CN106356754A - 具有电弧消除器的开关设备的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电弧消除器的开关设备的结构，所述结构包括：电弧光学传感器，用于检测电弧；继电器，用于通过接收由电弧光学传感器检测到的电弧信号来判定故障电流出现或未出现；以及电弧消除器，用于响应于关于所判定的故障电流的操作信号来使电弧产生侧的母线接地，其中电弧消除器在开关设备内具有测试位置或工作位置。

Description

具有电弧消除器的开关设备的结构
技术领域
本说明书涉及一种开关设备的结构，且更确切地，涉及一种具有电弧消除器的开关设备的结构，其通过将该电弧消除器以推和拉的方式安装于开关设备内，甚至在上断路器并未断开的激活状态下也能够维修和维护电弧消除器。
背景技术
一般而言，当开关设备中产生电弧故障(电弧闪光)时，位于设备外部的人员可能处于危险之中。大多数非常巨大的电弧能量会损坏开关设备并且损坏的开关设备不能再使用。从经济角度这会造成用户的巨大损失。
电弧消除器是一种具有闭合能力的高速接地开关。一旦开关设备中产生电弧闪光，安装在开关设备附近的光学传感器就立即检测到产生的电弧故障。相应地，专用继电器向电弧消除器发送操作信号从而电弧消除器可以进行接地操作。
故障电流通过接地操作来放电，因而该电弧在故障产生点被自动消除。
因此，电弧消除器应该与母线相连以便于消除故障电流。尽管没有说明，但电弧消除器和母线通过下述三种方式相连。
对于作为第一种连接方式的安装在上部处，电弧消除器安装在断路器柜(panel)的母线室的上部处并直接连接到母线。
对于作为第二种连接方式的安装在侧面处，电弧消除器安装在开关设备的母线室的侧面处并直接连接到母线。
对于作为第三种连接方式的安装电弧消除器专用柜，将一个电弧消除器柜安装在断路器柜的侧面处，并且该电弧消除器安装在该电弧消除器柜处。在这种情况下，专用柜的母线室连接到另一个断路器柜的母线室。
如此，由于在现有技术中电弧消除器直接与母线相连，所以仅在断开上游断路器，其他负荷侧也断电之后才允许维修电弧消除器。
对于电弧消除器安装在母线室的上部处，电弧消除器定位高于基准开关设备，并且安装于母线室中的电弧放电装置应被重新定位在另一位置处。
此外，对于电弧消除器安装在侧面，难以进一步保证开关设备的安装空间。
发明内容
因此，详细说明书的方案提供了一种具有电弧消除器的开关设备的结构，其能够通过防止电弧故障使由于电弧故障造成的损失最小化，并且维修和维护具有其中以推和拉方式安装有电弧消除器的开关设备。
为了实现这些和其他的优点，并且根据本说明书的目的，正如在此具体实施和宽泛描述的，提供一种具有电弧消除器的开关设备的结构，在开关设备的结构中，包括：电弧光学传感器，用于检测电弧；继电器，用于通过接收由电弧光学传感器检测到的电弧信号来判定故障电流出现或未出现；以及电弧消除器，用于响应于关于被判定的故障电流的操作信号来使电弧产生侧的母线接地，其中电弧消除器联接到托架输送机以便能够在开关设备内来回水平移动从而定位在测试位置或工作位置。
开关设备的结构可以根据上游母线结构、下游母线结构、提升柜结构、联络柜结构和电缆插入结构中的一种与电弧消除器一起设置在相同的柜上。
开关设备的结构除了布置于其中的电弧消除器以外还可以包括：多个梅花触头，其设置在前表面上；遮挡驱动装置，其设置在侧表面上；托架输送机，其设置在下表面处；以及套管，其可与梅花触头接触。
电弧消除器可以采用使电弧消除器沿着轨道移动、遮挡驱动装置打开遮挡套管的遮挡板，并且梅花触头插入套管以使达到与内部导体接触的方式来置于工作位置处。
提升柜(riser panel)结构可以是一种在其中电弧消除器连接在上游母线和下游母线之间的结构。
联络柜(tie panel)结构可以被配置为使得电弧消除器连接在上游母线和下游母线之间，并且联络柜断路器连接在上游母线和下游母线中的一个与电弧消除器之间。
电缆插入结构可以被配置为使得电弧消除器连接到下游母线，并且主断路器设置在电弧消除器和电缆插入结构之间。
根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构能够通过防止电弧故障来使由于电弧故障造成的损失最小化，并且允许维修其中以推和拉方式设置有电弧消除器的开关设备。
本申请进一步的适用范围将从下文给出的详细描述中变得更加显而易见。但是，应该可以理解的是，由于在本发明的精神和范围内的各种变化和修改通过详细描述对本领域的技术人员来说将变得显而易见，所以仅仅通过说明的方式给出详细描述和具体示例，而详细描述和具体示例表示本发明的优选实施例。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书并且构成本说明书的一部分，附图中示出了示例性实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1为示意地示出根据本发明的电弧保护系统(APS)的配置视图；
图2为示意地示出根据本发明的具有电弧消除器的开关设备结构的立体图；
图3为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中的电弧消除器的配置的示意图；
图4为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构的侧视图，其示意地示出电弧消除器与套管分离的状态；
图5为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构的侧视图，其示意地示出电弧消除器与套管联接的状态；
图6为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于上游母线结构的具有电弧消除器的开关设备结构的示意图；
图7为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备结构中，应用于上游母线结构的具有电弧消除器的开关设备结构的内部电路的配置视图；
图8为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于下游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的配置视图；
图9为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于下游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图；
图10为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于提升柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图；
图11为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于提升柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图；
图12为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于联络柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图；
图13为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于联络柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图；
图14为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于电缆插入结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图；
图15为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于电缆插入结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
具体实施方式
现在将参考附图对根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构进行详细描述。
图1为示意地示出根据本发明的电弧保护系统(APS)的配置视图。
如图1所示，根据本发明的电弧保护系统可以包括：继电器110，与继电器110相连的电弧消除器控制装置120，与电弧消除器控制装置120相连并从电弧消除器控制装置120接收所施加的操作电流的电弧消除器130；检测电弧故障(或电弧闪光)190的电弧光学传感器150，将检测到的电弧故障信号发送给继电器110的从动装置(slave)140，与继电器110相连的电流互感器160，均与电流互感器160的一侧相连的变压器162和上游断路器(CB)170，以及与电流互感器160的另一侧相连的主断路器180。
此处，与继电器110相连的电流互感器160可以测量变压器162的次级电流水平。当变压器162的次级过电流或者故障电流流动时，电流互感器160传送信号给继电器110并操作主断路器180。
变压器162为一种将高电压变换为低电压的装置，且可以指的是分布型变压器。
上游断路器170是变压器162的初级保护装置，并且主断路器180是变压器162的次级保护装置。
在根据本发明的具有这样的配置的电弧保护系统中，当在开关设备的母线上产生电弧故障190时，安装于相应柜处的电弧光学传感器150检测到电弧故障190，并通过从动装置140将信号传送给继电器110。
同时地，继电器110通过电流互感器160识别故障电流并将操作信号传送给电弧消除器控制装置120。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速传送给电弧消除器130。
在这种情况下，电弧消除器130操作以将母线接地。并且然后，导致电弧的故障电流通过接地电路流向地面。因此电弧在产生电弧的部处自动消除。
图2为示意地示出根据本发明的具有电弧消除器的开关设备100的结构的立体图。
如图2所示，电弧消除器130布置于根据本发明的开关设备100内。
图3为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中电弧消除器的配置的示意图。
如图3所示，布置于根据本发明的开关设备100内的电弧消除器130可以包括多个设置于其前表面上的梅花触头132、设置于侧表面上的遮挡驱动装置134、以及设置于其下表面上的托架输送机136。
图4为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构的侧视图，其示意地示出电弧消除器与套管分离的状态。
如图4所示，当电弧消除器130安装在开关设备100内时，电弧消除器130位于测试位置处，在测试位置处电弧消除器130未与后套管210相连。
图5为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构的侧视图，其示意地示出电弧消除器与套管联接的状态。
如图5所示，在前门关闭并且手动操作手柄(未示出)通过操作孔(未示出)插入的状态下，当手动操作手柄转动时，电弧消除器130沿着轨道(未示出)向前移动，所述轨道与下托架输送机136一起被布置于柜内。
响应于电弧消除器130沿着轨道向前移动，遮挡驱动装置(见图3的134)打开遮挡套管210的遮挡板(未示出)，并因此将梅花触头132插入套管210从而使其与内部导体相接触。
当梅花触头132与导体完全达到接触时，如图5所示，电弧消除器130可以位于工作位置并且托架输送机136(见图3)不再移动。
另一方面，当手动操作手柄沿相反方向转动以将电弧消除器130从工作位置切换为测试位置时，托架输送机136向外移动。
与之响应的，梅花触头132与位于套管210内的导体完全分离并从套管210处移开。从而，释放遮挡驱动装置134并使遮挡板恢复到其原始位置以遮挡套管210。
当电弧消除器130位于测试位置时，托架输送机136不可以再向外移动。
下文中，将参考图6到15对根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构的各种实施例进行描述。
具有电弧消除器的开关设备的结构的范例可以包括：上游母线结构、下游母线结构、提升柜(PNL)结构、联络柜(PNL)结构，以及电缆插入结构。
图6为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备结构中，应用于上游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图。
图7为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于上游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
图6和7示出了作为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的第一实施例的第一开关设备100a。第一开关设备100a的结构是一种在其中电弧消除器130与上游母线101相连的结构。在这种情况下，在第一开关设备100a内与上游母线101相连的电弧消除器130可以用来在母线出现故障时将母线接地。
以此方式，当第一开关设备100a的上游母线101发生电弧故障时，安装在相应柜上的电弧光学传感器150(见图1)检测到电弧，并将信号通过从动装置140(见图1)发送给继电器110(见图1)。
然后，继电器110识别故障电流并将操作信号发送给电弧消除器控制装置120(见图1)。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速发送给电弧消除器130。
因此，当电弧消除器130将上游母线101接地时，引起电弧的故障电流通过接地电路流向地面。这可能会导致自动消除电弧产生部处的电弧。
同时，图8为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于下游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的配置视图。
图9为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于下游母线结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
图8和9示出了作为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的第二实施例的第二开关设备100b。第二开关设备100b的结构是一种在其中电弧消除器130与下游母线103相连的结构。在这种情况下，在第二开关设备100b内与下游母线103相连的电弧消除器130可以用来在母线出现故障时将母线接地。
以此方式，当第二开关设备100b的下游母线103发生电弧故障时，安装于相应柜上的电弧光学传感器150(见图1)检测到电弧，并将信号通过从动装置140(见图1)发送给继电器110(见图1)。
然后，继电器110识别故障电流并将操作信号发送给电弧消除器控制装置120(见图1)。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速发送给电弧消除器130。
因此，当电弧消除器130将下游母线103接地时，引起电弧的故障电流通过接地电路流向地面。这可能会导致自动消除电弧产生部处的电弧。
同时，图10为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于提升柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图。
图11为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于提升柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
图10和11示出了作为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的第三实施例的第三开关设备100c。第三开关设备100c的结构是一种在其中电弧消除器130连接在上游母线101和下游母线103之间的结构。在这种情况下，在第三开关设备100c内连接至上游母线101和下游母线103的电弧消除器130可以用来在母线出现故障时将母线接地。
以此方式，当第三开关设备100c的上游母线101或者下游母线103上发生电弧故障时，安装于相应柜上的电弧光学传感器150(见图1)检测到电弧，并将信号通过从动装置140(见图1)发送给继电器110(见图1)。
然后，继电器110识别故障电流并将操作信号发送给电弧消除器控制装置120(见图1)。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速发送给电弧消除器130。
因此，当电弧消除器130将上游母线或者下游母线103接地时，引起电弧的故障电流通过接地电路流向地面。这可能会导致自动消除电弧产生部的电弧。
同时，图12为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于联络柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图。
图13为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于联络柜结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
图12和13示出了作为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的第四实施例的第四开关设备100d。第四开关设备100d的结构是一种在其中电弧消除器130连接在上游母线101和下游母线103之间并且联络柜断路器230连接在上游母线101和下游母线103中的一个与电弧消除器130之间的结构。在这种情况下，在第四开关设备100d内连接至上游母线101和下游母线103的电弧消除器130可以用来在母线出现故障时将母线接地。
以此方式，当第四开关设备100d的上游母线101和下游母线103中的一个发生电弧故障时，安装于相应柜上的电弧光学传感器150(见图1)检测到电弧，并将信号通过从动装置140(见图1)发送给继电器110(见图1)。
然后，继电器110识别故障电流并将操作信号发送给电弧消除器控制装置120(见图1)。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速发送给电弧消除器130。
因此，当电弧消除器130使用联络柜断路器230断开上游母线101和下游母线103中的一个并将另一个母线接地时，引起电弧的故障电流通过接地电路流向地面。这可能会导致自动消除电弧产生部处的电弧。在这种情况下，联络柜断路器230可以用来连接和保护母线。
同时，图14为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于电缆插入结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的示意图。
图15为示出在根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构中，应用于电缆插入结构的具有电弧消除器的开关设备的结构的内部电路的配置视图。
图14和15示出了作为根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的第五实施例的第五开关设备100e。第五开关设备100e的结构是一种在其中电弧消除器130与下游母线103相连并且主断路器180连接在电弧消除器130和电缆插入结构之间的结构。在这种情况下，在第五开关设备100e内与下游母线103相连的电弧消除器130可以用来在母线出现故障时将母线接地。
如此，当第五开关设备100e的下游母线103发生电弧故障时，安装于相应柜上的电弧光学传感器150(见图1)检测到电弧，并将信号通过从动装置140(见图1)发送给继电器110(见图1)。
然后，继电器110识别故障电流并将操作信号发送给电弧消除器控制装置120(见图1)。然后电弧消除器控制装置120将操作信号快速发送给电弧消除器130。
因此，当电弧消除器130将下游母线103接地时，引起电弧的故障电流通过接地电路流向地面。这可能会导致自动消除电弧产生部处的电弧。在这种情况下，主断路器180可以用来保护电缆的进口或者出口。
如上所述，根据本发明的具有电弧消除器的开关设备的结构可以通过防止电弧故障来使由电弧故障造成的损失最小化，并允许在其中以推和拉的方式安装有电弧消除器的开关设备的维修。
具体地，本发明可以被配置为使得发生电弧故障时继电器就发送操作信号并且电弧消除器快速操作以消除该电弧。在平时，电弧消除器一直断开并因此电流不可以流动。
另外，当电弧消除器需要维修和维护的时候，可以利用托架拉出电弧消除器，这可以允许开关设备在正常状态下操作而不必断开电源。
已经参考附图对这些实施例进行了描述但是本发明可以不局限于此。
已经参考仅仅是示例的实施例对本发明进行了说明。对于本领域技术人员来说将显而易见地是在不偏离本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种修改和变化。因此，本发明旨在涵盖在所附权利要求书及其等同物的范围内所提供的本发明的修改和变化。

Claims (7)

1.一种具有电弧消除器的开关设备的结构，在开关设备的结构中，包括：电弧光学传感器，用于检测电弧；继电器，用于通过接收由所述电弧光学传感器检测到的电弧信号来判定故障电流出现或未出现；以及电弧消除器，用于响应于根据所述故障电流从所述继电器施加的操作信号来使电弧产生侧的母线接地，
其特征在于，所述电弧消除器被联接到托架输送机以在所述开关设备内能够来回水平移动从而定位在测试位置或工作位置。
2.权利要求1所述的结构，其中所述开关设备的所述结构根据上游母线结构、下游母线结构、提升柜结构、联络柜结构和电缆插入结构中的一种，与所述电弧消除器一起设置在相同的柜上。
3.权利要求1所述的结构，其中所述开关设备的所述结构除了布置于其中的所述电弧消除器以外还包括：多个梅花触头，其设置在前表面上；遮挡驱动装置，其设置在侧表面上；托架输送机，其设置在下表面处；以及套管，其能够与所述梅花触头接触。
4.权利要求3所述的结构，其中所述电弧消除器采用使所述电弧消除器沿着轨道移动、所述遮挡驱动装置打开遮挡所述套管的遮挡板、并且所述梅花触头插入所述套管以使达到与内部导体接触的方式来置于所述工作位置处。
5.权利要求2所述的结构，其中所述提升柜结构是一种在其中所述电弧消除器连接在上游母线和下游母线之间的结构。
6.权利要求2所述的结构，其中所述联络柜结构被配置为使得所述电弧消除器连接在上游母线和下游母线之间，并且联络柜断路器连接在所述上游母线和所述下游母线中的一个与所述电弧消除器之间。
7.权利要求2所述的结构，其中所述电缆插入结构被配置为使得所述电弧消除器与下游母线相连，并且主断路器设置在所述电弧消除器和所述电缆插入结构之间。
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