CN103579988A

CN103579988A - 防止多个电启动点短路的保护系统及含保护系统的电气设备

Info

Publication number: CN103579988A
Application number: CN201310330324.7A
Authority: CN
Inventors: C.布朗德尔
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric SE; Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2033-08-01
Also published as: EP2693585A1; CN103579988B; EP2693585B1; FR2994349A1

Abstract

一种能够保护多个电启动点(14)免受短路的保护系统(20)。该保护系统(20)包含与主电气接线(12)相关联的电路断路器(26)，主电气接线(12)电连接至各个电启动点(14)，电路断路器(26)能够在接收触发信号时打开主电气接线(12)，电启动点(14)在主电气接线(12)打开时未被电驱动。该保护系统(20)还包含多个检测短路的部件(28)，每个检测短路的部件(28)与一个或多个电启动点(14)相关联，检测部件(28)通过数据接线(30)而连接至电路断路器(26)，并能够在检测到短路时，通过数据接线(30)将触发信号传送至电路断路器(26)。

Description

防止多个电启动点短路的保护系统及含保护系统的电气设备

技术领域

本发明涉及一种用于防止多个电启动点短路的保护系统。该保护系统包含与主电气接线(link)相关联的电路断路器，该主电气接线电连接至各个电启动点，电路断路器能够在接收触发信号时打开主电气接线，电启动点在主电气接线打开时未被电驱动。本发明还涉及一种电气设备，其包含多个电启动点、电连接至各个电启动点的主电气接线和用于防止多个电启动点短路的保护系统。

背景技术

从文献FR2897208A1已知一种电气设备，包含连接至多个电启动点的主电气接线和用于防止多个电启动点短路的保护系统。该保护系统包含连接至主电气接线的主差动电路断路器和启动装置，启动装置均连接至各自的电启动点。每个启动装置都包括用于检测电超负荷的器件，并且用于切断主差动电路断路器的电路包括用于检测短路的磁性器件。

在出现短路故障期间，磁性检测器件检测该故障，并控制主差动电路断路器的开关的打开。

然而，在这种电气装置中避免短路不是最佳的，并且有时要精确选择磁性检测器件的标称范围。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种保护系统，用于防止多个电启动点短路，提供更好地防止不同电启动点短路的可能。

为了该目的，本发明的主题是上述类型的保护系统，其特征在于：该保护系统还包含多个检测短路的部件，每个检测短路的部件与一个或多个电启动点相关联；检测部件通过数据接线而连接至电路断路器，并且能够在检测到短路时，经由数据接线将触发信号传送至电路断路器。

根据本发明的其它有利方面，保护系统包含以下特征的一个或多个(单独采用或根据所有技术上可能的组合)：

-检测短路的部件的数量等于电启动点的数量，每个检测短路的部件与一个各自的电启动点相关联；

-保护系统还包含用于各个电启动点的电开关装置，每个电开关装置可被控制在选自开启位置和关闭位置的位置中，开启位置对应于在各个电启动点中没有电流流动，而关闭位置对应于在所述启动点中有电流流动；

-数据接线既能将触发信号传送至断路器，又能将控制信号传送至开关装置；

-触发信号具有第一电流强度值，而控制信号的强度值包含在第二值和第三值之间，第一强度值不同于包含在第二值和第三值之间的值的范围；

-第一强度值基本上等于零；

-对于每个电启动点，开关装置和检测部件位于同一保护壳体中；

-数据接线能够将触发信号传送至断路器，保护系统还包含：控制装置，用于控制开关装置，连接至各个开关装置；以及控制接线，能够将控制信号传送至开关装置，控制接线不同于数据接线，并将控制装置连接至各个开关装置；

-数据接线具有菊花链接线(daisy chain link)的形式，并包括多个数据同步传输电缆，两个相继的检测部件通过相应的数据同步传输电缆彼此连接，而第一和最后一个检测部件各通过相应的数据同步传输电缆连接至电路断路器；以及

-数据接线具有星形接线的形式，并包括多个数据同步传输电缆，各检测部件通过相应的数据同步传输电缆而连接至电路断路器。

此外，本发明的主题是一种电气设备，其包含多个电启动点、电连接至各个电启动点的电气主接线以及用于保护多个电启动点免受短路的保护系统，其特征在于所述保护系统如上所述，电路断路器连接至主电气接线，并且各检测部件连接至一个或多个相应的电启动点。

根据本发明的另一有利方面，主电气接线为三相接线，电启动点为三相启动点，主电气接线和电启动点各包括三个电导体。

附图说明

在阅读仅作为非限制性示例而提供的以下描述，以及参考所附示图时，本发明的特征和优点将变得显而易见，其中：

图1为根据本发明第一实施例的电气设备的示意图，该电气设备包含电路断路器、多个检测短路的部件和多个电开关装置；

图2为图1的检测部件中的一个和开关装置中的一个的详细视图；

图3为根据本发明第二实施例的类似图1的视图；

图4为示出用于触发断路器的信号和用于控制开关装置的信号的曲线，上述信号可传输通过将电路断路器连接至检测部件的相同数据接线；

图5为根据本发明的第三实施例的类似于图1的视图；以及

图6为根据本发明的第三实施例的类似于图4的视图。

具体实施方式

图1中，电气设备10包含用来连接至电网(未示出)的主电气接线12，以及能够驱动不同电负载16的多个电启动点14，所述主电气接线12电连接至各个启动点14。

电气设备10还包含均连接至各自的电启动点14的热断路器18，以及用于防止多个电启动点14短路的保护系统20。

主电气接线12是例如三相接线，包括三个主要电导体22，见于图2。

每个电启动点14是例如三相启动点，包括三个启动电导体24，见于图2。

电负载16是例如用三相电压驱动的电动机。

热断路器18本身是已知的，并且具有标称范围的变量值。各个热断路器的标称范围取决于连接至相应的电启动点14的负载16，例如具有包含在10A和100A之间的值。

保护系统20包含连接至主电气接线12的主断路器26，以及多个检测短路的部件28，各个检测短路的部件28连接至一个或多个电启动点14。

在图1的示例性实施例中，检测短路的部件28的数量等于电启动点14的数量，并且各个检测短路的部件28连接至各自的电启动点14。

例如，保护系统20包含单个主断路器26，用于多个电启动点14和多个相关联的检测部件28。

保护系统20还包含数据接线30，将检测部件28连接至主电路断路器26。

此外，保护系统20包含：电开关装置32，用于各个电启动点14，每个开关装置32连接至相应的启动点14；以及装置34，用于通过控制接线35控制连接至各个连接装置的开关装置32。

在图1和2的示例性实施例中，保护系统20包含连接至数据接线30的电压产生器36，以及连接至主断路器26的输入端的电压比较器38。

主断路器26在检测到触发信号时，能够打开主电气接线12，而在主电气接线12打开时，电启动点14未被驱动。主断路器26是例如差动电路断路器，并且本身是已知的。

每个检测部件28包含用于各个启动电导体24的电流传感器40，各个电流传感器40能够测量在相应启动导体24中流动的电流的强度。在图2的示例性实施例中，每个检测部件28包含三个电流传感器40。

每个检测部件28包含连接至各个电流传感器40的故障检测单元42和开关44，该开关44由故障检测单元42控制，并能够打开数据接线30。

每个检测部件28包含选择器46，其能够代表控制装置34来接收用于控制开关装置32的信号，以及如果需要的话，能够将该信号传送至开关装置32。

每个检测部件28包含：两个第一连接终端48，用于通过数据接线30将检测部件28连接至主断路器26；两个第二连接终端50，用于将检测部件28连接至开关装置32；以及两个第三连接终端52，用于将检测部件28连接至控制装置34。

每个检测部件28都能够检测在相应电启动点14上出现的短路，以及能够在检测到所述短路的情况下，通过数据接线30将触发信号传送至主断路器26。

数据接线30能够将触发信号传送至主断路器26。

在图1和2的示例性实施例中，数据接线30具有菊花链接线的形式，并包含多个数据同步传输电缆54A、54B、54C，断路器26通过第一数据同步传输电缆54A而连接至检测部件28之中的第一部件，每个检测部件28都通过中间数据同步传输电缆54B而连接至后面的检测部件28，检测部件28的最后一个部件通过最后一个数据同步传输电缆54C而连接至主断路器26。换句话说，两个相继的检测部件28通过相应的数据同步传输电缆54B而连接在一起，并且第一和最后一个检测部件28各通过相应的数据同步传输电缆54A、54C连接至主断路器26。

每个开关装置32可被控制在源自开启位置和关闭位置的位置中，开启位置对应于在各个电启动点14中没有电流流动，而关闭位置对应于在所述启动点14中有电流流动。

开关装置32本身是已知的，并且包括：活动触头56，用于各个启动电导体24；以及致动器58，用于将移动触头56控制在开启位置和关闭位置之中的位置中。

控制装置34能够产生控制信号(即关闭命令或打开命令)至开关装置32，控制信号通过控制接线35来传输。

电压产生器36通过第一数据同步传输电缆54A而连接在主断路器26和第一检测部件28之间，电压产生器36能够产生预定的电压U。

电压比较器38连接在主断路器26的输入端，并连接至数据接线30的第一和最后一个数据同步传输电缆54A、54C。电压比较器38能够测量第一数据同步传输电缆54A和最后一个数据同步传输电缆54C之间的电压，并且能够将测量的电压与具有严格正值的预定阈值Us进行比较，电压比较器38还能够在测量的电压小于预定阈值Us时，触发主断路器26。

现在说明根据本发明的保护系统的操作。

各个检测短路的部件28利用其电流传感器40来测量在各电启动点14中流动的电流强度，并且在与其关联的电启动点14短路的情况下，利用其检测单元42来检测该故障。

在通过检测单元42检测到短路故障的情况下，检测单元42于是控制开关44的打开，然后，由于开关44的相应打开，数据接线30被打开。那么，由电压比较器38测量的电压为零，并且因此小于具有严格正值的预定阈值Us，这导致触发主断路器26。

那么，检测到在电启动点14之一上的短路会导致触发主断路器26，并且确保对经由电启动点14被驱动的负载16进行保护。

当没有检测到短路故障时，所有的开关44处于关闭位置，然后，控制接线35允许将用于指定开关装置32的控制信号从控制装置34传送至与指定开关装置32关联的检测部件28。

当检测部件28接收来自控制装置34的控制信号时，该检测部件28通过第二连接终端50将控制信号传送至相应开关装置的致动器58。

此外，如果数据同步传输电缆54A、54B、54C中的一个被移除，那么，数据接线30打开，并且电压比较器38检测到小于预定阈值Us的零电压，这自动导致触发主断路器26。

如果控制装置34不再连接至检测部件28(例如由于消除了(suppression)控制装置34和第一检测部件28之间的控制接线35的连接线而导致)，那么，没有控制信号被传送至开关装置32。同样，如果第二连接终端50和相应开关装置32之间的连接线被移除，那么开关装置32不受控制。

因此，假定各个开关装置32不在开启位置，则控制装置34和开关装置32之间的连接线的缺乏导致不能控制相应开关装置的活动触头56的闭合，那么，相应电启动点14打开。换句话说，在控制装置34和相应开关装置32之间的连接故障的情况下，确保对相应电启动点14进行保护，并且在该电启动点14上不会出现故障。

因此，意识到，根据本发明的保护系统20提供更好地防止不同电启动点14短路的可能。

此外，即使移除了数据同步传输电缆54中的一个，仍能确保对电启动点14进行保护，因为在该情况下，主断路器26被自动触发。

此外，尽管在控制装置34和相应开关装置32之间没有连接线，考虑到所述开关装置32保持在开启位置中，仍能确保对电启动点14进行保护，防止任何故障出现在对应于所述开关装置32的电启动点14上。

图3和4示出了本发明的第二实施例，以相同参考符号来表示该实施例的与上述第一实施例类似的元件，并且不再描述该元件。

根据第二实施例，对于各个电启动点14，开关装置32和检测短路的部件28定位于同一保护壳体100中。例如，检测部件28被结合进相应开关装置32中。

根据该第二实施例，数据接线30为星形接线，并且包括多个数据同步传输电缆102，每个检测短路的部件28都通过相应数据同步传输电缆102连接至主断路器26。

数据接线30既能将触发信号传送至主断路器26，双能将控制信号传送至相关的开关装置32。根据该第二实施例的保护系统20不包括任何将控制装置34连接至开关装置32的特定控制接线，控制信号意在通过数据接线30传输。

在图3的示例性实施例中，各个检测部件28被结合进相应开关装置32中，并且各个开关装置32通过各自的数据同步传输电缆102而直接连接至主断路器26。

控制装置34通过与数据同步传输电缆102不同的辅助接线104而直接连接至主断路器26。

数据接线30的各数据同步传输电缆102既能在检测到短路故障的情况下将触发信号从相应检测部件28传送至主断路器26，又能将控制信号从控制装置34经由主断路器26传送至相应开关装置32。

触发信号具有第一电流强度值V1，而控制信号的强度值在第二值V2和第三值V3之间变化，如图4所示。

第一值V1不同于在第二值V2和第三值V3之间的值的范围，利用这点，可区分触发信号和控制信号，二者均能够在数据接线30上传输。

第一强度值V1例如基本上等于零。第二值V2和第三值V3例如分别等于4mA和20mA。

当通过相应检测部件28检测到短路时，通过所述检测部件28经由数据接线30将触发信号传送至主断路器26，以使设备10电绝缘。

当控制装置34将控制信号发送至相应开关装置32时，处于第一相的控制信号被发送至主断路器26，然后该控制信号通过相应的数据同步传输电缆102而被传送至开关装置32。

控制信号具有在第二值V2和第三值V3之间的值，并且不同于具有第一值V1的触发信号，使得数据接线30允许传送触发信号和控制信号二者。

如果数据同步传输电缆102被移除，那么没有闭合命令被传送至相应开关装置32，考虑到各开关装置32不在开启位置，那么没有故障出现在与该相应开关装置32关联的电启动点14中。

此外，如果相应的数据同步传输电缆102被移除，那么该数据同步传输电缆的消除相当于传送触发信号，第一值V1基本上等于零，这将导致触发主断路器26，并且电气设备10是安全的。

此外，如果数据同步传输电缆102之一被短路，那么控制信号不能被传送至相应的开关装置32，相应的电启动点14永远保持打开。

图5和6示出了本发明的第三实施例，以相同参考符号来表示该实施例的与上述第一和/或第二实施例类似的元件，并不再描述该元件。

根据第三实施例，用于各个电启动点14的开关装置32和检测部件28位于同一保护壳体100中。

数据接线30具有菊花链接线的形式，并且包括多个数据同步传输电缆200A、200B、200C，主断路器26通过第一数据同步传输电缆200A而连接至检测部件28中的第一部件，各个检测部件通过中间的数据同步传输电缆200B而连接至后面的检测部件28，而来自检测部件28的最后一个部件通过最后一个数据同步传输电缆200C而连接至主断路器26。换句话说，相继的检测部件28通过相应的数据同步传输电缆200B而连接在一起，而第一和最后一个检测部件28各通过相应的数据同步传输电缆200A、200C连接至主断路器26。

换句话说，数据接线30在主断路器26和多个检测部件28之间形成通信网络。

类似于第二实施例，触发信号具有第一值V1，而控制信号的强度值在第二值V2和第三值V3之间变化，如图6所示。

对应于开关装置32的开启的控制信号具有第一帧(frame)T1的形状，而对应于开关装置32的关闭的控制信号具有第二帧T2的形状。第一帧T1和第二帧T2各包括一系列的时间方波，其具有包含在第二值V2和第三值V3之间的值。

在图6的示例性实施例中，第一值V1基本上等于零，这于是提供了区分主断路器26的触发信号和开关装置32的控制信号的可能。

此外，该第三实施例的操作类似于上述第二实施例的操作。

该第三实施例的优点类似于第一和第二实施例的优点。

因此，意识到，根据本发明的保护系统20提供更好地保护不同电启动点14免受短路的可能。

Claims

1.一种用于保护多个电启动点(14)免受短路的保护系统(20)，所述保护系统(20)包含与主电气接线(12)相关联的电路断路器(26)，所述主电气接线(12)电连接至各个电启动点(14)，所述电路断路器(26)能够在接收到触发信号时打开所述主电气接线(12)，所述电启动点(14)在所述主电气接线(12)打开时未被电驱动，

其特征在于：所述保护系统还包含多个检测短路的部件(28)，每个用于检测短路的部件(28)与一个或多个电启动点(14)相关联；所述检测部件(28)通过数据接线(30)而连接至所述电路断路器(26)，并且能够在检测到短路的情况下，通过所述数据接线(30)将所述触发信号传送至所述电路断路器(26)；以及

所述保护系统(20)还包含用于每个启动点(14)的电开关装置(32)，每个电开关装置(32)可以被控制在开启位置和关闭位置之中的位置中，所述开启位置对应于在各个电启动点(14)中没有电流流动，而所述关闭位置对应于在所述启动点(14)中有电流，

所述数据接线(30)能够将所述触发信号传送至所述断路器(26)，以及将控制信号传送至所述开关装置(32)。

2.根据权利要求1所述的保护系统(20)，其中，检测短路的部件(28)的数量等于电启动点(14)的数量，每个检测短路的部件(28)与各自的电启动点(14)相关联。

3.根据权利要求1或2所述的保护系统(20)，其中，所述触发信号具有第一电流强度值(V1)，而所述控制信号的强度值在第二值(V2)和第三值(V3)之间变化，所述第一强度值(V1)不同于包含在所述第二值(V2)和所述第三值(V3)之间的值的范围。

4.根据权利要求3所述的保护系统(20)，其中，所述第一强度值(V1)基本上等于零。

5.根据上述权利要求中任一项所述的保护系统(20)，其中，对于每个电启动点(14)，所述开关装置(32)和所述检测部件(28)位于同一保护壳体(100)中。

6.根据上述权利要求中任一项所述的保护系统(20)，其中，所述数据接线(30)能够将所述触发信号传送至所述断路器(26)，并且所述系统(20)还包含：控制装置(34)，用于控制所述开关装置(32)，连接至各个开关装置(32)；以及控制接线(35)，能够将控制信号传送至所述开关装置(32)，所述控制接线(35)不同于所述数据接线(30)，并将所述控制装置(34)连接至各个开关装置(32)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的保护系统(20)，其中，所述数据接线(30)具有菊花链接线的形式，并且包括多个数据同步传输电缆(54A、54B、54C；200A、200B、200C)，两个相继的检测部件(28)通过相应的数据同步传输电缆(54B；200B)连接在一起，而第一和第二检测部件(28)各通过相应的数据同步传输电缆(54A、54C；200A、200C)连接至所述电路断路器。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的保护系统(20)，其中，所述数据接线(30)是星形接线，并且包括多个数据同步传输电缆(102)，每个检测部件(28)通过相应的数据同步传输电缆(102)而连接至所述电路断路器(26)。

9.一种电气设备(10)，包含：多个电启动点(14)；电连接至各个所述电启动点(14)的主电气接线(12)；以及用于保护所述多个电启动点(14)免受短路的保护系统(20)，

其特征在于，所述保护系统(20)如上述权利要求中任一项所述，所述电路断路器(26)连接至所述主电气接线(12)，而每个检测部件(28)连接至一个或多个相应的电启动点(14)。

10.根据权利要求9所述的设备(10)，其中，所述主电气接线(12)为三相接线，并且所述电启动点(14)为三相启动点，所述主电气接线(12)和所述电启动点(14)各包括三个电导体(22、24)。