CN107634500A - 一种多功能保护负荷开关熔断器组合电器及电路结构 - Google Patents
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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开关熔断器组合电器及电路结构。本发明通过在传统的负荷开关熔断器组合电器的基础上，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；当出现异常情况时，综合继电保护装置对出线柜实现定时限过流、速断、零序、温度、瓦斯保护以及电压监测多功能保护；当发生短路故障时，电路电流突然增大数倍，熔断器快速熔断，切除短路故障，达到速断效果。本发明的投资成本小，运行成本低，克服了断路器保护反应速度慢的缺点和传统组合电器不能精准确定过负荷电流动作值和每次保护动作后须更换熔断器的问题。
Description
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熔断器组合电器及电路结构。
背景技术
目前配电变压器的保护配置一般采用断路器和负荷开关熔断器组合电器两种，它们在技术及经济方面各有差异。干式变压器容量不超过800kVA，油浸式变压器容量不超过630kVA，可以配置负荷开关熔断器组合电器；干式变压器容量1000kVA及以上，油浸式变压器容量达到800kVA及以上，须配置断路器。
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、温度保护、瓦斯保护、失压保护以及电压监测等功能；且保护方案运行成本大，每次保护动作后须更换熔断器。
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、速断、零序、温度、瓦斯保护以及电压监测多功能保护的负荷开关熔断器组合电器。
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熔断器组合电器，包括电连接的负荷开关和熔断器，所述负荷开关与所述熔断器安装于变压器出线柜内；所述组合电器还包括用于实现定时限过流、速断电流、零序电流、温度、瓦斯保护、电压监测保护的综合继电保护装置以及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、熔断器、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熔断器组合电器，通过综合继电保护装置的设置对出线柜实现定时限过流、速断、零序、温度、瓦斯保护以及电压监测等多功能保护；通过负荷开关的设置对出线柜进行分闸或合闸；通过熔断器的设置，当故障电流超过转移电流或交接电流时，熔断器在第一个半波即10 ms内动作，熔断器熔断，切除短路故障，动作速度比断路器的动作时间60 ms快；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，所述组合电器还包括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、速断、零序、温度、瓦斯保护以及电压监测等多功能保护。
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。在传统的负荷开关熔断器组合电器的基础上，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熔断器组合电路，包括用于电路储能的储能支路、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以及用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路，所述储能支路、合闸支路、分闸支路、跳闸支路并联电连接。
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。
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、零序过流保护装置FA1-2、高温报警装置FA1-3、超温跳闸装置FA1-4、轻瓦斯报警装置FA1-5和重瓦斯跳闸装置FA1-6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；当干式变压器温度达到整定值，触发综合继电保护装置FA的温度保护动作，高温时触发高温报警装置FA1-3发信，超温时触发超温跳闸装置FA1-4跳闸；当油浸式变压器发生瓦斯故障，触发综合继电保护装置FA的瓦斯保护动作，轻瓦斯触发轻瓦斯报警装置FA1-5报警，重瓦斯触发重瓦斯跳闸装置FA1-6跳闸。当发生短路故障时，电路电流突然增大数倍，熔断器在第一个半波即10ms内动作，快速熔断，切除短路故障，达到速断效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）切除故障的动作速度快：当故障电流超过转移电流或交接电流时，熔断器在第一个半波即10 ms内动作，熔断器熔断，切除短路故障，动作速度比断路器的动作时间60 ms快。
（2）能够实现对出线柜的多功能保护：通过综合继电保护装置的设置能够精准实现定时限过流保护、零序保护、温度保护、瓦斯保护以及电压检测等多功能保护。
（3）投资成本小，运行成本低：在传统的负荷开关熔断器组合电器的基础上，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；当电路电流大于定时限过流值时，综合继电保护装置定时限过流保护动作，使负荷开关分闸，而熔断器不受损坏，大大降低了运行成本，克服了传统组合电器每次保护动作后须更换熔断器的问题。
附图说明
图1为本发明的多功能保护负荷开关熔断器组合电器的结构示意图。
图2为多功能保护负荷开关熔断器组合电路的二次结线原理图。
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熔断器组合电器的实施例，包括电连接的负荷开关2和熔断器3，负荷开关2与熔断器3安装于变压器出线柜内；还包括用于实现定时限过流、速断电流、零序电流、温度、瓦斯保护、电压监测保护的综合继电保护装置1以及用于监测电路电流的电流互感器4、零序电流互感器5和电动操作系统6，综合继电保护装置1、负荷开关2、熔断器3、电流互感器4、零序电流互感器5顺次电连接，电动操作系统6连接于负荷开关2；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1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、速断、零序、温度、瓦斯保护以及电压监测等多功能保护，电流互感器4为穿心式电流互感器；在传统的负荷开关熔断器组合电器的基础上，增加综合继电保护装置1、四个穿心式电流互感器4，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熔断器组合电路的实施例，包括用于电路储能的储能支路、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以及用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路，储能支路、合闸支路、分闸支路、跳闸支路并联电连接。
具体地，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。
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、零序过流保护装置FA1-2、高温报警装置FA1-3、超温跳闸装置FA1-4、轻瓦斯报警装置FA1-5和重瓦斯跳闸装置FA1-6组成。
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；当干式变压器温度达到整定值，触发综合继电保护装置FA的温度保护动作，高温时触发高温报警装置FA1-3发信，超温时触发超温跳闸装置FA1-4跳闸；当油浸式变压器发生瓦斯故障，触发综合继电保护装置FA的瓦斯保护动作，轻瓦斯触发轻瓦斯报警装置FA1-5报警，重瓦斯触发重瓦斯跳闸装置FA1-6跳闸；当发生短路故障时，电路电流突然增大数倍，熔断器在第一个半波即10ms内动作，快速熔断，切除短路故障，达到速断效果。
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熔断器组合电器，包括电连接的负荷开关（2）和熔断器（3），所述负荷开关（2）与所述熔断器（3）安装于变压器出线柜内；其特征在于，还包括用于实现过流保护、温度保护和瓦斯保护的综合继电保护装置（1）以及用于监测电路电流的电流互感器（4）和零序电流互感器（5），所述综合继电保护装置（1）、负荷开关（2）、熔断器（3）、电流互感器（4）、零序电流互感器（5）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熔断器组合电器，其特征在于，所述组合电器还包括用于电动分合负荷开关的电动操作系统（6），所述电动操作系统（6）连接于所述负荷开关（2）。
3.根据权利要求1所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电器，其特征在于，所述综合继电保护装置（1）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熔断器组合电器，其特征在于，所述电流互感器（4）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熔断器组合电路，其特征在于，包括用于电路储能的储能支路、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以及用于出线柜负荷过载保护的跳闸支路，所述储能支路、合闸支路、分闸支路、跳闸支路并联电连接。
6.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电路，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。
7.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电路，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合闸指示灯HD和负荷开关FK的常开触点FK1-1。
8.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电路，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分闸指示灯LD和负荷开关FK的常闭触点FK1-2。
9.根据权利要求7或8所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电路，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。
10.根据权利要求5所述的多功能保护负荷开关熔断器组合电路，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、零序过流保护装置FA1-2、高温报警装置FA1-3、超温跳闸装置FA1-4、轻瓦斯报警装置FA1-5和重瓦斯跳闸装置FA1-6组成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180126 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |