CN205376437U - 适用于隧道射流风机的低压断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于隧道射流风机的低压断路器，包含：电路连接在隧道射流风机的控制电路中的主触头；跳钩，其与主触头机械连接，控制主触头断开或导通；锁扣，其与跳钩相扣或脱钩；相扣时主触头导通；脱钩时跳钩带动主触头断开；脱扣模块，其通过对锁扣施加作用力，控制锁扣与跳钩相扣或脱钩；脱扣模块包含过电流脱扣器和过载保护脱扣器。本实用新型采用过电流磁脱扣器的脱扣电流为断路器额定电流3.5倍，使动作电流既能实现对于长距离供电线路单相接地故障电流的保护，又能避开射流风机的全压起动电流；过载保护脱扣器只作用于报警信号回路，不用于跳闸，实现过负荷报警功能。

Description

适用于隧道射流风机的低压断路器

技术领域

本实用新型涉及一种隧道消防排烟排风机的上级变电所出线回路保护设备，具体涉及一种适用于隧道射流风机的低压断路器。

背景技术

如图1所示，隧道内射流风机101作为隧道内部重要的消防设备，一般成对布置，主要用于在隧道内出现火灾时排烟，以保证隧道内人员能够及时疏散撤离，使得人身安全及财产损失降到最小。

根据我国标准GB50054-2011《低压配电设计规范》第6.3.6条和GB50055-2011《通用用电设备配电设计规范》第2.3.7条规定，“过负荷断电比过载造成的损失更大时，其过负荷保护不应切断线路，可作用于信号”。因此重要消防负荷的线路保护断路器常采用没有过负荷保护而只有短路保护的单磁脱扣器，如ABB的Tmax塑壳断路器或者施耐德的NSX塑壳断路器。此类产品所选用单磁脱扣器的磁脱扣电流通常为断路器额定电流的6~15倍，且无过载保护报警功能。另外，电子脱扣器由于其过载保护功能无法关闭且造价非常高，因此也不适用。

隧道内射流风机与消防水泵等消防设备相比，最显著的差别是数量多、线性分布、距变电所的距离较远。根据我国行业标准JTGD70/2-2014《公路隧道设计规范第二册交通工程与附属设施》第11.2.4条的条文说明——“经过对大量隧道变电所设置的技术经济比较，1.0km及以下的隧道单端设一座变电所，1.0~1.5km的隧道两端分别设置一座变配电所和一座户外箱式变电站，1.5~3km的隧道两端各设一座变配电所”。因此，隧道中间部分的射流风机距离变电所的低压供电距离有可能达到1~1.5km。这时候由于供电距离较长，线路末端发生的单相短路（包括单相接地故障）电流通常很小，这时传统断路器能否实现保护功能呢？我们通过以下实例计算加以验证：

如图2所示，为用于验证的隧道射流风机控制箱一次系统图的一种实例，系统电路连接引自变电所的常用电源和备用电源，电源下接有两路射流风机控制电路，每路控制电路自电源起依次电路连接有：双电源自动切换202、浪涌保护器203、普通单磁断路器204、接触器206、电动机保护器207和射流风机208。两路射流风机控制电路的两个双电源自动切换202分别连接常用电源和备用电源，每路射流风机控制电路还包含有消防电源监控模块201、205，一个消防电源监控模块201电路连接于常用电源或备用电源与双电源自动切换202之间，另有一个防电源监控模块205电路连接于普通单磁断路器204与接触器206之间，该消防电源监控模块201、205分别与外接的消防电源监控系统主机通信连接。

该隧道射流风机控制箱一次系统所连接的变电所变压器采用1000kVA的10/0.4kV干式变压器；射流风机208单机容量为18.5kW/台，终端控制箱一控二，进线开关选用额定电流In=80A的单磁断路器204。变电所至射流风机207低压供电电缆长度800m，电缆规格为ZANH-YJV-1（3x120+2x70），并且采用TN-S接地系统。具体计算过程如下：

（1）

式（1）中，I’’k1为单相接地故障电流，Rphp为线路的相线-保护线电阻，Xphp为线路的相线-保护线电抗。根据《工业与民用配电设计手册第三版》可知，800米规格为3x120+2x70电缆的Rphp=0.8x0.596=0.48，Xphp=0.8x0.161=0.13。

由上述参数计算式（1）可得：单相接地故障电流I’’k1=445.44A。

注：此处计算仅考虑电缆线路的相保阻抗，如考虑系统及变压器相保阻抗，单相短路电流计算结果会更小。

根据我国标准GB50054-2011《低压配电设计规范》第6.2.4条规定，“当短路保护电器为断路器时，被保护线路末端的断路电流不应小于断路器瞬时或短延时过流脱扣器整定电流的1.3倍”。因此，要实现对于800米规格为3x120+2x70电缆末端445.44A的单相接地故障保护，断路器的瞬时脱扣器整定电流最多为342.65A。而现有断路器单磁脱扣器的脱扣电流最小为断路器额定电流In的6倍，因此本工程In=80A的单磁断路器最小动作电流为480A，无法实现单相接地保护功能。

同样，现有技术的其他保护方法同样不能满足保护要求，例如：

1）采用相保阻抗更低的3x240+2x120电缆，经计算可以In=80A的单磁断路器实现保护功能，但这种办法将使得项目投资将大大增加，极不经济。

2）采用额定电流In更低的单磁断路器，比如采用In=50A单磁断路器，此时可以实现保护功能，但由于断路器整定电流小于了回路正常工作的计算电流，因此更加无法实现回路的过负荷报警功能。

3）采用带短延时功能的电子脱扣器，可以利用短延时动作电流在相对较短的时间内切除故障电流，但电子脱扣器的过载保护无法关掉，且造价比单磁脱扣器贵很多，因此也不适用于长距离供电的隧道消防风机。

4）采用带漏电保护的断路器，可以采用三相不平衡电流的检测实现单相接地故障检测。但这种漏电断路器同样有过载保护不能关掉的确定，且漏电动作电流一般只有几安到几十安，容易误动作，因此不适合用于消防负荷的配点保护。

因此，现在市场上尚无一种能够完美应用于隧道射流风机出线电缆保护的塑壳断路器。使用现有断路器一旦出现故障或误动作，将造成巨大的经济财产损失甚至由于无法正常进行消防排烟而造成人员伤亡。

实用新型内容

本实用新型提供一种适用于隧道射流风机的低压断路器，能实现单相接地保护功能，电动机保护机只触发报警不跳闸，降低生产成本。

为实现上述目的，本实用新型公开了一种适用于隧道射流风机的低压断路器，其特点是，该低压断路器包含：

主触头，其电路连接在隧道射流风机的控制电路中；

跳钩，其与主触头机械连接，控制主触头断开或导通；

锁扣，其设置于跳钩旁，与跳钩相扣或脱钩；相扣时跳钩保持静止，主触头导通；脱钩时跳钩发生位移，带动主触头断开；

脱扣模块，其靠近锁扣设置，通过对锁扣施加作用力，控制锁扣与跳钩相扣或脱钩；

上述脱扣模块包含过电流脱扣器和过载保护脱扣器，该过电流脱扣器的脱扣电流为低压断路器额定电流的N倍，N取大于3且小于等于4，过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数小于等于低压断路器的额定电流。

上述过电流脱扣器的脱扣电流设为低压断路器额定电流的3.5倍。

上述过电流脱扣器的脱扣电流设为不可调。

上述过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数为低压断路器的额定电流的0.8至1倍。

上述过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数设为可调。

上述过载保护脱扣器不对锁扣施加作用力；

上述低压断路器还包含有报警电路，过载保护脱扣器只与该报警电路的触发开关电路连接，控制报警电路的启停。

上述低压断路器还电路连接有漏电火灾监控模块和/或消防电源监控模块。

脱扣模块实时监控隧道射流风机的控制电路，当发生异常，脱扣模块对锁扣施加作用力而发生位移，使锁扣与跳钩之间脱扣，跳钩即带动主触头断开，实现隧道射流风机的控制电路断路。

本实用新型一种适用于隧道射流风机的低压断路器和现有技术的低压断路器相比，其优点在于，本实用新型采用过电流磁脱扣器的脱扣电流为断路器额定电流的3.5倍，使动作电流既能实现对于长距离供电线路单相接地故障电流的保护，又能避开射流风机的全压起动电流，本产品根据使用特性，采用不可调的过电流脱扣器，不需要设置分励脱扣及失压脱扣，有助于降低生产成本；

本实用新型过载保护脱扣器只作用于报警信号回路，不用于低压断路器的跳闸，实现低压断路器对隧道射流风机的控制电路的过负荷报警功能。

附图说明

图1为隧道内射流风机的布置图；

图2为隧道射流风机控制箱一次系统图；

图3为本实用新型适用于隧道射流风机的低压断路器的一次系统图；

图4为本实用新型适用于隧道射流风机的低压断路器的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。

如图3并结合图2所示，为一种适用于隧道射流风机的低压断路器实施例的一次系统图，该低压断路器301电路连接在射流风机的配电保护电路中，应用于隧道变电所的低压出线上（即图2中普通单磁断路器204的上级开关），低压断路器301上接电源，下接射流风机控制箱302，与射流风机控制箱302通过规格为ZANH-YJV-1（3x120+2x70）的电缆303电路连接。

如图4所示，为一种适用于隧道射流风机的低压断路器实施例的结构示意图，其中低压断路器包含：主触头401、跳钩402、锁扣和脱扣模块。

主触头401电路连接在隧道射流风机的控制电路中，控制隧道射流风机正常运行时保持带通保证隧道射流风机控制电路正常运行，当隧道射流风机工作异常时，切断隧道射流风机控制电路，停止隧道射流风机工作。

跳钩402与主触头401机械连接，在跳钩402的一端设有第一钩状结构，与第一钩状结构相反的另一端则连接有第一弹簧机构409，第一弹簧机构409以其收缩力使跳钩402受朝向第一弹簧机构409的作用力，从而使跳钩402对主触头401施加朝向第一弹簧机构409的作用力。跳钩402在自由状态下受第一弹簧机构409收缩力的作用会发生朝向第一弹簧机构409的位移，带动主触头401产生朝向第一弹簧机构409的位移，从而使主触头401断路。

锁扣设置于跳钩402旁，位于跳钩402设有第一钩状结构的一侧，锁扣包含锁扣本体403及设置于锁扣本体403侧边的传动结构411。

锁扣本体403在朝向跳钩402的一端设有与跳钩402的第一钩状结构相对应的第二钩状结构，隧道射流风机处于正常工作状态下，锁扣本体403可通过第二钩状结构与跳钩402的第一钩状结构相互扣锁，阻止跳钩402在第一弹簧机构409的作用下位移，避免跳钩402带动主触头401发生位移而断路，使主触头401保持导通。在与第二钩状结构相反的另一端，锁扣本体403活动连接于一个转轴上，锁扣本体403以该转轴为旋转中心可进行转动，锁扣本体403通过转动控制第二钩状结构与第一钩状结构间相互扣锁或脱钩。在锁扣本体403的侧边连接有第二弹簧结构410，第二弹簧结构410通过其收缩力向锁扣本体403施加作用力，使锁扣本体403朝向靠近跳钩402的方向转动，从而带动第二钩状结构靠近第一钩状结构移动，使第二钩状结构与第一钩状结构相互接触并扣锁。

本实施例中传动结构411设为T型结构，靠近于脱扣模块设置，可接收脱扣模块所施加的作用力。当隧道射流风机发生异常，脱扣模块可通过磁场或物理接触对传动结构411施加相反于第二弹簧结构410收缩力的作用力，通过传动结构411带动锁扣本体403抵抗第二弹簧结构410的收缩力，在远离于跳钩402的方向上产生一定位移，从而使第二钩状结构与第一钩状结构相互远离并脱钩，跳钩402在第一弹簧机构409收缩力的作用下发生位移，带动主触头401断路。

脱扣模块靠近上述锁扣的传动结构411设置。本实施例中脱扣模块包含有：过电流脱扣器404、过载保护脱扣器405。过电流脱扣器404、过载保护脱扣器405围绕锁扣的传动结构411设置，并分别电路连接在隧道射流风机的控制电路中，对控制电路实时进行监控。

本实施例中，过电流脱扣器404采用过电流磁脱扣器，靠近于传动结构411设置。由于若过电流脱扣器404的脱扣电流采用低压断路器额定电流的1~3倍有可能会使得动作电流无法避开射流风机的全压起动电流，所以这里过电流脱扣器404的脱扣电流设为低压断路器额定电流In的N倍，N取大于3且小于等于4，并且设为不可调，以降低生产成本。本实施例中过电流脱扣器404的脱扣电流设为低压断路器额定电流In的3.5倍。当过电流脱扣器404监测到隧道射流风机的控制电路过电流，则触发过电流脱扣器404通过磁场吸引传动结构411进行位移，传动结构411带动锁扣本体403克服第二弹簧结构410的收缩力，远离跳钩402转动，第二钩状结构与第一钩状结构脱钩，跳钩402受第一弹簧机构409的作用力发生位移，带动主触头401断路。

过载保护脱扣器405的工作模式不同于上述脱扣器，本实施例中过载保护脱扣器405采用仅作用于报警、不用于跳闸的过载保护热脱扣器，为此低压断路器还设有报警电路，过载保护脱扣器405与传动结构411之间不设有磁场作用，过载保护脱扣器405仅与报警电路的触发开关之间电路连接、或机械连接、或通过磁场相互作用。

过载保护脱扣器405的过载保警电流的整定倍数设为低压断路器额定电流In的0.8倍至1倍，并且设为可调。当过载保护脱扣器405检测到隧道射流风机的控制电路过载，则通过发送电信号、或通过机械运动施加作用力、或通过磁场施加作用力，触发报警电路的触发开关，从而使报警电路启动，进行声光报警、或上传报警信号至远端。

优选的，低压断路器还电路连接有漏电火灾监控模块和/或消防电源监控模块，分别对隧道射流风机进行漏电火灾监控和消防电源监控。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种适用于隧道射流风机的低压断路器，其特征在于，该低压断路器包含：

主触头，其电路连接在隧道射流风机的控制电路中；

跳钩，其与主触头机械连接，控制主触头断开或导通；

锁扣，其设置于跳钩旁，与跳钩相扣或脱钩；相扣时跳钩保持静止，主触头导通；脱钩时跳钩发生位移，带动主触头断开；

脱扣模块，其靠近锁扣设置，通过对锁扣施加作用力，控制锁扣与跳钩相扣或脱钩；

所述脱扣模块包含过电流脱扣器和过载保护脱扣器，该过电流脱扣器的脱扣电流为低压断路器额定电流的N倍，N取大于3且小于等于4，过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数小于等于低压断路器的额定电流。

2.如权利要求1所述的低压断路器，其特征在于，所述过电流脱扣器的脱扣电流设为低压断路器额定电流的3.5倍。

3.如权利要求1或2所述的低压断路器，其特征在于，所述过电流脱扣器的脱扣电流设为不可调。

4.如权利要求1所述的低压断路器，其特征在于，所述过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数为低压断路器的额定电流的0.8至1倍。

5.如权利要求1或4所述的低压断路器，其特征在于，所述过载保护脱扣器的过载报警电流整定倍数设为可调。

6.如权利要求1或4所述的低压断路器，其特征在于，所述过载保护脱扣器不对锁扣施加作用力；

所述低压断路器还包含有报警电路，过载保护脱扣器只与该报警电路的触发开关电路连接，控制报警电路的启停。

7.如权利要求1所述的低压断路器，其特征在于，所述低压断路器还电路连接有漏电火灾监控模块和/或消防电源监控模块。