CN208460649U - 一种检测互感集约化断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种检测互感集约化断路器，包括断路器本体，所述本体设置在控制箱中，所述本体包括灭弧装置、互感导流装置和操作机构，所述本体上还设置取能装置、集约化互感模块和合环条件检测模块，所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块分别与所述取能装置连接；所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块之间通过通信装置连接；所述合环条件检测模块包括电压同期检测装置、电压相序检测装置和开关状态检测模块，所述集约化互感模块包括三相电压互感器、三相电流互感器与零序电流互感器。本实用新型实现电磁式电流互感器和电子式电压互感器的集约化设计，以及合环条件数据的统一读取，可以有效降低生产成本，方便安装与维护。

Description

一种检测互感集约化断路器

技术领域

本实用新型涉及高压断路器技术领域，尤其涉及一种检测互感集约化断路器。

背景技术

目前市面上的大多成套高压断路器，只能内置电磁式三相电流互感器和单侧电子式三相电压互感器，这样就不能满足线路合环及不停电导负荷要求，使合环操作不仅需要外置多种检测元件，还需要处理计算大量数据，并对是否达到合环条件检测进行判定；无论是操作流程，还是操作时间，均比较繁琐。此时，如果能够通过研究合环条件检测和集约化互感，设计出一种检测互感集约化断路器，就可以大大减少技术人员的工作时间与工作量。

专利号为200920277443.X的实用新型提供了一种具备手动快速合闸功能的永磁式高压真空断路器,包括箱壳以及与箱壳内设置的主轴相连的合闸操作装置、手动分闸装置、真空辅助开关及真空灭弧装置,所述合闸操作装置为手动快速合闸操作装置,包括动力输入机构、通过轴承与动力输入机构相连的传动机构、与传动机构通过轴承连接的驱动机构以及储能机构,其中,驱动机构分别与所述主轴及储能机构相连,动力输入机构连接着复位机构,传动机构连接着固力机构。本实用新型具有手动快速合闸操作装置,可带负荷手动合闸,且在无操作电源的情况下,也可实现电流三段式保护功能,因此本实用新型完全符合电力系统运行规程要求,为尽快实现架空高压电网自动化,发挥着积极的促进作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述技术问题，通过研究合环条件检测和集约化互感，提供一种检测互感集约化断路器，实现电磁式电流互感器和电子式电压互感器的集约化设计，以及合环条件数据的统一读取，可以有效降低生产成本，方便安装与维护。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种检测互感集约化断路器，包括断路器本体，所述本体设置在控制箱中，所述本体包括灭弧装置、互感导流装置和操作机构，所述本体上还设置取能装置、集约化互感模块和合环条件检测模块，所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块分别与所述取能装置连接；所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块之间通过通信装置连接；所述合环条件检测模块包括电压同期检测装置、电压相序检测装置和开关状态检测模块，所述集约化互感模块包括三相电压互感器、三相电流互感器与零序电流互感器。

进一步地，所述取能装置为感应取能装置，包括平板电容器及其连接的整流稳压单元，所述平板电容器位于高压运行线路的交变电场中。

进一步地，所述三相电压互感器为电子式，设置于断路器本体底部两侧；所述断路器本体主回路的可动侧电极和固定侧电极均设置互差120°的接线螺纹孔，所述接线螺纹孔实现断路器本体与三相电压互感器的接线操作。

进一步地，所述零序电流互感器采用开口型电磁式，所述三相电流互感器采用穿心式电流互感器，所述三相电流互感器和所述零序电流互感器通过绝缘胶带缠绕捆绑在不锈钢基板上，所述不锈钢基板设置在所述控制箱中。

进一步地，所述通信装置包括开关量传输单元与串行通信单元，所述开关量传输单元包括开关量输入电平转换电路和继电器输出电路，所述串行通信单元包括RS485串行通信接口电路。

进一步地，所述断路器本体外围设置隔离开关，所述本体与所述隔离开关设置机械联锁装置。

进一步地，所述控制箱为绝缘箱体结构，所述控制箱内设置屏蔽网。

本实用新型的有益效果主要在以下几个方面：

本实用新型自带高压取能装置，为装置各元件运行提供低压电源，通过在控制箱上加装高压取能装置，使断路器与取能装置一体化。取能装置采用线路分压取电方式，或感应取能方式，不受天气、负荷电流变化影响，均能为用电单元提供可靠工作电源，稳定可靠。

本实用新型具备可见隔离断电开关，通过在断路器外围加装隔离开关，包括隔离断电开关或刀闸开关，形成了高压断路器与隔离开关的组合电器，增加了可见隔离断开点，并具有可靠的连锁操作，提高了该装置的工作可靠性和安全性能。

本实用新型的功能可扩展为远程操作与故障报警，实现就地控制操作和由合环条件检测模块接收系统指令实现远程控制操作；不仅能完成功能数据采集，即实时采集线路三相电流、电压、断路器状态等数据；还可以实现远程的故障报警，通过检测线路相间短路断路故障、幅值相序错误等并发送故障信息至自动化主站。

本实用新型通过进行电磁式电流互感器和电子式电压互感器的集约化设计，实现开关本体内置电磁式三相电流互感器和零序电流互感器，同时内置双侧三相电子式电压互感器的目的，实现生产成本的降低，经济效益和优质服务社会效益明显，同时为高压电网运行自动化和专业化提供了有效的辅助手段，提高了生产管理水平。

附图说明

图1是本实用新型装置的组成结构图。

图2是本实用新型装置电源取能模块的整流稳压单元电路图。

图3是本实用新型装置集约化互感模块的电路接线图。

具体实施方式

实施例

如图1至图3所示，一种检测互感集约化断路器，包括断路器本体1，本体设置在控制箱中，本体包括灭弧装置2、互感导流装置3和操作机构4，本体上还设置取能装置5、集约化互感模块6和合环条件检测模块7，集约化互感模块6与合环条件检测模块7分别与取能装置5连接；集约化互感模块6与合环条件检测模块7之间通过通信装置11连接；合环条件检测模块7包括电压同期检测装置12、电压相序检测装置13和开关状态检测模块14，集约化互感模块6包括三相电压互感器8、三相电流互感器9与零序电流互感器10。

取能装置5为感应取能装置，包括平板电容器及其连接的整流稳压单元，平板电容器位于高压运行线路的交变电场中。将感应取能技术应用于装置中，一方面，减少了供源的复杂度和困难度，能够合理利用资源，另一方面，在感应取能的供电单元中加入整流稳压单元，整流稳压单元包括整流器和降压器，低损耗整流器和高效率降压转换器通过收集电场环境中产生的高压线路耦合能量，将这种能量转换成良好调节的输出，为供电元件组件提供能量；稳压单元能够有效避免线路元件在大电流下取能单元吸取能量过剩而烧损电源电路，减小电源的发热量，并将多余的吸取能量进行有效储存，整流稳压单元还可以连接保护电容，能防止取能单元饱和，且使取能单元能够发出瞬时大功率，增强取能电源带负载能力以及适应能力。

在实际应用中，装置核心在于集约化互感模块的优化设计，以OFG-12ERA型断路器为例，实现了电压互感器模块化设计、电流互感器模块化设计、检测互感器功能设计这几方面的研究，其中：电压互感器模块化设计是以OFG-12ERA型断路器为基础，经优化在底部两侧各加装三相电压互感器，同时在主回路可动侧和固定侧的电极分别改进增加互差120°螺纹孔，可以保证不管主回路可动侧和固定侧电极安装在任何状态均有向下的螺纹孔可以接线，同时采用电子式电压互感器可以实现其整体安装尺寸的小型化、集成化。

电流互感器模块化设计是以OFG-12ERA型SF6断路器为基础，为保证零序电流互感器精度，采用开口型电磁式零序电流互感器，同时三相电流互感器采用穿心式电流互感器，本方案采用将相电流互感器和零序电流互感器利用不锈钢基板用绝缘胶带缠绕捆绑在一起的方式，可以保证零序电流互感器的电场均匀分布，检测精度更高。

在检测互感器功能设计中，本实用新型也需要检测零序电压，但是由于内部空间有限，在加装双侧三相电压传感器后，无法再加装零序电压传感器，考虑到电容分压型零序电压传感器本身就是先检测相电压再合成的方式，本实用新型采用将负荷侧三相电压互感器分为两路，一路通过控制器直接输出为负荷侧三相电压信号，另一路进行三相合成出零序电压的方式。

所述合环条件检测模块7包括电压同期检测装置12、电压相序检测装置13和开关状态检测模块14，即分别检测断路器的电流、电压同期相序及开关状态，具体原理是：合环条件的检测包括开关状态的检测，即开关处于分闸状态；线路电压的检测，即分别比较线路电源侧和负荷侧的电压的相位、幅值及电压同期检测，A、B、C三相均需比较；在实际应用时，合环检测是在开关两侧均有电压，接到合闸操作指令时首先检测是否开关处于分闸状态，然后是实时比较电源侧和负荷侧三相电压的相位和幅值是否超过设定值，若任意一相的任意一项不满足设定值，则不满足合环条件，只有在任意一相的任意一项均满足设定值，才能符合合环条件，最后是检测电源侧和负荷侧A相电压的同期是否满足要求。若不满足则断路器不动作，同时上报合环不成功；若满足，则进行断路器合闸，同时上报合环成功。

断路器本体外围设置隔离开关15，本体与隔离开关设置机械联锁装置16。控制箱为绝缘箱体结构，控制箱内设置屏蔽网。在具体实施时，高压断路器的操作机构采用小型化弹簧操作机构，分合闸能耗低；操作过程分为储能、合闸、分闸及过流脱扣等过程，其中，储能操作时，拉动储能手柄，或电动机转动，在传动齿轮的带动下使凸轮转动，合闸弹簧被逐渐拉长，当弹簧过中后，凸轮由定位件保持不再转动，开关处准备合闸状态，同时凸轮与传动轴脱离，使机构不能再次储能；合闸操作时储能完毕后，拉动手动合闸手柄，或给合闸线圈施加电压，使合闸半轴转动，合闸拐臂与合闸法轴解扣，合闸弹簧释放能量，带动传动轴使开关合闸，同时分闸弹簧被储能；分闸及过流脱扣过程时，断路器合闸后，拉动分闸手柄或给分闸线圈施加电压或当线路电流超过消涌流装置的设定值时过流线圈被驱动，都使得分闸半轴转动，分闸拐臂与分闸半轴解扣，分闸弹簧释放能量，带动传动杆使开关分闸；机构传动采用直动传输方式，分合闸部件小，可靠性高，操作机构置于密封的断路器机构箱中，解决了机构锈蚀的问题，提高了机构的可靠性；分、合闸可手动或电动操作及远方操作(远方操作须配用相应的带通讯功能的控制器)，可与控制器配套实现配电自动化，也可以与重合控制器配合组成重合器；断路器可以装设二相或三相CT，可通过箱体内专用复合控制器供过流自动脱扣保护使用，也可将二次线引出箱体进行微机控制保护；加装隔离开关和断路器形成一体化，断路器与隔离开关具有可靠的机械联锁装置，断路器腔体侧面设置防水航空插头。

实际应用时，集约化互感模块还可以连接DSP数字处理芯片，并配合无线天线与收发模块，实现远程信号的接收与传输；三相电压互感器、三相电流互感器和零序电流互感器可以将测量参数互联传输给DSP数字处理芯片，无线天线与收发模块可以与远程中央控制室实现通信，便于对断路器进行远程定值设定和远程控制，既可以远程调整开关保护定值，合理配置线路开关保护参数，又可以远程进行分合闸操作，减少线路维护时间，提高工作效率。

通信装置11包括开关量传输单元17与串行通信单元18，开关量传输单元包括开关量输入电平转换电路和继电器输出电路，串行通信单元包括RS485串行通信接口电路，开关量输入单元用于接受断路器操作命令示。当操作按钮闭合后，光耦一次侧导通发出光信号。光耦二次侧受光导通，操作信号送人控制器，在按钮断开时，为线路中的反向自感电动势提供一个电流通路。避免因产生的自感电动势过高而损坏光耦。开关量输出单元用于指示断路器的运行状态，过流分闸、失压分闸，以及断路器操动机构故障报警信号等。在断路器构成断路器监控网络时，装置要把电网的参数、电容电压值、断路器的状态信号及时上传到中控主机上，由于距离较大，所以可采用工业上常用的Rs-485通信，具有传输距离长、速度较高、电平容性好、使用灵活方便、成本低廉和可靠度高等优点，在智能管理、在线控制、地质勘探等许多领域都有着广泛的应用。

作为对该装置的功能拓展，断路器可以连接远程控制单元19，实现系统化的短路监控，远程控制单元可以包括PLC控制器20、信号收发装置21及报警装置22，实现远程控制、语音、短信方式报警。本实用新型的断路器相比于传统的高压电网高压断路器，将断路器本体、取能单元、测量单元以及合环条件检测模块等进行了一体化的设计，取能装置提供低压工作电源，电流互感器采集电流信号，经二次转换后和断路器控制信号一起通过电缆通讯线输入合环条件检测模块，合环条件检测模块经过信号滤波处理后，通过通讯模块将信号传至系统后台，可以按照预定控制策略控制断路器合环、跳闸、隔离故障等操作，还可通过合环条件检测模块接收后台控制指令对断路器进行分合闸操作。

Claims (7)

1.一种检测互感集约化断路器，包括断路器本体，所述本体设置在控制箱中，所述本体包括灭弧装置、互感导流装置和操作机构，其特征在于：所述本体上还设置取能装置、集约化互感模块和合环条件检测模块，所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块分别与所述取能装置连接；所述集约化互感模块与所述合环条件检测模块之间通过通信装置连接；所述合环条件检测模块包括电压同期检测装置、电压相序检测装置和开关状态检测模块，所述集约化互感模块包括三相电压互感器、三相电流互感器与零序电流互感器。

2.如权利要求1所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述取能装置为感应取能装置，包括平板电容器及其连接的整流稳压单元，所述平板电容器位于高压运行线路的交变电场中。

3.如权利要求1所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述三相电压互感器为电子式，设置于断路器本体底部两侧；所述断路器本体主回路的可动侧电极和固定侧电极均设置互差120°的接线螺纹孔，所述接线螺纹孔实现断路器本体与三相电压互感器的接线操作。

4.如权利要求3所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述零序电流互感器采用开口型电磁式，所述三相电流互感器采用穿心式电流互感器，所述三相电流互感器和所述零序电流互感器通过绝缘胶带缠绕捆绑在不锈钢基板上，所述不锈钢基板设置在所述控制箱中。

5.如权利要求1所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述通信装置包括开关量传输单元与串行通信单元，所述开关量传输单元包括开关量输入电平转换电路和继电器输出电路，所述串行通信单元包括RS485串行通信接口电路。

6.如权利要求1所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述断路器本体外围设置隔离开关，所述本体与所述隔离开关设置机械联锁装置。

7.如权利要求1所述的检测互感集约化断路器，其特征在于：所述控制箱为绝缘箱体结构，所述控制箱内设置屏蔽网。