TWI621147B - 具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係一種具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，藉由顯示板、故障訊號檢知及自動撥號裝置之組合，以改善習用電容跳脫裝置，沒有辦法擴充容量，顯示板不可分離，故障訊號無法以最簡易電話、手機方式通訊告知，並且改善傳統電容跳脫裝置占據配電盤盤面過大面積、顯示板不夠清楚的問題，以提昇電容跳脫裝置(CTD)的功能。

Description

具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置

本案是一種關於具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，特別是關於外觀指示清楚、容易安裝、易辨識並且顯示面板與盒狀本體可分離，具備可擴充容量以及將故障訊號傳輸至電話或手機之功能，可增強其供電品質的方法與其改良裝置。

電容跳脫裝置(Capactor Trip Device,CTD)是一種非常普遍使用的產品，但往往讓人忽略它的重要性！曾有高壓斷路器(CB)爆炸造成事故，當品管人員在電子儀表上調閱故障記錄時，發現一片空白，並發現電驛專用電容跳脫裝置沒有動作，導致高壓CB沒有隔離事故，造成二次事故。所以電容跳脫裝置元件雖小，但必須慎選足夠的容量及放電時間，否則事故發生時，高壓CB還是無法有效隔離事故。一般電容跳脫裝置是作為VCB(真空斷路器)或GCB(瓦斯斷路器)跳脫迴路的電源供應，或者保護電驛的工作電源，可利用電容跳脫裝置的電源供應。因此在VCB斷電後，若想要自動再投入供電，必須小心處理。特別是如果想要在台電停電，且情況是VCB因過電流保護電驛偵測到負載的短路故障動作跳脫後，則不建議在故障尚未清除之前作自動復閉供電的動作。

高壓斷路器(H.V.CB)，是接受保護電驛(Relay)的指令，做為是否跳脫高壓斷路器，以將主供電幹線(在台灣，是指台灣電力公司的供電幹線)將事故源隔離。因此該斷路器如果不能如期在某一事業單位(受電方)發生短路事故時立即跳脫，將會造成高壓斷路器(H.V.CB)損壞，而擴及到影響主供電幹線供應電源給其他的事業單位(受電方)，造成連鎖性的產業損失。高壓斷路器能否及時跳脫，受控於保護電驛(Relay)是否能即時發出指令。因此，當提供保護電驛的工作電源有問題時，該保護電驛就不會動作；該保護電驛就不會動作時，高壓CB在事故發生時也就不會動作，無法隔離事業單位的事故點，造成嚴重的二次事故，甚至影響台電供電饋線跳脫！不可不慎。由於此高危險性的工安事件常因誤判而產生意外，於是供電幹線的業者(台灣電力公司)為防止電驛於短路事故時，因電壓驟降無法動作觸發斷路器跳脫，及因比流器飽和遲緩動作，要求事業單位要按照規定裝設置保護系統，才會答應供電。主要的規定內容是：採比壓器二次側電源供應時，應輔以電容跳脫裝置(CTD)或輔以電容跳脫裝置再併接不斷電系統(UPS)，且供電子式或數位式電驛使用之電容跳脫裝置(CTD)，不得接供斷路器或其他設備使用。這是理想，但意外常常來自於理想狀況下，實務上不斷電系統(UPS)一年、兩年後幾乎都會故障。但是事業單位卻不會察覺到，通常都是有短路事故時，發現高壓斷路器(H.V.CB)不會跳脫，發現不斷電系統(UPS)無法供應工作電源給保護電驛(Relay)，但為時已晚。

但觀察一般的電容跳脫裝置，放置在盤體內並不明顯。也沒有輸入電源的指示、輸出電壓明確的指示、與相關狀態的指示。且在盤體內外無法共用。沒有明確的指示電壓值是否過低，且沒有外接輸出接點指 示、警報或者連接至中央控制室中，內部沒有自動偵測功能，當電容因時間衰減，會造成電容跳脫裝置失能，並且若是沒有警示、指示及警示接點的裝置功能，會造成高壓盤於系統故障時，跳脫迴路沒有工作電源，而無法隔離事故點的嚴重情形。

在習有的電容跳脫裝置，其功能上已經有進步許多，但是再好的產品都有故障的時候，所以接下來就有必須要具備AC交流電源支援以及輸出直流的電源支援，以利電容跳脫裝置能夠有效地提供高壓盤跳脫迴路的工作電源，提昇系統的安全性以及穩定性。

在實際的配電盤中，其中不乏是老舊的系統，所以無法一次就可以在盤面上做更換，所以製作一只顯示面板與盒狀本體可互相連結與分離狀態的功能，就是必須要克服的因素之一，以利實際現場的需求。

隨著科技的進步，產品功能增強、速度增快、消耗電能愈大，以及客戶需求的增加，以致在原本系統上的跳脫迴路工作電源的容量，就會被要求增加容量，在以往的系統中其配電盤所使用的電容跳脫裝置，是無法被允許增加容量的，若內部設有隔離變壓器PT的狀況更是困難，並且電容器的容量也難以擴充，以上的功能需求也是必須要克服的因素之一。

再者，隨著客戶要求經濟性的情況下，在人力上愈來愈精簡，以致於對於配電室中的管理人員以及現場的維修人員，在人力的配置基本上是不足的。所以當發生事故時，以電容跳脫裝置做為高壓系統中，做為跳脫迴路的工作電源，是不能有任何所閃失的。所以除了在設備上的設計上必須能夠自我自動偵測、測試，並且當故障發生時，除了自動能夠切換工作電源之外，並且最好要有傳輸訊號傳送到管理人員以及維修人 員，訊號傳輸裝置可以設定所有必須連絡人員的資訊，如電話通知以及手機方面的通知，以達到更佳的狀況。

綜上所述是目前電容跳脫裝置的一些功能上必須要克服的問題，如此改善之後會讓電容跳脫裝置的功能，更合乎客戶的需求，並使高壓配電系統的安全性更加提昇。

本案提供具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，有一盒狀本體，內部有電容跳脫裝置(CTD)的基本構成電路，可以把交流轉換成直流電流的基本電路，並且內部也設有低電壓比較電路，以及內部定時時間電路、自動偵測電路，還有自動電源轉換電路。其最主要的特徵是改良以往電容跳脫裝置當容量變更時無法擴充的問題，並且可具備故障訊號傳輸功能，以利通知相關人員，瞭解高壓系統中，高壓盤跳脫迴路的工作電源的狀況。同時改良了以往電容跳脫裝置無法固定/盤面雙用的缺點，在盒狀本體上與顯示面板間以排線以及公母連結插座相互連結，以利各種安裝方式的使用，並且盤面以LED燈的顯示訊號分辨電容跳脫裝置的狀態。

本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，其盒狀本體內，有一交流電源轉換為直流電源的電路，其中把隔離變壓器的兩邊接點電性連結至外殼上的端子，又把電容器的正極、負極兩點電性連結至外殼上，如此可以做為電容跳脫裝置擴充點的連接點，就可以解決以往無法擴充增加容量的問題。

本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，其盒狀本體內，內建有傳輸裝置，或者在外部增設該設備。低電壓不足的訊號、容量不足的訊號，藉由訊號傳輸裝置電話的設定功能，可以將該訊息正確無誤地傳送出去，以利管理，對於目前配電系統的經濟性及安全性可以大大提昇功能。

本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，在盒狀本體上可以以公母連結插座相互連結，隨時可以將顯示面板安裝在盤面上，如此可以解決現場的實際狀況。若是現場在盤面上沒有開孔，則可以先將電容跳脫裝置固定在配電盤盤體內部，當歲修或可以施工時，在盤面開孔後，固定顯示面板於盤面上，並以排線相互連結，如此可以解決以往所有不便的問題。

本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，該顯示面板上，有顯示電錶、輸入/輸出電源的狀態顯示燈、測試按鈕、故障指示燈號、可更換之熔絲，最佳的狀況是在電錶上面，設有綠色(正常)以及紅色(故障)之LED燈，以顏色區分是否好壞。斷路器CB顯示面板與保護電驛RY顯示面板，二者狀態電錶也可以相互結合在一起，以改善兩只電錶型電容跳脫裝置在盤面上佔太大空間的問題。

本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，在盒狀本體內有電源自動轉換電路，也可外接電源，使電容跳脫裝置(CTD)功能更完善，確保系統跳脫迴路工作電源更穩當可靠。不論是輸入交流電源的自動交替，以及輸出直流電源的並聯輸出，其指令都是由內部的比較電壓電路以及定時電路所控制。

綜上所述，本發明改善了在實際狀況中，傳統隔離變壓器在 電容跳脫裝置(CTD)的內部，當負載變更而增加容量時，無法擴充的問題。在空間上不容易克服，造成極大的困擾，甚至必須重新製造，以符合實際需求，具訊號傳輸組合式的電容跳脫裝置(CTD)解決了長久以來沒有辦法擴充容量的問題。本發明另一項特點為有故障訊號時傳輸至電話或手機的功能，大大提昇配電室監控品質，並且可以迅速處理必須因應之措施，可分離式的組合方式並解決了長久以來客戶的不方便與困擾，並提供完善的解決方案。

10‧‧‧具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置

11‧‧‧盒狀本體

12‧‧‧PT電源輸入AC1端子

13‧‧‧外部交流電源輸入AC2端子

14‧‧‧直流電源輸出DC1端子

15‧‧‧外部直流電源輸入DC2端子

16‧‧‧外部連接隔離變壓器

17‧‧‧X1端子

18‧‧‧X2端子

19‧‧‧Y1端子

20‧‧‧Y2端子

21‧‧‧外部擴充電容器

22‧‧‧C1端子

23‧‧‧C2端子

24‧‧‧V10端子

25‧‧‧V20端子

26‧‧‧W10端子

27‧‧‧W20端子

28‧‧‧盒狀連結插座

29‧‧‧連結排線

30‧‧‧顯示面板連結插座

40‧‧‧訊號傳輸裝置

41‧‧‧電路板

42‧‧‧電話線插接座

50‧‧‧顯示面板

51‧‧‧電錶指示

52‧‧‧AC1指示

53‧‧‧AC2指示

54‧‧‧DC1指示

55‧‧‧DC2指示

56‧‧‧VL指示

57‧‧‧WL指示

58‧‧‧PB按鈕

59‧‧‧故障紅色LED燈(RL)

60‧‧‧正常綠色LED燈(GL)

61‧‧‧RESET按鈕

62‧‧‧TEST端子

70‧‧‧斷路器CB顯示面板

71‧‧‧保護電驛RY顯示面板

72‧‧‧CB、RY綜合顯示面板

第1圖是本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置之外觀示意圖。

第2圖是本發明斷路器CB用電容跳脫裝置與保護電驛RY用電容跳脫裝置結合之具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置之外觀示意圖。

第3圖是本發明斷路器CB用具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置的動作邏輯流程示意圖。

第4圖是本發明保護電驛RY用具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置的動作邏輯流程示意圖。

第5(a)圖是本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置之訊號傳輸設定示意圖。

第5(b)圖是本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置之故障訊號偵測接線示意圖。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10較佳實施案 例，如第1圖所示。其本體為盒狀本體11，盒狀本體11外觀上面有PT電源輸入AC1端子12，以及外部交流電源輸入AC2端子13，本體內部有直流電源輸出DC1端子14，以及外部直流電源輸入DC2端子15，外部連接隔離變壓器16X1端子17、X2端子18、Y1端子19、Y2端子20之接點，以及外部擴充電容器21C1端子22、C2端子23之接點，並有不足電壓V10端子24、V20端子25之接點以及容量不足W10端子26、W20端子27之接點，以及電話線插接座42。有一盒體連結插座28，中間可以使用連結排線29予以相互連結，再與顯示面板連結插座30可以相互連結。盒狀本體11內部設有一般CTD所需的保護電路，在外接交流電源輸入AC2端子13以及PT電源輸入AC1端子12，電源輸入後經由內部電驛作動，以穩定的交流電源輸入至內部電路，經X1端子17、X2端子18、Y1端子19、Y2端子20之接點與外部連接隔離變壓器16(X1端子17、X2端子18、Y1端子19、Y2端子20)電性連接(或者X1端子17、X2端子18短接，Y1端子19、Y2端子20短接)，再經橋式整流器全波整流後，內部並設有低電壓設定比較電路、內部時間電路，以及外接測試控制器，經內部設定該邏輯順序狀態(如第3圖、第4圖所示)，當電壓過低時，由外部直流電源輸入DC2端子15以及電容跳脫裝置內部直流電源DC1端子14並聯輸出。再以直流電源輸出DC1端子14供給外部元件如斷路器或保護電驛之工作電源。盒體上面C1端子22、C2端子23接點，可以電性連結外部擴充電容器21擴充裝置，和外接連接隔離變壓器16匹配，擴充至適合負載容量之需求。盒體上方V10端子24、V20端子25電壓不足之接點，以及W10端子26、W20端子27容量不足之接點，該故障輸出點可電性連接至訊號傳輸裝置40，該訊號傳輸之接線方式如第5圖所示，並且在訊號傳輸裝置40上設定要傳輸的 信號資訊。又如第1圖所示，顯示面板50與盒狀本體11間有連結排線29相互連結，當顯示面板50與本盒狀本體11分離時，只需將連結排線29相互組裝結合即可。顯示面板50上有電錶指示51，有AC1指示52、AC2指示53、DC1指示54、DC2指示55、VL指示56、WL指示57、PB按鈕58以及故障紅色LED燈(RL)59、正常綠色LED燈(GL)60、RESET按鈕61、TEST按鈕62測試按鈕之裝置。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10其較佳實施案例如第2圖所示，其中分別有一斷路器CB顯示面板70，一保護電驛RY顯示面板71，兩個面板可相互結合成一CB、RY綜合顯示面板72，CB、RY綜合顯示面板72與盒狀本體11間，分別可以使用連結排線29互相連結，或者直接將CB、RY綜合顯示面板72與盒狀本體11互相結合為一體。並且可以將訊號傳輸裝置40與盒狀本體11互相結合一體或者分別裝置。連接本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10之斷路器CB動作邏輯流程如第3圖所示，而保護電驛RY的動作邏輯流程如第4圖所示。第2圖所示實際案例中，可以將斷路器CB與保護電驛RY兩者直接與本發明之具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10相互結合，如此可以使所佔盤面空間變小，提昇配電盤的實用性，並解決各種容量的問題以及解決空間限制的問題。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10，如第3圖所示，為一般斷路器CB用具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10的動作邏輯流程示意圖，由PT電源輸入AC1端子12，進入盒狀本體11的保護電路，如果沒有電源輸入時，則由外部交流電源輸入AC2端子13進入盒狀本體11的保護電路，再經外部連接隔離變壓器16與盒狀本體11相互連接，若是沒有外部連 接隔離變壓器16時，則盒狀本體11上方的X1端子17、X2端子18與Y1端子19、Y2端子20短接相通，內部電路將交流電流轉換為直流電源輸出DC1端子14，外部擴充電容器21可外接，並且有外部直流電源輸入DC2端子15，再回授至內部之比較電路以判定電壓準位，當直流電源輸出DC1端子14之電壓高於設定電壓值時，正常綠色LED燈60亮。若是低於設定電壓值時，則CTD內部會自動切換電源由外部直流電源輸入DC2端子15與直流電源輸出DC1端子14並聯輸出直流電源供應負載。此時電壓過低的VL指示56燈亮，對應的電壓過低電驛a接點導通，如圖5(b)V10、V20導通，此時訊號傳輸裝置40內部電路板41即會將此一故障訊號，依預設的撥接電信門號作撥出動作，提醒使用者或維修人員故障產生。電壓過低之信號亦可觸發警報電路動作，警示故障產生。同時，故障紅色LED燈(RL)59亮，並顯示至電錶指示51外殼，可以使本裝置在配電盤中更加容易辨識。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10，如第4圖所示，為一般保護電驛RY用具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10的動作邏輯流程動作示意圖。由PT電源輸入AC1端子12進入盒狀本體11的保護電路，如果沒有電源輸入時，則由外部交流電源AC2端子13進入盒狀本體11的保護電路，再經外部連接隔離變壓器16與盒狀本體11相連接，若是沒有外部連接隔離變壓器16時，則盒狀本體11上方的X1端子17、X2端子18與Y1端子19、Y2端子20短接相通，內部經過橋式整流全波整流後，內部電路將交流電源轉換為直流電源輸出DC1端子14，外部擴充電容器21可外接，並且有外接直流電源輸入DC2端子15，再經過內部時間電路依週期性自動設定值或與外接測試控制按鈕進行操作，此時內部的比較電路作動，當直流電源輸出DC1 端子14之電壓高於設定電壓值時，正常綠色LED燈(GL)60亮，當直流電源輸出DC1端子14電壓值低於設定電壓值時，則內部自動切換電源由外部直流電源輸入DC2端子15輸入與直流電源輸出DC1端子14並聯輸出直流電源供應負載。此時電壓過低的VL指示56燈亮，對應的電壓過低電驛a接點導通，如圖5(b)V10、V20導通，此時訊號傳輸裝置40內部電路板41即會將此一故障訊號，依預設的撥接電信門號作撥出動作，提醒使用者或維修人員故障產生。同時，故障紅色LED燈(RL)59亮，並顯示至電錶指示51外殼上。若在直流電源輸出DC1端子14電壓值低於設定電壓值，且內部時間電路作動時(且可能為內部自動設定之時間或者外接測試控制按鈕之作用)，如是在該時間值中且低於設定電壓值，此時容量不足的WL指示57燈亮，對應的容量不足電驛a接點導通，如圖5(b)W10、W20導通，此時訊號傳輸裝置40內部電路板41即會將此一故障訊號，依預設的撥接電信門號作撥出動作，提醒使用者或維修人員故障產生。此時若按下復歸RESET按鈕61按鈕開關，則恢復正常狀態，容量不足的WL指示57會熄燈。其中，外接測試按鈕，同樣也可以用TEST按鈕62按鈕開關。而PT電源輸入AC1端子12動作時，顯示面板50之AC1指示52燈亮；當外部交流電源輸入AC2端子13動作時，顯示面板50之AC2指示53燈亮；當直流電源輸出DC1端子14動作時，顯示面板50之DC1指示54燈亮；當外部直流電源輸入DC2端子15動作時，顯示面板50之DC2指示55燈亮。PB按鈕58測試按鈕開關可以測試具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10的動作狀態。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10之分離式顯示面板50，其中電錶指示51直流電壓，在電錶指示51顯示外加裝一只正常 綠色LED燈(GL)60，以及一只故障紅色LED燈(RL)59，當正常時從遠方即可得知為正常的綠色，當故障發生時(停電/不足電壓/容量不足)，從遠方即可得知為故障的紅色，如此在現場可以達到容易辨別的功能。

依據本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置10，如第5(a)圖所示，為訊號傳輸裝置40內部電路板41示意圖。電路板41具備故障訊號偵測及電話撥號的功能。本發明將電話連接線引線到訊號傳輸裝置40之殼體表面之電話線插接座42，便於電話線之接線。故障訊號偵測之接線如第5(b)圖所示。其中二組a接點之故障訊號偵測，並引線到訊號傳輸裝置40之殼體表面插座V10、V20及W10、W20對應端子。本發明實施例預設的故障訊號為不足電壓及容量不足故障。電路板41依V10、V20或W10、W20的a接點導通狀態以判定故障訊號種類，並依故障種類以有線電話或SIM卡手機(依場地需求選用)依序撥接預設的電信門號(可為室內電話、手機、分機)，電信門號接通後撥放預錄的語音，以提醒故障產生。

綜上所述本發明具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，可擴充電容跳脫裝置的容量，可分離式將顯示面板配置在盤面上，可以將故障訊號傳輸至手機及電話，並且在輸入輸出電源上也可以自動轉換，綜合上述功能，由第1圖至第5圖所示，可以知道本裝置之功能可以解決各種特殊需要之功能，並且在成本上、經濟上的節省，以及工安上的安全提昇，用電品質的信賴度提高，深具產業之利用性，且查市面上之相關產品及已核准之專利公告中，並未見與本發明實質之技術特徵相同者，亦符合新穎性及進步性之法定專利申請要件，援依法提出專利申請，懇請貴 審查委員能早日賜予本案專利，以確保申請人之權益。惟本案所揭露者，僅為本發明之 較佳實施例，自不能以此限定本發明之權利範圍，凡依本發明精神所作之等效變更或修飾者，仍涵蓋於本發明之申請專利範圍中。

Claims (5)

1. 一種具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，包括：一盒狀本體，該盒狀本體有一斷路器用電容跳脫裝置的本體與一保護電驛用電容跳脫裝置的本體連結組合；一顯示面板，該顯示面板有一斷路器用電容跳脫裝置的顯示面板與保護電驛用電容跳脫裝置的顯示面板連結組合；該顯示面板電性連結至該盒狀本體。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，其中該盒狀本體與該顯示面板設有對應連結插座，以排線進行電性連結。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，其中該盒狀本體可內建或外接包括：一隔離變壓器、一電容器組、一警報電路、一訊號傳輸裝置，以上至少其中之一任意組合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，其中該訊號傳輸裝置包括：一殼體，該殼體表面設有故障訊號連接端子電性連結至該盒狀本體及電話線插接座；該殼體內部設有一電路板，該電路板偵測故障訊號端子狀態，故障訊號產生時，可以室內電話或SIM卡手機自動撥號到預設之電信門號。
5. 一種具訊號傳輸組合式電容跳脫裝置，包括：一盒狀本體單元，該單元包括：一保護電路、一交流轉換直流電路、一比較電路、一警報電路、外接訊號傳輸端子；一顯示面板單元，該單元包括：電錶、顯示燈、測試開關，電性連結至 該盒狀本體；與一傳輸訊號單元，該單元包括：一殼體，該殼體表面設有故障訊號連接端子電性連結至該盒狀本體及電話線插接座；該殼體內部設一電路板，該電路板偵測故障訊號端子狀態，故障訊號產生時，可以室內電話或SIM卡手機自動撥號到預設之電信門號。