CN103928845A - 集成、分立式配电模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种集成、分立式配电模块，由多个分立模块构成一个集成模块，每个分立模块包括安装有动插件的微断开关和安装有静插座的绝缘体外壳，动插件插接于静插座内使微断开关和绝缘体外壳连为一体；绝缘体外壳内安装有活动导向柱，活动导向柱上设有活动触点，活动导向柱的底部与绝缘体外壳的底面之间连接有弹簧，活动导向柱的顶部从绝缘体外壳中伸出与微断开关的底部接触；进出线导电块通过进出线锁紧螺丝固定于绝缘体外壳内，进出线导电块通过导电桥簧片连接静触点，静触点与所述活动触点的位置对应。本发明可以实现线快速安全检修、系统快速扩容改造，大幅度降低平均修复时间，确保后续用电设备不会因造成多余停电而带来的直接或间接经济损失。

Description

集成、分立式配电模块

技术领域

本发明涉及为末级交、直流配电控制系统提供IT行业安全、连续用电的集成、分立式配电模块。

背景技术

当前IT行业对于控制供电不间断的要求越来越高，尤其在电信、医院、银行、军事行业等系统领域，对于其设备连续不间断运行有迫切需求，从而市场上有各种方式的控制系统，但是在控制系统出现故障或者需要扩容时，往往需要停止主回路电源才能有专业技术员进入检修，主要存在以下问题：

1、带有冗余回路的供电系统，由于空间有限，内部安装了密集控制设备，加上错综复杂的强弱电线路，从而在检修或扩容时必须停止一个主回路供电，但是在检修施工过程中仍然会面对半边带电的安全风险。

2、在施工过程中，因主回路停止一路供电，检修或扩容过程需要一定时间才能完成，而此时冗余回路一旦意外停电，将带来严重的大面积停电事故，造成直接经济损失及后果是十分严重的。

3、一旦线路出现过载发热引起火情时容易迅速扩散，从而引起系统瘫痪。

4、原来单个机柜内的负载一般为5KW，后来随着设备技术发展，出现了单个机柜负载达到了10KW，有些甚至已经达到了30KW以上，这些不可预料的设备技术发展，引起配电控制系统的后期扩容改造是不可避免的，而其改造过程比较繁琐，尤其涉及到大面积扩容时，企业往往会考虑众多原因而迟迟不能实现扩容计划，甚至可能要靠增加控制柜来解决系统用电。

5、原来系统为了减少接线及工艺美观，采用汇流排做进线系统供各分路开关进线用，但是由于汇流排制作受安全规范限制，市场上很少见大于100A的汇流排，但是实际使用远大于100A的情况时有发生，所以导致汇流排出现过载发热，损坏绝缘层引起短路现象的故障概率较高，甚至因此引起火灾事故。

发明内容

为了解决现有技术的上述缺陷，更好地为IT行业配电控制服务，申请人经过研究改进，提供一种集成、分立式配电模块，通过在线快速安全检修、系统快速扩容改造，大幅度降低MTTR（平均修复时间），确保后续用电设备不会因造成多余停电而带来的直接或间接经济损失。

本发明的技术方案如下：

一种集成、分立式配电模块，由多个分立模块构成一个集成模块；每个所述分立模块包括安装有动插件的微断开关和安装有静插座的绝缘体外壳，所述动插件插接于所述静插座内使微断开关和绝缘体外壳连为一体；所述绝缘体外壳内安装有活动导向柱，活动导向柱上设有活动触点，活动导向柱的底部与绝缘体外壳的底面之间连接有弹簧，活动导向柱的顶部从绝缘体外壳中伸出与所述微断开关的底部接触；进出线导电块通过进出线锁紧螺丝固定于所述绝缘体外壳内，所述进出线导电块通过导电桥簧片连接静触点，所述静触点与所述活动触点的位置对应。

其进一步的技术方案为：所述静插座内部两侧设有锁紧扣。

其进一步的技术方案为：所述各分立模块安装在隔离室柜体中。

其进一步的技术方案为：所述隔离室柜体两侧安装有进线母排，所述进线母排上罩有带散热孔的全封闭防护罩。

本发明的有益技术效果是：

⑴、由于采用两级模块，即在一个集成模块中建立六个分立模块，也可以认为由六个分立模块组合成一个集成模块；集成模块可以快速进行系统扩容，因为一个集成模块中含有六个分立单相子模块，假如想把该集成系统由30KVA扩大到42KVA，只需要将原集成模块拉出，立即插入已经备好的新系统集成模块，由于新系统智能采集器模块子站地址可以预先设置为原模块地址，所以新系统插入后即可正常运行，系统扩容无需专业人员操作，安全可靠无风险。

⑵、分立模块主要为单个设备用电扩容或检修使用，一旦需要检修或扩容单个用电控制系统，可以在不停电的状态下更换控制开关，只需打开隔离室柜体小窗口，将系统中需要更换的分立模块拉出来插入新的分立模块即可实现，不影响其它回路用电。

⑶、集成模块之间通过隔离室隔离，从物理上将故障限制在电源系统的一个最小范围内，一旦出现故障立即更换备用模块，大幅度降低了MTTR（平均修复时间），明显可见MTBF（平均无故障时间）的迅速提高。

⑷、原来系统中存在错综复杂的强弱电导线变得简单明了，无需化太多时间就能看清楚线路之间的结构关系，大幅度降低了检修技术难度。

⑸、更换控制器材时，对于双进线设备本身有自投电源功能，而对于单进线设备用电时，本系统也无需另供UPS作为后备电源，大大降低了系统设备资金的投入。

附图说明

图1是分立模块结构图。

图2是图1除去微断开关后的右视图。

图3是集成模块示意图。

图4是进线母排、进线接插件组合图。

图5是接插件组合结构图。

图6是分立模块装配图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1、图2为分立模块的结构示意图。如图1、图2所示，微断开关11为市售的成品，除微断开关11、动插件5以外，其余零件均在一个封闭的绝缘体外壳2中组合安装。

当某一个分立模块需要更换或扩容时，可以直接拉出微断开关11，由于动插件5与微断开关11连接为一体，当微断开关11拉出时，动插件5在拉力的作用下随微断开关11离开静插座3，此时，原来压在微断开关11底部的活动导向柱10在弹簧8的弹力作用下，向绝缘体外壳2外部伸出，当动插件5在脱开静插座3距离6毫米的过程中，活动触点7随活动导向柱10在弹簧8作用力的推动下，与静触点9接触导通，而动插件5此时尚没有完全离开静插座3，但此时活动触点7在弹簧8的作用力推动下，已经与静触点9紧密接触，电流通过活动触点7与静触点9导通，继续供应后续设备用电，动插件5在人工拉力下继续离开静插座3，即可拉出需要更换的微断开关11，从而实现了在更换检修过程中，电源不扰动干扰后续设备用电。

微断开关11插入过程原理与上述脱开过程原理相反，动插件5插入时，绝缘体外壳2内部的活动导向柱10在微断开关11压力的作用下，自动脱开静触点9，在静插座3两侧设有自动锁紧扣4，当动插件5完全插到底时，动插件5受静插座3两侧的锁紧扣4卡住，克服弹簧8的反作用力，不会滑出静插座3，有效避免动插件5的脱扣现象。

分立模块上述独特的触点自动闭合及分离脱开方式，使得在控制开关需要检修或增加容量时，拔出开关过程不会出现停止供电现象，同时适用单相与三相电的组合使用。

图3是集成模块示意图。如图3所示，在一个集成模块中建立六个如图1所示的分立模块，也可以认为由六个如图1所示的分立模块组合成一个集成模块。本发明采用集成模块中含有分立模块的双系统结构，集成模块拉出时，六个分立模块同时被拉出，而更换某一个分立模块时，不会影响集成模块中的其它分立模块，模块为在线插热拔原理，不用停止整个总线系统电源，快速完成扩容或检修任务。

六个分立模块安装在一个独立的隔离室柜体中，在集成模块之间建立独立的隔离室，集成配电模块相互之间隔离，从物理上将故障限制在电源系统的一个最小范围内，不但有效扼制了因电气故障引起系统故障扩散、甚至瘫痪的可能，而且在短时间内能够完成该故障模块的更换或检修工作。如图3所示，隔离室柜体上还设有进线接插件和输出连接器。

图4是进线母排、进线接插件组合图。如图4所示，进线母排与进线接插件安装在隔离室柜体两侧，进线母排系统采用带散热孔的全封闭防护罩做安全防护，更换模块不用改变接线，只做简单的拉出、插入新系统即可完成检修或扩容过程。母线采用铜牌全封闭系统，安装于柜体左右两侧，最大限度地利用了有限的柜体空间，有效实现了后背采用热插拔连接器技术。

图5是接插件组合结构图。如图5所示，进线接插件系统与数据采集接插件系统均采用密集型组合安装，在结构中尽量不占用模块空间，插件触点容量大，每个插件内部有两个接触插件点，每个插件点可承受63A额定电流，一次插件（进线接插件）采用双插件并接法，即两个插件点合并作为一个使用，使其接触负载能力增加一倍，达到126A额定电流，更加安全可靠。

进线组合静插座、数据采集静插座同时固定在隔离室柜体的后背位置，而动插件固定在集成模块中，当需要检修或者扩容该集成模块系统时，必须先断开该集成模块进线开关，解除机械连锁（否则无法拉出该集成模块），动插件随着集成模块进出而与静插座之间作反方向移动，当模块拉出时，动插件离开静插座断开连接，使集成模块系统完全脱离电源连接，安全将集成模块拉出后进行修理，为下一个新系统插入留出空间，反之与静插座接触导通，投入正常运行。

图6是分立模块装配图。如图6所示，分立模块属于集成模块系统中的第二级单元模块，图中所示为六只单相用电模块，其设计容量为32A，7KVA功率输出，当需要分立模块作三相输出控制时，只要拔出相邻三只单相用电模块，即可插入一只三相用电模块，控制三相用电设备。

分立模块更换、检修时，拔出微断开关后，模块底座中含有自动临时接通电源功能，不会产生扰动或影响后续设备继续用电原有状态，待更换新微断后插入模块底座，该系统自动锁紧并恢复保护状态，后续设备用电继续受系统控制。

综上所述，本发明通过配电控制系统模块化，以及输入与输出方式采用热插拔模式的改进，实现了以下功能：

1、配电模块化；对于后续大量的用电设备，提供模块化供电，一个集成式模块提供48KVA负载，供给数个单相或三相分立供电模块输出至用电设备，满足单相三线制及三相五线制配电控制要求。

a、主线采用双路供电控制，载流量400A铜牌系统贯穿各集成模块进线系统，每个集成模块进线连接件为125A/5线制方式，母牌系统分别安装固定在柜体左右两侧，五线制进线组合插件固定安装在两侧相应位置，供集成模块插入引进电源，其组合模式为3*125A+N+PE，触点容量为125A。

b、一个集成模块中设立六个8KVA单相分立模块，或者两个24KVA三相分立模块、也可组合成一个三相与三个单相分立模块供分路用电，输出至后背相应热插拔工业链接器。

c、即使主系统为单路供电模式，在分立模块需要扩容或者检修状态时，除设备暂时（短时间）进入没有保护状态下运行，不会出现后续用电设备停电现象。

d、集成模块之间在制作工艺上采用互相隔离措施，一旦出现意外事故，不会影响其它配电回路，可有效防止事故蔓延。

2、系统投入或退出采用在线插拔模式；

a、集成模块与母牌之间的连接采用五线制一次插件，进入或退出系统时受电气、机械链锁，当集成模块总开关闭合时，模块无法实现系统进退操作，确保系统安全运行。

b、接插系统随模块进出、受导轨导向控制，接插过程精准一次完成，无需借助任何工具即可实现连接或者退出系统。

c、分路触点承受负载容量大于实际输出容量，减少接触点的发热量，避免因触点容量不够而导致的故障出现。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种集成、分立式配电模块，其特征在于，由多个分立模块构成一个集成模块；每个所述分立模块包括安装有动插件（5）的微断开关（11）和安装有静插座（3）的绝缘体外壳（2），所述动插件（5）插接于所述静插座（3）内使微断开关（11）和绝缘体外壳（2）连为一体；所述绝缘体外壳（2）内安装有活动导向柱（10），活动导向柱（10）上设有活动触点（7），活动导向柱（10）的底部与绝缘体外壳（2）的底面之间连接有弹簧（8），活动导向柱（10）的顶部从绝缘体外壳（2）中伸出与所述微断开关（11）的底部接触；进出线导电块（1）通过进出线锁紧螺丝（12）固定于所述绝缘体外壳（2）内，所述进出线导电块（1）通过导电桥簧片（6）连接静触点（9），所述静触点（9）与所述活动触点（7）的位置对应。

2.根据权利要求1所述集成、分立式配电模块，其特征在于，所述静插座（3）内部两侧设有锁紧扣（4）。

3.根据权利要求1所述集成、分立式配电模块，其特征在于，所述各分立模块安装在隔离室柜体中。

4.根据权利要求3所述集成、分立式配电模块，其特征在于，所述隔离室柜体两侧安装有进线母排，所述进线母排上罩有带散热孔的全封闭防护罩。