CN111554549A - 一种跌落式速断器、线路速断方法以及熔断器动作电流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种跌落式速断器、线路速断方法以及熔断器动作电流计算方法，以绝缘切刀直接切断熔丝的方式来开断故障电流，此方式解决了熔管熔断时间长，或熔断之后因异物阻塞无法正常跌落的问题，提高了设备可靠性，极大缩减的熔断时间。避免的熔断不及时造成越级跳闸的大面积停电事故。在熔断器原有基础上增加的电流监测器、数据处理器、动作单元及绝缘切刀，使之能可靠切断熔体，极大提高了故障线路的断开速度、并保证了动作可靠性。创新的导向槽设计，极大地减小了绝缘切刀在高速运动中的摩擦系数及阻力，可使绝缘切刀运动的更加顺畅。具备保持机制，以保证在动作机构动作之前，保持原有位置，在动作之后，可使切刀保持在动作后位置。

Description

一种跌落式速断器、线路速断方法以及熔断器动作电流计算 方法

技术领域

本发明涉及一种断路装置，具体涉及一种跌落式速断器、线路速断方法以及熔断器动作电流计算方法。

背景技术

跌落式熔断器是10kV配网中最常用的一种短路保护开关，它具有经济实用、操作方便、户外环境适应力强。由于它分闸后有明显的断开点，具备了隔离保护的功能，也有熔丝作为配电变压器的主保护因此被广泛应用于，10kV配电线路分支线和配电变压器一次侧作为保护和设备投、切操作之用。

目前，多数跌落式熔断器由绝缘支座、动静触头、熔丝管三部分组成，通过安装在配电变压器高压侧或配电主干线路上，主要对保护性能要求不高的地方，它可以与隔离开关配合使用，代替空气自动开关：还可以与负荷开关配合使用，代替造价高昂的断路器，同时具备短路保护、过载及隔离电路的作用。因其结构简单、造价低廉、保护可靠、具有操作方便、环境适应性强等特点，在配网中广泛使用。

目前，现有技术常见的熔断器通常以熔丝熔断的方法开断故障电流，熔断不及时会造成越级跳闸的大面积停电事故；且这种熔断方法在短路故障问题时溶体融断后不可以立即灭弧，容易使熔管损坏或发生爆炸。

发明内容

发明目的：一个目的是提供一种跌落式速断器，以解决现有技术存在的上述问题。进一步的目的是提供一种基于上述速断器结构的线路速断方法，以及该线路速断方法中所需的动作电流计算方法。

技术方案：一种跌落式速断器，包括速断单元、信息采集模块、综合处理模块、以及通讯模块四部分。

其中，速断单元用于迅速切断熔体；信息采集模块用于实时采集相关参数，并将相关信息传输给综合处理模块；综合处理模块用于对接收的信息进行实时对比，判断线路是否过流，如采集的数据超过设定的阈值，综合处理模块将发送点火电流；使速断单元急速动作切断熔丝，将故障电流瞬间断开，跌落式速断器跌落，产生明显断点；通讯模块用于发送数据包，推送到后台和运维人员的手机app上。

在进一步的实施例中，所述速断单元、信息采集模块、综合处理模块、以及通讯模块统一安装在密封壳内、且两两之间相互电性连接；所述密封壳安装在基础壳体的一侧，所述基础壳体的一侧安装有绝缘支座；所述速断单元及信息采集模块由熔管穿过，所述熔管内穿插有熔丝。

在进一步的实施例中，所述速断单元包括石英基体，所述石英基体内从左到右分别设有密封垫、气室、爆气室、活塞，所述活塞与基体之间设有预定间隙；所述活塞的上端设置有灭弧栅，所述活塞的右端设有切刀，所述切刀的右侧设有供熔丝、熔管插拔的预留孔；位于熔管的右侧与石英基体之间形成缓冲区；所述切刀与所述石英基体贴合；所述石英基体中设有供活塞和切刀运动的通道，所述切刀与活塞下端设置有导向槽；所述活塞的左侧下端设置有卡销，所述卡销的右侧设有挡板，所述挡板的上端设有压销。

在进一步的实施例中，所述活塞与基体之间形成0.03±0.01mm的间距；所述切刀设有三部分，分别为沿所述导向槽滑动的方形部，焊接在所述方形部上端的延伸部，以及焊接在所述延伸部末端的刀口部；所述延伸部与所述方形部的顶端水平面形成50°±20°夹角。

一种基于上述速断器结构的线路速断方法，包括以下步骤：

步骤1、信息采集模块由电压传感器和电流互感器实时采集电压和电流的参数，并将相关信息传输给综合处理模块，综合处理模块对接收的信息进行实时对比，判断线路是否过流；

步骤2、如采集的数据超过设定的阈值，综合处理模块将发送点火电流；使速断单元急速动作切断熔丝，将故障电流瞬间断开，跌落式速断器跌落，产生断点；

步骤3、综合处理模块继续监测，当检测到电压传感器的失压信号后，综合处理模块对通讯模块发出上报指令，由通信模块发出数据包，推送到后台和运维人员的手机app上。

在进一步的实施例中，步骤2进一步包括：综合处理模块通过对传输信息的实时对比，在判定线路中电流超过限定阈值后，向爆气室发送点火电流，爆气室在瞬间产生大量膨胀的气体，气室气压会骤然飙升；气压作用在活塞上，活塞瞬间冲断卡销的阻挡，推动陶瓷切刀急速向右运动切断熔丝，在切断熔丝后，切刀在挡板及压扣的作用下止住冲式并被抱死，切刀将上端带电体与已切断熔体互相隔绝，同时被活塞推动过来的灭弧栅将燃起的电弧进行分割迅速灭弧，实现瞬间断路。

在进一步的实施例中，所述综合处理模块为CT取电；正常状态下靠线路供电，在切断短路电流后，由内置的后备电源供电；当所述通讯模块将数据包发送后、且后台成功接收到数据时，会回传休眠指令，在综合处理单元接收后进入休眠模式以降低功耗。

在进一步的实施例中，所述速断器还包括熔断器过压保护电路，所述熔断器过压保护电路包括：发电控制模块、限流模块、过流控制模块、过压保护模块、以及转换输出模块；所述发电控制模块中发电机尾端电感Lg滤除三相冲击发电机每个输出端的干扰信号，产生瞬间高压保持输出电压的稳定，电阻Rg接地保护发电机防雷击和漏电保护；所述限流保护模块中可变电阻器RV1和可变电阻器RV2通过改变阻值的数值使电流流过的路径不同进而限制电流的数值；所述过流控制模块中三极管Q3检测输出的电流值，二极管D4将产生的高电流传递给可变电阻器RV2再次调节；所述过压保护模块中单向可控硅U1控制超过标准电压的输出路径，电阻R9和电阻R8组成串联分压特性降低输出电压值；所述转换输出模块中电容器Cb阻碍直流电在电路中传输；所述发电控制模块包括发电机尾端电感Lg、电阻Rg、冲击发电机Va、冲击发电机Vb、冲击发电机Vc、开关器Switch、电容C1、氧化锌避雷器MOA1，其中所述发电机尾端电感Lg引脚1、引脚2和引脚3均与电阻Rg一端连接；所述电阻Rg另一端与地线GND连接；所述发电机尾端电感Lg引脚6与冲击发电机Va一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚5与冲击发电机Vb一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚4与冲击发电机Vc一端连接；所述冲击发电机Va另一端分别与开关器Switch引脚1、氧化锌避雷器MOA1引脚1和引脚6连接；所述冲击发电机Vb另一端分别与开关器Switch引脚2、氧化锌避雷器MOA1引脚2和引脚3连接；冲击发电机Vc另一端分别与开关器Switch引脚3、氧化锌避雷器MOA1引脚4和引脚5连接；所述开关器Switch引脚6与电容C1正极端连接。

在进一步的实施例中，所述限流模块包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、二极管D2、电容C2、电阻R4、二极管D1、可变电阻器RV1、电容C3、电阻R3、三极管Q2、电阻R5、二极管D3、可变电阻RV2，其中所述电阻R1一端与电容C1负极端连接；所述电阻R1另一端与三极管Q1发射极端连接；所述三极管Q1基极端与电阻R2一端连接；所述三极管Q1集电极端与二极管D1正极端连接；所述电阻R2另一端分别与电容C2一端、二极管D2正极端连接；所述电容C2另一端与可变电阻器RV1引脚1连接；所述二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述电阻R4另一端与电容C3另一端连接；所述二极管D1负极端分别与电阻R3一端、三极管Q2基极端、电阻R5一端连接；所述可变电阻RV1引脚2分别与电阻R3另一端、三极管Q2发射极端连接；所述电阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述二极管D3负极端与可变电阻器RV2引脚1连接；所述过流控制模块包括电阻R6、三极管Q3、电阻R7、二极管D4，其中所述电阻R6一端分别与二极管D4负极端、阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述电阻R6另一端与三极管Q3发射极端连接；所述三极管Q3基极端分别与二极管D4正极端、电阻R7一端连接；所述电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述过压保护模块包括二极管D5、单向可控硅U1、电阻R8、电阻R9、电容C4，其中所述二极管D5负极端分别与单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述二极管D5正极端与电阻R8一端连接；所述电阻R8另一端分别与电阻R9一端、电容C4一端、单向可控硅U1引脚1连接；所述电阻R9另一端分别与电容C4另一端、单向可控硅U1负极端、电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述转换输出模块包括发电机首端电感Lt、电容器Cb、氧化锌避雷器MOA2、变压器Tr、测试熔断器TF、调相电阻Rs、电容Cs、熔断器等效非线性电阻ENM，其中所述发电机首端电感Lt引脚5分别与二极管D5负极端、单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述发电机首端电感Lt引脚4分别与变压器Tr引脚3、电容器Cb引脚1、氧化锌避雷器MOA2一端连接；所述发电机首端电感Lt引脚3与电容器Cb引脚2连接，所述发电机首端电感Lt引脚3与氧化锌避雷器MOA2中段无接触固定；所述发电机首端电感Lt引脚2与开关器Switch引脚5连接；所述发电机首端电感Lt引脚1分别与电容器Cb银胶、氧化锌避雷器MOA2另一端、变压器Tr引脚4连接；所述发电机首端电感Lt引脚6与开关器Switch引脚4连接；所述变压器Tr引脚1分别与调相电阻Rs一端、测试熔断器TF一端、熔断器等效非线性电阻ENM一端连接；所述变压器Tr引脚2分别与电容Cs一端、测试熔断器TF另一端、熔断器等效非线性电阻ENM另一端、地线GND连接；所述电容Cs另一端与调相电阻Rs另一端连接；所述电容器Cb引脚4、引脚5和引脚6均与地线GND连接。

一种基于上述线路速断方法中所需的动作电流计算方法，包括以下步骤：

综合处理模块计算熔断器的动作电流i_f，i_f满足以下关系式：

式中，L_T表示三相冲击发电机中B、C项的电感值；i_T表示三相冲击发电机中流经B、C项两电感L_T的电流值；U_f表示氧化锌避雷器MOA₁两端电压值；U_b表示B相的电压值，U_c表示C相的电压值，U_bc表示实际跨接在B、C两端的电压值；L_w表示发电机尾端的电感值；R_f表示熔断器等效非线性电阻值；R₁表示氧化锌避雷器MOA₁两端的电阻值；R₂表示氧化锌避雷器MOA₂两端的电阻值。

有益效果：本发明对跌落式熔断器熔断机制进行了革新，改变了之前一直以熔丝熔断的方法开断故障电流，而是以绝缘切刀直接切断熔丝的方式来开断故障电流，此方式完美解决了熔管熔断时间长，或熔断之后因异物阻塞无法正常跌落的问题，提高了设备可靠性，极大缩减的熔断时间。避免的熔断不及时造成越级跳闸的大面积停电事故。在熔断器原有基础上增加的电流监测器、数据处理器、动作单元及绝缘切刀，使之能可靠切断熔体，极大提高了故障线路的断开速度、并保证了动作可靠性。创新的导向槽设计，极大地减小了绝缘切刀在高速运动中的摩擦系数及阻力，可使绝缘切刀运动的更加顺畅。具备保持机制，以保证在动作机构动作之前，保持原有位置，在动作之后，可使切刀保持在动作后位置。独特的切刀造型设计，配合卡销可在切刀可靠动作后，保持动作后位置固定；由于切刀与基体紧密贴合，间隙约为0.02mm，可将带电端与下端断电部分完全隔离。在切刀隔绝上端带电体后，配合灭弧装置可将切断电流瞬间的大电弧，分割成多段的小电弧，可将电弧迅速熄灭，从而达到快速灭弧的目的，本发明极大地提高了该装置的灭弧能力，解决了普通熔断器断开容量小、灭弧能力差的局限。具有断电后进行状态上报的功能，实现运维人员对下属线路状况实时把控，可迅速有针对性的组织检修，提高检修效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中速断单元的结构示意图。

图3是本发明中熔断器过压保护电路图。

图中各附图标记为：绝缘支座1、通讯模块2、综合处理模块3、信息采集模块4、速断单元5、密封壳6、切刀7、灭弧栅8、活塞9、爆气室10、密封垫11、气室12、卡销13、导向槽14、压销15、挡板16、石英基体17、缓冲区18、熔丝19、熔管20。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

申请人认为，目前多数的跌落式熔断器的熔丝管两端的动触头依靠熔丝(熔体)系紧，将上动触头推入"鸭嘴"凸出部分后，磷铜片等制成的上静触头顶着上动触头，故而熔丝管牢固地卡在"鸭嘴"里。当短路电流通过熔丝熔断时，产生电弧，熔丝管内衬的钢纸管在电弧作用下产生大量的气体因熔丝管上端被封死，气体向下端喷出，吹灭电弧。由于熔丝熔断，熔丝管的上下动触头失去熔丝的系紧力，在熔丝管自身重力和上、下静触头弹簧片的作用下，熔丝管迅速跌落，使电路断开，切除故障段线路或者故障设备。

上述结构具有以下缺陷：

1、因传统跌落式熔断器为暴露式结构，容易受所处环境条件影响，导致熔管老化，造成其遮断能力下降，尤其在雨雪冰等不同气候条件下，对性能有明显影响，降低设备可靠性。

2、开断能力低，现阶段，10kV室外跌落式熔断器分成三种型号规格，即50A、100A、200A。200A跌落式熔断器的遮断工作能力限制是200MVA，低限是20MVA。依据其遮断容积的工作能力，由此可见，短路故障问题时溶体融断后不可以立即灭弧，也非常容易使熔管损坏或发生爆炸。越来越不能满足电网日益发展的要求，

3、熔断时间长，而且在运行一段时间后容易有异物阻塞，或积污严重，阻碍熔管的正常跌落。熔断不及时会造成越级跳闸的大面积停电事故，造成经济损失。

4、熔断器熔丝误断，熔断器额定断开容量小，其下限值小于被保护系统的三相短路容量，保险丝误熔断。造成停电事故，影响供电可靠性。

为此，本发明旨在克服上述不足而提供一种切断时间短、开断电流大、性能稳定且结构相对密封的跌落式速断器。本发明的动力爆燃所得，有爆气室产生瞬时高压气体，可在15ms内切断熔体，达到速断器快速断开电流的目的。采用封闭式结构，极大程度的减小了外界环境对各元件的影响和侵蚀，有效提升了本设备的使用寿命及稳定性。

图1和图2具体示出了本发明的结构特点，图3具体示出了本发明中熔断器过压保护电路。

下面结合图1、图2、图3具体说明本发明实施例。

实施例1：

应用于10kV配电线路和配电变压器一侧作为保护和进行设备投、切操作之用的跌落式速断器，包括通讯模块、综合处理模块、信息采集模块、速断单元、密封壳，还有传统熔断式断路器的绝缘支座、熔丝、熔管，其中熔丝穿过熔管，熔管穿过速断单元及信息采集模块。

速断单元包括石英基体，基体内从左到右分别设置有密封垫、气室、爆气室、活塞，所述活塞与基体之间间距极小，约为0.03mm；在爆破气体的推动下，急速的推动切刀运动，迅速切断熔体。活塞上端设置有灭弧栅，所述灭弧栅由BMC材料组成。活塞右端设置有切刀，所述切刀采用陶瓷材料制成，整体造型为不规则矩形，顶端为50°±20°尖角。切刀右侧为供熔丝熔管插拔的预留孔。往右为切刀动作时的缓冲区，切刀与石英基体充分贴合，间距约为0.02mm动作后可靠切断并隔绝带电端，基体中设置有可供活塞和切刀运动的通道，切刀与活塞下端设置有导向槽，所述导向槽具有减小绝缘切刀在高速运动中的摩擦系数及阻力的作用；活塞左下端设置有卡销，所述卡销确保开关处于初始位置，右侧设置有挡板。挡板上端设置有压销，挡板和压销保证在切刀运动后消除其冲势并卡住以保持动作后位置，以保证用切刀将带电端隔离并配合灭弧栅快速灭弧。

基于上述跌落式速断器，本发明提出一种线路速断方法：

信息采集模块分为电压传感器和电流互感器，由信息采集模块实时采集相关参数，并将相关信息传输给综合处理模块，所述综合处理模块对接收的信息进行实时对比，判断线路是否过流。如采集的数据超过设定的阈值，综合处理模块将发送点火电流；使速断单元急速动作切断熔丝，将故障电流瞬间断开，跌落式速断器跌落，产生明显断点。

需要说明的是，该熔断器包括熔断器过压保护电路，具体的，该电路包括发电控制模块、限流模块、过流控制模块、过压保护模块、以及转换输出模块。发电控制模块包括发电机尾端电感Lg、电阻Rg、冲击发电机Va、冲击发电机Vb、冲击发电机Vc、开关器Switch、电容C1、氧化锌避雷器MOA1。限流模块包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、二极管D2、电容C2、电阻R4、二极管D1、可变电阻器RV1、电容C3、电阻R3、三极管Q2、电阻R5、二极管D3、可变电阻RV2。过流控制模块包括电阻R6、三极管Q3、电阻R7、二极管D4。过压保护模块包括二极管D5、单向可控硅U1、电阻R8、电阻R9、电容C4转换输出模块包括发电机首端电感Lt、电容器Cb、氧化锌避雷器MOA2、变压器Tr、测试熔断器TF、调相电阻Rs、电容Cs、熔断器等效非线性电阻ENM。

发电控制模块中所述发电机尾端电感Lg引脚1、引脚2和引脚3均与电阻Rg一端连接；所述电阻Rg另一端与地线GND连接；所述发电机尾端电感Lg引脚6与冲击发电机Va一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚5与冲击发电机Vb一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚4与冲击发电机Vc一端连接；所述冲击发电机Va另一端分别与开关器Switch引脚1、氧化锌避雷器MOA1引脚1和引脚6连接；所述冲击发电机Vb另一端分别与开关器Switch引脚2、氧化锌避雷器MOA1引脚2和引脚3连接；冲击发电机Vc另一端分别与开关器Switch引脚3、氧化锌避雷器MOA1引脚4和引脚5连接；所述开关器Switch引脚6与电容C1正极端连接。

限流模块中所述电阻R1一端与电容C1负极端连接；所述电阻R1另一端与三极管Q1发射极端连接；所述三极管Q1基极端与电阻R2一端连接；所述三极管Q1集电极端与二极管D1正极端连接；所述电阻R2另一端分别与电容C2一端、二极管D2正极端连接；所述电容C2另一端与可变电阻器RV1引脚1连接；所述二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述电阻R4另一端与电容C3另一端连接；所述二极管D1负极端分别与电阻R3一端、三极管Q2基极端、电阻R5一端连接；所述可变电阻RV1引脚2分别与电阻R3另一端、三极管Q2发射极端连接；所述电阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述二极管D3负极端与可变电阻器RV2引脚1连接。

过流控制模块中所述电阻R6一端分别与二极管D4负极端、阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述电阻R6另一端与三极管Q3发射极端连接；所述三极管Q3基极端分别与二极管D4正极端、电阻R7一端连接；所述电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接。

过压保护模块中所述二极管D5负极端分别与单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述二极管D5正极端与电阻R8一端连接；所述电阻R8另一端分别与电阻R9一端、电容C4一端、单向可控硅U1引脚1连接；所述电阻R9另一端分别与电容C4另一端、单向可控硅U1负极端、电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接。

转换输出模块中所述发电机首端电感Lt引脚5分别与二极管D5负极端、单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述发电机首端电感Lt引脚4分别与变压器Tr引脚3、电容器Cb引脚1、氧化锌避雷器MOA2一端连接；所述发电机首端电感Lt引脚3与电容器Cb引脚2连接，所述发电机首端电感Lt引脚3与氧化锌避雷器MOA2中段无接触固定；所述发电机首端电感Lt引脚2与开关器Switch引脚5连接；所述发电机首端电感Lt引脚1分别与电容器Cb银胶、氧化锌避雷器MOA2另一端、变压器Tr引脚4连接；所述发电机首端电感Lt引脚6与开关器Switch引脚4连接；所述变压器Tr引脚1分别与调相电阻Rs一端、测试熔断器TF一端、熔断器等效非线性电阻ENM一端连接；所述变压器Tr引脚2分别与电容Cs一端、测试熔断器TF另一端、熔断器等效非线性电阻ENM另一端、地线GND连接；所述电容Cs另一端与调相电阻Rs另一端连接；所述电容器Cb引脚4、引脚5和引脚6均与地线GND连接。

三相冲击发电机输出交流电压，发电机尾端电感Lg滤除三相冲击发电机每个输出端的干扰信号，可以产生瞬间高压保持输出电压的稳定，电阻Rg接地保护发电机防雷击和漏电保护效果，氧化锌避雷器MOA1通过与三相冲击发电机输出端连接，利用氧化锌良好的非线性伏安特性，使在正常工作电压时流过的避雷器的电流极小，当过电压作用时电阻下降，释放过电压能量，达到每个相线输出电压的安全，开关器Switch控制三相冲击发电机电压输出的通断；三极管Q1和三极管Q2判断输入电流值进而采用不同的输出端口，进行调节，二极管D2限制电流的流动方向，电容C2形成通交阻直的特性，防止连接错误电压，可变电阻器RV1和可变电阻器RV2通过改变阻值的数值使电流流过的路径不同进而限制电流的输出数值；三极管Q3检测输出的电流值，二极管D4将产生的高电流传递给可变电阻器RV2再次调节；单向可控硅U1控制超过标准电压的输出路径，电阻R9和电阻R8组成串联分压特性降低输出电压值，进而对超过标准输出电压进行调节；电容器Cb阻碍直流电在电路中传输，作发电机瞬间启动电压保护设备运行的安全，调相电阻Rs调节相线之间传输的阻值，电容Cs作为耦合电路，允许交流电压传输输出，熔断器等效非线性电阻ENM用于保护输出电压通断，还具有限流的作用，进而提高电路的安全性。

在上述熔断器过压保护电路的基础之上，综合处理模块计算熔断器的动作电流i_f，i_f满足以下关系式：

式中，L_T表示三相冲击发电机中B、C项的电感值；i_T表示三相冲击发电机中流经B、C项两电感L_T的电流值；U_f表示氧化锌避雷器MOA₁两端电压值；U_b表示B相的电压值，U_c表示C相的电压值，U_bc表示实际跨接在B、C两端的电压值；L_W表示发电机尾端的电感值；R_f表示熔断器等效非线性电阻值；R₁表示氧化锌避雷器MOA₁两端的电阻值；R₂表示氧化锌避雷器MOA₂两端的电阻值。

综合处理模块通过对传输信息的实时对比，在判定线路中电流超过限定阈值后，向爆气室发送点火电流，爆气室在瞬间产生大量膨胀的气体，气室气压会骤然飙升；气压作用在活塞上，活塞瞬间冲断卡销的阻挡，推动陶瓷切刀急速向右运动切断熔丝，在切断熔丝后，切刀在挡板及压扣的作用下止住冲式并被抱死，切刀将上端带电体与已切断熔体互相隔绝，同时被活塞推动过来的灭弧栅将燃起的电弧进行分割迅速灭弧，实现瞬间断路。

综合处理模块会继续监测，当检测到电压传感器的失压信号后。综合处理模块会对通讯模块发出上报指令，由通信模块发出数据包，推送到后台和运维人员的手机app上。值得一提的是，综合处理模块为CT取电；正常状态下靠线路供电，在切断短路电流后，由内置的后备电源供电；当所述通讯模块将数据包发送后、且后台成功接收到数据时，会回传休眠指令，在综合处理单元接收后进入休眠模式以降低功耗。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种跌落式速断器，其特征是包括：

用于迅速切断熔体的速断单元；

用于实时采集相关参数的信息采集模块；

用于对信息采集模块采集的信息进行实时对比、判断线路是否过流的综合处理模块；

用于发送数据包的通讯模块。

2.根据权利要求1所述的一种跌落式速断器，其特征在于：所述速断单元、信息采集模块、综合处理模块、以及通讯模块统一安装在密封壳内、且两两之间相互电性连接；所述密封壳安装在基础壳体的一侧，所述基础壳体的一侧安装有绝缘支座；所述速断单元及信息采集模块由熔管穿过，所述熔管内穿插有熔丝。

3.根据权利要求1所述的一种跌落式速断器，其特征在于：所述速断单元包括石英基体，所述石英基体内从左到右分别设有密封垫、气室、爆气室、活塞，所述活塞与基体之间设有预定间隙；所述活塞的上端设置有灭弧栅，所述活塞的右端设有切刀，所述切刀的右侧设有供熔丝、熔管插拔的预留孔；位于熔管的右侧与石英基体之间形成缓冲区；所述切刀与所述石英基体贴合；所述石英基体中设有供活塞和切刀运动的通道，所述切刀与活塞下端设置有导向槽；所述活塞的左侧下端设置有卡销，所述卡销的右侧设有挡板，所述挡板的上端设有压销。

4.根据权利要求3所述的一种跌落式速断器，其特征在于：所述活塞与基体之间形成0.03±0.01mm的间距；所述切刀设有三部分，分别为沿所述导向槽滑动的方形部，焊接在所述方形部上端的延伸部，以及焊接在所述延伸部末端的刀口部；所述延伸部与所述方形部的顶端水平面形成50°±20°夹角。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种跌落式速断器，其特征在于包括以下线路速断方法：

步骤1、信息采集模块由电压传感器和电流互感器实时采集电压和电流的参数，并将相关信息传输给综合处理模块，综合处理模块对接收的信息进行实时对比，判断线路是否过流；

步骤2、如采集的数据超过设定的阈值，综合处理模块将发送点火电流；使速断单元急速动作切断熔丝，将故障电流瞬间断开，跌落式速断器跌落，产生断点；

步骤3、综合处理模块继续监测，当检测到电压传感器的失压信号后，综合处理模块对通讯模块发出上报指令，由通信模块发出数据包，推送到后台和运维人员的手机app上。

6.根据权利要求5所述的一种跌落式速断器，其特征在于，步骤2进一步包括：综合处理模块通过对传输信息的实时对比，在判定线路中电流超过限定阈值后，向爆气室发送点火电流，爆气室在瞬间产生大量膨胀的气体，气室气压会骤然飙升；气压作用在活塞上，活塞瞬间冲断卡销的阻挡，推动陶瓷切刀急速向右运动切断熔丝，在切断熔丝后，切刀在挡板及压扣的作用下止住冲式并被抱死，切刀将上端带电体与已切断熔体互相隔绝，同时被活塞推动过来的灭弧栅将燃起的电弧进行分割迅速灭弧，实现瞬间断路。

7.根据权利要求5所述的一种跌落式速断器，其特征在于，所述综合处理模块为CT取电；正常状态下靠线路供电，在切断短路电流后，由内置的后备电源供电；当所述通讯模块将数据包发送后、且后台成功接收到数据时，会回传休眠指令，在综合处理单元接收后进入休眠模式以降低功耗。

8.根据权利要求5所述的一种跌落式速断器，其特征在于，还包括熔断器过压保护电路，所述熔断器过压保护电路包括：发电控制模块、限流模块、过流控制模块、过压保护模块、以及转换输出模块；所述发电控制模块中发电机尾端电感Lg滤除三相冲击发电机每个输出端的干扰信号，产生瞬间高压保持输出电压的稳定，电阻Rg接地保护发电机防雷击和漏电保护；所述限流保护模块中可变电阻器RV1和可变电阻器RV2通过改变阻值的数值使电流流过的路径不同进而限制电流的数值；所述过流控制模块中三极管Q3检测输出的电流值，二极管D4将产生的高电流传递给可变电阻器RV2再次调节；所述过压保护模块中单向可控硅U1控制超过标准电压的输出路径，电阻R9和电阻R8组成串联分压特性降低输出电压值；所述转换输出模块中电容器Cb阻碍直流电在电路中传输；所述发电控制模块包括发电机尾端电感Lg、电阻Rg、冲击发电机Va、冲击发电机Vb、冲击发电机Vc、开关器Switch、电容C1、氧化锌避雷器MOA1，其中所述发电机尾端电感Lg引脚1、引脚2和引脚3均与电阻Rg一端连接；所述电阻Rg另一端与地线GND连接；所述发电机尾端电感Lg引脚6与冲击发电机Va一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚5与冲击发电机Vb一端连接；所述发电机尾端电感Lg引脚4与冲击发电机Vc一端连接；所述冲击发电机Va另一端分别与开关器Switch引脚1、氧化锌避雷器MOA1引脚1和引脚6连接；所述冲击发电机Vb另一端分别与开关器Switch引脚2、氧化锌避雷器MOA1引脚2和引脚3连接；冲击发电机Vc另一端分别与开关器Switch引脚3、氧化锌避雷器MOA1引脚4和引脚5连接；所述开关器Switch引脚6与电容C1正极端连接。

9.根据权利要求8所述的一种跌落式速断器，其特征在于，所述限流模块包括电阻R1、三极管Q1、电阻R2、二极管D2、电容C2、电阻R4、二极管D1、可变电阻器RV1、电容C3、电阻R3、三极管Q2、电阻R5、二极管D3、可变电阻RV2，其中所述电阻R1一端与电容C1负极端连接；所述电阻R1另一端与三极管Q1发射极端连接；所述三极管Q1基极端与电阻R2一端连接；所述三极管Q1集电极端与二极管D1正极端连接；所述电阻R2另一端分别与电容C2一端、二极管D2正极端连接；所述电容C2另一端与可变电阻器RV1引脚1连接；所述二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述电阻R4另一端与电容C3另一端连接；所述二极管D1负极端分别与电阻R3一端、三极管Q2基极端、电阻R5一端连接；所述可变电阻RV1引脚2分别与电阻R3另一端、三极管Q2发射极端连接；所述电阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述二极管D3负极端与可变电阻器RV2引脚1连接；所述过流控制模块包括电阻R6、三极管Q3、电阻R7、二极管D4，其中所述电阻R6一端分别与二极管D4负极端、阻R5另一端与二极管D3正极端连接；所述电阻R6另一端与三极管Q3发射极端连接；所述三极管Q3基极端分别与二极管D4正极端、电阻R7一端连接；所述电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述过压保护模块包括二极管D5、单向可控硅U1、电阻R8、电阻R9、电容C4，其中所述二极管D5负极端分别与单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述二极管D5正极端与电阻R8一端连接；所述电阻R8另一端分别与电阻R9一端、电容C4一端、单向可控硅U1引脚1连接；所述电阻R9另一端分别与电容C4另一端、单向可控硅U1负极端、电阻R7另一端分别与二极管D2负极端分别与电阻R4一端、电容C3一端、可变电阻器RV2引脚2和引脚3、三极管Q2集电极端、地线GND连接；所述转换输出模块包括发电机首端电感Lt、电容器Cb、氧化锌避雷器MOA2、变压器Tr、测试熔断器TF、调相电阻Rs、电容Cs、熔断器等效非线性电阻ENM，其中所述发电机首端电感Lt引脚5分别与二极管D5负极端、单向可控硅U1正极端、三极管Q3集电极端连接；所述发电机首端电感Lt引脚4分别与变压器Tr引脚3、电容器Cb引脚1、氧化锌避雷器MOA2一端连接；所述发电机首端电感Lt引脚3与电容器Cb引脚2连接，所述发电机首端电感Lt引脚3与氧化锌避雷器MOA2中段无接触固定；所述发电机首端电感Lt引脚2与开关器Switch引脚5连接；所述发电机首端电感Lt引脚1分别与电容器Cb银胶、氧化锌避雷器MOA2另一端、变压器Tr引脚4连接；所述发电机首端电感Lt引脚6与开关器Switch引脚4连接；所述变压器Tr引脚1分别与调相电阻Rs一端、测试熔断器TF一端、熔断器等效非线性电阻ENM一端连接；所述变压器Tr引脚2分别与电容Cs一端、测试熔断器TF另一端、熔断器等效非线性电阻ENM另一端、地线GND连接；所述电容Cs另一端与调相电阻Rs另一端连接；所述电容器Cb引脚4、引脚5和引脚6均与地线GND连接。

10.根据权利要求9所述的一种跌落式速断器，其特征在于，所述阈值即动作电流i_f的计算方法如下：

综合处理模块计算熔断器的动作电流i_f，i_f满足以下关系式：

式中，L_T表示三相冲击发电机中B、C项的电感值；i_T表示三相冲击发电机中流经B、C项两电感L_T的电流值；U_f表示氧化锌避雷器MOA₁两端电压值；U_b表示B相的电压值，U_c表示C相的电压值，U_bc表示实际跨接在B、C两端的电压值；L_W表示发电机尾端的电感值；R_f表示熔断器等效非线性电阻值；R₁表示氧化锌避雷器MOA₁两端的电阻值；R₂表示氧化锌避雷器MOA₂两端的电阻值。

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