CN109416986B - 用于电气装备的断路器的远程操作的补充隔离设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于具有互锁功能的断路器的远程操作的补充隔离设备(1)。该补充隔离设备(1)包括：电气断开开关(5)，其能够在机械可锁定的第一位置和机械可锁定的第二位置之间操纵，该电气断开开关(5)被配置为连接在用于电气驱动系统的断路器的控制电路中，其中补充隔离设备(1)被配置为当电气断开开关(5)处于第一位置时，向断路器发送第一控制电压，以提供电气断开并使断路器的操作互锁；电端子(9)，其被配置为连接到断路器的辅助触点，以获得断路器的操作状态；以及指示器(11)，其被配置为指示断路器的操作状态。

Description

用于电气装备的断路器的远程操作的补充隔离设备

技术领域

本公开一般涉及用于电气装备的上锁-挂签操作的隔离设备。

背景技术

在当今的工业中，在主要维护之前的供电装备的断开(即，隔离)通常直接地(即，物理地)在供电装备本身上执行。

这种装备通常位于被锁住的电气室中，其中必须执行用于隔离(即，电气断开)的指定上锁-挂签工序(LOTO)。通常必须派专门人员执行该工序。

当今，相对较小的电动机的电源电路可以方便地通过位于电动机及其机器对象旁边的隔离开关来断开。但是，高于某一功率时，这种开关断开装备变得既昂贵又占用大量空间，因此不可取。因此，目前，电气室或区域仍然是断开中型和大型电动机的电源的唯一位置。

US2009/0322083公开了一种用于风力涡轮电力系统中的多线程转换器的集成故障和人员保护系统。该文献的目的是在故障状态期间和在维护期间提供人员保护。用于保护的传感器和断开被定位为靠近能量源以保护更多系统。部件被移动到单独的物理结构(例如，机柜)中，以加强保护。至少一个电动机操作的断路器可以位于转换器和发电机之间。电动机操作的断路器也可以通过位于塔架下部的远程开关来跳闸，以提供上锁-挂签保护。

发明内容

US2009/0322083中所公开的电动机操作的断路器连接在转换器和发电机之间，并且具体地是发电机类型的配置。远程开关在塔架下部操作断路器。更进一步地，远程开关直接在欠压线圈上使电动机操作的断路器跳闸。这指示在负载下进行跳闸的解决方案。

鉴于上述情况，本公开的目的是提供用于操作断路器的隔离设备，其解决或至少减轻了现有技术的问题。

因此，根据本发明的第一方面，提供了用于具有互锁功能的断路器的远程操作的补充隔离设备，其中补充隔离设备包括：电气断开开关，其能够在机械可锁定的第一位置和机械可锁定的第二位置之间操纵，该电气断开开关被配置为连接在用于电气驱动系统的断路器的控制电路中，其中补充隔离设备被配置为当电气断路开关处于第一位置时，向断路器发送第一控制电压以提供电气断开并使断路器的操作互锁；电气端子，其被配置为连接到断路器的辅助触点以获得断路器的操作状态；以及指示器，其被配置为指示断路器的操作状态。

补充隔离设备实质上是位于电气室或区域中的断路器的本地隔离功能的复制。可以灵活选择补充隔离设备的位置，因为它被设计为用于容易安装的控制电缆敷设，而且该设备旨在安装在远离电气室或区域，有利地，靠近电机或机器的位置。这使得操作员能够简单地接近以在机器邻近(即，远离具有供电装备的电气室或区域)方便地执行LOTO操作，该供电装备可能位于距机器数百米处的位置并且可能需要穿过操纵困难和/或耗时的环境。

此外，为了操作补充隔离设备，不必为LOTO召集电工，因为在补充隔离设备的操作中仅牵涉到控制电压电平，而不会牵涉到功率馈送水平。由于不会牵涉到功率馈送水平，所以补充隔离设备的尺寸可以保持很小，尤其是因为不必将大的电力电缆引入补充隔离设备的壳体中。因此，补充隔离设备可以方便地安装在有利地在电机或机器附近选择的、基本上任何合适的位置。

更进一步地，电气断开开关可锁定在两个位置中，从而确保仅当向断路器发送控制电压以用于其操作时才进行操作。对此，可以确保电气断开开关可以锁定在第一位置中，即，在提供断路器的电气断开的位置中，从而允许操作员安心地在包括电气装备的机器上工作。

断路器的辅助触点被配置为提供关于断路器的操作状态的信号。指示器和可连接到断路器的辅助触点的电端子确保始终向处置补充隔离设备的人员通知断路器的当前操作状态。

根据一个实施例，补充隔离设备被配置为当电气断开开关处于第二位置时，向断路器发送第二控制电压以闭合断路器。

根据一个实施例，电气断开开关被配置为借助于挂锁锁定在第一位置和第二位置中。由此可以确保，当电气断开开关布置在第二位置中时，除非移除挂锁，否则不能执行电气断开。

根据一个实施例，指示器是视觉指示器。这基本上满足标准IEC60204-1中所规定的要求，并且确保操作员能够标识是否存在电气断开。

一个实施例包括：第一开关端子，其被配置为连接到控制电路的开路线圈和欠压线圈，以用于提供第一控制电压；以及第二开关端子，其被配置为连接到控制电路的闭合线圈，以用于提供第二控制电压。通过向断路器的欠压线圈发送控制电压，可以获得断路器在其开路状态下的操作的互锁。

一个实施例包括各自长度量级为多个米的第一低压电线和第二低压电线，第一电线和第二电线被配置为连接在电气断开开关和断路器的控制电路之间，以分别从补充隔离设备向控制电路发送第一控制电压和第二控制电压。

根据一个实施例，第一低压电线和第二低压电线中的每个低压电线的长度量级为多个米。

一个实施例包括长度量级为多个米的信号电缆，该信号电缆被配置为连接在电端子和辅助触点之间以获得断路器的操作状态。

根据本公开的第二方面，提供了用于电动机的电气系统，包括：电气驱动系统，其被配置为驱动电动机；断路器，其具有互锁功能，其中断路器被配置为将电气驱动系统与被配置为向电气驱动系统供电的电源断开；以及根据本文中所公开的第一方面的补充隔离设备，其被配置为从相对于断路器和电气驱动系统的远程位置对断路器进行操作。

根据一个实施例，断路器包括第一按钮、第二按钮、开路线圈、欠压线圈、以及闭合线圈，其中第一按钮被配置为仅操作开路线圈，并且第二按钮被配置为仅操作闭合线圈。

根据一个实施例，开路线圈被配置为利用来自补充隔离设备的第一控制电压来操作，以提供断路器的电气断开；闭合线圈被配置为利用来自补充隔离设备的第二控制电压来操作，以提供断路器的闭合，其中欠压线圈被配置为通过第一控制电压来操作，以将开路线圈与第一按钮断开并将闭合线圈与第二按钮断开，以及通过第二控制电压来操作，以将闭合线圈与第一按钮连接并将开路线圈与第二按钮连接。

一个实施例包括时间延迟设备，其被配置为连接到断路器的控制电路，并且被配置为连接到补充隔离设备，以用于接收第一控制电压和第二控制电压，以及根据第一控制电压和第二控制电压来操作控制电路的开路线圈和欠压线圈以及闭合线圈。

根据一个实施例，时间延迟设备具有延迟功能，该延迟功能被配置为提供从接收第一控制电压到操作开路线圈的延迟，其中时间延迟设备被配置为在操作开路线圈之后操作欠压线圈。

通常，除非本文另有明确定义，否则权利要求中使用的所有术语要根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另外明确说明，否则对“一/一个/元件、装置、部件、器件等”的所有引用要被公开解释为是指元件、装置、部件、器件等的至少一个实例。

附图说明

现在，参考附图，通过示例对本发明构思的具体实施例进行描述，其中

图1示意性地示出了补充隔离设备的示例；

图2示意性地示出了包括图1中的隔离设备的电气系统的图；以及

图3示意性地示出了包括图1中的隔离设备的电气系统的操作。

具体实施方式

现在在下文中，参考附图对本发明构思进行更全面的描述，在这些附图中示出了示例性实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例；相反，这些实施例作为示例提供，使得本公开将是彻底和完整的，并且将本发明构思的范围完全传达给本领域技术人员。相同的附图标记在整个说明书中指代相同的元件。

图1示出了补充隔离设备1的示例。术语“补充”这里意指它对已经存在于断路器中的本地隔离功能进行补充或者从属于已经存在于断路器中的本地隔离功能，以用于本地地操作断路器，特别地，具有互锁功能的断路器。“互锁功能”意指某种类型的断路器，其具有在电气断开状态下使断路器互锁的固有特性，如将在下面更详细地描述的。

补充隔离设备1被配置为借助于控制电压远程连接到电气驱动系统的断路器并远程操作该断路器，该断路器被设置有互锁功能。因此，补充隔离设备1适于并被配置为相对于断路器安装在远程地点。

在本公开的上下文中，断路器通常设置在包括一个或多个电气柜的电气室或区域中，该电气柜包括诸如电气驱动系统的装备，该电气驱动系统用于驱动例如加工工业(诸如制浆造纸厂或钢厂)的机械的电机。补充隔离设备1可以有利地安装在方便位置，在由电机驱动的机械(例如，造纸机、纸浆精磨机、不锈钢磨削作业线等)附近以允许操作员或其他维护人员容易进行LOTO操作。补充隔离设备1例如可以安装在待隔离的特定电机旁边，以便降低混淆补充隔离设备1隔离哪个机械的风险。

示例性补充隔离设备1包括外壳或壳体3和电气断开开关5，电气断开开关5相对于壳体3能够从外部接近。电气断开开关5能够在第一位置与第二位置之间操纵。更进一步地，电气断开开关5能够机械锁定在第一位置和第二位置中。因此，当电气断开开关5被锁定在第一位置中时，不能将电气断开开关5操纵到第二位置。当电气断开开关5被锁定在第二位置中时，同样如此，即，在这种情况下，不能将电气断开开关5操纵到第一位置。

根据图1所示的示例，电气断开开关5能够在第一位置和第二位置之间旋转。示例性电气断开开关5具有切口或通孔5a，并且补充隔离设备1具有布置在电气断开开关5周围的圆形套环7。套环7设置有多个通孔7a，其当与切口5a对齐时，允许安装挂锁的钩环，从而确保电气断开开关5的机械锁定。套环7的一个通孔7a和切口5a如此布置，使得当电气断开开关5处于第一位置时它们变为对齐，并且套环7的另一通孔7a如此布置，使得当电气断开开关5处于第二位置时，它变为与切口5a对齐。应当指出，电气断开开关的其他物理配置及其机械锁定也是可能的，这对于本领域技术人员而言是显而易见的。

电气断开开关5被配置为连接到具有互锁功能的断路器的控制电路。电气断开开关5可以或者直接连接到控制电路，或者经由时间延迟设备间接连接到控制电路，如下文将详细阐述的。

当电气断开开关5处于第一位置时，补充隔离设备1被配置为向断路器发送第一控制电压，以提供电气断开并使断路器的操作互锁。当电气断开开关5处于第二位置时，补充隔离设备1被配置为向断路器发送第二控制电压，以闭合断路器。

补充隔离设备1还包括：电气端子9，其被配置为连接到断路器的辅助触点，以获得断路器的操作状态；以及指示器11，其可操作地连接到电气端子9，并且被配置为指示如由电气端子9接收的断路器的操作状态。特别地，辅助触点向补充隔离设备1提供关于通过操纵电气断开开关5获得的断路器的状态改变的确认。优选地，指示器11是视觉指示器。指示器11例如可以是灯或发光二极管(LED)。

现在转到图2，示出了用于电机的电气系统10的示例。电气系统10包括补充隔离设备1、具有控制电路13a和包括第一按钮21和第二按钮23的本地隔离功能的断路器13、被配置为连接到断路器13的控制电路的电气驱动系统15。

在图2中，电气室或区域12由包围断路器13和电气驱动系统15的矩形象征性地示出。电气室12包围的虚线表示一个或多个电气柜14，该一个或多个电气柜14位于电气室12中，并且包含断路器13和电气驱动系统15。电气驱动系统15被配置为连接到位于电气室或区域12外部的电机M，该电机M又为机械(例如，加工工业机械)提供动力。

补充隔离设备1具有第一开关端子4a和第二开关端子4b，也如图1所示。这些被配置为连接到断路器13的控制电路13a。第一开关端子4a被配置为向控制电路13a提供第一控制电压，并且第二开关端子4b被配置为向控制电路13a提供第二控制电压。如先前所提及的，第一控制电压被配置为提供电气断开，或设置断路器13处于开路状态。更进一步地，第一控制电压被配置为提供断路器13的互锁。对此，第一开关端子4a被配置为连接到断路器13的、特别是其控制电路13a的开路线圈和欠压线圈。第二控制电压被配置为设置断路器13处于闭合状态。因此，第二开关端子4b被配置为连接到断路器13的、特别是其控制电路13a的闭合线圈。

第一开关端子4a可以借助于第一电线连接到控制电路13a，该第一电线的长度优选为数米、通常为几十米或甚至几百米。第二开关端子4b可以借助于第二电线连接到控制电路13a，该第二电线的长度优选为数米、通常为几十米甚至几百米。对此，补充隔离设备1可以远离电气室12安装，优选地，在电机M附近安装，它被配置为断开/隔离该电机M，如图2中象征性地图示的。更进一步地，长度量级为多个米、通常为几十米或几百米的信号电缆可以连接在电气端子9和辅助触点之间，以获得断路器13的操作状态。

断路器13的第一按钮21被配置为操作开路线圈，以提供断路器13的电气断开，即，设置断路器处于其开路状态，并且第二按钮23被配置为操作闭合线圈，即，设置断路器处于其闭合状态。第一按钮21和第二按钮23不会连接或可连接到欠压线圈。因此，本地隔离功能无法操作欠压线圈。对此，当断路器13已经通过本地隔离功能进行本地操作时，本地隔离功能仅能够操作断路器，即，提供断路器13的电气断开和闭合断路器两者。这是由于在欠压线圈已经设置断路器13处于其互锁状态的情况下，按下第一按钮21和/或第二按钮23不会影响开路线圈/闭合线圈，其中第一按钮和第二按钮已经分别与开路线圈和闭合线圈断开。

更进一步地，电气系统10可以可选地包括时间延迟设备19，诸如安全继电器。时间延迟设备19被配置为连接在断路器13的控制电路13a与补充隔离设备1之间。时间延迟设备19包括硬件编码的处理电路或包括软件的处理电路、或两者的组合，其被配置为当电气断开开关5被设置处于第一位置时，在电机M处于操作中的情况下，向控制系统(该控制系统被配置为控制电气驱动系统15以减少到电机M的电流)提供控制信号，从而提供断路器13的电气断开。

更进一步地，时间延迟设备19可以包括延迟电路，该延迟电路被配置为提供从时间延迟设备19获得第一控制信号时直到其操作开路线圈以提供断路器的电气断开为止的时间的延迟，以及更进一步地，仅在开路线圈已经被操作之后，才能操作欠压线圈，以获得断路器13的操作的互锁。

图3示出了电气系统10中的补充隔离设备1的一般操作。补充隔离设备1中示出的上部触点当闭合时表示电气断开开关5处于第二位置。补充隔离设备1中所示出的下部触点当闭合时表示断开开关5处于第一位置。

因此，当电气断开开关5设置处于第一位置时，上部触点将断开并且下部触点将闭合。然后，在这种情况下，第一控制电压将经由时间延迟设备19而被发送到断路器13的控制电路13a。在这种情况下，时间延迟设备19将在允许第一控制电压操作控制电路13a的开路线圈YO之前提供延迟。在电机M处于操作的情况下，时间延迟设备19向控制系统发送控制信号。该延迟允许电气驱动系统15在提供电气断开之前减小到电机M的电流。在一些进一步的延迟之后，时间延迟设备19向欠压线圈YU(该欠压线圈YU然后被断电)提供第一控制电压，由此操作两个触点C1和C2，从而将第一按钮21和第二按钮23分别与开路线圈YO和闭合线圈YC断开。这通过与欠压线圈YU相邻示出的两个触点C1和C2象征性地图示。由此，断路器13处于其互锁状态。在触点C3也由于第一控制电压而闭合时，一个或多个辅助触点向补充隔离设备1发送用于状态指示的确认。在这种情形下，不能借助于本地隔离功能来操作断路器13。根据一个变型，时间延迟设备19可以包括逻辑，其提供如下功能：如果开路线圈YO已经由第一控制电压操作并且欠压线圈YU处于放电状态，则来自一个或多个辅助触点的确认仅被发送到补充隔离设备1。因此，在这种情况下，如果已经从补充隔离设备1提供电气断开，则指示器11将仅指示断路器13处于开路状态。

当电气断开开关5设置处于第二位置时，补充隔离设备1中所示的上部触点设置处于闭合位置，并且下部触点设置处于开路位置。因此，第二控制电压被提供给时间延迟设备19。没有第一控制电压会导致欠压线圈YU被馈送DC电压，该DC电压使欠压线圈YU通电，导致触点C1和C2闭合，由此第二控制电压可以操作闭合线圈YC。以这种方式，补充隔离设备1复制本地隔离功能的行为，而且当断路器13由补充隔离设备1进行操作时，还提供对第一按钮21和第二按钮23的操作的保护。

上文已经参考几个示例主要对本发明构思进行了描述。然而，如本领域技术人员容易领会的，除了上文所公开的实施例之外的其他实施例同样可以落入由所附权利要求限定的本发明构思的范围内。

Claims (13)

1.一种用于具有互锁功能的断路器(13)的远程操作的补充隔离设备(1)，其中所述补充隔离设备(1)包括：

电气断开开关(5)，能够在机械可锁定的第一位置与机械可锁定的第二位置之间操纵，所述电气断开开关(5)被配置为连接在用于电气驱动系统(15)的断路器(13)的控制电路(13a)中，

其中所述补充隔离设备(1)被配置为：当所述电气断开开关处于所述第一位置时，向所述断路器(13)发送第一控制电压以提供电气断开，并且使所述断路器(13)的所述操作互锁，

电端子(9)，被配置为连接到所述断路器(13)的辅助触点以获得所述断路器(13)的操作状态，以及

指示器(11)，被配置为指示所述断路器(13)的所述操作状态。

2.根据权利要求1所述的补充隔离设备(1)，其中所述补充隔离设备(1)被配置为：当所述电气断开开关(5)处于所述第二位置时，向所述断路器(13)发送第二控制电压以闭合所述断路器。

3.根据权利要求1或2所述的补充隔离设备(1)，其中所述电气断开开关(5)被配置为借助于挂锁而锁定在所述第一位置和所述第二位置中。

4.根据权利要求1或2所述的补充隔离设备(1)，其中所述指示器(11)是视觉指示器。

5.根据权利要求2所述的补充隔离设备(1)，包括：第一开关端子(4a)，被配置为连接到所述控制电路(13a)的开路线圈(YO)和欠压线圈(YU)，以用于提供所述第一控制电压；以及第二开关端子(4b)，被配置为连接到所述控制电路(13a)的闭合线圈(YC)，以用于提供所述第二控制电压。

6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的补充隔离设备(1)，包括各自长度量级为多个米的第一低压电线和第二低压电线，所述第一低压电线和所述第二低压电线被配置为连接在所述电气断开开关(5)与所述断路器(13)的所述控制电路(13a)之间，以分别从所述补充隔离设备(1)向所述控制电路(13a)发送所述第一控制电压和所述第二控制电压。

7.根据权利要求6所述的补充隔离设备(1)，其中所述第一低压电线和所述第二低压电线中的每个低压电线的长度量级为多个米。

8.根据权利要求1、2、5和7中任一项所述的补充隔离设备(1)，包括长度量级为多个米的信号电缆，所述信号电缆被配置为连接在所述电端子(9)与所述辅助触点之间，以获得所述断路器(13)的所述操作状态。

9.一种用于电动机(M)的电气系统(10)，包括：

电气驱动系统(15)，被配置为驱动所述电动机(M)，

断路器(13)，具有互锁功能，

其中所述断路器(13)被配置为将所述电气驱动系统(15)与被配置为向所述电气驱动系统(15)供电的电源断开连接，以及

根据权利要求1至8中任一项所述的补充隔离设备(1)，被配置为从相对于所述断路器(13)和所述电气驱动系统(10)的远程位置对所述断路器(13)进行操作。

10.根据权利要求9所述的电气系统(10)，其中所述断路器(13)包括第一按钮(21)、第二按钮(23)、开路线圈(YO)、欠压线圈(YU)、以及闭合线圈(YC)，其中所述第一按钮(21)被配置为仅操作所述开路线圈(YO)，并且所述第二按钮(23)被配置为仅操作所述闭合线圈(YC)。

11.根据权利要求10所述的电气系统(10)，其中所述开路线圈(YO)被配置为利用来自所述补充隔离设备(1)的所述第一控制电压进行操作，以提供所述断路器(13)的电气断开，所述闭合线圈(YC)被配置为利用来自所述补充隔离设备(1)的所述第二控制电压进行操作，以提供所述断路器(13)的闭合，其中所述欠压线圈(YU)被配置为通过所述第一控制电压进行操作，以将所述开路线圈(YO)与所述第一按钮(21)断开连接、并将所述闭合线圈(YC)与所述第二按钮(23)断开连接，以及通过所述第二控制电压进行操作，以将所述闭合线圈(YC)与所述第二按钮(23)连接、并将所述开路线圈(YO)与所述第一按钮(21)连接。

12.根据权利要求11所述的电气系统(10)，包括时间延迟设备(19)，所述时间延迟设备(19)被配置为连接到所述断路器(13)的所述控制电路(13a)，并且被配置为连接到所述补充隔离设备(1)，以用于接收所述第一控制电压和所述第二控制电压，并且被配置为根据所述第一控制电压和所述第二控制电压，来操作所述控制电路(13a)的所述开路线圈(YO)和所述欠压线圈(YU)以及所述闭合线圈。

13.根据权利要求12所述的电气系统(10)，其中所述时间延迟设备(19)具有延迟功能，所述延迟功能被配置为提供从接收所述第一控制电压到操作所述开路线圈(YO)的延迟，其中所述时间延迟设备(19)被配置为在操作所述开路线圈(YO)之后操作所述欠压线圈(YU)。

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