CN103636087B - 温度监视装置及温度监视方法 - Google Patents

温度监视装置及温度监视方法 Download PDF

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Abstract

本发明获得例如金属封闭型开关装置的高电压主电路导体等、对无法连接低压控制线的导体进行温度监视的小型且牢固的装置。包括靠近被监视导体即高电压主电路导体(1)来测量其温度的温度传感器(6)；搭载有发送器的基板(5)，该发送器利用无线通信来发送该温度传感器(6)所获得的温度数据；包围高电压主电路导体(1)而配置的铁心(2)；以及卷绕在该铁心(2)上、检测对于高电压主电路导体(1)的通电电流来启动发送器的线圈(3)，温度传感器(6)由绝缘物(7)保持在设置于铁心(2)的磁路的一部分上的间隙(2a)中，此外，高电压主电路导体(1)与铁心(2)的配置由在铁心(2)的两侧对铁心(2)进行固定的一对绝缘物线轴(4)进行限制，并且上述一对绝缘物线轴(4)上架设安装有上述线圈(3)。

Description

温度监视装置及温度监视方法
技术领域
本发明涉及对例如为金属封闭型开关装置的高电压主电路充电部的导体的温度进行持续监视的温度监视装置以及温度监视方法。
背景技术
金属封闭型开关装置在壳体内部收纳有断路器、主母线、仪表用变流器、外部电缆等，经由断路器、仪表用变流器以及外部电缆来从主母线向负载进行供电。通常使用引出式断路器，并且，在断路器上设置轮并向壳体按压时，通过配置在壳体内的固定框的端子和断路器的触点来进行电连接，从而形成电路。因此，金属封闭型开关装置的高电压主电路部由多个连接部以及接触部构成。
由于高电压主电路部的连接部通常利用螺栓来紧固，因此，输送时因振动引起的螺栓的松动、安装时的紧固不良等可能会导致连接部的接触电阻上升，进而导致异常过热。此外，在高电压主电路部的接触部上，端子与触点之间的接触电阻可能会因油脂的固化、杂质混入而上升，导致与连接部同样的异常过热。作为通常的开关装置，例如有专利文献1所示的开关装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006-304523号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
为了事先预防因金属封闭型开关装置的高电压主电路内的多个导体连接部和接触部的接触电阻增加而引起的异常过热，定期进行维护也是一种方法，但无法定量地表示是否可靠地消除了连接部和接触部的异常。而且定期进行维护需要停电，从而会降低设备整体的生产效率。因此，希望在高电压主电路内的导体连接部以及接触部上设置温度监视装置，利用无线通信对其输出进行监视，由此来事先预防导体的异常过热。而且，优选该温度监视装置较小且牢固。本发明意在提供适合这种用途的温度监视装置以及温度监视方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明所涉及的温度监视装置包括：靠近被监视导体来测量其温度的温度传感器；搭载有发送器的基板，该发送器利用无线通信来发送该温度传感器所获得的温度数据；包围所述被监视导体而配置的铁心；以及卷绕在该铁心上、检测对于所述被监视导体的通电电流来启动所述发送器的线圈，所述温度传感器由绝缘物保持在设置于所述铁心的磁路的一部分上的间隙中，此外，所述被监视导体与所述铁心的配置由在所述铁心的两侧对所述铁心进行固定的一对绝缘物线轴进行限制，并且所述一对绝缘物线轴上架设安装有所述线圈。
本发明所涉及的温度监视方法使用温度监视装置，该温度监视装置包括靠近被监视导体来测量其温度的温度传感器；搭载有发送器的基板，该发送器利用无线通信发送该温度传感器所获得的温度数据；包围所述被监视导体而配置的铁心；以及卷绕在该铁心上、检测对于所述被监视导体的通电电流来启动所述发送器的线圈，所述温度监视方法利用所述温度检测装置，根据所述线圈的输出电压与流过所述被监视导体的电流的关系来计算施加给所述被监视导体的实际负载电流值，利用该电流值将所述温度传感器所测量到的温度值转换为额定电流值下的温度值，由此利用下式推测额定电流值下的温度，
ΔT＝(To-Tx)×(I/Ix)n
式中，
ΔT：额定电流I下的温度上升值(℃)
To：周围温度(℃)
Tx：实际负载电流Ix下的温度测定值(℃)
I：额定电流(A)
Ix：实际负载电流(A)
n：乘数(1.0～2.0)。
发明效果
根据本发明，能获得小型且牢固的温度监视装置，来作为能对被监视导体的温度进行测量、并通过无线对该温度进行持续监视的温度监视装置，此外还获得能利用该温度监视装置进行可靠的温度监视的温度监视方法，因此便于维护。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1所涉及的温度监视装置的主视图。
图2是表示本发明实施方式1所涉及的温度监视装置的剖视图。
图3是表示本发明实施方式1所涉及的温度监视装置的俯视图。
图4表示本发明实施方式1所使用的绝缘物线轴，图4(a)为主视图，图4(b)为侧视图，图4(c)为俯视图。
图5是说明本发明的动作的流程图。
图6是表示本发明实施方式2所涉及的温度监视装置的主视图。
图7是表示本发明实施方式2所涉及的温度监视装置的剖视图。
图8是表示本发明实施方式2所涉及的温度监视装置的俯视图。
图9是表示本发明实施方式3所涉及的温度监视装置的主视图。
图10是表示本发明实施方式3所涉及的温度监视装置的剖视图。
图11是表示本发明实施方式3所涉及的温度监视装置的俯视图。
图12是表示本发明实施例4所涉及的外部电源线圈装置的主视图。
图13是表示本发明实施方式4所涉及的温度监视装置的主视图。
图14是表示本发明实施方式5所涉及的温度监视装置的温度上升值的图。
图15是表示本发明所使用的绝缘物线轴、高电压主电路导体与铁心的组合的立体图。
具体实施方式
实施方式1.
图1～图4以及图15示出了本发明实施方式1所涉及的温度监视装置，图2为沿图1的A-A线的剖视图。该温度监视装置具备从正面观察大致呈C字形的铁心2，该铁心2配置成包围被监视导体即高电压主电路导体1。铁心2的C字形磁路的断开的间隙2a中固定有绝缘物7，该绝缘物7中安装有例如由热敏电阻构成的温度传感器6，该温度传感器6与高电压主电路导体1接触，从而对高电压主电路导体1的温度进行测量。
由绝缘物构成的一对绝缘物线轴4从两侧夹着铁心2下侧的一边，以对铁心2进行支承。绝缘物线轴4的形状如图4中主视图(a)、侧视图(b)、俯视图(c)所示，呈扁平的形状，具有位于两侧的宽幅部4a，以及比宽幅部4a要窄的、将宽幅部4a连接起来的连结部4b。宽幅部4a的侧面设有与铁心2的端部形状相对应的半圆形的凹部4c，并且在两侧的宽幅部4a的上部如后述那样形成有承接高电压主电路导体1的四分之一圆形的圆弧4d。
绝缘物线轴4、高电压主电路导体1与铁心2的关系由图15(a)、(b)、(c)中的立体图表示。在图1～图4以及图15中，一对绝缘物线轴4利用凹部4c以从两侧夹着铁心2的一边的方式进行支承。绝缘物线轴4还利用圆弧4d从图中下侧对插入到铁心2内的高电压主电路导体1进行支承，并以向温度传感器6按压的方式对高电压主电路导体1进行固定。由于温度传感器6的下端较铁心2的下表面略微突出，因此铁心2的下表面与高电压主电路导体1之间隔开间隔8而相对。绝缘物线轴4的下表面固定有基板5。由此，高电压主电路导体1与铁心2的配置关系由绝缘物线轴4来进行限位，并与基板5形成为一体。
基板5上搭载有未图示的发送器，通过无线将从温度传感器6得到的温度数据发送给仪表盘内的控制箱内的接收器。另一方面，上述一对绝缘物线轴4的连结部4b上架设安装有以包围铁心2的方式进行卷绕的线圈3(图1和图2中点划线所示、在之后的图中也同样)，线圈3的输出供上述发送器启动。
实施方式1中的绝缘物线轴4的作用在于，利用绝缘物线轴4对高电压主电路导体1进行支承，由此与铁心2隔开间隔8来对高电压主电路导体1进行定位。此外，还具有固定基板5的作用。而且还成为线圈3的卷轴。
使铁心2为C形并设置断开的间隙2a是为了抑制因高电压主电路导体1的通电电流而在铁心2中产生过电流从而产生发热，但还利用该断开的间隙2a来确保温度传感器6的设置位置。另外，温度传感器6除了热敏电阻以外还可以是热电偶、双金属片等。
对该温度监视装置的动作进行说明。在向被监视导体即高电压主电路导体1进行通电后，在铁心2中产生磁场，并由该所产生的磁场在线圈3中感应出电压。通过将该电压提供给基板5来使发送器的启动电路闭合，利用无线通信来将与高电压主电路导体1的表面相接触的温度传感器6所得到的温度数据，从上述发送器发送给配置在仪表盘内的控制箱内的接收器。通常，发送器配置在各监视部位，而在仪表盘内配置一个接收器或在一列上配置多个接收器。接收器侧分配有地址，从而防止收发时的干扰。
若用流程图表示该温度监视装置的发送器与接收器的交换，则如图5那样。在对高电压主电路导体1通电从而达到某一电流值后(步骤S1)，发送器的电源因线圈3的电压而上升，达到温度测定的准备状态(步骤S2)。由接收器对分配到各传感器的地址进行呼叫(步骤S4)，若在某一定期间内在发送器侧确认到地址的一致(步骤S3)，则对高电压主电路导体1的温度进行测量(步骤S5)。之后，将地址和温度数据发送给接收器侧(步骤S6)，并在接收器侧对该数据进行接收和保管(步骤S7)。
本发明实施方式1的特征在于，利用绝缘物线轴4、以及设置在铁心2的间隙2a中且具有温度传感器6的绝缘物7，来对高电压主电路导体1进行夹持，从而能进行温度传感器6相对于高电压主电路导体1的定位，另外，通过将搭载有发送器的基板5固定在绝缘物线轴4，从而能将高电压主电路导体1与铁心2限制为合适的配置关系。由此，能够构成小型且牢固的温度监视装置。此外，利用无线通信来持续监视温度数据，从而能得知高电压主电路导体1是否正常。因此，对于测量温度的正常部位能够延长维护周期。此外，由于能事先掌握高电压主电路导体1的异常征兆，因而能在发生事故前计划维护。
实施方式2.
图6是表示本发明实施方式2所涉及的温度监视装置的主视图，图7是图6的A-A线上的剖视图，图8为图6的俯视图。实施方式1与实施方式2的不同之处在于，实施方式2的铁心被分割成三个部分，其它结构与实施方式1相同。
实施方式2的铁心由正面观察时呈U形的第一铁心21、L形的两个铁心即第二铁心22a以及第三铁心22b构成。L形的第二、第三铁心22a、22b的一边利用例如未图示的螺栓固定在U形的第一铁心21的两端。第二铁心22a与第三铁心22b之间设有间隙2a，该间隙2a中嵌入有绝缘物7，而且绝缘物7上保持有由热敏电阻等构成的温度传感器6。温度传感器6的前端与高电压主电路导体1接触。高电压主电路导体1和第一铁心21固定在绝缘物线轴4上，绝缘物线轴4上固定有基板5。绝缘物线轴4的结构与实施方式1相同。此外，绝缘物线轴4上安装有卷绕在第一铁心21上的线圈3。
本实施方式2的温度监视装置的动作与实施方式1同样，搭载在基板5上的发送器利用无线向接收器发送温度传感器6的温度数据，由此在接收侧对高电压主电路导体1是否在正常温度范围内进行监视。
实施方式2的特征在于将铁心一分为三的结构，由此，能在将高电压电路导体1、第一铁心21、绝缘物线轴4以及基板5组装为一体后，再将第二铁心22a以及第三铁心22b与绝缘物7以及温度传感器6一同进行安装。因此，容易将温度监视装置安装到高电压主电路导体1上，在安装到新设置的仪表盘中以及已设置的仪表盘中时，均无需卸除高电压主电路导体1。
实施方式3.
图9～图11示出本发明的实施方式3。图9为温度监视装置的主视图，图10为图9的A-A上的剖视图，图11为图9的俯视图。实施方式3与实施方式2的不同之处在于基板5的设置位置，实施方式3中，将基板5设置在绝缘物71的上方。
图中，在绝缘物71上表面的两个部位上设置突起72，利用螺钉紧固等将搭载了发送器的基板5固定在突起72上。其它结构以及动作与实施方式1或实施方式2相同。通过该结构，能有效地将L形的第二铁心22a以及第三铁心22b之间的空间用作基板收纳空间，能缩小温度监视装置在高度方向上的尺寸。
实施方式4.
图12和图13示出本发明的实施方式4。图12是本发明实施方式4所涉及的温度监视装置所使用的外部电源用线圈的主视图，图13是表示设置了上述外部电源用线圈装置的温度监视装置的主视图。
上述实施方式1～3中，若不向高电压主电路导体1通电，则基板5的发送器不会启动。即，在进行出厂试验或在现场进行试验时，由于不向高电压主电路导体1通电，因此无法确认温度监视装置本身是否正常动作。因此，通过在实施方式2所示的温度监视装置中设置图12所示的外部电源用线圈装置90来确保试验等时的电源。
图6所示的外部电源用线圈装置90由以下部件构成：图12所示的呈宽度与L形第一铁心21相同的U形的外部电源用铁心92、配置在该外部电源用铁心92的前后端的一对外部电源用绝缘物线轴94、卷绕于外部电源用铁心92并架设安装在外部电源用绝缘物线轴94上的外部电源用线圈93、以及向该外部电源用线圈93供电的外部电源91。另外，外部电源用绝缘物线轴94的结构与绝缘物线轴4相同。
在不向高电压主电路导体1通电的出厂试验或现场试验时，如图13那样在温度监视装置中设置外部电源用线圈装置90，从外部电源91供电，从而在铁心2中产生磁场，利用该磁场在线圈3中感应出的电压来使基板5的发送器启动。由此，能在高电压主电路导体1中没有电流流过的状态下进行温度监视装置的试验。由于外部电源用线圈装置90可拆卸，因此仅在必要时使用，因而不会增加温度监视装置的尺寸。
实施方式5.
实施方式5涉及利用温度监视装置进行温度测定的温度测定方法。图14示出从本发明的温度监视装置接收到的数据的图。作为从温度监视装置的发送器侧发送到接收器侧的数据，不仅发送高电压主电路导体1的温度值，还发送基板5启动用的线圈3的输出电压值。例如，当相对于高电压主电路导体1的额定电流600A、实际负载电流为200A那样低于额定电流值的值时，高电压主电路导体1的温度值也成为较低的值，因此仅凭温度值无法判断该电路是正常还是异常。为此，根据线圈3的输出电压来计算被监视导体的实际负载电流值，并将该电流值下的温度值转换为额定电流值下的温度值，从而推测额定电流值下的温度，判断其电路状态。利用各温度监视装置的测量温度值与仪表盘外的周围温度之间、即温度上升值来进行判定。该额定电流值下的温度上升值的推定利用下式来进行计算，
ΔT＝(To-Tx)×(I/Ix)n
式中，
ΔT：额定电流I下的温度上升值(℃)
To：周围温度(℃)
Tx：实际负载电流Ix下的温度测定值(℃)
I：额定电流(A)
Ix：实际负载电流(A)
n：乘数(1.0～2.0)。
标号说明
1高电压主电路导体
2、21、22a、22b铁心
2a铁心的间隙
3线圈
4绝缘物线轴
4a宽幅部
4b连结部
4c凹部
4d圆弧
5基板
6温度传感器
7、71绝缘物
72突起
8间隔
90外部电源用线圈装置
91外部电源
92外部电源用铁心
93外部电源用线圈
94外部电源用绝缘物线轴

Claims (7)

1.一种温度监视装置，其特征在于，包括：靠近被监视导体来测量其温度的温度传感器；搭载有发送器的基板，所述发送器利用无线通信来发送该温度传感器所获得的温度数据；包围所述被监视导体而配置的铁心；以及卷绕在该铁心上、检测对于所述被监视导体的通电电流来启动所述发送器的线圈，所述温度传感器由绝缘物保持在设置于所述铁心的磁路的一部分的间隙中，此外，对于所述被监视导体与所述铁心的配置，由在所述铁心的两侧对所述铁心进行固定的一对绝缘物线轴进行限制，并且所述一对绝缘物线轴上架设安装有所述线圈。
2.如权利要求1所述的温度监视装置，其特征在于，所述基板安装在所述绝缘物线轴上。
3.如权利要求1或2所述的温度监视装置，其特征在于，所述被监视导体与所述铁心之间隔开一定间隔来进行配置。
4.如权利要求1或2所述的温度监视装置，其特征在于，所述铁心配置成组合U形的第一铁心、L形的第二及第三铁心来包围所述被监视导体，设置在所述第二铁心与第三铁心之间的间隙内固定有保持温度传感器的绝缘物。
5.如权利要求4所述的温度监视装置，其特征在于，所述基板安装在所述绝缘物上。
6.一种温度监视装置，其特征在于，在如权利要求4所述的温度监视装置上附加设置有外部电源用线圈装置，该外部电源用线圈装置包括：以对由所述第二铁心和第三铁心所形成的磁路进行分流的方式进行组合的外部电源用铁心；卷绕在该外部电源用铁心上的外部电源用线圈；以及向该外部电源用线圈进行供电的外部电源，利用所述外部电源用线圈中所流过的电流使卷绕在所述第一铁心上的线圈产生电压。
7.一种温度监视方法，其特征在于，所述温度监视方法使用温度监视装置，该温度监视装置包括：靠近被监视导体来测量其温度的温度传感器；搭载有发送器的基板，所述发送器利用无线通信发送该温度传感器所获得的温度数据；包围所述被监视导体而配置的铁心；以及卷绕在该铁心上、检测对于所述被监视导体的通电电流来启动所述发送器的线圈，所述温度监视方法利用所述温度监视装置，根据所述线圈的输出电压与流过所述被监视导体的电流的关系来计算施加给所述被监视导体的实际负载电流值，利用该电流值将所述温度传感器所测量到的温度值转换为额定电流值下的温度值，由此利用下式推测出额定电流值下的温度，
ΔT＝(To-Tx)×(I/Ix)n
式中，
ΔT：额定电流值I下的温度上升值(℃)
To：周围温度(℃)
Tx：实际负载电流Ix下的温度测定值(℃)
I：额定电流(A)
Ix：实际负载电流(A)
n：乘数，n设为1.0～2.0。
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