CN214676200U - 一种带有afdd电路保护设备的防尘机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，设置在户外并在内部形成气密空间保护内部供电设备，包括柜体和设置在柜体内的架体，所述供电设备设置在架体上；架体上还设有独立的电路保护模块，电路保护模块中包括设置在供电线路上的AFDD检测模块。本实用新型通过在防尘机柜内部设置带有AFDD检测模块的电路保护模块来对供电线路进行保护，避免在机柜内出现故障电弧而原有的电路保护设备不动作的情况发生，能够在出现故障电弧后及时向外反馈，并可通过连接的动作机构进行远程断闸。

Description

一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜

技术领域

本实用新型属于电力机柜技术领域，具体涉及一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜。

背景技术

机柜是用于容纳电气或电子设备的独立式或自支撑的机壳。机柜一般配置门、可拆或不可拆的侧板和背板。机柜是电气设备中不可或缺的组成部分，是电气控制设备的载体。一般由冷轧钢板或合金制作而成。可以提供对存放设备的防水、防尘、防电磁干扰等防护作用。根据需求，会在机柜内设有多种不同类型的电气设备，同时为了保证设备的正常运行，不仅设置有配电线路，同时还设有备用的UPS电源。并且，机柜为了系统性地解决了内部设备中的高密度散热、大量线缆附设和管理、大容量配电及全面兼容不同厂商机架式设备的问题，会在内部设有多种辅助设施，从而使其能够在较高稳定性的环境下运行。

现有机柜结构根据设置场景分为室内和室外两种类型，其中两种类型的机柜各有侧重，室内机柜更注重体积大小，而室外机柜更注重防护。而室外机柜由于设置场景不同，尤其是具有恶劣天气环境条件的偏远地区，由于人力无法及时达到，且维护周期较长，则需要保证在较长的使用时间内能够保证内部结构稳定运行。则这种机柜内部的供电系统若发生故障而无法及时发现，则势必会影响内部的通信设备的运行情况，并且引发较大的事故。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其内部设有独立的电路保护结构，通过AFDD模块能够监测用电线路，在发现出现故障电弧时能够及时反馈警告，从而在第一时间处置避免出现其他事故。

本实用新型所采用的技术方案为：

第一方面，本实用新型公开一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，设置在户外并在内部形成气密空间保护内部供电设备，包括柜体和设置在柜体内的架体，所述供电设备设置在架体上；

架体上还设有独立的电路保护模块，电路保护模块中包括设置在供电线路上的AFDD检测模块。

AFDD即为电弧故障检测装置，是一种检测和辨别危险的接地电弧故障、并联电弧故暲和串联电弧的结构，在本实用新型中，AFDD检测模块代表仅具有检测功能的结构，通过该结构能够及时发现并驱动内部或外部的动作结构动作使电流断开，从而避免发生电气火灾。

其中，该检测模块具有采样传感器和检测电路，其中检测电路中采用嵌入式系统数字电路控制，并在计算模块中设有电弧特征识别算法，能够根据传感器的检测数据实时计算判断是否出现电弧故障。具有体积小功能强的特点，同时还集成漏电流保护功能，实现故障电弧和漏电流的自动监测和防护。

由于现有的机柜内设有嵌入式的供电系统，作为整体结构具有完整的供电线路，同时在机柜内一独立区域内设有多个断路器，用于保证内部供电线路的安全。但由于普通的断路器仅在线路中出现短路电流时才会动作保护，若线路中并未出现短路电流，而是在线路中的触头接触位置、线路绝缘损坏处或其他线路金属裸露处出现的异常放电现象，也就是故障电弧。这种问题是无法通过常规断路器来保障，但一旦出现故障电弧则可能引起外部物体起火等情况，尤其是户外设置的机柜结构，无法及时达到现场进行处置，则一旦发生起火现象不仅无法即使获取信息，且只能在该机柜失去连接后人员达到现场才能发现，发现时也大概率无法修复。

本实用新型的电路保护模块中具有AFDD检测模块，通过该模块判断出整个机柜内的供电线路出现故障电弧后便能够及时反应，或通过通信网络向后台控制端反馈，或直接联动内部设有的动作部件及时分断，将火灾隐患及时遏制。

值得说明的是，本实用新型的机柜内部的主要功能模块为各类型的通信设备，同时还设有基本的供电系统和机柜的控制模块，控制模块具有对外数据传输的功能。并由于是户外设置的防尘机柜，则在内部还设有其他传感器，通过控制模块将机柜内的运行数据实时收集后上传至云端或后台控制端，由后台人员对多台机柜的运行数据进行监控。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第一种实施方式，所述电路保护模块还包括具有主动分断模块的断路器，该主动分断模块具有数据端口，所述AFDD检测模块与主动分断模块的数据端口通信连接。

值得说明的是，电路保护模块主要是将供电线路接入后进行分析的模块，通过在其内部设置断路器，能够与AFDD检测模块配合进行动作。该断路器与现有设置在机柜中的常规断路器不同，该断路器可不具备短路过载分断功能，而是增加在供电线路上具有控制电路的动作机构，通过连接AFDD检测模块的检测数据进行判断，一旦收到分断指令则会立即断路。

结合第一方面，本实用新型提供第一方面的第二种实施方式，所述电路保护模块还包括具有主动分断模块的断路器，所述AFDD检测模块为设置在断路器中的检测线圈，在断路器中设有串接在接入断路器的电路干路上的导体，该导体穿过检测线圈。

与上述实施方式不同的是，该AFDD检测模块为直接设置在断路器中的传感器，一般为互感器结构，通过对接入该断路器中的线缆电流进行检测，通过特定算法来判断是否出现故障电弧。这种方式具有较高的集成度，能够将集成有AFDD检测模块的断路器直接设置在机柜的排线架上，通过接入供电干路上进行实时保护，并与其他漏电流检测、短路检测配合实现综合保护效果。

结合第一方面的第一种实施方式，本实用新型提供第一方面的第三种实施方式，所述断路器上还设有自动重合机构。

值得说明的是，所谓的自动重合机构是与断路器配合，可设置在其内部或外部的电致动结构，具有微型电机和放大齿轮组，通过与柜体内的总的控制模块连接，在机柜内部的故障排除后，由控制模块控制其动作将断闸的断路器向合闸方向推动，从而具有远程合闸功能，在可以远程诊断并排除对应故障后，无需人员达到现场即可恢复工作。

结合第一方面及其第一、二种实施方式，本实用新型提供第一方面的第四种实施方式，所述柜体内设有备用电池，所述电路保护模块还包括充放电共用器，所述充放电共用器串接在备用电池的充放电线缆上。

结合第一方面的第四种实施方式，本实用新型提供第一方面的第五种实施方式，所述备用电池设有多个，所述充放电共用器包括多条充电线路和放电线路，每个备用电池均对应连接有一条充电线路和放电线路；

在充电线路和放电线路上均串联有至少一个二极管，所述二极管的导通方向与对应充电线路或放电线路的电流方向相同。

值得说明的是，由于机柜内的通信设备均由外部供电线路供电，则在没有出现停电或供电设备故障的情况下，备用电池仅保持一定的电量备用。为了防止备用电池长时间未使用而出现极化现象导致电池失效，则现有的电源管理方案会在一定周期内对备用电池进行多次充放电。但由于备用电池一般为并联的电池组，若其中一个失效或有效容量较低时，则普通的统一充电或放电线路则会因为单个电池失效而造成其余并联的电池受影响，则通过设置的具有二极管的充放电共用器来对备用电池进行统一充放电。

具体来说，该充放电共用器为一体式结构，内部设有两类独立的线路，并在线路上设有多个二极管。在充电时，由于对应每个备用电池的充电线路上均设有二极管，则电流只能从外部电源向备用电池流动，一旦其中失效或低容量电池充满后由二极管限制无法影响其他备用电池充电。同理，放电时也会由于二极管限制，电能仅能从备用电池流出，而先完成放电的电池无法获取到其他电池放出的电能。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第六种实施方式，所述电路保护模块设置在同一壳体内，通过线缆与柜体内部的设备连接。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第七种实施方式，所述架体包括至少两根对称竖向设置的固定杆，所述备用电池和电路保护模块均作为独立的结构通过螺栓固定在固定杆之间。

结合第一方面的第五种实施方式，本实用新型提供第一方面的第八种实施方式，所述备用电池为磷酸铁锂电池。

结合第一方面及其第一、二种实施方式，本实用新型提供第一方面的第九种实施方式，所述柜体内或外部还设有二氧化碳发生器，所述电路保护模块与二氧化碳发生器连接控制。

值得说明的是，该二氧化碳发生器与机柜的控制模块连接，一旦确认柜体内的供电线路出现故障电弧，则由后台的管理人员或设备进行分析，若判断由于该次故障而起火的概率达到预设的阈值时，则会启动二氧化碳发生器对柜体内填充满二氧化碳。由于是防尘机柜设置，则具有一定的气密性，能够将内部空气排出后将通风口封闭保持内部一定的低氧状态，从而消除明火。

本实用新型通过在防尘机柜内部设置带有AFDD检测模块的电路保护模块来对供电线路进行保护，避免在机柜内出现故障电弧而原有的电路保护设备不动作的情况发生，能够在出现故障电弧后及时向外反馈，并可通过连接的动作机构进行远程断闸；

同时，由于机柜内设有多个备用电池，则设置有统一的充放电共用器来防止其中一个或多个备用电池低容量影响其他正常备用电池充放电。

附图说明

图1是本实用新型整个机柜的外部结构示意图；

图2是本实用新型将柜门打开后的柜体内部结构示意图；

图3是本实用新型中带有充放电共用器的连接关系示意图；

图4是本实用新型中实施例3的充放电共用器的结构原理图。

图中：1-柜体，2-架体，3-充放电共用器，4-备用电池，5-电路保护模块。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步阐释。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例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例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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申请的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例1：

本实施例公开一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，如图1和图2所示，包括柜体和柜门，由于是防尘机柜，则整体为密封结构设计，底部为进风口，上部背面为出风口。

其中，柜体内设有多类型的通信设备，还设有供电模块和备用电池。整个机柜由外部输电线路供电，而内部的备用电池仅在停电或供电设备出现故障时才转换为备用电池进行紧急供电。

在柜体内还设有控制模块和电路保护模块，控制模块连接有多个传感器，并具有远程通信功能，能够将柜体内的运行参数实时发送至远端的后台服务器中，由管理人员通过获取的信息进行远程管理。

具体地，本实施例中的电路保护模块为一体式结构，如图2所示，柜体内竖向方向上设有两组对称设置的固定杆，在固定杆内侧设有多个等距的固定孔。在固定杆之间形成等间距的安装位，多个模块固定在安装位上。其中，通过隔板或固定板将安装位从上至下划分为多个区域，其中上部为控制区域，设置有电路保护模块和供电模块。而中部设有通信设备和部分断路器，在底部设有多个备用电池。

其中，电路保护模块中包括设置在供电线路上的AFDD检测模块。在本实施例中，AFDD检测模块具有采样传感器和检测电路，其中检测电路中采用嵌入式系统数字电路控制，并在计算模块中设有电弧特征识别算法，能够根据传感器的检测数据实时计算判断是否出现电弧故障。具有体积小功能强的特点，同时还集成漏电流保护功能，实现故障电弧和漏电流的自动监测和防护。

而电路保护模块还包括具有主动分断模块的断路器，该主动分断模块具有数据端口，AFDD检测模块与主动分断模块的数据端口通信连接。由于电路保护模块主要是将供电线路接入后进行分析的模块，通过在其内部设置断路器，能够与AFDD检测模块配合进行动作。该断路器与现有设置在机柜中的常规断路器不同，该断路器可不具备短路过载分断功能，而是增加在供电线路上具有控制电路的动作机构，通过连接AFDD检测模块的检测数据进行判断，一旦收到分断指令则会立即断路。

实施例2：

本实施例是在上述机柜结构的基础上，对AFDD检测模块的设置方式进行优化调整。

其中，同样在电路保护模块还包括具有主动分断模块的断路器，而AFDD检测模块为设置在断路器中的检测线圈，在断路器中设有串接在接入断路器的电路干路上的导体，该导体穿过检测线圈。与上述实施例不同的是，该AFDD检测模块为直接设置在断路器中的传感器，一般为互感器结构，通过对接入该断路器中的线缆电流进行检测，通过特定算法来判断是否出现故障电弧。这种方式具有较高的集成度，能够将集成有AFDD检测模块的断路器直接设置在机柜的排线架上，通过接入供电干路上进行实时保护，并与其他漏电流检测、短路检测配合实现综合保护效果。

进一步的，本实施例中的断路器上还设有自动重合机构，所谓的自动重合机构是与断路器配合，设置在其内部的电致动结构，具有微型电机和放大齿轮组，通过与柜体内的总的控制模块连接，在机柜内部的故障排除后，由控制模块控制其动作将断闸的断路器向合闸方向推动，从而具有远程合闸功能，在可以远程诊断并排除对应故障后，无需人员达到现场即可恢复工作。

进一步的，柜体内或外部还设有二氧化碳发生器，电路保护模块与二氧化碳发生器连接控制。该二氧化碳发生器与机柜的控制模块连接，一旦确认柜体内的供电线路出现故障电弧，则由后台的管理人员或设备进行分析，若判断由于该次故障而起火的概率达到预设的阈值时，则会启动二氧化碳发生器对柜体内填充满二氧化碳。由于是防尘机柜设置，则具有一定的气密性，能够将内部空气排出后将通风口封闭保持内部一定的低氧状态，从而消除明火。

实施例3：

本实施例是在上述实施例1的基础上进行优化限定，如图3和图4所示，其中柜体内设有多个备用电池，电路保护模块还包括充放电共用器，所述充放电共用器串接在备用电池的充放电线缆上。

其中由于备用电池设有多个，且每个备用电池内具有多个并联的电池组，而充放电共用器包括多条充电线路和放电线路，每个备用电池的电池组均对应连接有一条充电线路和放电线路；在充电线路和放电线路上均串联有至少一个二极管，所述二极管的导通方向与对应充电线路或放电线路的电流方向相同。

由于机柜内的通信设备均由外部供电线路供电，则在没有出现停电或供电设备故障的情况下，备用电池仅保持一定的电量备用。为了防止备用电池长时间未使用而出现极化现象导致电池失效，则现有的电源管理方案会在一定周期内对备用电池进行多次充放电。但由于备用电池一般为并联的电池组，若其中一个失效或有效容量较低时，则普通的统一充电或放电线路则会因为单个电池失效而造成其余并联的电池受影响，则通过设置的具有二极管的充放电共用器来对备用电池进行统一充放电。

其中，图3中的空白箭头表示充电线路，而阴影箭头表示放电线路。

具体来说，该充放电共用器为一体式结构，内部设有两类独立的线路，并在线路上设有多个二极管。在充电时，由于对应每个备用电池的充电线路上均设有二极管，则电流只能从外部电源向备用电池流动，一旦其中失效或低容量电池充满后由二极管限制无法影响其他备用电池充电。同理，放电时也会由于二极管限制，电能仅能从备用电池流出，而先完成放电的电池无法获取到其他电池放出的电能。电路保护模块设置在同一壳体内，通过线缆与柜体内部的设备连接。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，设置在户外并在内部形成气密空间保护内部供电设备，其特征在于：包括柜体(1)和设置在柜体(1)内的架体(2)，所述供电设备设置在架体(2)上；

架体(2)上还设有独立的电路保护模块(5)，电路保护模块(5)中包括设置在供电线路上的AFDD检测模块。

2.根据权利要求1所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述电路保护模块(5)还包括具有主动分断模块的断路器，该主动分断模块具有数据端口，所述AFDD检测模块与主动分断模块的数据端口通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述电路保护模块(5)还包括具有主动分断模块的断路器，所述AFDD检测模块为设置在断路器中的检测线圈，在断路器中设有串接在接入断路器的电路干路上的导体，该导体穿过检测线圈。

4.根据权利要求2或3所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述断路器上还设有自动重合机构。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述柜体(1)内设有备用电池(4)，所述电路保护模块(5)还包括充放电共用器(3)，所述充放电共用器(3)串接在备用电池(4)的充放电线缆上。

6.根据权利要求5所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述备用电池(4)设有多个，所述充放电共用器(3)包括多条充电线路和放电线路，每个备用电池(4)均对应连接有一条充电线路和放电线路；

在充电线路和放电线路上均串联有至少一个二极管，所述二极管的导通方向与对应充电线路或放电线路的电流方向相同。

7.根据权利要求6所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述电路保护模块(5)为一体式结构，通过线缆与柜体(1)内部的设备连接。

8.根据权利要求6所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述架体(2)包括至少两根对称竖向设置的固定杆，所述备用电池(4)和电路保护模块(5)均作为独立的结构通过螺栓固定在固定杆之间。

9.根据权利要求6所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述备用电池(4)为磷酸铁锂电池。

10.根据权利要求1-3任一项所述的一种带有AFDD电路保护设备的防尘机柜，其特征在于：所述柜体(1)内或外部还设有二氧化碳发生器，所述电路保护模块与二氧化碳发生器连接控制。

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