CN1054231C - 具有电缆通道的差动保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于装到电路断路器上的差动保护装置，能够避免电缆穿线错误。根据本发明，差动保护装置(10)包含两个分部(13、17)，第一分部(13)包含总和互感器(11)并具有将电缆连接到电路断路器的接线端(7)上所必需的通道(15)，第二分部(17)包含一个跳闸继电器。

Description

具有电缆通道的差动保护装置

本发明一般涉及一种能够装到电路断路器上的差动保护装置。

今后在本文中，“电路断路器”将意指任何类型的电力开关装置，该装置除连同其它各功能外能完成电连接和电断路的功能，这些电力开关装置例如可以是电路断路器，电力开关等等。

今后在本文中，为了解释的便利还假设，该电路断路器在常用方式中垂直安装，即它包含的输入端和输出端分别沿两排水平方向对准，并且术语“水平”、“垂直”是相对于该电路断路器的假设位置而被采用的。

文件EP-A-0008026已经公开了一种差动保护，其构成有一个设计成一横向压缩的能够对电路断路器固定的、总体呈适当的平行六面体形的壳体，在其上部包含一个伸出件，该伸出件相对于该电路断路器的相应上测边缘伸出，这个伸出件具有一个完全将其贯穿的孔。一个沿水平轴线的环形室安置在差动保护装置的伸出件中并且该环形室环绕该孔。由其中绕有二次绕组的环形室构成一个总和互感器。因此当相对电路断路器将这种差动保护装置横向固定时，一个进行电气安装的人员必须穿引操作所有的输入(或输出)电缆，这些电缆预定要经过伸出件的孔分别联接到电路断路器的不同的输入(或输出)端上。这些一起穿引通过该伸出件的孔的电缆构成为总和互感器的初级绕组，环形室绕组构成为2次绕组。一个跳闸继电器装设在该差动保护装置的平行六面体形的壳体的内侧并连接到二次绕组的端子上。

这种差动保护装置的工作原理是在本技术领域公知的，可以简要说，要点是当在贯穿该孔的不同电缆中分别流过的电流之和相当地偏离零值时，在二次绕组的端子上会出现一定的电压。这种已知装置的缺点在于，必须将这些电缆利用手工方式首先穿引通过该差动保护装置的伸出件上的孔再连接到电路断路器上，这些电缆可能被反常地连接，例如这些电缆中的一根可能没有贯穿通过该孔而偶然疏忽地错连。在这种情况下，由于不是总的所有电流流经电路断路器，该差动保护不能正常工作。

此外，在这种已知的装置中，必须穿引通过差动保护装置的孔的各电缆不得不被扭曲，以便在安置在电路断路器的相应接线端上的电缆芯股端部和贯穿通过差动保护装置的孔的芯股部分之间呈现一个适当的直角。当电缆相对粗大时，这就有会使进行电连接的操作方法简单而又令人满意。电缆的多次按直角机械弯曲可能助长这些电缆的电绝缘的一定程度的劣化，并且因此在电路断路器的相应接线端处产生不良的电连接。

例如从文件DE-A-3,338,361来看，一种电路断路器也是公知的，其包含一个总体为平行六面体状的壳体，该壳体按整体方式包含一个具有环绕的磁性环形室的伸出部分。输入到或从电路断路器输出的电缆必须在该环绕的磁性环形室的中心处通过配置在这个伸出件上的一个孔，采用这样一种方式，各电缆端部分别连接到电路断路器的不同的对应接线端上。

这种装置的缺点在于，由环绕的磁性环形室所构成的总和互感器构成一个元件，其整体形成在电路断路器的单个外壳内，因此不能与电路断路器分开。另外一个缺点是，必须通过该环形室的电缆的连接端位于在这样一个盒内，该接线盒配置在包含有环形室的壳体部分与包含有整个电路断路器机构同一壳体的另一部分之间。从将各电缆连接到这些接线端的便利性来看，这种配置是不利的。

实际上，这种装置仅能用于双极电路断路器，即仅包含两个输入连接端(和两个输出连接端)和仅包括两个电导体的一根电缆的电路断路器，每个导体的一端连接到相应的接线端，电缆本身通过在环绕的磁性环形室的中心处配置的孔。电路断路器构成的具有差动保护功能的部分与电路断路器的其余部分整体形成而不可分，这一事实意味着，这种组件不能最佳地用于复杂的电力系统中，在该系统通常对所有的电路断路器来说并不要求都具有差动保护功能。

本发明的一个目的是提供一种能够装在电路断路器或开关上的差动保护装置，其中将这样一种差动保护装置结合到一个特定的电路断路器或开关上并不改变该电路断路器或开关已形成的不同的电连接方式。

本发明的另一个目的是提供一种以模块型式另外提供的差动保护装置，其设计得使与电路断路器或开关的结合简单而可靠。

因此，本发明涉及一种能够装到电路断路器上的差动保护装置，所述的电路断路器呈适当的平行六面体形并包含：

——电路断路器脱扣跳闸机构，

——一个第一侧面，其包括一个用于连接接线端的一排水平的孔口，

——一个第二侧面，其与第一侧面垂直，

所述装置包括：

——一个总和互感器，其包含一个磁性的环形室和一个能够输出信号的二次绕组，以及

——一个跳闸继电器，其由所述信号控制并用来操动电路断路器脱扣跳闸机构。

根据本发明，该差动保护装置的壳体包含两个呈适当平行六面体形的互相垂直的分部：

——第一分部，其压靠在电路断路器壳体的第一面上，包含沿垂直轴线的环形室并至少具有一个垂直的从头到尾的通道，以便形成一个当将电缆连接到接线端时贯穿环形室所必需的通道；以及

——第二分部，其压靠在电路断路器壳体的第二面上并包含一个跳闸继电器。

根据本发明的一个实施例，该壳体可以由两个单独的壳体部分构成，这两部分呈适当的平行六面体形，垂直地组装使得第一分部可以靠压在电路断路器的上或下侧面上。

根据本发明的另一个实施例，垂直通道是由几个与各孔口对应布置的单个通道构成的。

此外，第一分部可以包含伸出的连接条，设计成能经过孔口与接线端连接并能提供差动保护装置的电源。

根据本发明的差动保护装置可以方便地安装到断路器或开关上，无需改变该断路器或开关本身的电连接方式；此外，该差动保护装置可设计为模块式，易于实现与断路器或开关的可靠结合。

利用附图，由对所述实施例的如下详细介绍，本发明的这些目的、特征和优点以及其它方面将变更更加清楚、明显。

图1是从前部和底部看的透视图，其是一个由常规的电路断路器和根据本发明的差动保护装置所构成的组件，这两个元件各放置在它们接合之前的彼此分开的一个位置上；

图2是从前部和底部看的透视图，其是根据本发明的差动保护装置的另一个实施例；

图3是从前部和顶部看的透视图，其是图2中的差动保护装置；

图4是一个接线端和连接到该接线端的某些元件的透视图，其中，该接线端是包含在图1所示的电路断路器中的常规接线端，其中一个元件构成为在先前各图中所表示的、根据本发明的差动保护装置的一部分；以及

图5是根据本发明的差动保护装置的另一实施例的透视图，该图是为同时表示对于这样一种差动保护装置另外的实施例的构成两种不同的组件的可能性。

图1是以总体方式表示的常规多极电路断路器1。这个电路断路器通常包含一个总的外形为一个平行六面体形的模压的壳体，这个壳体具有：前面2、左垂直侧面3、右垂直侧面4(在图上未真正见到)、上水平侧面5(在图上未真正见到)和下水平侧面6。侧面3和4彼此平行、侧面5和6彼此平行。侧面5包括各裸露电缆端部可以经其插入的孔口，和各接线端配置在壳体内侧靠近这一侧面5，并从外侧是可进入的，以便能够将电缆与这些接线端连接或卸开。同样，侧面6包括各裸露的电缆端部(未表示)可以经其插入的孔口7和各接线端(看不到)配置在壳体内侧，靠近这一侧面6，并从外侧是可进入的，以便能够将电缆与这些接线端连接或卸开。

在前面2上配置有孔8，允许工具通过以便能够操作容纳在壳体中的接线端，进行电缆的连接和卸下。电路断路器1的极数对应于孔口7的数目、相应的接线端的数目和孔8的数目。在图1所示的实例中，电路断路器1是一个四极断路器，自然是用来接收四个电缆(见图3)，每一根电缆经过四个孔口7的其中之一插入。孔口7最好沿一条与前面2平行的直线配置。各电缆(在图1中未表示)导向自然应当垂直于水平面6，即它们应当自然地垂直地被导向，以这样方式，它们的端部能够很容易地插入到相应的孔口7中。当输入的电缆因此在上表面5的水平处连接到接线端时，以及其它的输出电缆因此在下表面6的水平处连接到接线端时，电路断路器1被连接处于工作状态下，因此例如当在一根或多根电缆中的电流强度超过预定的阈值时能够动作跳闸。

电路断路器1的前面2装备有一个把手，用于断开和闭合电路断路器1。

电路断路器1可以是常规的单块式多极断路器，或者事实上它可以由并排配置的几个单独的单极电路断路器构成，采用这样的方式整体形成一个单一的多极电路断路器1，像在本技术领域中所公知的那样。

本发明更具体地涉及在图1中所表示的差动保护装置10。根据本发明的差动保护装置10按常规方式包括总和互感器11(通过一组间断线示意表示)和一个跳闸继电器(在图1中未见到)，该互感器包含一个磁性环形室和一个二次绕组。总和互感器11和跳闸继电器容纳在壳体12的内部。

本发明的特征之一是涉及壳体12的特定形状，本发明的另一特征是总和互感器11的特定形状。壳体12包含两个彼此垂直的两分部，它们彼此刚性地连接。第一分部13总体呈平行六面体形并且总体水平延伸，即它的高度比它的其它尺寸要小。

第一分部13还包含一个如图3所看到的上水平面14。第一分部13容纳总和互感器11，它的磁性的环形室以这样一种方式布置以便呈现出其垂直轴线。第一分部13还包含至少一个垂直通道15，该通道贯穿第一分部13并位于总和互感器11的磁性环形室的内侧。在图11所示的实施例中，该总和互感器11所呈现的整体形状可以与一环形室相似但形状更长。换句话说，由总和互感器11所形成的中央凹口是一个沿垂直轴线的凹口，但是其呈现为长的椭圆形、长方形或圆形。同样，垂直通道15以这样一种方式配置，其正好垂直地通过第一分部13，呈加长的或扁的椭圆形。垂直通道15的尺寸小于由总和互感器11所形成的中央孔的尺寸。以这样的方式能够在第一分部13的内部环绕内壁容纳该总和互感器11，该内壁构成为分部13的垂直通道15。

第二分部17整体形状呈平行六面体形，整体垂直延伸，即它的宽度小于它的其它尺寸。

第二分部17容纳跳闸继电器(在附图中未看到)并装有一个复位把手19。两个分部13和17彼此成直角连接，采用这样一种方式，使第一部分13的上部水平面14与第二分部17的左部垂直侧面18成90°角。垂直侧面18用于压靠在电路断路器1的垂直侧面4上。在侧面4和18的水平处形成凸形和凹形(未表示)，使得当这两个侧面4和18彼此压靠时，这些形状保证了差动保护装置10相对于电路断路器1的精确的相对定位。此外，通过从垂直侧面18向外伸出形成一个操动销20(图2)，这个销按常规方式是可动的，采用这样一种方式以便当包含在差动保护装置10中的跳闸继电器被激磁时使电路断路器1跳闸动作。

按照如下的方式可以将本发明的差动保护装置10固定到常规的电路断路器1上。当进行这种固定时，还没有任何电缆连接到在电路断路器1的水平侧面6的凹口处的接线端上。在这种状态下，以这样一种方式将差动保护装置10移动靠在电路断路器1上，一方面它的垂直侧面18与电路断路器1的对置的垂直侧面4形成接触，并且另一方面，第一分部13的上部水平面14与电路断路器1的对置的水平面6形成接触。因此，在这个位置下，长的椭圆形的垂直通道15恰当地环绕着配置在电路断路器1的下水平面6的水平处的一组孔口7。通过将电缆垂直通过垂直通道15，直到它的端部穿入相应的孔口7，以便将这个裸露的端部电连接到在电路断路器1的相应的接线端上，能够固定电缆。

换句话说，如电缆24不通过垂直通过道15因此亦就不通过环形室，就不可能将电缆24连接到电路断路器1的接线端上。

在图1所示的实例中，因此四根电缆能够连接到位置与四个孔口7相对应的四个接线端上，因此，这四根电缆一起通过垂直通道15并通过在第一分部13中环绕垂直通道15的总和互感器11的磁性环形室。四根电缆一起构成一个初级绕组，环绕总和互感器11的磁性环形室的二次绕组能够当流经四根电缆的电流之和不等于零时，如公知的那样产生电信号。

当然，总和互感器11的二次绕组以这样一种方式电连接到在第二分部17中所容纳的跳闸继电器，使得当在二次绕组的端子上出现的电信号能够使跳闸继电器按常规方式，直接地或间接地动作，这个跳闸继电器能够依次按常规方式经过操动销20使电路断路器1脱扣跳闸。

在本发明的差动保护装置10的壳体12的内部，可以包括一组能够以常规方式实现差动保护功能的电动、电子和/或电磁元件。然而，在很多情况下，这些电动的、电子的和/或电磁的元件为了操动需要提供电源。为了在本发明的差动保护装置10中得到这样的电源，该差动保护装置10还包含如图1到图4所示的连接条22，其从第一分部13的上部水平面14向上伸出。这些连接条22以这样一种方式配置，使得当差动保护装置10结合到电路断路器1上时，连接条22经过在电路断路器1的下部水平面6水平处配置的对应孔口7与断路器实现连接。

在图4中示有接线端23，其一般容纳在电路断路器1的内部，朝向对应的孔口7。还示有电缆24，其一般通过差动保护装置10的垂直通道15，它的裸露的端部装到所要连接的接线端23上。还可以看到，当差动保护装置10结合到电路断路器1时，连接条22自动地装入接线端23的孔内，因此在进行这种结合时，上述的分部连接可以易于实现。

在图2和图3上，该差动保护装置是根据图1所示的差动保护装置相对变化的另一实施例而形成的。这个另外的实施例在于，图1中的差动保护装置的垂直通道15被某一数量的垂直通道15A、15B、15C、15D所替代，它们的配置对应于电路断路器1的各孔口7。因此，每根电缆24通入一单个的垂直通道，在这种单个的通道中电缆被较好地引导。象图1所示的实施例一样，总和互感器11环绕着由这些不同的通道15A到15D所形成的组件。

在图5中表示本发明的另外一个实施例，其中差动保护装置10的壳体12不是象图1到图3所示的实施例那样由单体构成的，而是由两个单独的部分12A和12B所构成的。壳体12A适当对应于第一实施例的分部17，壳体12B适当对应于第一实施例的分部13。在两个单独的壳体12A和12B上装有各可拆卸的固定元件，以便壳体12B可以任意地装在壳体12A的上表面30(如在图5的左面部分所表示的)或者装在壳体12A的下表面31(如在图5的右面部分所表示的)。这个另外的实施例能够使构成为本发明的差动保护装置的壳体12的相同元件部分分别用来构成能够用于测量电路断路器的各输入电缆处的不同电流、或者用于测量在电路断路器的各输出电缆处的不同电流的差动保护装置。

Claims (4)

1.一种能够装到电路断路器(1)上的差动保护装置(10)，所述的电路断路器(1)呈平行六面体形并包括：

——电路断路器脱扣跳闸机构，

——第一侧面(6)，其包括一排用于与接线端连接的水平排列的孔口(7)，和

——第二侧面(4)，其与第一侧面(6)垂直；

所述装置(10)在壳体(12)中包括：

——一个总和互感器(11)，其包含一个磁性环形室和一个能输出信号的二次绕组，和

——一个跳闸继电器，其由所述信号控制，用于操动电路断路器(1)的脱扣跳闸机构；

其特征在于：

所述的差动保护装置的壳体(12)包含两个互相垂直的分部(13、17)，它们都呈平行六面体形；

第一分部(13)压靠在电路断路器壳体的所述第一侧面(6)上，其包含沿垂直轴线的环形室和具有至少一个贯通的垂直通道(15)，以便产生一个当将电缆(24)连接到接线端上时所必需的通过所述环形室的通道；和

第二分部(17)，其压靠在电路断路器的第二侧面(4)上并包含跳闸继电器。

2.根据权利要求1所述的差动保护装置，其特征在于，第一分部(13)和第二分部(17)是由单独的壳体(12B，12A)构成的，使得构成为第一部分的单独壳体(12B)可以固定在构成第二分部的壳体(12A)的上表面(30)上，或者固定在构成第二分部的壳体(12A)的下表面(31)上。

3.根据上述权利要求中的任何一个所述的差动保护装置，其特征在于，所述垂直通道(15)是由与电路断路器(1)的各孔口(7)对应布置的几个通道(15A到15D)所构成的。

4.根据权利要求1或2所述的差动保护装置，其特征在于，第一分部还包括伸出的连接条，用于经过孔口与接线端相连接并用于向差动保护装置提供电源。

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