CN113889979A - Gis分合闸线圈双重保护装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种GIS分合闸线圈双重保护装置，涉及线圈保护技术领域，其在所述线圈的一端与温控开关的一端电性连接，所述温控开关的另一端与所述延时断开时间继电器的常闭触头一端电性连接，所述延时断开时间继电器的常闭触头另一端与所述电源的一端电性连接。所述线圈的另一端与所述手动按钮的一端电性连接，所述手动按钮的另一端与所述电源的另一端电性连接。所述温控开关与所述线圈紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈与电源的电流回路。另外，通过温控开关和电流检测保护单元、电子保护开关的双重保护，能够大大增加线圈的保护力度，提高设备的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及线圈保护技术领域，尤其涉及一种GIS分合闸线圈双重保护装置。
背景技术
气体绝缘金属封闭开关设备（Gas Insulated Switchgear, GIS）是将变电站中除变压器以外的所有一次设备，经优化设计有机地封闭于金属壳内，并充SF6气体作为灭弧和绝缘介质。GIS由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的SF6绝缘气体，故也称SF6全封闭组合电器。GIS具有占地面积小，可靠性高，安全性强，维护工作量很小等的优点，自20世纪60年代问世以来在输变电系统中占据了重要的地位。
GIS中的断路器或接触器的分合闸线圈所需要的工作电流很小，因为它只需要为弹簧提供能量释放的动力，而不需要控制断路器动作。分合闸线圈使闭锁弹簧的销子打开的时候电流较大，而不作用的时候电流很小。由此使分合闸线圈作用的电流很小，只需要它能产生能使弹簧销子打开的力，在此过程中，磁场所能达到的强度，是影响分合闸线圈所能产生的力的主要因素。然而，如果线圈中所流过的工作电流时间过长，则会将其烧毁。在实际情况中，该时间一般不能超过5分钟，否则就会将其烧毁；若是电流过小，那么通过电流所产生的力就不足以提供弹簧中所储存的能量的释放，则断路器在此情况下无法为其提供相应的所需要完成的动作。由于断路器不动作，使得线圈长期处于带电状态，导致线圈容易被烧毁。针对这一问题，人们采用了多种解决方案，如CN205657508U公开的带分合闸线圈保护的继电保护装置、CN205029330U 公开的分合闸线圈保护装置等，虽然可以在一定程度上对线圈进行保护，但是需要对其结构进行较大改动，而且也相对比较复杂，成本较高。
发明内容
为解决上述问题，本申请采用如下技术方案实现：
一种GIS分合闸线圈双重保护装置，包括铁芯、线圈、延时断开时间继电器、手动按钮以及电源，所述线圈缠绕在铁芯上构成电磁铁机构，所述线圈的一端与温控开关的一端电性连接；
所述温控开关的另一端与所述延时断开时间继电器的常闭触头一端电性连接；
所述延时断开时间继电器的常闭触头另一端与所述电源的一端电性连接；
所述线圈的另一端与所述手动按钮的一端电性连接；
所述手动按钮的另一端与所述电源的另一端电性连接；
所述温控开关与所述线圈紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈与电源的电流回路。在现有GIS上对线圈进行简单改动即可，其方法是将温控开关粘贴或者包裹在线圈内，使得温控开关能够吸收线圈产生的热量，与此同时，温控开关串联在线圈的控制回路中。由于温控开关在常温状态下是闭合的，当手动按钮按下时，线圈、延时断开时间继电器以及电源构成一个回路，线圈得电，产生磁场吸引动铁芯从而带动触头动作。当线圈中的电流过大或者大电流持续较长时间后，线圈会产生很大的热量，这时候热量传导到温控开关中，温控开关的温度达到预设值后，其常闭触头打开，切断线圈、延时断开时间继电器以及电源的电流回路，从而及时、有效地对线圈进行保护。由于这种保护是最末级的保护，直接切断线圈的电源，而且其控制方式也都是机械式，保证了整个保护装置的安全、可靠以及耐用。此外，因为只需要一个温控开关串联在线圈的控制回路中，非常容易安装，硬件成本、安装成本都非常低。
优选地，所述温控开关为双金属片结构的机械式温控开关，其为常闭型温控开关。这种结构的温控开关技术很成熟，而且也很容易采购，采用这种温控开关能够进一步降低成本，提高稳定性。
优选地，所述温控开关采用正温度系数热敏电阻构成，该热敏电阻串联在线圈的回路中。PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。采用这种方式，可以无触点接触，提高保护装置的使用寿命，而且其体积也更小，更便于安装。
优选地，所述预定值为60℃。这是比较安全可靠的温度控制上限值，能够保证线圈的使用寿命。
优选地，还包括电流检测保护单元；
所述线圈与手动按钮之间还串联有电流检测传感器以及电子保护开关；
所述电流检测保护单元的输入端与所述电流检测传感器电性连接，所述电流检测保护单元的输出端与所述电子保护开关连接；
所述电流检测保护单元包括微控制器、电源单元，所述微控制器的电源端与所述电源单元电性连接，所述微控制器的输入端与所述电流检测传感器电性连接，该电流检测保护单元通过电流检测传感器获取线圈控制回路中的电流，并进行判断，当超过预设电流值并达到预设时间后，控制电子保护开关切断线圈的回路。采用这样的方式，无需对原有装置的结构进行改变，只要增加一个电流检测保护单元并在线圈回路中串联电流检测传感器以及电子保护开关即可。工作时，微控制器实时采样线圈回路中的电阻值，当检测到其电流值大于预设值并持续时间超过预设的时间，比如4分钟或者5分钟时，就控制电子保护开关断开，切断控制回路。通过温控开关和电流检测保护单元、电子保护开关的双重保护，能够大大增加线圈的保护力度，提高设备的使用寿命。
优选地，所述电子保护开关为微型继电器，该微型继电器的常开触头串联在线圈与手动按钮之间，微型继电器的控制线圈与所述微控制器的输出端电性连接。
优选地，所述微控制器为具有模数转换模块的AVR系列单片机。这种单片机自身具有较好的抗干扰能力，并集成各种功能模块，功耗地，便于编程，可以降低研发成本。
优选地，所述电流检测传感器为金属膜电阻。
优选地，所述金属膜电阻为0.5~1Ω阻值的电阻器。
本申请在所述线圈的一端与温控开关的一端电性连接，所述温控开关的另一端与所述延时断开时间继电器的常闭触头一端电性连接，所述延时断开时间继电器的常闭触头另一端与所述电源的一端电性连接。所述线圈的另一端与所述手动按钮的一端电性连接，所述手动按钮的另一端与所述电源的另一端电性连接。所述温控开关与所述线圈紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈与电源的电流回路。另外，通过温控开关和电流检测保护单元、电子保护开关的双重保护，能够大大增加线圈的保护力度，提高设备的使用寿命。
附图说明
图1是本申请提供的实施例电路结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的图1，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，一种GIS分合闸线圈双重保护装置，包括铁芯1、线圈2、延时断开时间继电器3、手动按钮4以及电源5，所述线圈2缠绕在铁芯1上构成电磁铁机构，所述线圈2的一端与温控开关6的一端电性连接。所述温控开关6的另一端与所述延时断开时间继电器3的常闭触头一端电性连接。所述延时断开时间继电器3的常闭触头另一端与所述电源5的一端电性连接。所述线圈2的另一端与所述手动按钮4的一端电性连接。所述手动按钮4的另一端与所述电源5的另一端电性连接。
所述温控开关6与所述线圈2紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈2与电源5的电流回路。所述预定值为60℃。这是比较安全可靠的温度控制上限值，能够保证线圈的使用寿命。
在现有GIS上对线圈进行简单改动即可，其方法是将温控开关6粘贴或者包裹在线圈2内，使得温控开关6能够吸收线圈2产生的热量，与此同时，温控开关6串联在线圈2的控制回路中。由于温控开关6在常温状态下是闭合的，当手动按钮4按下时，线圈2、延时断开时间继电器3以及电源5构成一个回路，线圈2得电，产生磁场吸引动铁芯从而带动触头动作。当线圈2中的电流过大或者大电流持续较长时间后，线圈2会产生很大的热量，这时候热量传导到温控开关6中，温控开关6的温度达到预设值后，其常闭触头打开，切断线圈2、延时断开时间继电器3以及电源5的电流回路，从而及时、有效地对线圈2进行保护。由于这种保护是最末级的保护，直接切断线圈2的电源，而且其控制方式也都是机械式，保证了整个保护装置的安全、可靠以及耐用。此外，因为只需要一个温控开关6串联在线圈2的控制回路中，非常容易安装，硬件成本、安装成本都非常低。
在一实施例中，所述温控开关6为双金属片结构的机械式温控开关，其为常闭型温控开关。这种结构的温控开关6技术很成熟，而且也很容易采购，采用这种温控开关6能够进一步降低成本，提高稳定性。
在一实施例中，所述温控开关6采用正温度系数热敏电阻构成，该热敏电阻串联在线圈2的回路中。PTC是Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件。通常我们提到的PTC是指正温度系数热敏电阻，简称PTC热敏电阻。PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度居里温度时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。热敏电阻的一种，正温度系数热敏电阻其电阻值随着PTC热敏电阻本体温度的升高呈现出阶跃性的增加，温度越高，电阻值越大。采用这种方式，可以无触点接触，提高保护装置的使用寿命，而且其体积也更小，更便于安装。
在一实施例中，还包括电流检测保护单元8。所述线圈2与手动按钮4之间还串联有电流检测传感器7以及电子保护开关9。所述电流检测保护单元8的输入端与所述电流检测传感器7电性连接，所述电流检测保护单元8的输出端与所述电子保护开关9连接。所述电流检测保护单元8包括微控制器、电源单元，所述微控制器的电源端与所述电源单元电性连接，所述微控制器的输入端与所述电流检测传感器7电性连接，该电流检测保护单元8通过电流检测传感器7获取线圈2控制回路中的电流，并进行判断，当超过预设电流值并达到预设时间后，控制电子保护开关9切断线圈2的回路。所述电子保护开关9为微型继电器，该微型继电器的常开触头串联在线圈2与手动按钮4之间，微型继电器的控制线圈与所述微控制器的输出端电性连接。所述微控制器为具有模数转换模块的AVR系列单片机。所述电流检测传感器7为金属膜电阻，金属膜电阻为0.5~1Ω。这种单片机自身具有较好的抗干扰能力，并集成各种功能模块，功耗地，便于编程，可以降低研发成本。
采用这样的方式，无需对原有装置的结构进行改变，只要增加一个电流检测保护单元8并在线圈2回路中串联电流检测传感器7以及电子保护开关9即可。工作时，微控制器实时采样线圈回路中的电阻值，当检测到其电流值大于预设值并持续时间超过预设的时间，比如4分钟或者5分钟时，就控制电子保护开关9断开，切断控制回路。通过温控开关6和电流检测保护单元8、电子保护开关9的双重保护，能够大大增加线圈的保护力度，提高设备的使用寿命。
本申请在所述线圈2的一端与温控开关6的一端电性连接，所述温控开关6的另一端与所述延时断开时间继电器3的常闭触头一端电性连接，所述延时断开时间继电器3的常闭触头另一端与所述电源5的一端电性连接。所述线圈2的另一端与所述手动按钮4的一端电性连接，所述手动按钮4的另一端与所述电源5的另一端电性连接。所述温控开关6与所述线圈2紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈2与电源5的电流回路。另外，通过温控开关6和电流检测保护单元8、电子保护开关9的双重保护，能够大大增加线圈的保护力度，提高设备的使用寿命。
Claims (9)
1.一种GIS分合闸线圈双重保护装置，包括铁芯（1）、线圈（2）、延时断开时间继电器（3）、手动按钮（4）以及电源（5），所述线圈（2）缠绕在铁芯（1）上构成电磁铁机构，其特征在于：
所述线圈（2）的一端与温控开关（6）的一端电性连接；
所述温控开关（6）的另一端与所述延时断开时间继电器（3）的常闭触头一端电性连接；
所述延时断开时间继电器（3）的常闭触头另一端与所述电源（5）的一端电性连接；
所述线圈（2）的另一端与所述手动按钮（4）的一端电性连接；
所述手动按钮（4）的另一端与所述电源（5）的另一端电性连接；
所述温控开关（6）与所述线圈（2）紧密接触，能够在温度超过预定值时切断线圈（2）与电源（5）的电流回路。
2.根据权利要求1所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述温控开关（6）为双金属片结构的机械式温控开关，其为常闭型温控开关。
3.根据权利要求1所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述温控开关（6）采用正温度系数热敏电阻构成，该热敏电阻串联在线圈（2）的回路中。
4.根据权利要求1所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述预定值为60℃。
5.根据权利要求1~4任一项所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
还包括电流检测保护单元（8）；
所述线圈（2）与手动按钮（4）之间还串联有电流检测传感器（7）以及电子保护开关（9）；
所述电流检测保护单元（8）的输入端与所述电流检测传感器（7）电性连接，所述电流检测保护单元（8）的输出端与所述电子保护开关（9）连接；
所述电流检测保护单元（8）包括微控制器、电源单元，所述微控制器的电源端与所述电源单元电性连接，所述微控制器的输入端与所述电流检测传感器（7）电性连接，该电流检测保护单元（8）通过电流检测传感器（7）获取线圈（2）控制回路中的电流，并进行判断，当超过预设电流值并达到预设时间后，控制电子保护开关（9）切断线圈（2）的回路。
6.根据权利要求5所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述电子保护开关（9）为微型继电器，该微型继电器的常开触头串联在线圈（2）与手动按钮（4）之间，微型继电器的控制线圈与所述微控制器的输出端电性连接。
7.根据权利要求5所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述微控制器为具有模数转换模块的AVR系列单片机。
8.根据权利要求7所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述电流检测传感器（7）为金属膜电阻。
9.根据权利要求8所述的GIS分合闸线圈双重保护装置，其特征在于：
所述金属膜电阻为0.5~1Ω阻值的电阻器。
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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 | ||
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