基体2在工作条件下固定于所述断路器。如图3至图7更详细所示，基体2包括主体21，主体21具有用于固定于所述断路器的固定装置210；所述固定装置可为常规装置，例如螺钉或类似装置。依据优选实施例，基体2利用包括合适的减震器211的固定装置210连接于所述断路器。这样，断路器在工作过程中产生的运动和振动不传递或至少最小化地传递给容纳在所述电子保护及控制单元内的智能电子设备。
主体21的第一侧22包括受限空间220，受限空间220包含对应于所述断路器及其内部附件的连接机构221。换句话说，在工作条件下，基体2的后部22连接于所述断路器；所述后部22具有腔220，腔220中有多个连接点221，所述多个连接点221用于连接来自所述断路器和装配它的各种附件的电缆和电线。
主体21的与第一侧22相对的第二侧23包括多个第一电源和/或信号连接装置231。由此，当基体2被放置并固定于所述断路器时，基体2可被视为扩充基座，所述扩充基座提供多个用于通过所述断路器来获取/交换信号和/或电源的连接装置。
所述电子保护及控制单元还包括可移除单元3，可移除单元3更详细地示出在图8至图9中，其包括壳体31。一个或多个智能电子设备定位在壳体31内。尤其是，壳体31适宜地具有盒形形状且包括第一部分310，第一部分310容放所述智能电子设备；所述壳体31的第二部分320可移除地连接于所述基体2，且包括多个用于与基体2的第一电源和/或信号连接装置231连接的第二电源和/或信号连接装置321。换句话说，可移除单元3为可易于与基体2(扩充基座)连接的插入式(plug-in)单元。
优选地，如图1和图6所示，依据本发明的断路器中所采用的电子保护及控制单元1还包括第一盖4，第一盖4与所述可移除单元3的壳体31的第一部分310相连接，由此构成整个组件的前盖。
依据图10所示的优选实施例，第一盖4可适宜地包括用于将电子设备产生的热散逸的热交换部件。例如，如图10所示，第一盖4可由导热材料(例如铝)制成，并可包括用于增加热交换效率的许多肋条450(或类似的热交换构件)。此外，一个或多个另外的热交换构件(例如铝板)可定位在第一盖4的下方并与至少一些发热电子部件接触，从而有助于从内到外的热传导。
所述电子及控制单元还包括第二盖5，第二盖5与所述基体2的主体21的第一侧22相连接。第二盖5适于装配到基体2的后部22，并留有一个和多个用于布线和配线的通道。
依据优选实施例，第二盖5包括座51，座51用于容纳接地故障辅助变流器(secondary current transformer)。
有利地，在所述主体21中的受限空间220(即后腔)的底部包括金属屏蔽件222。这样，可实现容纳在可移除单元3中的电子模块对连接电线上所引起的电磁干扰的良好屏蔽，由此增加整个系统的抗扰度和可靠性。
通过将容纳在所述单元中的被屏蔽电缆的护套合适地接地，也可增加屏蔽程度。
屏蔽部件和所述断路器之间的接触例如可通过铜条来进行。
优选地，基体2还在主体21内容纳可插入式模块250(例如可插入式通信模块)。
在依据本发明的中压断路器的特别优选的实施例中，基体2包括一个或多个屏蔽接触板25，所述屏蔽接触板25从所述主体21的第二侧23上突出，以用于将所述智能电子设备接地。由此，一个或多个座35限定在可移除单元3的壳体31的第二部分320中，以用于插入所述屏蔽接触板25。这样，当可移除单元3插入到基体2中时，屏蔽接触板25接触所述智能电子设备，由此允许将所述智能电子设备接地。
基体2和可移除单元3之间的连接可通过合适的电源和/或信号连接装置来实现。例如，第一电源和/或信号连接装置231可包括多个连接孔，而相应的第二电源和/或信号连接装置321可包括多个连接针。在依据本发明的断路器中，基体2和可移除单元3之间的连接通常不仅包括电源连接装置而且包括信号连接装置。
优选地，如图1和图9所示，可移除单元3的第一盖4包括用于所述断路器的本机人工界面装置41。
如以上说明可以看出，相对于装配有常规电子模块的断路器而言，本发明的断路器具有许多优点。例如，可在早期生产阶段制备电缆和主要的断路器插头并将其安装于断路器中，由此允许在不安装成本最高且易损的部件的情况下制备主要的断路器部件，所述成本最高且易损的部件可以仅作为最终定制来添加。还可具有高标准化的断路器内配线以及主要的断路器插头。
值得指出的是，在断路器的生产例行测试中，所述电子保护及控制单元的基体2可用作主测试插头。
在所述优点之中，应该提及的是智能电子设备封闭在受保护及密封的环境中。这样能够避免使用用来使电子部件免受外界化学试剂或导电灰尘影响的三防漆。
此外，可依据应用要求来安装所述内部模块，而不会损坏智能电子设备的耐用性且无需要求各式各样的断路器配线。另外，在故障情况下，可容易地更换所述智能电子设备，而无需重新测试整体功能和所述断路器的连接。
如上所述，本机人机界面集成在所述智能电子设备上。这避免在所述断路器内使用另外的模块，从而取消了另外的通信端口。
本发明断路器的另一令人感兴趣的特征在于，相关断路器信息(例如传感器校正因子、操作计数器、接触磨损)可存储在非易失性存储器中，所述非易失性存储器容纳于所述电子保护及控制单元的基体2的专门的槽中；在更换可移除单元3的情况下，该信息不会丢失且所述断路器无需重新配置。
由此构思出的所述中压断路器和所述电子保护及控制单元可进行多种修改并产生多种变体，所有一切均将落入在本发明构思的范围内。此外，在此说明的所有组成部件可由其他技术上等同的部件来替代。实际上，依据需要和本领域的技术水平，所述装置的部件材料及尺寸可具有任意特性。

Claims (12)

1.一种中压断路器，其包括电子保护及控制单元(1)，其特征在于，所述电子保护及控制单元(1)包括：
基体(2)，其固定于所述断路器，基体(2)包括主体(21)，主体(21)具有用于固定于所述断路器的固定装置(210)；所述主体(21)的第一侧(22)包括受限空间(220)，受限空间(220)包含对应于所述断路器及所述断路器的内部附件的连接件(221)，所述主体(21)的第二侧(23)包括多个第一电源和/或信号连接装置(231)；
可移除单元(3)，其包括壳体(31)，所述壳体(31)的第一部分(310)容放一个或多个智能电子设备，所述壳体的第二部分(320)可移除地连接于所述基体(2)且包括多个与所述第一电源和/或信号连接装置(231)连接的第二电源和/或信号连接装置(321)，所述可移除单元形成包含所述智能电子设备的插入式单元，所述智能电子设备能够在无需重新测试整体功能和所述断路器的连接的情况下更换。
2.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述电子保护及控制单元(1)还包括：
第一盖(4)，其与所述可移除单元(3)的壳体(31)的第一部分(310)相连接；
第二盖(5)，与所述基体(2)的主体(21)的第一侧(22)相连接。
3.依据权利要求2所述的中压断路器，其特征在于，所述第二盖(5)包括用于容纳接地故障辅助变流器的座(51)。
4.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述固定装置(210)包括减震器(211)。
5.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述主体(21)中的所述受限空间(220)的底部包括金属屏蔽件(222)。
6.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述主体(21)容纳有可插入式通信模块(250)。
7.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述基体(2)包括一个或多个屏蔽接触板(25)，所述屏蔽接触板(25)从所述主体(21)的第二侧(23)突出，以用于将所述智能电子设备接地。
8.依据权利要求7所述的中压断路器，其特征在于，在所述壳体(31)的第二部分(320)中限定有一个或多个用于插入所述屏蔽接触板(25)的座(35)。
9.依据权利要求1所述的中压断路器，其特征在于，所述第一电源和/或信号连接装置(231)包括多个连接孔。
10.依据权利要求9所述的中压断路器，其特征在于，所述第二电源和/或信号连接装置(321)包括多个连接针。
11.依据权利要求2所述的中压断路器，其特征在于，所述第一盖(4)包括用于所述断路器的本机人机界面装置(41)。
12.依据权利要求2或11所述的中压断路器，其特征在于，所述第一盖(4)包括热交换部件。
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