CN106129954A - 断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及断路器，具有：触发单元，用于中断电路；电流传感器，用于确定流过断路器的电流；用于ZSI信号的输入端，在其上可接收在能量汇侧在前设置的断路器的禁止信号；上述部件都与控制单元连接且控制单元构造为，设有禁止功能，使得所确定的电流与a)第一电流边界值相比较，在超过其时必须对于第一时间间隔存在第一电流值才能引起电路中断，b)与第二电流边界值相比较：若断开禁止功能，必须对于第二时间间隔存在该第二电流边界值才能引起中断；若接入禁止功能并且缺少禁止信号，必须对于第三时间间隔存在该第二电流边界值才能引起中断；若接入禁止功能并且施加禁止信号，必须对于第四时间间隔存在该第二电流边界值才能引起中断。

Description

断路器

技术领域

本发明涉及一种断路器。

本发明涉及断路器，诸如塑壳断路器(也就是Moulded Case CircuitBreaker)、空气断路器(也就是Air Circuit Breaker)或类似的断路器。

背景技术

断路器是特殊的开关或保护设备和/或开关设备，其被设计为，使得其在多种故障条件下，诸如接地、相位反向、过载和短路，在电网中，例如在低压电网中能够接入和断开、保持以及可靠地断开负载电流、高的过载和短路电流。在电设备中使用这样的开关设备作为馈电开关、配电开关、耦合开关和输出开关。在开关和保护电动机、电容器、发电机、变压器、汇流排和电缆时也使用这样的开关。

特别是可以在低压电网，也就是具有直至1000伏特交流电压或1500伏特直流电压的电压或额定电压的电网中，使用断路器。该断路器具有传感器单元，诸如电流传感器，其测量流过开关的电流。

特别是在低压范围内，对于16至6300安培的电流强度或测定电流范围使用断路器。特别地在16至1600安培的范围内，更特殊地在63或125至1600安培的范围内用作塑壳断路器，以及在630至6300安培的范围内，更特殊地在1200至6300安培的范围内用作开放的或者说空气断路器。

通常地，断路器具有用于中断电路的触发单元，其例如以打开或闭合电路的触点实现。此外，断路器具有控制单元，其可以中央地或分布地实现。在超过例如通过特性曲线定义的电流边界值或/和电流-时间间隔-边界值的情况下中断电路的断路器。

第一电流边界值Ii，其必须超过仅短的第一时间间隔t1才能引起中断，该第一电流边界值在此例如是用于所谓的不延迟的保护或短路保护的电流值。不延迟意味着以最小可能的或设置的短的断路器触发时间来中断。

断路器的例如可调节的、必须对于第二时间间隔t2存在才能引起中断的第二电流边界值Isd例如是用于所谓的短延时的中断或触发的电流边界值。该第二电流边界值Isd定义了从其开始进行短延时的中断的电流幅度。在此，电流必须对于第二时间间隔t2存在，之后才能进行中断。短延时的中断或触发可以包括可调节的第二时间间隔t2或延迟。

如果电流上升到超过第二电流边界值Isd，则随着电流增加，用于引起中断的第二时间间隔t2减小。

如果例如电流对于大于所设置的延迟的时间上升到超过第二电流边界值Isd，则在第二时间间隔t2之后进行中断。

如果电流上升到超过第二电流边界值Isd，则在短延时的触发的取决于电流的特性的情况下随着电流增加，用于引起中断的第二时间间隔t2减小。

如果达到第一电流边界值Ii，则通常进行电路的不延迟的中断。

断路器被用于分配电能。在能量分配设备中出现故障的情况下，直接布置在故障之前的断路器应当识别故障电流、进行触发并且断开电流。这被称为选择性或选择性的触发。

在例如能量源和能量汇之间，即在电流源和耗电器之间的多个断路器的串联电路中，通常识别所有处于路径上的断路器的过载或短路。在许多条件下断开距故障最近的断路器是值得期望的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，改善一种开头提到的类型的断路器。

上述技术问题通过具有按照本发明的特征的断路器来解决。

按照本发明，设置用于电路的断路器，具有：

-触发单元，用于中断电路，

-至少一个电流传感器，用于确定流过断路器的电流I，

-用于ZSI信号的输入端，在其上可以接收在能量汇侧在前设置的断路器的禁止信号，

-所有部件都与控制单元连接并且该控制单元被构造为，

使得设置可接入的禁止功能ZSI，

使得所确定的电流I与

a)第一电流边界值Ii相比较，在超过其时必须对于第一时间间隔t1存在该第一电流值才能引起电路中断，

b)与低于第一电流边界值Ii的(也就是更小的)第二电流边界值Isd相比较，

-在断开禁止功能ZSI的情况下，必须对于超过第一时间间隔的第二时间间隔t2存在该第二电流边界值Isd才能引起中断，

-在接入禁止功能ZSI并且缺少禁止信号的情况下，必须对于第三时间间隔t3存在该第二电流边界值Isd才能引起中断，

-在接入禁止功能ZSI并且施加禁止信号的情况下，必须对于超过第三时间间隔的第四时间间隔t4存在该第二电流边界值Isd才能引起中断，

其中在接入禁止功能并且施加禁止信号的情况下在超过第一电流边界值Ii时必须对于超过第一时间间隔的第五时间间隔t5存在该第一电流边界值才能引起中断。

此外，可以设置用于ZSI信号的输出端，以便向着电源侧设置的断路器发送禁止信号。

这尤其具有如下优点，即，特别地在不延迟的保护的情况下，也就是在达到高的第一电流边界值的情况下，特别是对于直接的中断，对于第五时间间隔t5实现禁止中断。由此在极高的电流的情况下也能实现选择性，也就是距故障最近的断路器可以中断电路。

在本发明的优选的实施方式中，第二时间间隔t2大于或等于第一时间间隔t1。这尤其具有如下优点，即，避免了断路器过载。

在本发明的优选的实施方式中，第三时间间隔t3等于第二时间间隔t2。这尤其具有如下优点，即，能够仅以一个定时器特别简单的实现，该定时器可以被用于两个工作模式。

在本发明的优选的实施方式中，第三时间间隔t3大于第一时间间隔t1。这尤其具有如下优点，即，同样避免了断路器的过载。

在本发明的优选的实施方式中，第二电流边界值Isd或/和第二时间间隔t2实施为在断路器上可调节。这尤其具有如下优点，即，通过操作人员能够单独地匹配断路器的运行参数。

在本发明的优选的实施方式中，将所确定的电流I与

c)低于第二电流边界值Isd的第三电流边界值Ilt相比较，在超过其时必须对于第六时间间隔t6存在该第三电流边界值才能引起中断。这尤其具有如下优点，即，仅在例如按照电流-时间间隔-特性曲线存在超过时间限制的过电流条件的情况下才进行断开，也就是确保能量的最大供应，在极短时的过电流的情况下不进行断开。

在本发明的优选的实施方式中，第六时间间隔t6大于第二或第三时间间隔t3。这尤其具有如下优点，即，避免了断路器的过载。

在本发明的优选的实施方式中，第六时间间隔t6大于第五或第四时间间隔。这尤其具有如下优点，即，避免了断路器的过载。

在本发明的优选的实施方式中，断路器是开放的或空气断路器。这尤其具有如下优点，即，在此本发明特别通用地应用在选择性的配电网中并且按照本发明的特征扩展了应用范围。

在本发明的优选的实施方式中，断路器是塑壳断路器。这尤其具有如下优点，即，在此本发明特别通用地应用在选择性的配电网中并且按照本发明的特征扩展了应用范围。

本发明的所有实施方式引起断路器的改善。

附图说明

本发明的所描述的特性、特征和优点以及其怎样实现的方式由下面对结合附图详细解释的实施例的描述更清楚和明确地理解。

附图中：

图1示出了用于解释本发明的两个断路器的串联电路，

图2示出了断路器的第一流程图，

图3示出了断路器的第二流程图。

具体实施方式

图1示出了能量源EQ，诸如电流源或低压电网的馈电位置。其在能量汇侧与第一断路器Q1连接。该第一断路器又与第二断路器Q2连接，在该第二断路器上连接能量汇ES，诸如耗电器或负载。在第一断路器Q1上在能量汇侧可以连接类似于第二断路器Q2的另外的断路器，其又与另外的能量汇或耗电器连接。

距能量汇ES最近的第二断路器Q2经由通信连接VZSI与第一断路器Q1连接。在多个串联连接的断路器中以类似的方式连接。

为了能够实现断开距故障最近的断路器，对于所谓的短延时的触发，也就是对于超过第二电流边界值Isd的电流值设置所谓的区域选择性联锁(Zone Selective Interlocking)，也称为ZSI。为此，当第二断路器Q2识别触发条件时，例如在过电流或短路的情况下，第二断路器Q2经由通信连接VZSI将信号(也称为ZSI信号)发送到其在电源方向上上级设置的或在前设置的断路器，例如第一断路器Q1。在(上级设置的)第一断路器Q1中激活禁止功能和接收这样的信号或禁止信号的情况下，接着该第一断路器对于最大的预定时间，例如对于第四时间间隔t4禁止其触发或中断电路，该第四时间间隔例如也可以依据故障电流的幅度来改变。由此，在能量汇方向上在前设置的断路器Q2可以中断电路，也就是距故障最近布置的断路器，而无需附加地中断在电源方向上上级设置的断路器Q1，因为该上级设置的断路器延迟其触发。

如果距故障最近的断路器没有中断电路，则上级设置的断路器可以在禁止时间或第四时间间隔t4结束之后为安全起见中断电路。

在不施加禁止信号和接入禁止功能ZSI的情况下，在施加第二电流边界值的情况下在第三时间间隔t3结束之后进行中断/断开。

在断开禁止功能ZSI的情况下，在施加第二电流边界值的情况下在第二时间间隔t2之后进行中断/断开。

第二和第三时间间隔可以是相同的或处于相同的时间范围，但也可以不是。

在达到第一电流边界值Ii时(该第一电流边界值大多大于第二电流边界值Isd)利用短的时间间隔t1(该时间间隔大多通过断路器的最小断开时间预先给出)进行不延迟的中断，以用于保护断路器。

利用这样的ZSI信号在考虑最小的能量中断情况下分级和级联，也就是仅断开实际有故障的电路是可能的。

图2示出了断路器的第一流程图。在第一步骤1中，将所确定的电流I与第一电流边界值Ii相比较。

如果所确定的电流I大于第一电流边界值Ii，即I>Ii？，如果“是”，则在步骤11中进行电路的中断。

如果所确定的电流I小于第一电流边界值Ii，即如果“否”，则在步骤2中对于短延时的中断将所确定的电流I与第二电流边界值Isd相比较，即I>Isd？

如果所确定的电流I小于第二电流边界值Isd，即如果“否”，则在步骤3中对于长延时的中断将所确定的电流I与第三电流边界值Ilt相比较，即I>Ilt？

如果所确定的电流I小于第三电流边界值Ilt，即如果“否”，则可以又以步骤1从开头开始算法或可以在又以步骤1开始之前在步骤10中检查另外的保护标准。

如果在步骤3中，所确定的电流I大于第三电流边界值Ilt，即如果“是”，则当对于第六时间间隔t6超过第三电流边界值Ilt时，在步骤9中进行例如长延时的中断。然后在步骤11中进行电路的中断。

如果在步骤2中，所确定的电流I大于第二电流边界值Isd，即如果“是”，则在步骤4中检查，是否接入了可接入的禁止功能ZSI。

如果禁止功能ZSI是断开的，即如果“否”，则在步骤7中检查，是否对于第二时间间隔存在第二电流边界值Isd，如果是，则在步骤11中进行电路的中断。

如果禁止功能ZSI是接入的，即，如果“是”，则在步骤5中检查，是否从在能量汇方向上存在的断路器接收到或施加了禁止信号，例如经由通信连接VZSI。

如果未施加禁止信号，即如果“否”，则在步骤8中检查，是否对于第三时间间隔t3超过第二电流边界值Isd，如果是，则在步骤11中进行电路的中断。

如果存在来自能量汇方向上在前设置的断路器(例如Q2)的禁止信号，即如果“是”，则在步骤6中检查，在第四时间间隔t4之后是否还超过第二电流边界值Isd，如果“是”，则在步骤11中进行中断，如果否，也就是在前设置的、距故障最近的断路器已经中断了电路，则结束过程并且可以从开头在步骤1中开始或在步骤1与步骤2之间继续，如所示出的那样。

第四时间间隔t4在此通常是长的或相对长的时间间隔，从而对于该电流强度，在前设置的、接近故障的断路器具有足够的时间来中断电路。

图3示出了按照图2的断路器的第二流程图，具有如下区别，即，按照本发明设置另外的步骤12、13和14。

在第一步骤1中将所确定的电流I与第一电流边界值Ii相比较。

如果所确定的电流I大于第一电流边界值Ii，即I>Ii？，如果“是”，则在步骤12中检查，是否接入了禁止功能ZSI。

如果禁止功能ZSI是断开的，即如果“否”，则在步骤11中对于第一时间间隔t1的情况直接中断电路。

如果禁止功能ZSI是接入的，即如果“是”，则在步骤13中检查，是否由能量汇方向上在前设置的断路器，例如断路器Q2给出或从其接收了禁止信号，例如经由通信连接VZSI。

如果未施加禁止信号，即如果“否”，则在步骤11中进行电路的中断。

如果存在来自能量汇方向上在前设置的断路器(例如Q2)的禁止信号，即如果“是”，则在步骤14中对于第五时间间隔t5禁止中断。如果在该第五时间间隔t5之后所确定的电流I还大于第一电流边界值Ii，即如果“是”，则在步骤11中进行电路的中断。否则，如果“否”，则在前设置的断路器已经中断了电路并且可以在步骤1中重新开始。

所描述的方法在此被视为纯示例性的并且当然可以在细节上不同，而不脱离保护范围。该原理应当是清楚的。

第五时间间隔t5在此是长的或相对长的时间间隔，从而对于该故障电流，在前设置的、接近故障的断路器具有足够的时间来中断电路。第五时间间隔t5在此可以比第四时间间隔t4更短。在故障电流较高的情况下断路器的负荷更高。

虽然本发明在细节上通过实施例详细阐述和描述，但是本发明不受所公开的示例限制并且可以由专业人员从中导出其它方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于电路的断路器，具有：

-触发单元，用于中断电路，

-至少一个电流传感器，用于确定流过断路器的电流(I)，

-用于ZSI信号的输入端，在其上能够接收在能量汇侧在前设置的断路器的禁止信号，

-上述所有部件都与控制单元连接并且该控制单元被构造为，

使得设置可接入的禁止功能(ZSI)，

使得所确定的电流(I)与

a)第一电流边界值(Ii)相比较，在超过其时必须对于第一时间间隔(t1)存在该第一电流值才能引起电路中断，

b)与低于第一电流边界值(Ii)的第二电流边界值(Isd)相比较，

-在断开禁止功能(ZSI)的情况下，必须对于第二时间间隔(t2)存在该第二电流边界值(Isd)才能引起中断，

-在接入禁止功能(ZSI)并且缺少禁止信号的情况下，必须对于第三时间间隔(t3)存在该第二电流边界值(Isd)才能引起中断，

-在接入禁止功能(ZSI)并且施加禁止信号的情况下，必须对于超过第三时间间隔的第四时间间隔(t4)存在该第二电流边界值(Isd)才能引起中断，

其中在接入禁止功能并且施加禁止信号的情况下在超过第一电流边界值(Ii)时必须对于超过第一时间间隔的第五时间间隔(t5)存在该第一电流边界值才能引起中断。

2.根据权利要求1所述的断路器，其特征在于，所述第二时间间隔(t2)大于或等于所述第一时间间隔(t1)。

3.根据权利要求1或2所述的断路器，其特征在于，所述第三时间间隔(t3)等于所述第二时间间隔(t2)。

4.根据权利要求1、2或3所述的断路器，其特征在于，所述第三时间间隔(t3)大于所述第一时间间隔(t1)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，第二电流边界值(Isd)或/和第二时间间隔(t2)在断路器上实施为可调节的。

6.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，将所确定的电流(I)与

c)低于第二电流边界值(Isd)的第三电流边界值(Ilt)相比较，在超过其时必须对于第六时间间隔(t6)存在该第三电流边界值才能引起中断。

7.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第六时间间隔(t6)大于第二或第三时间间隔(t3)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述第六时间间隔(t6)大于第五或第四时间间隔。

9.根据上述权利要求中任一项所述的断路器，其特征在于，所述断路器是开放的断路器或者说空气断路器。

10.根据上述权利要求1至8中任一项所述的断路器，其特征在于，所述断路器是塑壳断路器。