CN217788320U - 一种高可靠性主被动一体保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力控制和电动汽车领域，公开了一种高可靠性主被动一体保护装置，包括依次串联连接的第一导体、第一熔体、第二导体，第一激励装置；所述第一熔体并联连接有第一触发电路；在第一熔体正常工作状态下，所述第一触发电路与所述第一激励装置不导通；当第一熔体熔断时，第一熔体断开电路，或在电弧能量或弹力作用下可驱动第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置发送触发信号；第一激励装置根据接收的触发信号断开第一导体。本发明通过第一激励装置作为第一熔体的备用保护，提高了保护装置的工作可靠性。

Description

一种高可靠性主被动一体保护装置

技术领域

本发明涉及电力控制和电动汽车领域，尤其是涉及对电路保护的保护装置。

背景技术

目前的电路保护装置，通过机械方式断开的，大部分都是通过外部触发信号触发激励源动作，通过机械方式断开电路。包括激励源，切断装置和导体，电流流经导体。激励源接收外部触发信号，点火释放高压气体，驱动切断装置动作切断导体。

还有一种采用保护装置本身的产生的触发信号触发激励源动作，通过机械方式断开电路。和利用外部触发信号触发的区别在于增加了采集内部触发信号的触发电路。这类型的保护装置可以承载较高的电压与大电流。

但是这两种保护装置均存在一定弊端。外部触发信号电路或自身的触发电路发生故障、或激励源失效时，由于没有机械方式切断电流，可能会导致严重的安全事故。因此，这两种产品的可靠性都不稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种主被动一体的保护装置，通过在导体中串联第一熔体，当第一熔体熔断未持弧时，则直接通过熔断断开电路；当产生持弧时，通过弧压驱动触发电路与激励源连接，为激励源提供触发信号，通过激励源动作以机械方式断开电路。本发明的保护装置通过熔断结合机械断开方式断开电路，多了一重断开电路的保障，提高了保护装置的可靠性。

为了实现是上述目的，本发明提供的技术方案是一种高可靠性主被动一体保护装置，包括依次串联连接的第一导体、第一熔体、第二导体，第一激励装置；所述第一熔体并联连接有第一触发电路；在第一熔体正常工作状态下，所述第一触发电路与所述第一激励装置不导通；

当第一熔体熔断时，第一熔体断开电路，或在电弧能量或弹力作用下可驱动第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置发送触发信号；第一激励装置根据接收的触发信号断开第一导体。

优选地，第一激励装置的信号接收端与外部信号触发电路导电连接为第一激励装置发送触发信号。

优选地，当第一熔体熔断后持弧状态下，驱动第一激励装置的信号接收端与外部信号触发电路断开后，与第一触发电路导电连接为第一激励装置提供触发信号。

优选地，在第一熔体处还并联有第三触发电路，第三触发电路与第一激励装置导电连接；当第一熔体正常工作时，所述第三触发电路不为第一激励装置发送触发信号，当第一熔体熔断后，第三触发电路为第一激励装置发送触发信号。

优选地，还包括第二激励装置，第二激励装置接收触发信号动作断开所述第一导体；所述第一熔体还并联有第二触发电路，第二触发电路与第二激励装置的信号接收端导电连接；当第一熔体正常工作状态下，第二触发电路不为第二激励装置发送触发信号；当第一熔体熔断，第二触发电路为第二激励装置发送触发信号。

优选地，第二激励装置包括第二激励源、第二切断装置，第一熔体穿设在第一熔体壳体中，当第一熔体熔断，第二触发电路导通发送激励信号给第二激励源，第二激励源动作，驱动第二切断装置位移，驱动第一熔体壳体带动第一熔体整体位移，与第一导体和第二导体上脱离。

优选地，还设置有传动装置，在第一触发电路或第一激励装置的导线一端设置有第一开关装置，当第一熔体熔断时，在电弧能量或弹力作用下可驱动传动装置动作，传动装置驱动第一开关装置动作,使第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置提供触发信号。

优选地，在第一激励装置的信号接收端导电连接有第一开关装置，所述第一激励装置通过第一开关装置与外部触发信号电路导电连接；当第一熔体熔断时，在电弧能量或弹力作用下驱动传动装置动作，传动装置驱动所述第一开关装置动作断开第一激励装置与外部触发信号电路连接后，使第一触发电路与第一激励装置的导线通过第一开关装置导电连接。

优选地，所述第一开关装置为两导电连接件，导电连接件的两端分别与外部触发信号电路、第一激励装置信号接收端通过导线导电连接；当第一熔体熔断时，其产生的电弧能量驱动传动装置动作，传动装置断开所述导电连接件后，驱动与第一激励装置导电连接的导电连接件部分与第一触发电路导电连接。

优选地，所述第一熔体并联有第二熔体；所述传动装置包括弹簧和活塞结构；所述第二熔体束缚所述弹簧呈压缩状态；当所述第一熔体熔断后第二熔体熔断，所述活塞结构在弹力作用下动作，驱动第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置提供触发信号。

优选地，第一熔体或第二熔体位于空腔中，传动装置封闭所述空腔。

优选地，所述传动装置为柔性膜，所述柔性膜封闭第一熔体或第二熔体；或所述传动装置为活塞结构。

优选地，第一熔体或第二熔体所在的空腔中填充有灭弧介质。

优选地，第一触发电路包括变压器，所述变压器高压端电路与第一熔体并联，变压器低压端电路与第一激励装置不导通；当第一熔体正常工作时，变压器低压端电路与第一激励装置不导通；当第一熔体熔断，第一熔体熔断产生的电弧能量可驱动变压器的低压端电路与第一激励装置的信号接收端导电连接，第一触发电路为第一激励装置发送触发信号。

优选地，在所述变压器的高压端电路串联有控制电路通断的导通检测装置。

优选地，所述导通检测装置为有源或无源器件。

本发明的高可靠性主被动一体保护装置，在正常状态下，第一触发电路不导通、第一激励装置与第一触发电路不连通；电流经第一导体和电流检测用的第一熔体流过。当第一熔体熔断，且熔断处未持弧状态下，电路则断开，第一触发电路、第一激励装置均不动作；当第一熔体熔断，且熔断处持弧时，熔断产生的电弧能量驱动第一触发电路与第一激励装置连通，将第一熔体处的电压信号作为触发信号发送给第一激励装置，第一激励装置动作，以机械方式断开第一导体，断开电路。

第一激励装置通过与外部触发信号连接，通过外部触发信号为第一激励装置提供触发信号；当第一熔体熔断，第一激励装置未动作切断第一导体断开电路时，第一熔体熔断处持弧，则通过第一熔体熔断产生的电弧能量驱动第一触发电路与第一激励装置导通为第一激励装置提供触发信号，第一激励装置动作以机械方式断开电路。通过增加外部触发电路提供外部触发信号和第一熔体熔断产生的自激励信号，实现双重保护。

通过增加第二触发电路和第二激励装置，在第一激励装置和第一熔体的基础上，增加了一重电路断开保障，确保保护装置可以断开电路，确保保护装置的安全可靠性。

本发明的保护装置，可以主动断开电路，也可以在故障发生时，被动断开电路。通过多重保护，提高保护装置可靠性，可适用低压、高压等各种应用场景。

附图说明

图1是实施例1的第一开关连接在第一激励装置上的电路原理示意图。

图2是图1动作后，第一触发电路与第一激励装置连接后的电路原理示意图。

图3是实施例1中，第一开关连接在第一触发电路上的电路原理图。

图4是实施例2的第一开关连接在第一触发电路上的电路原理图。

图5是实施例3的增加了外部触发电路的电路原理示意图。

图6是实施例3中，第一触发电路包括变压器的电路原理示意图。

图7是实施例3的图6中第一熔体熔断后电路原理图。

图8是实施例4正常工作状态下电路原理图。

图9是实施例5增加第二激励装置和第二触发电路的电路原理图。

图10是图9中的第一熔体熔断后的电路原理图。

图11是实施例6第二激励装置设置在第二导体上的电路原理图。

图12是实施例7的传动装置的外观结构示意图。

图13是图12的传动装置剖视结构示意图。

图14是图13的A-A剖面结构示意图。

图15是实施例8并联有第二熔体的电路原理图。

图16是图15中传动装置一种结构示意图。

图17是图15中第二激励装置结构示意图。

其中：第一导体10、第一熔体20、第二导体30、第二熔体100、第一激励装置40、第一激励源401、第一导线4011、第二导线4012、外部触发电路450、单向导通器件4501、第一开关50、第一触发电路60、第三导线601、第四导线602、变压器603、整流电桥604、导通检测装置605、传动装置70、活塞结构701、灭弧腔室702、凸块703、接线槽704、弹簧 705、绝缘底盖706、第二激励装置80、第二激励源801、第二切断装置802、第二触发电路 90、导通检测装置901。

具体实施方式

说明书中涉及到的上、下、左、右、前、后、顶、底等结构方位词语不对结构位置造成限制，仅为方便理解。

针对上述技术方案，现举较佳实施例并结合图示进行具体说明。

实施例1

参看图1，一种高可靠性主被动一体保护装置，包括依次串联连接的第一导体10、第一熔体20、第二导体30，电流经第一导体10、第一熔体20和第二导体30流过。第一熔体20的要求在小故障电流情况下可以熔断，断开电流流经第一导体、第一熔体和第二导体的电路。

第一激励装置40设置在第一导体10一侧，在位于第一激励装置40处的第一导体10上可根据需要设置断开薄弱处101，降低机械强度。第一激励装置40在接收到触发信号时，第一激励装置40根据触发信号动作，从断开薄弱处切断第一导体10。

第一激励装置40包括第一激励源401、第一切断装置。第一激励源和第一切断装置设置壳体中，第一导体10穿过壳体。第一激励源和第一切断装置之间的结构满足第一激励源接收到触发信号后，释放的驱动力能够驱动第一切断装置位移切断第一导体断开电路。

第一激励源401采用气体发生装置，第一激励源401的信号接收端分别连接有第一导线 4011和第二导线4012，在第一导线4011和第二导线4012的自由端导电连接有第一开关50。

第一激励源401根据接收到触发信号，加热，然后点火，释放高压气体。通过高压气体驱动第一切断装置动作，切断第一导体10，断开电路。

第一熔体20上并联有第一触发电路60，第一触发电路通过第三导线601和第四导线602分别与第一熔体20的一端连接，第三导线601和第四导线602不连接。第一触发电路60采集第一熔体20处的电压信号作为触发信号；当第一熔体正常工作状态下，第一触发电路因为第三导体601和第四导线602不连接而不导通；第一触发电路与第一激励源401上通过导线连接的第一开关50也不连接。

第一激励源为为气体发生装置，气体发生装置根据接收到的触发信号对进行点火，然后释放高压气体产生驱动力。以下各实施例中，激励源均同实施例1。

工作原理：

在正常工作状态下，电流流经第一熔体20，第一熔体20两端间的电压很小。当故障电流产生，第一熔体20最先熔断，当故障电流为小电流时，第一熔体20熔断处产生的电弧很小，很快通过空气灭弧或设置第一熔体处的灭弧介质灭弧，通过第一熔体熔断断开电流流经第一熔体的电路。此种情况下，由于电弧小，且快速熄灭，电弧能量也很小，无法驱动第一开关 50与第一触发电路导电连接，导通第一触发电路，因此，第一触发电路、第一激励装置均不动作。

当故障电流比较大时，第一熔体20熔断时产生的电弧不能快速熄灭，在第一熔体熔断处形成持弧，则在电弧能量下，驱动第一开关50位移与第一触发电路60的第三导线和第四导线连接，使第一触发电路与第一激励装置间连接，参看图2，第一触发电路将第一熔体两端的电压作为触发信号发送给第一激励装置的第一激励源，第一激励源动作，驱动第一切断开断以机械方式断开第一导体10形成断口，断开电流流经第一导体、第二导体和第一熔体的电路。

电弧能量驱动第一开关50位移时，在第一熔体与第一开关50之间设置传动装置70，参看图8至图11，传导装置可以很好的隔绝电弧能量，将其隔绝在第一熔体周围，避免其散逸出去，对其他部件或器件造成损害。

传导装置可以是柔性膜包覆第一熔体，柔性膜为绝缘材质。在柔性膜与第一熔体间填充有灭弧介质。第一熔体熔断时，产生的电弧能量驱动柔性膜伸张，通过柔性膜断开第一开关 50，然后驱动与第一激励源连接的一端向第一触发电路的导线一端位移，并与第一触发电路的导电连接，接通第一激励源与第一触发电路的连接，第一触发电路将第一熔体两端的电压信号作为触发信号发送给第一激励源，使第一激励源工作。

传动装置可以是活塞结构，将第一熔体放置的空腔中，在空腔中填充灭弧介质，活塞结构封闭该空腔。活塞结构为绝缘材质。第一熔体熔断时，产生的电弧能量驱动活塞结构位移，通过活塞结构断开第一开关50，然后驱动与第一激励源连接的一端向第一触发电路的导线一端位移，并与第一触发电路的导电连接，接通第一激励源与第一触发电路的连接，第一触发电路将第一熔体两端的电压信号作为触发信号发送给第一激励源，使第一激励源工作。

传动装置还可以是液压传动的方式。

第一开关50也可以连在的第一触发电路一端，参看图3，其结构、动作原理均与连接在第一激励装置上相同。

在本实例中，采用第一熔体熔断断开电路，及第一熔体熔断时不能断开电路的情况下，通过第一熔体熔断时产生的电弧能量驱动第一触发电路与第一激励装置连接，为第一激励装置提供触发信号，断开第一导体断开电路。本实施例中，采用两重保护，提高保护装置工作可靠性。

实施例2

与实施例1的区别在于，增加了外部触发电路450。参看图4，第一开关50连接在第一触发电路60上。第一激励装置40的第一激励源401通过第一导线4011和第二导线4012与外部触发电路450导电连接。

通过外部触发电路450为第一激励装置40提供触发信号，第一激励装置断开第一导体10 断开电路。

第一熔体20上并联有第一触发电路60，第一触发电路60通过第三导线601和第四导线602 分别与第一熔体20的两端连接，第三导体601和第四导线602不连接。在第三导体601和第四导线602的一端导电连接第一开关50。电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过

传动装置70设置在第一熔体20与第一开关50之间。

正常工作状态下，电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过。外部触发电路450 不动作，第一激励装置40不动作。

当外部触发电路450动作条件满足时，通过外部触发电路450为第一激励装置提供触发信号，第一激励装置在接收到触发信号后，动作切断第一导体10。外部触发电路450动作条件是根据外部控制条件，即客户端的控制系统决定。外部控制条件可以是零电流时，某个特定条件下发送触发信号，或设定某个阈值，指标超过该阈值时，控制外部触发电路450动作，为第一激励装置提供触发信号，触发第一激励装置动作断开第一导体10。

当故障电流发生，外部触发电路450没有给第一激励源发送触发信号，第一熔体20熔断，如果第一熔体20熔断处没有持弧，则第一熔体20熔断断开电路；

如果第一熔体20熔断处形成持弧，积聚的电弧能量驱动传动装置驱动第一触发电路60上的第一开关50位移与第一激励装置的第一激励源信号接收端导电连接，使第一触发电路与第一激励源导通，为第一激励源401发送触发信号，第一切断装置动作切断第一导体10断开电路。

由于第一触发电路60的第一开关50在驱动下与第一激励装置40信号接收端连通，同时，也与外部触发电路450连通，为了不使第一熔体20断口两端的高电压对外部触发电路045造成影响，在外部触发电路450中设置有防止电流从保护装置内向外部触发电路流入的单向导通元器件，比如二极管。

实施例3

在实施例2的基础上进行改进。参看图5，第一导体10和第二导体30之间串联连接有第一熔体20。

第一激励装置40通过第一开关50与外部触发电路450导电连接。外部触发电路450为现有技术，在此则不再赘述。

第一熔体20上并联有第一触发电路60，第一触发电路60通过第三导线601和第四导线602 分别与第一熔体20的两端连接，第三导体601和第四导线602不连接。第一触发电路60与第一激励装置40、外部触发电路450均不连接。

电流流经第一导体10、第一熔体20和第二导体30。

通过外部触发电路450为第一激励装置提供触发信号，第一激励装置在接收到触发信号后，动作切断第一导体10。外部触发电路450动作条件是根据外部控制条件，即客户端的控制系统决定。外部控制条件可以是零电流时，某个特定条件下发送触发信号，或设定某个阈值，指标超过该阈值时，控制外部触发电路450动作，为第一激励装置提供触发信号，触发第一激励装置动作断开第一导体10。

当第一熔体20熔断未产生持弧，则第一熔体20断开电路；

当第一熔体20熔断处产生持弧产生的电弧能量驱动传动装置70动作，传动装置70位移驱动第一开关50断开第一激励装置40与外部触发电路450之间的连接，然后驱动第一开关50与第一触发电路60导电连接，使第一触发电路与第一激励装置导电连接，为第一激励装置提供触发信号。

为了工作可靠性，在第一触发电路的第三导线和第四导线上可以导电连接提高工作可靠性的各种元器件或电路。

图6为图5的一种具体电路图，连接在第一熔体20两端的第三导线601和第四导线602与变压器603的高压端电路6031导电连接，使变压器的高压端电路与第一熔体20并联连接，变压器的低压端电路6032与第一激励装置40的第一激励源401之间不连接。在低压端电路中串联有整流电桥604。

第一激励装置40的第一激励源401的信号接收端分别通过第一导线4011和第二导线4012 与第一开关50连接，外部触发电路450通过第一开关50与第一激励源401导电连接。

工作原理：

正常工作状态下，第一触发电路60与第一激励源之间不导通。外部触发电路450不发送触发信号给第一激励源。

当外部触发电路450动作条件满足时，通过外部触发电路450为第一激励装置提供触发信号，第一激励装置在接收到触发信号后，动作切断第一导体10。外部触发电路450动作条件是根据外部控制条件，即客户端的控制系统决定。外部控制条件可以是零电流时，某个特定条件下发送触发信号，或设定某个阈值，指标超过该阈值时，控制外部触发电路450动作，为第一激励装置提供触发信号，触发第一激励装置动作断开第一导体10。

当故障电流发生，外部触发电路450没有给第一激励源发送触发信号，则第一熔体20熔断，如果第一熔体20熔断处没有持弧，则第一熔体20熔断断开电路；

如果第一熔体20熔断处形成持弧，参看图7，积聚的电弧能量驱动传动装置断开第一开关与外部触发电路450的连接，使第一开关50与第一触发电路60的低压端导电连接，使第一触发电路与第一激励源导通，为第一激励源401发送触发信号，第一切断装置动作切断第一导体10 断开电路。

为了进一步提高工作可靠性，在变压器高压端串联连接有导通检测装置605，在正常工作状态下，导通检测装置605不导通。导通检测装置605为有源、无源器件或可实现通断控制的导通检测电路，比如TVS管，MOSFET管等；可实现通断控制的导通检测电路为常规电路技术，在此则不再赘述。当第一熔体正常工作，导通检测装置605不导通。当第一熔体熔断，导通检测装置605导通。

在外部触发电路450上串联设置有单向导通器件，保证触发信号只能从外部触发电路450 一端向第一激励源401发送。

实施例4

图8是图5的基础上增加了一重保护的电路原理图。参看图8，第一触发电路60包括并联连接在第一熔体20两端的第三导线601和第四导线602，第三导线601和第四导线602自由端不连接，也与第一激励源401不连接。为了更好的提高第一触发电路的可靠性，在第一触发电路的第三导线和第四导线上可以根据需要导电连接各种元器件或电路。

外部触发电路450通过第一开关50与第一激励源401导电连接。当第一开关50被外力驱动时，可位移与第三导线601和第四导线602导电连接，使第一激励源401与第一触发电路60导电连接。

在第一熔体20处还并联有第三触发电路60a。第三触发电路60a包括变压器60a-1、整流电桥60a-2。变压器60a-1的高压端与第一熔体20并联，低压端与外部触发电路450和第一激励源401连接的导线连接。整流电桥60a-2串联在低压端电路中，将变压后的触发信号经整流后发送给第一激励源401。通过变压器60a-1的高压端和低压端，将保护装置的高压与低压隔离，保证器件的安全可靠性。在正常工作状态时，由于第一熔体20处的电压很小，经过变压器后，变压器低压端的电压非常小，几乎可忽略不计，因此，在正常工作状态下，第三触发电路无法向第一激励源发送触发信号，第一激励源不动作。第三触发电路不限于图8中的电路结构，第三触发电路的结构仅需满足第一熔体熔断，第三触发电路为第一激励源发送触发信号即可。

正常工作状态下，电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过。

工作原理

正常工作状态下，第一触发电路60与第一激励源401之间不导通。外部触发电路450和第三触发电路不发送触发信号给第一激励源。

当外部触发电路450动作条件满足时，通过外部触发电路450为第一激励装置提供触发信号，第一激励装置在接收到触发信号后，动作切断第一导体10。外部触发电路450动作条件是根据外部控制条件，即客户端的控制系统决定。外部控制条件可以是零电流时，某个特定条件下发送触发信号，或设定某个阈值，指标超过该阈值时，控制外部触发电路450动作，为第一激励装置提供触发信号，触发第一激励装置动作断开第一导体10。

当故障电流发生，外部触发电路450没有给第一激励源发送触发信号，则第一熔体20熔断，如果第一熔体20熔断处没有持弧，则第一熔体20熔断断开电路。

如果第一熔体20熔断处形成持弧，第一熔体熔断处的电压骤然升高，第三触发电路60a 的变压器将第一熔体熔断处的高电压变压为低电压，经整流后发送给第一激励源401作为触发信号，第一激励源401动作，驱动第一切断装置断开第一导体10断开电路；

如果第一熔体20熔断，在电路断开前，积聚的电弧能量驱动传动装置70动作，断开第一开关50与外部触发电路450的连接，使第一开关50与第一触发电路60导电连接，从而使第一触发电路60与第一激励源401导通，将第一熔体熔断处的电压信号作为触发信号发送给第一激励源401，第一激励源401动作，第一切断装置动作切断第一导体10断开电路。

为了进一步提高工作可靠性，在变压器高压端串联连接有导通检测装置60a-3，在正常工作状态下，导通检测装置60a-3不导通。导通检测装置60a-3为有源、无源器件或可实现通断控制的导通检测电路，比如TVS管，MOSFET管等；可实现通断控制的导通检测电路为常规电路技术，在此则不再赘述。当第一熔体正常工作，导通检测装置60a-3不导通。当第一熔体熔断，导通检测装置60a-3导通。

在外部触发电路450上串联设置有单向导通器件，保证触发信号只能从外部触发电路450 一端向第一激励源401发送。本实施例中，通过增加第三触发电路，使保护装置多了一重备用保护，形成四重保护，可靠性更好。

上述第三触发电路的具体电路结构不限于在电路中设置变压器和整流电桥来实现，只要能保证在第一熔体正常工作状态下第三触发电路不发送触发信号，在第一熔体熔断后第三触发电路发送触发信号即可。

实施例5

参看图9，在图5的基础上，在第一导体10一侧还设置有第二激励装置80，在第一熔体 20上并联有第二触发电路90，第二触发电路90与第二激励装置80的第二激励源801通过导线导电连接。第二激励装置80包括第二激励源801和第二切断装置802，第二激励源根据接收到的第二触发电路发送的触发信号动作，驱动第二切断装置切断第一导体10断开电路。

第一触发电路60与图5中的第一触发电路60相同，第二触发电路90具体实现电路可参考实施例4中图8中第三触发电路60a的结构。第二触发电路90不限于图8中第三触发电路 60a的结构，只要满足在第一熔体正常工作时，不会发送触发信号给第二激励装置即可。

正常工作状态时，电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过。

工作原理：

在第一熔体正常工作时，电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过。第一触发电路60与第一激励装置40不连接，第一激励装置不动作；由于第一熔体处的电压非常低，第二触发电路不发送触发信号给第二激励装置，第二激励装置也不动作。

当外部触发电路450动作条件满足时，通过外部触发电路450为第一激励装置40提供触发信号，第一激励装置在接收到触发信号后动作切断第一导体10。外部触发电路450动作条件是根据外部控制条件，即客户端的控制系统决定。外部控制条件可以是零电流时，某个特定条件下发送触发信号，或设定某个阈值，指标超过该阈值时，控制外部触发电路450动作，为第一激励装置提供触发信号，触发第一激励装置动作断开第一导体10。

当故障电流发生，外部触发电路450没有给第一激励源发送触发信号，则第一熔体20熔断，如果第一熔体20熔断处没有持弧，则第一熔体20熔断断开电路。

如果第一熔体20熔断处形成持弧，第一熔体熔断处的电压骤然升高，第二触发电路90 将第一熔体熔断处的电压信号作为触发信号发送给第二激励源801，第二激励源801动作，驱动第二切断装置断开第一导体10断开电路；

如果第一熔体20熔断，在电路断开前，积聚的电弧能量驱动传动装置70动作，断开第一开关50与外部触发电路450的连接，使第一开关50与第一触发电路60导电连接，从而使第一触发电路60与第一激励源401导通，将第一熔体熔断处的电压信号作为触发信号发送给第一激励源401，第一激励源401动作，第一切断装置动作切断第一导体10断开电路。

通过增加第二触发电路和第二激励装置，当第一熔体20熔断后，第二触发电路先动作，发送触发信号给第二激励装置，第二激励装置先动作。只有等第一熔体20熔断后积聚的电弧能量驱动第一开关动作，导通第一触发电路与第一激励装置，第一激励装置才动作。

为了进一步提高第二触发电路的可靠性，在第二触发电路90中串联有导通检测装置901，导通检测装置901为有源、无源器件或可实现通断控制的导通检测电路，比如TVS管，MOSFET 管等；可实现通断控制的导通检测电路为常规电路技术，在此则不再赘述。当第一熔体正常工作，导通检测装置901不导通，当第一熔体熔断，导通检测装置901导通。

本实施例通过两组激励装置和两组触发电路、结合外部触发电路，可以确保在其中一个触发电路失效或激励源失效时，另一个激励源能够动作切断电路，提高了产品的可靠性。

图9中的第二触发电路和第二激励装置也可以基于图8的基础上增加，在图8的基础上增加第二触发电路和第二激励装置，形成的保护装置具有五重保护。

实施例6

参看图11，在图9的基础上，将第二激励装置80设置在第二导体30上，其余结构相同。第一激励装置动作时切断第一导体10，第二激励装置80动作时，切断第二导体30。

工作原理同实施例5。

实施例7

在本实施例中，对传动装置的结构进行描述。参看图12至图14，传动装置70设置在第一熔体20处，传动装置70包括绝缘的壳体，在壳体中设置有一端开口的空腔，第一熔体20穿设在空腔中，通过活塞结构701将第一熔体20所在空腔部分密封形成灭弧腔室702，在灭弧腔室702中填充有灭弧介质，灭弧介质为沙子等可以灭弧的材料。在活塞结构701的冲击端面与空腔开口端保留有一定位移距离。活塞结构701采用绝缘材质。

活塞结构701，与传动装置的壳体的接触面处设置有限位结构，比如在活塞结构701接触面处设置凸块703，在传动装置的壳体接触面处设置凹槽，使凸块嵌入在凹槽中形成限位结构，以保持活塞结构701的初始位置。在传动装置的壳体内周壁上设置有滑槽，活塞结构 701卡设在滑槽中，可沿滑槽位移。活塞结构701与传动装置的壳体为密封接触，可以通过密封圈或过盈配合实现密封。当活塞结构701在第一熔体熔断产生的电弧能量驱动下位移，由于活塞结构701的密封作用，灭弧腔室702中的灭弧介质也不会泄漏。

第一触发电路60的第三导线601和第四导线602设置在传动装置的壳体的外周，分别与第一导体10、第二导体30导电连接，连接方式通过焊接、螺栓固定或其他方式连接。第三导线601和第四导线602的一端折弯位于活塞结构701的位移方向的前方，彼此间保留有足够的绝缘距离，如图7所示。

第一开关50设置在活塞结构701的冲击端面位移前方。第一开关50包括平行间隔设置的两导电连接件501，在导线连接件501上设置有降低机械强度的断开薄弱处5011。

导电连接件501设置在传动装置壳体的空腔开口一端处，与第三导线601和第四导线602 间保留有足够的绝缘距离，导电连接件501位于第三导线601和第四导线602与活塞结构701 冲击端面之间。当活塞结构701位移时，断开导电连接件501后，驱动与第一激励源连接的一端的导电连接件部分位移，使其与第三导线601和第四导线602导电接触，使第一触发电路与第一激励装置导电连接。

在传动装置70的壳体的外周侧设置有接线槽704，第一导线4011和第二导线4012分别穿过接线槽704后分别与导电连接件501一端导电连接。导电连接件501也可以不通过导线与第一激励源连接，而是直接将导电连接件501一端延长使其直接与第一激励源连接。

导电连接件501一端与第一激励源401的信号接收端通过导线连接，另一端为自由端或导电连接件501另一端也可以与外部信号触发电路450导电连接。

当故障电流为小电流时，第一熔体20熔断，产生的电弧小，能够瞬间熄灭，第一熔体 20断开电路，由于产生的电弧能量小，无法驱动活塞结构动作，则第一激励装置不动作；当故障电流为大电流时，第一熔体20熔断，产生较大的电弧，在第一熔体熔断处形成持弧，则电路无法通过第一熔体熔断而断开，此时产生的电弧能量比较大，能够驱动活塞结构701克服限位结构而位移动作，切断导电连接件501的断开薄弱处，活塞结构701继续驱动与第一激励源401连接的导电连接件501部分位移与第三导线和第四导线导电连接，连通第一触发电路和第一激励装置。

实施例8

该实施例是在实施例5的基础上做出的改变。

第一熔体20串联在第一导体10和第二导体30间。参看图15，第二激励装置80设置在第一熔体20处，即第一熔体20位于第二激励装置80内。第二触发电路90并联在位于第二激励装置80外侧的第一熔体20的两端，第二触发电路90与第二激励源801导电连接。当第一熔体20熔断，第二触发电路将触发信号发送给第二激励源，第二激励源动作，驱动第二切断装置动作切断第一熔体20。由于第二切断装置为绝缘材质，第二切断装置断开第一熔体20时位于第一熔体20的断开处，将第一熔体20断开处进行绝缘隔离。

在第二激励装置80的中的第一熔体20处设置有灭弧介质。第二切断装置断开设置在灭弧介质中的第一熔体的结构是现有技术，在此则不再赘述。

在位于第二激励装置80外侧的第一熔体20的两端还并联有第二熔体100，第二熔体100 的电阻值高于第一熔体20，如康铜丝等。在第二熔体100处设置有传动装置70，通过传动装置70的动作切断外部触发电路与第一激励源之间的连接，驱动第一触发电路与第一激励源导电连接。

在正常工作状态下，电流经第一熔体20流过，第二熔体100上仅有很小部分的电流流过。因此，第二熔体100的电阻远大于第一熔体20电阻。当第一熔体20熔断，经过第一熔体20 的电流大部分都经第二熔体100流过，第二熔体100熔断，第二熔体熔断可驱动传动装置70 动作。

第二熔体熔断时，如果通过电弧能量驱动传动装置70动作，传动装置70的结构可参考实施例7的传动装置结构。

在本实例中，另外举另外一种传动装置结构进行说明。参看图16，传动装置70包括壳体、壳体具有一端开口的空腔。壳体空腔底部为绝缘底盖706，在壳体空腔处设置弹簧705、及绝缘的活塞结构701、导电连接件501、第一导线4011和第二导线4012。绝缘底盖706封闭壳体一端。弹簧705一端固定设置在绝缘底盖706上。活塞结构701位于弹簧705的另一端。第二熔体100穿过绝缘袋盖706、弹簧705后穿过活塞结构701上设置有拉钩束缚活塞结构701。通过束缚活塞结构701将弹簧705压缩在绝缘底盖706和活塞结构701之间。活塞结构701封闭壳体空腔，在外力作用下活塞结构701可沿壳体位移。在活塞结构701与绝缘盖板706之间的壳体空腔内填充有灭弧介质。

第一触发电路60的第三导线601和第四导线602一端设置在传动装置70壳体空腔开口一端的端面处，位于活塞结构701的位移方向的前方，彼此间保留有足够的绝缘距离。第三导线601和第四导线602的另一端分别连接在第一熔体20位于第二激励装置外侧的两端，连接方式通过焊接、螺栓固定或其他方式连接，第一触发电路60与第一熔体20呈并联连接。

第一开关50包括平行间隔设置的两导电连接件501，在导线连接件501上设置有降低机械强度的断开薄弱处。

导电连接件501设置在传动装置壳体的空腔开口一端处，与第三导线601和第四导线602 间保留有足够的绝缘距离，两导电连接件501位于第三导线601和第四导线602与活塞结构701冲击端面之间。当活塞结构701位移时，断开导电连接件501后，驱动与第一激励源401 连接的一端的导电连接件501部分位移，使其与第三导线601和第四导线602分别导电接触，使第一触发电路60与第一激励装置40导电连接。

参看图17，第二激励装置80包括壳体，第二激励源801、第二切断装置802，第一熔体 20位于壳体内。第二触发电路90与第二激励源801的信号接收端通过导线导电连接。在第一导体10和第二导体30相邻一端上开设有降低机械强度的断开薄弱处，断开薄弱处为V型缺口。在第二激励装置80的壳体内，在第一熔体20的外周设置有第一熔体壳体201，第一熔体壳体201卡设在第一导体10和第二导体30相邻一端的断开薄弱处。在第一熔体壳体201内填充有灭弧介质。第一熔体壳体201和第二切断装置为绝缘材质。第一熔体壳体201在外力驱动下，可相对第二激励装置的壳体位移。

当第一熔体20熔断，第二触发电路90导通，第二触发电路90采集第一熔体20电压作为触发信号发送给第二激励源801，第二激励源801动作，驱动第二切断装置802位移，驱动第一熔体壳体201位移，从第一导体10和第二导体30相邻的断开薄弱处断开。第一熔体20熔断时产生的电弧由灭弧介质灭弧。

工作原理：

正常工作状态下，电流经第一导体10、第一熔体20、第二导体30流过。

故障电流发生时，第一熔体20熔断，第一熔体20熔断后，第二触发电路90导通，发送触发信号给第二激励装置的第二激励源，第二激励源动作后驱动第二切断装置驱动第一熔体壳体201位移，从第一导体和第二导体相邻一端的断开薄弱处断开，第一熔体壳体201带动第一熔体与第一导体和第二导体脱离，第一熔体产生的电弧在第一熔体壳体201内的灭弧介质中灭弧。

第一熔体20熔断后，电流经第二熔体100流过，第二熔体100熔断，弹簧705失去束缚，在弹力作用下，活塞结构701位移切断导电连接件501，并驱动断开后的导电连接件501位移，分别与第三导线、第四导线导电连接，接通第一触发电路和第一激励装置，将触发信号发送给第一激励装置，第一激励装置动作，断开第一导体10断开电路。第二熔体100熔断产生的电弧在灭弧介质中灭弧。

采用在第一熔体处并联第二熔体，使传动装置不被约束设置在第一熔体一侧，根据实际结构需要，传动设置可以设置在远离第一熔体的位置处。同时，由于并联了电阻比较大的第二熔体，当电流流经第二熔体时，第二熔体上的电流降低，当第二熔体熔断时，产生的电弧比较小，产生的电弧能量小，很容易灭弧断开电路。因此，并联第二熔体时，第二熔体处的电弧能量降低，为了确保第一触发电路与第一激励源导通，采用弹簧力作为驱动力比较好。

也可以不并联第二熔体100，将活塞结构701束缚在第一熔体20上，通过第一熔体20 熔断，使活塞结构701失去束缚，在弹力作用下驱动活塞结构701动作。

Claims (16)

1.一种高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，包括依次串联连接的第一导体、第一熔体、第二导体，第一激励装置；

所述第一熔体并联连接有第一触发电路；

在第一熔体正常工作状态下，所述第一触发电路与所述第一激励装置不导通；

当第一熔体熔断时，第一熔体断开电路，或在电弧能量或弹力作用下可驱动第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置发送触发信号；第一激励装置根据接收的触发信号断开第一导体。

2.根据权利要求1所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，第一激励装置的信号接收端与外部信号触发电路导电连接为第一激励装置发送触发信号。

3.根据权利要求2所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，当第一熔体熔断后持弧状态下，驱动第一激励装置的信号接收端与外部信号触发电路断开后，与第一触发电路导电连接为第一激励装置提供触发信号。

4.根据权利要求3所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，在第一熔体处还并联有第三触发电路，第三触发电路与第一激励装置导电连接；当第一熔体正常工作时，所述第三触发电路不为第一激励装置发送触发信号，当第一熔体熔断后，第三触发电路为第一激励装置发送触发信号。

5.根据权利要求3所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，还包括第二激励装置，第二激励装置接收触发信号动作断开所述第一导体；

所述第一熔体还并联有第二触发电路，第二触发电路与第二激励装置的信号接收端导电连接；

当第一熔体正常工作状态下，第二触发电路不为第二激励装置发送触发信号；当第一熔体熔断，第二触发电路为第二激励装置发送触发信号。

6.根据权利要求5所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，第二激励装置包括第二激励源、第二切断装置，第一熔体穿设在第一熔体壳体中，当第一熔体熔断，第二触发电路导通发送激励信号给第二激励源，第二激励源动作，驱动第二切断装置位移，驱动第一熔体壳体带动第一熔体整体位移，与第一导体和第二导体上脱离。

7.根据权利要求1至6任一所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，还设置有传动装置，在第一触发电路或第一激励装置的导线一端设置有第一开关装置，当第一熔体熔断时，在电弧能量或弹力作用下可驱动传动装置动作，传动装置驱动第一开关装置动作,使第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置提供触发信号。

8.根据权利要求7所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，在第一激励装置的信号接收端导电连接有所述第一开关装置，所述第一激励装置通过所述第一开关装置与外部触发信号电路导电连接；当第一熔体熔断时，在电弧能量或弹力作用下驱动传动装置动作，传动装置驱动所述第一开关装置动作断开第一激励装置与外部触发信号电路连接后，使第一触发电路与第一激励装置的导线通过第一开关装置导电连接。

9.根据权利要求8所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，所述第一开关装置为两导电连接件，导电连接件的两端分别与外部触发信号电路、第一激励装置信号接收端通过导线导电连接；当第一熔体熔断时，其产生的电弧能量驱动传动装置动作，传动装置断开所述导电连接件后，驱动与第一激励装置导电连接的导电连接件部分与第一触发电路导电连接。

10.根据权利要求8所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，所述第一熔体并联有第二熔体；所述传动装置包括弹簧和活塞结构；所述第二熔体束缚所述弹簧呈压缩状态；当所述第一熔体熔断后第二熔体熔断，所述活塞结构在弹力作用下动作，驱动第一触发电路与第一激励装置的信号接收端导电连接为第一激励装置提供触发信号。

11.根据权利要求8或10任一所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，第一熔体或第二熔体位于空腔中，传动装置封闭所述空腔。

12.根据权利要求11所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，所述传动装置为柔性膜，所述柔性膜封闭第一熔体或第二熔体；或所述传动装置为活塞结构。

13.根据权利要求11所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，第一熔体或第二熔体所在的空腔中填充有灭弧介质。

14.根据权利要求1至6、8至10、12至13任一所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，第一触发电路包括变压器，所述变压器高压端电路与第一熔体并联，变压器低压端电路与第一激励装置不导通；当第一熔体正常工作时，变压器低压端电路与第一激励装置不导通；当第一熔体熔断，第一熔体熔断产生的电弧能量可驱动变压器的低压端电路与第一激励装置的信号接收端导电连接，第一触发电路为第一激励装置发送触发信号。

15.根据权利要求14所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，在所述变压器的高压端电路串联有控制电路通断的导通检测装置。

16.根据权利要求15所述的高可靠性主被动一体保护装置，其特征在于，所述导通检测装置为有源或无源器件。

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