CN114284113A - 脱扣装置以及断路器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了脱扣装置以及断路器，所述脱扣装置包括脱扣组件，所述脱扣组件设置于工作电回路，并且所述脱扣组件设置为在流经所述工作电回路的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作，所述脱扣装置还包括分流模块，所述分流模块并联于所述脱扣组件，并且所述分流模块具有能够阻碍所述工作电流通过的第一工作模式以及具有能够对通过所述脱扣组件的浪涌电流进行分流的第二工作模式。该脱扣装置在浪涌电流的工况下不会异常跳闸，同时还能够在工作电流下正常工作。通过在断路器中设置上述脱扣装置，可保证后端设备的正常工作。

Description

脱扣装置以及断路器

技术领域

本申请涉及断路器技术领域，更具体地说，涉及脱扣装置以及断路器。

背景技术

断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。以液压电磁式断路器为例，其采用了液压电磁脱扣器，使其具有不受环境温度影响，工作稳定可靠，寿命长等优点，由此实用于民用、工业与商业各个部门，而且特别适合于可靠性及保护精度要求高的各种设备，例如被广泛应用于通信基站、电源、铁路行车信号电源、铁路信号轨旁设备等各种使用设备。

液压电磁式断路器的核心部件是具有过载和短路保护功能的电流脱扣器，该电流脱扣器是一个液压电磁装置，其主要部件是油杯、套在油杯上的线圈、磁轭、衔铁和脱扣机构，其中油杯主要包括一个油杯管、一个铁芯、一根弹簧、一块极靴和硅油。当电流小于断路器额定值时，线圈的磁通量不足以将铁芯吸至极靴；当发生过载，即电流大于断路器的额定值时，线圈的磁通就产生足够大的吸力使铁芯朝极靴运动，此时液压断路器脱扣装置动作，起到过载保护作用。当后端设备短路或者出现过载问题时，断路器出现脱扣动作。

然而，当电回路中有瞬间大浪涌如雷电流、操作过电流等流过时，会导致断路器的异常跳闸，从而影响后端设备的正常工作，增加了系统的故障率。

发明内容

有鉴于此，本申请提出了一种脱扣装置，以解决或至少部分地解决断路器在浪涌电流下异常跳闸的问题。

根据本申请，提出了一种脱扣装置，所述脱扣装置包括：

脱扣组件，所述脱扣组件设置于工作电回路，并且所述脱扣组件设置为在流经所述工作电回路的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作；以及

分流模块，所述分流模块并联于所述脱扣组件，并且所述分流模块具有能够阻碍所述工作电流通过的第一工作模式以及具有能够对通过所述脱扣组件的浪涌电流进行分流的第二工作模式。

通过设置分流模块，从而在当电路中出现浪涌电流例如雷电流、牵引不平衡电流或是过电压引发的过电流的工况时，能够对浪涌电流进行分流，使得脱扣组件在浪涌电流的工况下仍然能够正常工作而不会出现异常跳闸的现象，同时由于分流模块能够阻碍工作电流，因此不会影响脱扣组件在工作电流的工况下的作业状态，例如工作电流出现过载时，脱扣组件能够及时进行脱扣以使得工作电回路处于断路状态，另外，通过设置并联的分流模块，不需要额外的断电断线操作，便能够及时更换分流模块，实现了在线更换。

优选地，所述分流模块包括：

电阻，所述电阻并联于所述脱扣组件，所述电阻能够阻碍所述工作电流；以及

气体放电管，所述气体放电管并联于所述电阻，所述气体放电管在所述第二工作模式下处于导通状态。

优选地，所述分流模块包括串联于所述电阻的第一电感线圈，所述第一电感线圈在所述浪涌电流通过时产生感抗；其中：

所述气体放电管并联于包括所述第一电感线圈和所述电阻的分支电路。

优选地，所述分流模块包括压敏电阻，所述压敏电阻串联于所述气体放电管，所述压敏电阻在所述浪涌电流工况下处于导通状态且在所述工作电流工况下处于断开状态。

优选地，所述压敏电阻的输入端连接于所述分支电路的输出端，所述压敏电阻的输出端连接于所述工作电回路的输出端；和/或

所述分流模块包括过流保护器，所述过流保护器串联于所述压敏电阻，并且所述过流保护器串联于所述电阻，所述过流保护器在流经所述过流保护器的电流大于预设电流值时处于断开状态。

优选地，所述脱扣组件包括串联于所述工作电回路的第二电感线圈和脱扣组件主体，其中：所述第二电感线圈在所述浪涌电流通过时产生感抗，所述脱扣组件主体在流经所述工作电回路的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作。

优选地，所述第一电感线圈和所述第二电感线圈均为纳米晶环线圈；和 /或

所述第一电感线圈的绕制匝数大于所述第二电感线圈的绕制匝数。

优选地，所述脱扣组件主体包括：

具有腔室的容纳体，所述容纳体的一端形成为抵靠端；

感应线圈，所述感应线圈绕设于所述容纳体的外部，并且感应线圈串联于所述工作电回路；

动作臂，所述动作臂能够转动；以及

磁芯，所述磁芯设置于所述腔室内，所述磁芯在当流经所述感应线圈的工作电流大于预设值时能够移动至所述抵靠端以促使所述动作臂转动并将所述动作臂吸引至所述抵靠端而实现脱扣。

优选地，所述脱扣装置包括监控器，所述监控器设置为能够监测所述脱扣组件和所述分流模块的工作状态；和/或

所述工作电流的频率为0-3KHz，优选为2-3KHz，所述浪涌电流的频率为5KHz-100KHz(可以覆盖该范围内的每个整数点之间的范围)。

本申请还提供了断路器，所述断路器中设置有本申请所提供的脱扣装置。通过在断路器中设置有本申请所提供的脱扣装置，使得断路器不会在浪涌电流如雷电流或是过电压引发的过电流的工况下异常跳闸，同时还能够在工作电流下正常工作，保证了整个系统的工作稳定性。

本申请的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施方式及其说明用于解释本申请。在附图中：

图1为本发明优选实施方式的脱扣装置的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请的技术方案。

本申请提供了脱扣装置，如图1中所示，脱扣装置10包括脱扣组件 14，脱扣组件14设置于工作电回路12，可以理解的是，脱扣组件14具有感应线圈142，感应线圈142可串联于工作电回路12，并且脱扣组件14 设置为在流经工作电回路12的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作，可以理解的是，当工作电回路12中流经过载电流时，脱扣组件14 发生脱扣动作，由此使得工作电回路12处于断路状态，起到过载保护的效果；脱扣装置10还包括分流模块16，分流模块16并联于脱扣组件14，并且分流模块16具有能够阻碍工作电流通过的第一工作模式以及具有能够对通过脱扣组件14的浪涌电流进行分流的第二工作模式，也就是说，当工作电流流经电路时，分流模块16处于第一工作模式，工作电流仅流经工作电回路12，工作电流并不经过分流模块16，当浪涌电流流经电路时，分流模块16处于第二工作模式，分流模块16对浪涌电流进行分流，至少部分浪涌电流经过分流模块16。通过设置分流模块16，从而在当电路中出现浪涌电流例如雷电流或是过电压引发的过电流的工况时，能够对浪涌电流进行分流，使得脱扣组件14在浪涌电流的工况下仍然能够正常工作而不会出现异常跳闸的现象，同时由于分流模块16能够阻碍工作电流，因此不会影响脱扣组件14在工作电流的工况下的作业状态，例如工作电流出现过载时，脱扣组件14能够及时进行脱扣以使得工作电回路12 处于断路状态，另外，通过设置并联的分流模块16，不需要额外的断电断线操作，便能够及时更换分流模块16，此外，还可将分流模块和接线底座分开设置，分流模块通过金属插脚插接在接线底座上，当分流模块发生故障时，可以直接拔走，并更换插接新的分流模块，由此减少了现场维护难度。其中，当出现浪涌电流工况时，分流模块16处于第二工作模式时，能够分流90％以上的总过电流，这样，可进一步确保脱扣组件14在浪涌电流的工况下仍然能够正常作业而不会出现异常跳闸的状况。需要说明的是，工作电流为低频电流，工作电流的频率优选为0kHz-3kHz，进一步地，工作电流的频率优选为2kHz-3kHz，浪涌电流的频率为5-100kHz。该脱扣装置10尤其适用于断路器。

如图1中所示，脱扣组件14包括脱扣组件主体14b，脱扣组件主体 14b可包括具有腔室的容纳体140、感应线圈142、动作臂和磁芯144；其中：容纳体140的一端可形成为抵靠端140a，可以理解的是，容纳体140 的两端均可形成为封闭端，其中一端可形成为供磁芯144抵靠的抵靠端 140a，另外，腔室中可填充有液体介质如硅油；感应线圈142可绕设于容纳体140的外部，并且感应线圈142可串联于工作电回路12；动作臂能够转动，至于动作臂转动的方式是本领域技术人员所熟知的，此处不再赘述，需要说明的是，动作臂通过转动可实现脱扣动作；磁芯144可设置于腔室内，在工作电流流经感应线圈142时，磁芯144能够朝向抵靠端140a移动，并且磁芯144在当流经感应线圈142的工作电流大于预设电流值时能够移动至抵靠端140a以促使动作臂转动并将动作臂吸引至抵靠端140a，由此实现脱扣。为了对磁芯144起到缓冲作业，可腔室内设置弹性件146，弹性件146可设置于抵靠端140a，弹性件146能够对磁芯144的移动进行缓冲，其中，弹性件146可包括弹簧。

分流模块16可包括电阻160a和气体放电管162。电阻160a可并联于脱扣组件14，电阻160a能够阻碍工作电流，可以理解的是，由于电阻160a 的存在，可促使工作电流通过工作电回路12，通过设置电阻160，可使得分流模块16具有第一工作模式，另外，可选用无感电阻作为电阻160a；气体放电管162可并联于电阻160a，气体放电管162在第二工作模式下可处于导通状态，当出现浪涌电流的工况时，浪涌电流可促使气体放电管162 处于导通状态，这样，可对浪涌电流起到分流作用，使得至少部分的浪涌电流经过气体放电管162所在的电路，从而确保了脱扣组件14的正常工作。

为了促使浪涌电流流向气体放电管162，可设置串联于电阻160a的第一电感线圈160b，第一电感线圈160b可在浪涌电流通过时产生感抗，具体来讲，第一电感线圈160b的输出端可与电阻160a的输入端相连；其中：气体放电管162可并联于包括第一电感线圈160b和电阻160a的分支电路，其中，第一电感线圈160b和电阻160a串联于分支电路，可以理解的是，气体放电管162的输入端可连接于第一电感线圈160b的输入端，气体放电管162的输出端可连接于电阻160a的输出端。通过设置第一电感线圈 160b，可促使浪涌电流通过气体放电管162，以使得气体放电管162处于导通状态，从而实现分流浪涌电流的效果。其中，第一电感线圈160b可为纳米晶环线圈，具体来件，第一电感线圈160b可为由纳米晶环的软磁体绕制而成的线圈。

另外，可在工作电回路12上设置串联于脱扣组件主体14b的第二电感线圈14a，其中：第二电感线圈14a可在浪涌电流通过时产生感抗，脱扣组件主体14b在流经工作电回路12的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作。通过设置第二电感线圈14a，可阻碍浪涌电流的通过，可进一步促使浪涌电流通过气体放电管162，从而使得气体放电管162能够及时处于导通状态，与此同时，还可确保工作电回路12的作业安全性和稳定性，基本不会在浪涌电流工况下进行异常跳闸，保证了后端设备的正常工作。其中，第二电感线圈14a可为纳米晶环线圈，具体来说，第二电感线圈14a可为由纳米晶环的软磁体绕制而成的线圈。

第二电感线圈14a的绕制匝数可小于第一电感线圈160b的绕制匝数，这样，可使得浪涌电流更加易于流向气体放电管162，而不易通过工作电回路12。

另外，分流模块16可包括压敏电阻164，压敏电阻164可串联于气体放电管162，压敏电阻164在浪涌电流工况下可处于导通状态且在工频电流工况下可处于断开状态。需要说明的是，当在浪涌电流工况下时，浪涌电流可促使气体放电管162和压敏电阻164处于导通状态，由此使得浪涌电流基本通过气体放电管162和压敏电阻164，由此实现分流浪涌电流的作用；而在工作电流工况下时，工作电流无法使得气体放电管162和压敏电阻164处于导通状态，并且在电阻160a的阻碍作用下，工作电流仅是通过工作电回路12。另外，通过设置压敏电阻164，可使得压敏电阻164 在浪涌电流如雷电流不存在时能够处于断开状态，由此即便存在牵引电流的工况也能够使得气体放电管162导通或是及时息弧，这样，大大减少了牵引不平衡电流通过气体放电管162和压敏电阻164的几率，大大减少了分流模块16的损坏状况，同时也减少了气体放电管162和压敏电阻164 所在的电路出现短路的状况。

如图1中所示，压敏电阻164的输入端连接于分支电路的输出端，压敏电阻164的输出端连接于工作电回路12的输出端，可以理解的是，压敏电阻164串联于分支电路，并且压敏电阻164串联于气体放电管162。

分流模块16可包括过流保护器，过流保护器可串联于压敏电阻164，并且过流保护器串联于电阻160a，过流保护器在流经过流保护器的电流大于预设值时处于断开状态，需要说明的是，浪涌电流是短时的大电流，因此基本不会使得过流保护器处于断开状态，而当流经过流保护器的电流超过预设值且超过预设时间时，过流保护器才能够处于断开状态。通过设置过流保护器，当压敏电阻164出现短路状态时，过流保护器可使得相应的电路处于断开状态，由此有效保护了分流模块16。其中，过流保护器可包括熔断器。还可以理解的是，过流保护器的输入端可连接于分支电路的输出端，过流保护器的输出端可连接于工作电回路12的输出端。

另外，可设置监控器，监控器可设置为能够监测脱扣组件14和分流模块16的工作状态。具体来讲，监控器可监控脱扣组件14是否出现脱扣动作等，监控器可监控分流模块16中的各个部件的工作状态等。另外，监控器可将监测到的工作状态传送到服务器，再由服务器传送到显示设备，由此可实现远程监控。

本申请还提供了断路器，断路器中设置有本申请所提供的脱扣装置 10。通过在断路器中设置有本申请所提供的脱扣装置10，使得断路器不会在浪涌电流如雷电流或是过电压引发的过电流的工况下异常跳闸，同时还能够在工作电流下正常工作，保证了整个系统的工作稳定性。

以上详细描述了本申请的优选实施方式，但是，本申请并不限于上述实施方式中的具体细节，在本申请的技术构思范围内，可以对本申请的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本申请的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本申请对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本申请的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本申请的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.脱扣装置，其特征在于，所述脱扣装置(10)包括：

脱扣组件(14)，所述脱扣组件(14)设置于工作电回路(12)，并且所述脱扣组件(14)设置为在流经所述工作电回路(12)的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作；以及

分流模块(16)，所述分流模块(16)并联于所述脱扣组件(14)，并且所述分流模块(16)具有能够阻碍所述工作电流通过的第一工作模式以及具有能够对通过所述脱扣组件(14)的浪涌电流进行分流的第二工作模式。

2.根据权利要求1所述的脱扣装置，其特征在于，所述分流模块(16)包括：

电阻(160a)，所述电阻(160a)并联于所述脱扣组件(14)，所述电阻(160a)能够阻碍所述工作电流；以及

气体放电管(162)，所述气体放电管(162)并联于所述电阻(160a)，所述气体放电管(162)在所述第二工作模式下处于导通状态。

3.根据权利要求2所述的脱扣装置，其特征在于，所述分流模块(16)包括串联于所述电阻(160a)的第一电感线圈(160b)，所述第一电感线圈(160b)在所述浪涌电流通过时产生感抗；其中：

所述气体放电管(162)并联于包括所述第一电感线圈(160b)和所述电阻(160a)的分支电路。

4.根据权利要求3所述的脱扣装置，其特征在于，所述分流模块(16)包括压敏电阻(164)，所述压敏电阻(164)串联于所述气体放电管(162)，所述压敏电阻(164)在所述浪涌电流工况下处于导通状态且在所述工作电流工况下处于断开状态。

5.根据权利要求4所述的脱扣装置，其特征在于，所述压敏电阻(164)的输入端连接于所述分支电路的输出端，所述压敏电阻(164)的输出端连接于所述工作电回路(12)的输出端；和/或

所述分流模块(16)包括过流保护器，所述过流保护器串联于所述压敏电阻(164)，并且所述过流保护器串联于所述电阻(160a)，所述过流保护器在流经所述过流保护器的电流大于预设电流值时处于断开状态。

6.根据权利要求3所述的脱扣装置，其特征在于，所述脱扣组件(14)包括串联于所述工作电回路(12)的第二电感线圈(14a)和脱扣组件主体(14b)，其中：所述第二电感线圈(14a)在所述浪涌电流通过时产生感抗，所述脱扣组件主体(14b)在流经所述工作电回路(12)的工作电流超过预设电流值时能够发生脱扣动作。

7.根据权利要求6所述的脱扣装置，其特征在于，所述第一电感线圈(160b)和所述第二电感线圈(14a)均为纳米晶线圈；和/或

所述第一电感线圈(160b)的绕制匝数大于所述第二电感线圈(14a)的绕制匝数。

8.根据权利要求6所述的脱扣装置，其特征在于，所述脱扣组件主体(14b)包括：

具有腔室的容纳体(140)，所述容纳体(140)的一端形成为抵靠端(140a)；

感应线圈(142)，所述感应线圈(142)绕设于所述容纳体(140)的外部，并且感应线圈(142)串联于所述工作电回路(12)；

动作臂，所述动作臂能够转动；以及

磁芯(144)，所述磁芯(144)设置于所述腔室内，所述磁芯(144)在当流经所述感应线圈(142)的工作电流大于预设值时能够移动至所述抵靠端(140a)以促使所述动作臂转动并将所述动作臂吸引至所述抵靠端(140a)而实现脱扣。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的脱扣装置，其特征在于，所述脱扣装置(10)包括监控器，所述监控器设置为能够监测所述脱扣组件(14)和所述分流模块(16)的工作状态；和/或

所述工作电流的频率为0-3KHz，优选为2-3KHz，所述浪涌电流的频率为5KHz-100KHz。

10.断路器，其特征在于，所述断路器中设置有权利要求1-9中任意一项所述的脱扣装置(10)。

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