CN212365903U - 双通道断路器及过流保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双通道断路器及过流保护系统，涉及断路器的技术领域，该双通道断路器包括：第一端子、第二端子、参量电磁铁和闸控机构，参量电磁铁用于对闸控机构进行电磁控制；参量电磁铁的一端与第一端子连接，另一端设置有第一触头；闸控机构设置有与第一触头匹配的第二触头，且第二触头连接至第二端子；参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道。本实用新型提供的双通道断路器及过流保护系统，通过参量电磁铁呈现不同的阻抗特性，以使工频电流流过阻抗最小的通道，直接驱动电磁铁动作，进而实现过流保护，而对于雷电脉冲电流则可以流过另一个通道，不会引起电磁铁误动作，进而达到雷电防护的目的，有助于进行推广和使用。

Description

双通道断路器及过流保护系统

技术领域

本实用新型涉及断路器的技术领域，尤其是涉及一种双通道断路器及过流保护系统。

背景技术

随着SPD(Surge protection Device，浪涌保护器)的大量使用，SPD火灾事故和雷电防护失效的问题凸显了起来，给国家和企业造成了很大的经济损失。

现有技术中常用的做法是使用熔断器或断路器做后备保护，保证雷电冲击电流到来时不误动作，但是，当SPD出现劣化或者电源出现异常导致流入工频电流时，熔断器或断路器不能迅速切断电路，也会致使SPD起火燃烧造成一定的安全事故，而当两种保护装置速断值选择偏小时，雷电冲击电流又会造成速断致使防雷保护失效，难以达到雷电防护的目的，也不便于进行推广。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种双通道断路器及过流保护系统，以缓解上述技术问题。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种双通道断路器，包括：第一端子、第二端子、参量电磁铁和闸控机构，所述参量电磁铁用于对所述闸控机构进行电磁控制；所述参量电磁铁的一端与所述第一端子连接，所述参量电磁铁的另一端设置有第一触头；所述闸控机构设置有与所述第一触头匹配的第二触头，且所述第二触头连接至所述第二端子；所述参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道，用于呈现不同的阻抗特性，以进行过流保护。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述感性通道包括感性器件，所述阻性通道包括阻性器件；所述感性器件与所述阻性器件并联，形成所述参量电磁铁的过流机构；所述过流机构的一端连接至所述第一端子，另一端连接至所述第一触头。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述参量电磁铁包括支架，所述支架用于支撑所述感性器件和所述阻性器件。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述.感性器件包括第一电磁铁线圈；所述阻性器件包括第二电磁铁线圈；所述第一电磁铁线圈与所述第二电磁铁线圈并联。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述支架为电磁铁支架；所述第一电磁铁线圈缠绕在所述电磁铁支架上；所述第二电磁铁线并联圈缠绕在所述第一电磁铁线圈外部。

结合第一方面的第三种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述支架为电磁铁支架；所述第一电磁铁线圈缠绕在所述电磁铁支架上；所述第二电磁铁线圈并联设置在所述电磁铁支架的一侧。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述感性通道使用超导材料绕制，且，所述感性通道的电感量不小于100uH；上述阻性通道采用磁通抵消的无电感结构绕制，且，所述阻性通道的阻值不大于0.5欧。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述闸控机构包括合闸扳手以及与所述合闸扳手连接的脱扣机构；所述第二触头与所述脱扣机构固定连接。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述闸控机构还包括与所述脱扣机构连接的指示器，用于指示所述闸控机构的控制状态。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种过流保护系统，所述过流保护系统包括第一方面所述的双通道断路器，还包括浪涌保护器；所述双通道断路器与所述浪涌保护器串联。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的双通道断路器及过流保护系统，在双通道断路器中设置有参量电磁铁，该参量电磁铁的与闸控机构通过触头接触，并且，该参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道，用于呈现不同的阻抗特性，以使工频电流流过阻抗最小的通道，直接驱动电磁铁动作，进而实现过流保护，而对于雷电脉冲电流则可以流过另一个通道，不会引起电磁铁误动作，进而达到雷电防护的目的，有助于进行推广和使用。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种双通道断路器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种双通道断路器的原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种参量电磁铁的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种参量电磁铁的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种双通道断路器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种双通道断路器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种过流保护系统的连接示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种过流保护系统的连接示意图。

附图标记：101-第一端子；102-第二端子；103-参量电磁铁；104-闸控机构；105-第一触头；106-第二触头；103a-感性器件；103b-阻性器件；201-合闸扳手；202-脱扣机构；203-指示器；301-电磁铁支架；302-第一电磁铁线圈；303-第二电磁铁线圈；600-壳体；700-双通道断路器；701-浪涌保护器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前，SPD火灾事故和雷电防护失效的问题日益凸显，给国家和企业造成了很大的经济损失。通常SPD引起的事故主要是由于其主要元件氧化锌压敏电阻MOV失效引起的，MOV是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物的多晶体半导体陶瓷元件，当通过电流能量超过本身承受极限时，会出现不可恢复性损坏。而雷电冲击时产生的脉冲电流持续时间短暂，损坏的模式基本上为本体炸裂。如果能量由工频电流持续供给，则电流会集中流向MOV的薄弱点，产生的高热使薄弱点肖基特势垒消失，形成击穿气化燃烧，SPD的分离装置没有温度积累的时间，巨大的气体膨胀力就会促使SPD向外喷火燃烧，进而产生事故。

因此，现有技术中通常使用熔断器或断路器做后备保护，但是，为了保证雷电冲击产生的脉冲电流到来时不误动作，其速断值往往选取较大的值。当SPD出现劣化或者电源出现异常导致流入工频电流时，熔断器或断路器不能迅速切断电路，致使SPD起火燃烧。而当熔断器或断路器的速断值选择偏小时，雷电冲击产生的脉冲电流又会造成速断致使防雷保护失效。

根据SPD发生的火灾事故和防雷失效事故现场分析及实验室验证：火灾事故是由电源暂态过电压故障使工频电流流入SPD引发的火灾(持续的电源能量能够使SPD迅速燃烧)，而防雷失效事故大多数是SPD脱离了保护线路造成的(雷电冲击产生的脉冲电流使SPD后备过流保护装置误动作)。

为了避免出现上述事故，目前较常使用的是一种SSD(简称SPD后备保护器)，能够通过雷电脉冲电流，并阻断工频电流，在一定程度上解决了SPD起火和防雷失效的问题。SSD的核心技术是一个并联在电磁铁线圈两端的放电间隙构成的分流选项通过的部件，由于放电间隙利用交流过零熄灭电弧，因此，不能在直流电源系统使用。另外，SSD的放电间隙成本高，难以进行广泛使用和推广。

基于此，本实用新型实施例提供的一种双通道断路器及过流保护系统，可以有效缓解上述问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种双通道断路器进行详细介绍。

在一种可能的实施方式中，上述双通道断路器，包括：第一端子、第二端子、参量电磁铁和闸控机构，该参量电磁铁用于对闸控机构进行电磁控制；具体地，图1示出了一种双通道断路器的结构示意图，如图1所示，包括第一端子101、第二端子102、参量电磁铁103和闸控机构104。

其中，该参量电磁铁103的一端与第一端子连接，参量电磁铁的另一端设置有第一触头105。闸控机构104设置有与第一触头105匹配的第二触头106，且该第二触头106连接至第二端子102；

具体地，上述参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道，即图1所示的包括双通道结构的参量电磁铁103，用于呈现不同的阻抗特性，以进行过流保护。

在实际使用时，本实用新型实施例提供的双通道断路器，通常设置在配电柜中，与SPD配合使用，例如安装在低压配电柜的进线处，即变压器的出线一端，进行过流保护。具体地，上述第一端子101和第二端子102分别是接线端子，如第一端子101接L相线，第二端子102接SPD的入线端，进而与SPD串联使用，作为SPD的保护装置使用。

并且，上述并联连接的感性通道和阻性通道构成整个断路器的双通道结构，其中，感性通道呈电感特性，阻性通道呈电阻特性，当配电柜中正常接入工频电流时，雷电脉冲电流到达阻性和感性并联通端口时，感性通道对雷电脉冲电流呈现高感抗，且感抗远大于阻性通道的直流电阻，因此雷电脉冲电流优先通过阻性通道，绕过电磁铁线圈，经过第一触头、第二触头与第二端子所在的一侧形成通路到达串联的SPD，进而起到了雷电保护作用。而当如果电源出现暂态过电压、出现工频电流到达阻性和感性并联通端口时，由于工频电流变化在毫秒级，感性通道呈现出的感抗远低于阻性通道的电阻，此时工频电流则会通过感性通道，电磁铁线圈驱动动铁芯撞击脱扣机构202，触头分断，杜绝了SPD受工频电流侵袭起火风险。

因此，本实用新型实施例提供的双通道断路器，在双通道断路器中设置有参量电磁铁，该参量电磁铁的与闸控机构通过触头接触，并且，该参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道，用于呈现不同的阻抗特性，以使工频电流流过阻抗最小的通道，直接驱动电磁铁动作，进而实现过流保护，而对于雷电脉冲电流则可以流过另一个通道，不会引起电磁铁误动作，进而达到雷电防护的目的，有助于进行推广和使用。

在实际使用时，上述感性通道包括感性器件，上述阻性通道包括阻性器件；该感性器件与阻性器件并联，进而形成上述参量电磁铁的过流机构；而该过流机构的一端连接至上述第一端子，另一端则连接至第一触头。

为了便于理解，在图1的基础上，图2示出了一种双通道断路器的原理示意图，如图2所示，包括第一端子101、第二端子102、参量电磁铁103和闸控机构104，其中，参量电磁铁103包括设置在感性通道的感性器件103a和设置在阻性通道的阻性器件103b。

进一步，图2所示的闸控机构则包括合闸扳手201以及与合闸扳手连接的脱扣机构202；上述第二触头106则与上述脱扣机构固定连接。并且，上述闸控机构还包括与脱扣机构连接的指示器203，用于指示该闸控机构的控制状态，如是否脱扣等等。

在基于图2所示的双通道断路器的原理示意图，假设第一端子101与L相线，第二端子102与N相线或者PE线连接，则闸控机构合闸后，雷电脉冲电流可以正常通过阻性器件103b所在的阻性通道，形成通路，且，当电源出现异常暂态过电压时，工频电流通过103a所在的感性通道，以使脱扣机构脱扣。

而当该通路中出现雷电脉冲电流时，由于该脉冲电流通常是瞬时的高压直流电，根据v＝L(di/dt)，脉冲雷电流di/dt很大，感性器件103a所在的感性通道对脉冲电流的感抗要远大于阻性通道对脉冲电流产生的阻抗，因此，雷电冲击产生的脉冲电流无法通过感性器件103a的感性通道，只能通过阻性通道。

在实际使用时，上述参量电磁铁通常包括支架，该支架用于支撑上述感性器件和阻性器件。

进一步，上述感性器件包括第一电磁铁线圈；阻性器件包括第二电磁铁线圈；第一电磁铁线圈与第二电磁铁线圈并联。

具体地，感性器件可以使用超导材料绕制，以形成上述第一电磁铁线圈，而上述构成阻性器件的第二电磁铁线圈则可以采用无感线圈，采用磁通能够抵消的无电感结构，此外，还可以直接将上述阻性器件设置成无感电阻，或者低电感电阻，或者低电感线圈的形式，具体可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

此外，上述支架为电磁铁支架；上述第一电磁铁线圈缠绕在电磁铁支架上；第二电磁铁线并联圈缠绕在第一电磁铁线圈外部。

具体地，上述电磁铁支架可以充当上述第一电磁铁线圈的铁芯，直接将上述第一电磁铁线圈缠绕在电磁铁支架上，具体地，图3示出了一种参量电磁铁的结构示意图，包括电磁铁支架301，第一电磁铁线圈302和缠绕在第一电磁铁线圈302外部的第二电磁铁线圈303。基于图3所示的第一电磁铁线圈302和第二电磁铁线圈303的缠绕方式，使上述并联连接的感性通道和阻性通道形成了嵌套的形式。

进一步，上述阻性器件包括的第二电磁铁线圈还可以设置在电磁铁支架的外侧，具体地，图4示出了另一种参量电磁铁的结构示意图，此时的支架也为电磁铁支架；如图4所示，包括电磁铁支架301，第一电磁铁线圈302和第二电磁铁线圈303。基于图4所示的参量电磁铁，上述第一电磁铁线圈302缠绕在电磁铁支架301上；此时，电磁铁支架301充当第一电磁铁线圈302的铁芯，第二电磁铁线圈303则并联设置在电磁铁支架的一侧。

具体地，第二电磁铁线圈303在第一电磁铁线圈302的外部并排设置，且第二电磁铁线圈303和第一电磁铁线圈302在缠绕时其输入端和输出端均互相连接实现并联，以形成该参量电磁铁的过流机构。

进一步，基于图4所示的参量电磁铁，图5还示出了另一种双通道断路器的结构示意图，如图5所示，包括第一端子101、第二端子102，闸控机构的合闸扳手201、脱扣机构202、指示器203，以及参量电磁铁的电磁铁支架301、第一电磁铁线圈302和第二电磁铁线圈303。进一步，还包括设置在参量电磁铁的第一触头105和闸控机构的第二触头106。

在实际使用时，上述感性通道使用超导材料绕制，且，感性通道的电感量不小于100uH；阻性通道采用磁通抵消的无电感结构绕制，且，阻性通道的阻值不大于0.5欧。例如，在实际设计时，可以将感性通道和阻性通道按照以下数据要求进行设计：电阻10:1，电感比值1:10，例如，将感性通道的直流电阻设计成0.01欧，电感设计成100uH，而对应的阻性通道的直流电阻则设计成0.1欧，电感可以设计成0.1uH，进一步，上述感性通道的第一电磁铁线圈还可以在线圈内部设置静铁芯和/或动铁芯，外部设置磁轭等等，而阻性通道还可以设计成磁通互为抵消的结构，具体的设计方式可以根据实际使用需求进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，上述第一触头105相当于是静触头，闸控机构的第二触头106则是一种动触头，可以在闸控机构动作时的带动下实现与第一触头的接触和分离。上述第二触头106还可以设置成变阻触头的形式，例如，可以设置成电阻突变式触头，与脱扣机构连接，此种结构还需在双通道断路器内部设置电阻突变式触头的变阻结构，利用电阻突变增大的方式减小通过的电流并完成断电工作，可以防止产生电弧，提高断路器的安全可靠性和稳定性。

此外，还可以对参量电磁铁的工作电流进行设置，如，工频动作电流3A、雷电脉冲动作电流150kA；以及，不动作工频电流2A、不动作雷电脉冲电流80kA等等，具体的工作电流的数据也可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，对于上述图5所示的双通道断路器还可以进行测试，例如，在实验室条件下可以模拟雷电脉冲波，如，使用20kA标准8/20雷电脉冲波形、工频4A的测试要求对上述双通道断路器进行测试等等，以使上述双通道断路器满足实际使用要求。

进一步，本实用新型实施例提供的双通道断路器还包括壳体，图5所示的各个结构可以设置在壳体内部，以便于对该双通道断路器进行使用和安装。

具体地，在图5的基础上，图6示出了另一种双通道断路器的结构示意图，除图5所示的结构外，还包括壳体600，上述图5所示的各个结构，均设置在该壳体600的内部。其具体的安装方式如图6所示。在实际使用时，上述壳体600还可以有其他的形状，其材质和尺寸也可以根据实际使用情况进行设置，本实用新型实施例对此不进行限制。

进一步，在上述实施例的基础上，本实用新型实施例还提供了一种过流保护系统，具体地，该过流保护系统包括上述双通道断路器，还包括浪涌保护器；上述双通道断路器与浪涌保护器串联。

为了便于理解，图7示出了一种过流保护系统的连接示意图，如图7所示，包括上述双通道断路器700和浪涌保护器701，具体地，浪涌保护器通常简称为SPD或者防雷器，一般设置在过流保护系统中为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路等提供安全防护。

具体地，本实用新型实施例中的过流保护系统可以设置在配电柜的进线处，如图7所示，双通道断路器700与浪涌保护器701串联，且，双通道断路器700靠近L相线设置，浪涌保护器701则与PE线连接，即接地连接。

进一步，在图7的基础上，图8还示出了另一种过流保护系统的连接示意图，其中，图8中以双通道断路器700以图6所示的双通道断路器为例进行说明，即，参量电磁铁第二电磁铁线圈与第一电磁铁线圈并排设置的方式，其具体的连接情况如图8所示。

基于图7或图8所示的过流保护系统，双通道断路器700与浪涌保护器701合闸后，其内部形成防雷通路，保障供电线路后续设备免受雷电侵害。

当供电回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。

进一步，当供电线路出现雷电脉冲电压时，该脉冲雷电电流经过阻性通道、触头，经过SPD入PE地线，供电线路得到防雷击的保护作用。

本实用新型实施例提供的过流保护系统，与上述实施例提供的双通道断路器具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的过流保护系统的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双通道断路器，其特征在于，包括：第一端子、第二端子、参量电磁铁和闸控机构，所述参量电磁铁用于对所述闸控机构进行电磁控制；

所述参量电磁铁的一端与所述第一端子连接，所述参量电磁铁的另一端设置有第一触头；

所述闸控机构设置有与所述第一触头匹配的第二触头，且所述第二触头连接至所述第二端子；

所述参量电磁铁包括并联连接的感性通道和阻性通道，用于呈现不同的阻抗特性，以进行过流保护。

2.根据权利要求1所述的双通道断路器，其特征在于，所述感性通道包括感性器件，所述阻性通道包括阻性器件；

所述感性器件与所述阻性器件并联，形成所述参量电磁铁的过流机构；

所述过流机构的一端连接至所述第一端子，另一端连接至所述第一触头。

3.根据权利要求2所述的双通道断路器，其特征在于，所述参量电磁铁包括支架，所述支架用于支撑所述感性器件和所述阻性器件。

4.根据权利要求3所述的双通道断路器，其特征在于，所述感性器件包括第一电磁铁线圈；所述阻性器件包括第二电磁铁线圈；

所述第一电磁铁线圈与所述第二电磁铁线圈并联。

5.根据权利要求4所述的双通道断路器，其特征在于，所述支架为电磁铁支架；

所述第一电磁铁线圈缠绕在所述电磁铁支架上；

所述第二电磁铁线并联圈缠绕在所述第一电磁铁线圈外部。

6.根据权利要求4所述的双通道断路器，其特征在于，所述支架为电磁铁支架；

所述第一电磁铁线圈缠绕在所述电磁铁支架上；

所述第二电磁铁线圈并联设置在所述电磁铁支架的一侧。

7.根据权利要求1所述的双通道断路器，其特征在于，所述感性通道使用超导材料绕制，且，所述感性通道的电感量不小于100uH；

所述阻性通道采用磁通抵消的无电感结构绕制，且，所述阻性通道的阻值不大于0.5欧。

8.根据权利要求1所述的双通道断路器，其特征在于，所述闸控机构包括合闸扳手以及与所述合闸扳手连接的脱扣机构；

所述第二触头与所述脱扣机构固定连接。

9.根据权利要求8所述的双通道断路器，其特征在于，所述闸控机构还包括与所述脱扣机构连接的指示器，用于指示所述闸控机构的控制状态。

10.一种过流保护系统，其特征在于，所述过流保护系统包括权利要求1～9任一项所述的双通道断路器，还包括浪涌保护器；

所述双通道断路器与所述浪涌保护器串联。

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