CN107634498A - 一种多功能保护负荷开关柜及电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及配电变压器保护的技术领域，更具体地，涉及一种多功能保护负荷柜及电路结构。本发明通过在传统的负荷开关的基础上，增加综合继电保护装置、电流互感器和零序电流互感器，当负荷正常运行时，综合继电保护装置不动作；当负荷过载运行，电路电流达到定时限过流值时，触发定时限过流保护装置的定时限过流保护动作，使负荷开关分闸；当电路不平衡电流达到整定值时，触发零序过流保护装置的零序保护动作，使负荷开关分闸；本发明的投资成本小，且避免了传统的负荷开关没有配置保护而导致的客户事故出门。

Description

一种多功能保护负荷开关柜及电路结构

技术领域

本发明涉及配电变压器保护的技术领域，更具体地，涉及一种多功能保护负荷开关柜及电路结构。

背景技术

目前配电变压器的保护配置一般采用负荷开关、断路器和负荷开关-熔断器组合电器三种，它们在技术及经济方面各有差异。然而，断路器保护存在反应速度慢的缺点：当油浸式变压器内部发生短路故障时，短路电流非常大，如果在20 ms时间内不能切除短路故障，就会导致变压器的严重损坏；而断路器的开断时间由3部分组成：继电保护动作时间、断路器固有动作时间以及燃弧时间，耗时超过60 ms；可见断路器虽然已经动作，但由于动作时间超过20 ms，变压器仍然被损坏；且断路器投资成本大，构造复杂，须定期检验。传统的负荷开关-熔断器组合电器对于过负荷电流值属于模糊计算，由熔断器累积热能实现熔断，不能精准确定过负荷电流动作值，无法实现对变压器零序保护的功能；且保护方案运行成本大，每次保护动作后须更换熔断器。干式变压器容量不超过800kVA时，进线柜一般采用负荷开关，没有配置保护，容易导致客户事故出门；当客户事故出门时，导致变电站出现柜跳，进而扩大事故范围。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够对出线柜实现定时限过流和零序保护的负荷开关柜及电路结构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种多功能保护负荷开关柜，包括顺序连接的第一室、第二室以及第三室，所述第一室内设有用于实现定时限过流保护和零序过流保护的综合继电保护装置，所述第二室内设有负荷开关，所述第三室内设有用于监测电路电流的电流互感器和零序电流互感器，所述综合继电保护装置、负荷开关、电流互感器、零序电流互感器顺次电连接。

本发明的多功能保护负荷开关柜，通过综合继电保护装置的设置对出线柜实现定时限过流保护和零序电流保护等多功能保护；通过负荷开关的设置对出线柜进行分闸或合闸；通过电流互感器的设置监测电路电流，当电路电流达到定时限过流值时，触发综合继电保护装置动作，跳开负荷开关；通过零序电流互感器的设置监测电路电流，当电路不平衡电流达到整定值时，综合继电保护装置零序保护动作，跳开负荷开关。

优选地，所述第二室内还设有用于电动分合负荷开关的电动操作系统，所述电动操作系统连接于所述负荷开关。电动操作系统实现电动断开或合上负荷开关，在操作的过程中，既可手动分合负荷开关，又可以电动分合负荷开关。

优选地，所述综合继电保护装置包括并联电连接的第一综合继电保护装置FA1以及第二综合继电保护装置FA2。综合继电保护装置可对出线柜实现定时限过流保护以及零序电流保护等多功能保护。

优选地，所述电流互感器为穿心式电流互感器或开口式电流互感器中的一种。在传统的负荷开关柜上，增加四个穿心式电流互感器或开口式电流互感器，投资成本小。

本发明还提供了一种多功能保护负荷开关柜的电路结构，包括用于控制出线柜合闸的合闸支路、用于控制出线柜分闸的分闸支路、用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路以及用于电路储能的储能支路，所述合闸支路、分闸支路、跳闸支路、储能支路并联电连接。

优选地，所述合闸支路由并联电连接的合闸回路与合闸指示回路组成；所述合闸回路包括串联连接的控制开关KK和合闸线圈HQ，所述合闸指示回路包括合闸指示灯HD和负荷开关FK的常开触点FK1-1。手动转动控制开关KK，接通合闸回路，合闸线圈HQ带电，触发合闸机构动作，合上一次结线负荷开关FK；同时，负荷开关常开触点FK1-1合上，接通合闸指示回路，合闸指示灯HD亮。

优选地，所述分闸支路由并联电连接的分闸回路与分闸指示回路组成；所述分闸回路包括串联连接的控制开关KK和分闸线圈TQ，所述分闸指示回路包括分闸指示灯LD和负荷开关FK的常闭触点FK1-2。手动转动控制开关KK，接通分闸回路，分闸线圈TQ带电，触发分闸机构动作，分开一次结线负荷开关FK；同时，负荷开关常闭触点FK1-2合上，接通分闸指示回路，分闸指示灯LD亮。

优选地，所述控制开关KK包括第五触点KK1-5、第六触点KK1-6、第七触点KK1-7以及第八触点KK1-8，所述第五触点KK1-5和第六触点KK1-6连接于所述合闸回路中，所述第七触点KK1-7和第八触点KK1-8连接于所述分闸回路中。合闸过程中，手动转动控制开关KK，连接第五触点KK1-5、第六触点KK1-6，接通合闸回路；分闸过程中，手动转动控制开关KK，连接第七触点KK1-7、第八触点KK1-8，接通分闸回路。

优选地，所述跳闸支路包括第一综合继电保护装置FA1、第二综合继电保护装置FA2和连接片1LP；所述第一综合继电保护装置FA1与所述连接片1LP串联连接后并联于控制开关KK的第七触点KK1-7、第八触点KK1-8的两端，所述第二综合继电保护装置FA2与分闸支路并联连接；所述第一综合继电保护装置FA1由并联电连接的定时限过流保护装置FA1-1和零序过流保护装置FA1-2组成。当负荷过载运行，电路电流达到定时限过流值时，触发定时限过流保护装置FA1-1的定时限过流保护动作，使负荷开关FK分闸；当电路不平衡电流达到整定值时，触发零序过流保护装置FA1-2的零序保护动作，跳开负荷开关FK。

优选地，所述储能支路由并联电连接的储能回路与储能指示回路组成；所述储能回路包括串联连接的主令开关ZK、储能电机D以及行程开关CK的常闭触点CK1-1，所述储能指示回路包括串联连接的储能指示灯BD与行程开关CK的常开触点CK1-2。手动合上主令开关ZK，储能回路接通，储能电机D开始储能；当储能完毕，储能电机D行程开关CK常闭触点CK1-1断开，电机停止储能；同时，储能电机D行程开关CK常开触点CK1-2合上，接通储能指示回路，储能指示灯BD亮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）通过电流互感器的设置实现精准感应过负荷电流值，由综合继电保护装置动作，精确实现定时限过流保护；

（2）通过零序电流互感器的设置实现精准感应不平衡电流值，由综合继电保护装置动作，精确实现零序保护；

（3）投资成本小：在传统的负荷开关柜的基础上，增加综合继电保护装置和穿心式电流互感器，投资成本小，且达到多功能保护。

附图说明

图1为本发明的多功能保护负荷开关柜的结构示意图。

图2为多功能保护负荷开关柜的电路结构的二次结线原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例一

如图1所示为本发明的多功能保护负荷开关柜的实施例，包括顺序连接的第一室1、第二室2以及第三室3，第一室1内设有用于实现定时限过流保护和零序过流保护的综合继电保护装置11，第二室2内设有负荷开关21和电动操作系统22，第三室3内设有用于监测电路电流的电流互感器31和零序电流互感器32，综合继电保护装置11、负荷开关21、电流互感器31、零序电流互感器32顺次电连接，电动操作系统22连接于负荷开关21；在操作的过程中，既可手动分合负荷开关，又可以电动分合负荷开关。

其中，综合继电保护装置11包括并联电连接的第一综合继电保护装置FA1以及第二综合继电保护装置FA2，可对出线柜实现定时限过流保护和零序保护，电流互感器31为穿心式电流互感器；在传统的负荷开关的基础上，增加综合继电保护装置11、四个穿心式电流互感器31，投资成本小，且达到多功能保护。

实施例二

如图2所示为本发明的多功能保护负荷开关柜的电路结构的实施例，包括用于控制出线柜合闸的合闸支路、用于控制出线柜分闸的分闸支路、用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路以及用于电路储能的储能支路，合闸支路、分闸支路、跳闸支路、储能支路并联电连接。

具体地，合闸支路由并联电连接的合闸回路与合闸指示回路组成；合闸回路包括串联连接的控制开关KK的第五触点KK1-5、第六触点KK1-6和合闸线圈HQ，合闸指示回路包括合闸指示灯HD和负荷开关FK的常开触点FK1-1。

分闸支路由并联电连接的分闸回路与分闸指示回路组成；分闸回路包括串联连接的控制开关KK的第七触点KK1-7、第八触点KK1-8和分闸线圈TQ，分闸指示回路包括分闸指示灯LD和负荷开关FK的常闭触点FK1-2。

跳闸支路包括第一综合继电保护装置FA1、第二综合继电保护装置FA2和连接片1LP；第一综合继电保护装置FA1与连接片1LP串联连接后并联于控制开关KK的第七触点KK1-7、第八触点KK1-8的两端，第二综合继电保护装置FA2与分闸支路并联连接；第一综合继电保护装置FA1由并联电连接的定时限过流保护装置FA1-1以及零序过流保护装置FA1-2。

储能支路由并联电连接的储能回路与储能指示回路组成；储能回路包括串联连接的主令开关ZK、储能电机D以及行程开关CK的常闭触点CK1-1，储能指示回路包括串联连接的储能指示灯BD与行程开关CK的常开触点CK1-2。

本实施例的工作原理如下：

手动合上主令开关ZK，储能回路接通，储能电机D开始储能；当储能完毕，储能电机D行程开关CK常闭触点CK1-1断开，电机停止储能；同时，储能电机D行程开关CK常开触点CK1-2合上，接通储能指示回路，储能指示灯BD亮。手动转动控制开关KK，连接第五触点KK1-5、第六触点KK1-6，接通合闸回路，合闸线圈HQ带电，触发合闸机构动作，合上一次结线负荷开关FK；同时，负荷开关常开触点FK1-1合上，接通合闸指示回路，合闸指示灯HD亮。手动转动控制开关KK，连接第七触点KK1-7、第八触点KK1-8接通分闸回路，分闸线圈TQ带电，触发分闸机构动作，分开一次结线负荷开关FK；同时，负荷开关常闭触点FK1-2合上，接通分闸指示回路，分闸指示灯LD亮。

当负荷正常运行时，电路电流小于额定电流时，综合继电保护装置不动作；

当负荷过载运行，电路电流达到定时限过流值时，触发定时限过流保护装置FA1-1的定时限过流保护动作，使负荷开关FK分闸；当电路不平衡电流达到整定值时，触发零序过流保护装置FA1-2的零序保护动作，跳开负荷开关FK。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能保护负荷开关柜，其特征在于，包括顺序连接的第一室（1）、第二室（2）以及第三室（3），所述第一室（1）内设有用于实现定时限过流保护和零序过流保护的综合继电保护装置（11），所述第二室（2）内设有负荷开关（21），所述第三室（3）内设有用于监测电路电流的电流互感器（31）和零序电流互感器（32），所述综合继电保护装置（11）、负荷开关（21）、电流互感器（31）、零序电流互感器（32）顺次电连接。

2.根据权利要求1所述的多功能保护负荷开关柜，其特征在于，所述第二室（2）内还设有用于电动分合负荷开关（21）的电动操作系统（22），所述电动操作系统（22）连接于所述负荷开关（21）。

3.根据权利要求1所述的多功能保护负荷开关柜，其特征在于，所述综合继电保护装置（11）包括并联电连接的第一综合继电保护装置FA1以及第二综合继电保护装置FA2。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多功能保护负荷开关柜，其特征在于，所述电流互感器（31）为穿心式电流互感器或开口式电流互感器中的一种。

5.一种多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，包括用于控制出线柜合闸的合闸支路、用于控制出线柜分闸的分闸支路、用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路以及用于电路储能的储能支路，所述合闸支路、分闸支路、跳闸支路、储能支路并联电连接。

6.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，所述合闸支路由并联电连接的合闸回路与合闸指示回路组成；所述合闸回路包括串联连接的控制开关KK和合闸线圈HQ，所述合闸指示回路包括串联连接的合闸指示灯HD和负荷开关FK的常开触点FK1-1。

7.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，所述分闸支路由并联电连接的分闸回路与分闸指示回路组成；所述分闸回路包括串联连接的控制开关KK和分闸线圈TQ，所述分闸指示回路包括串联连接的分闸指示灯LD和负荷开关FK的常闭触点FK1-2。

8.根据权利要求6或7所述的多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，所述控制开关KK包括第五触点KK1-5、第六触点KK1-6、第七触点KK1-7以及第八触点KK1-8，所述第五触点KK1-5和第六触点KK1-6连接于所述合闸回路中，所述第七触点KK1-7和第八触点KK1-8连接于所述分闸回路中。

9.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，所述跳闸支路包括第一综合继电保护装置FA1、第二综合继电保护装置FA2和连接片1LP；所述第一综合继电保护装置FA1与所述连接片1LP串联连接后并联于控制开关KK的第七触点KK1-7、第八触点KK1-8的两端，所述第二综合继电保护装置FA2与分闸支路并联连接；所述第一综合继电保护装置FA1由并联电连接的定时限过流保护装置FA1-1和零序过流保护装置FA1-2组成。

10.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关柜的电路结构，其特征在于，所述储能支路由并联电连接的储能回路与储能指示回路组成；所述储能回路包括串联连接的主令开关ZK、储能电机D以及行程开关CK的常闭触点CK1-1，所述储能指示回路包括串联连接的储能指示灯BD与行程开关CK的常开触点CK1-2。