TWI686833B

TWI686833B - 具有自力跳脫斷電的高壓斷路器

Info

Publication number: TWI686833B
Application number: TW107144805A
Authority: TW
Inventors: 陳錫瑜
Original assignee: 陳錫瑜
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TW202022911A

Abstract

本發明為一具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，不受保護電驛設定之限制，引入電流偵測裝置之降流單元的電能作為斷路器跳脫線圈工作之電能。特別是改善高壓電力系統中，當高壓斷路器在發生短路事故或於電力系統發生重大事故時，原本供應跳脫迴路工作之電源失能導致高壓斷路器無法跳脫隔離事故的缺點。本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，於事故發生時，可確實使高壓斷路器強制作動，斷開斷路器以隔離事故點，提昇用電的安全性。

Description

具有自力跳脫斷電的高壓斷路器

本發明是一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，特別是改善高壓電力系統中，當其系統發生事故時，其原有跳脫迴路之工作電源失能，無法提供有效電源驅動斷路器的跳脫線圈作動以隔離事故。本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，不受保護電驛設定之限制，引入電流偵測裝置之降流單元的電能作為斷路器跳脫線圈工作之電能，可以確保在短路事故時，當原有跳脫迴路工作電源失能，可確實使斷路器強制自力作動以使高壓斷路器的跳脫機構動作，斷開高壓斷路器以隔離事故點，提昇用電的安全性。

輸(配)電系統中，高壓斷路器盤是非常重要的設備並受到重視，按屋內裝置規則第401條的認證要求，舉凡高壓設施，從箱體、高壓變壓器、斷路器、比壓器、比流器、避雷器、高壓熔絲......等，都必須通過驗證。按理而言高壓系統應非常可靠且安全信賴度高。但實務上高壓受電用戶出故障的狀況時有所聞。探討其中發現有許多的案例，癥結是高壓系統中提供跳脫迴路的工作電源失能，而造成事故！驀然發現，高壓系統中，提供系統能安全隔離事故的跳脫迴路工作電源元件，確已成為安全上的死角。當該跳脫迴路所需之工作電源故障時，系統因缺乏電能致動，跳脫機構無法作動隔離高壓事故，後果相當嚴重，衍生的經濟損失甚或賠償問題難以估計。

高壓斷路器盤，有三種動作，一為通電閉合ON、二為斷電啟斷OFF、三為故障時跳脫Trip隔離事故。一般驅動斷路器跳脫的指令來自於保護電驛，而保護電驛的資訊來源，一般來自比流器CT，檢視是否有過載或短路之事故，而比壓器PT檢視是否有過電壓或低電壓之狀況，零相比流器ZCT檢視是否有接地狀況、或溫度過高、頻率異常問題……等，該感測裝置提供保護電驛作動導通，並進而使斷路器斷開以隔離事故點。目前高壓配電系統中，許多的事故發生時無法有效隔離事故點令斷路器跳脫，其中有許多的原因是因為系統中跳脫迴路的工作電源失能。目前世界上在高壓配電系統上，其使用的跳脫迴路工作電源，一般分為直流工作電源與交流工作電源。直流工作電源一般又以電池組作為跳脫迴路的工作電源，交流工作電源一般則以電容跳脫裝置CTD為主。而目前高壓斷路器的跳脫方式一般分為兩種，一種為電動式，使用內部動作線圈，另一種為機械式跳脫。高壓配電系統事故案例列舉如下：案例一、台電台中新天輪電廠爆炸案；案例二、觀音工業區某半導體公司，高壓盤中的保護電驛專用CTD故障，導致台電變電站跳電；案例三、新竹工業區某化工廠，CTD故障造成69KV主變電站跳電，造成損失；案例四、芳苑工業區某化纖廠CTD故障造成69KV變電站跳電，半成品全毀；案例五、印尼某工廠保護電驛用CTD，容量不足造成二次事故；案例六、科學園區電子廠擴建UPS故障；案例七、花蓮某醫院，高壓盤的CTD被誤觸而故障；案例八、日本福島核災；案例九、蘇聯車諾比核災……等。以上的案例中，不外乎就是當其供(配)電系統中，其斷路器盤中之控制電源的跳脫迴路工作電能失能，導致當系統發生故障時，因為沒有一個有效的工作電源導致事故發生時，無法使斷路器做對應跳脫動作以隔離事故，甚至造成大停電等重大損失。綜合這些案例可知，造成事故的原因不外乎有1.天災、2.人禍、3.慣性習慣的疏失。

高壓斷路器(H.V.CB)或特高壓CGIS或GIS，是接受保護電驛(Relay)的指令，做為是否跳脫高壓斷路器，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、兩年後幾乎都會因電池老化而故障。若是使用蓄電池組為主的直流供電系統，其電池一年後可能會失能，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，發現沒有跳脫迴路的直流工作電源無法供應工作電源給保護電驛(Relay)，但為時已晚。

本發明申請人對於高壓配電系統中，其高壓配電盤中的跳脫迴路工作電源改善方式，已經有數個方案提出並申請專利。尤其在電容跳脫裝置CTD的改良方面，從在有載之下可測試，有電錶顯示其電壓值，到盤面式可以有效防止因開啟高壓配電盤而可能引起的工安事故預防，有電壓比較電路及警報電路的電容跳脫裝置可以解決電容器會因時間而衰減的問題，有時間電路與電壓比較電路的組合，可以每日或設定時間以模擬事故發生時，其跳脫迴路工作電源是否足以推動其負載設備以隔離事故，進一步有自動電源轉換電路的CTD，以防止電容跳脫裝置故障時，外部電源有交流及直流電源的支援，以及可以解決電壓以及電容量和通訊的問題，以上的解決方案是目前市場的產品。以及具備自力跳脫斷路器跳脫迴路系統改良裝置、交流系統電容跳脫裝置改良裝置、直流控制斷路器斷電跳脫系統改良裝置、斷路器跳脫迴路系統改良裝置、斷路器斷電跳脫裝置……等，以上種種的改善方案，都是為了使高壓系統中跳脫迴路的工作電源更安全穩定而設計製造，但是當保護電驛故障或線路斷線……等造成事故無法斷電跳脫隔離事故。

由以上可得知，高壓斷路器盤跳脫迴路工作電源基本上分為兩大類，一種電池組直流電能供電、另一種為交流電源供電。一般來自高壓比壓器HV PT二次側，因為當高壓系統中發生短路事故時，比壓器PT 電壓驟降為零，導致沒有一有效工作電源使用於該跳脫迴路，造成斷路器無法跳脫閉合接點以隔離事故，於是在交流電源供電系統中加裝電容跳脫裝置CTD以做為該系統高壓盤跳脫迴路的工作電源。一般而言，該跳脫迴路工作電源，以直流的電池組盤或者以電容跳脫裝置儲電直流電能的情況下，可以解決大部分的問題。但是在特殊的狀況下，如大地震……等天災，或者人為因素的疏失之下，都可能使得該跳脫迴路損壞或失能，導致斷路器無法跳脫隔離事故點。例如因為使用器材不當，例如使用UPS，因UPS內部電池失能造成UPS失能而導致許多的事故案例，實際案例如龍山變電站因事故沒有隔離造成科學園區大停電。台電新天輪案，因控制電源操作不當、跳脫迴路工作電源失能，造成電廠爆炸及數十人的傷亡；日本福島核電廠因地震，把該跳脫迴路線路損害，高壓斷路器沒有跳脫，導致冷卻循環系統失能，造成核災……等，以上實際案例皆說明跳脫迴路工作電源的重要性以及高壓斷路器本體必須改善的迫切性。本發明即用以進一步改良斷路器本體可自力式跳脫的裝置，提昇供電系統的穩定性。

檢討該高壓配電系統中會故障的原因，在器材上如比壓器PT其會發生燒毀的原因為1.環境不良，濕氣過重、2.比壓器PT本體絕緣不好(絕緣劣化、有空隙…等)、3.動物入侵……等，會造成比壓器PT燒毀；比流器CT其會發生燒毀的原因為1.當系統發生短路事故時，二次側造成燒毀、2.環境潮濕、3.絕緣不良、4.接地故障……等；會造成比流器CT燒毀；一般而言比流器CT二次側不得開路會產生高壓電壓，並燒毀該比流器CT，所以CT二次側必須串接負載阻抗避免開路；一般而言比壓器PT二次側不得短路會產生過大故障電流，並燒毀該比壓器PT，所以比壓器PT二次側必須並接負載阻抗避免短路。且在一般交流系統中其控制電源，一般也以比壓器PT二次側之電源做為跳脫迴路的工作電源來源。在高壓系統上，比流器CT二次側為一般電流源，電性連結至計器指示電流及保護電驛，比壓器PT二次側為一般電壓源，電性連結至計器指示電壓及保護電驛，依據電能等於電壓乘以電流(單相)，三相乘以√3倍的電能，當比流器CT二次側開路電流源趨近零則二端間會產生高壓，反之當比壓器PT二次側短路電壓源趨近零則二端間會產生高電流。所以當系統發生故障時，比壓器PT或比流器CT其中會有異常的狀態電能。另外外接電源失能、線路斷線或線路短路……等，皆會影響其跳脫迴路的工作電源。如同一般使用電壓偵測裝置的降壓單元的電氣特性，當系統上發生短路事故時，該電壓偵測裝置的降壓單元兩端的電壓，驟減為零電位會導致該迴路的電能失能，無法提供一適當的電壓源，當事故發生時，會無法隔離事故造成災害。為解決以上的問題，對於高壓斷路器必須加以改良，才可以應付在該電力系統於重大事故發生時，該高壓斷路器能夠利用電流源電源能夠有足夠的電能驅動跳脫迴路，於是有一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器的實際需求及發明。

傳統高壓斷路器，在設計上並沒有考慮自力跳脫的功能，全世界皆然，都是提供一跳脫線圈以驅動該高壓斷路器的跳脫機構。所以該高壓斷路器其跳脫斷電功能，在電氣控制部分一般皆來自於保護電驛的指令。在執行跳脫的功能，或者可接受中央監控室或遠端智能強制指令執行跳脫斷電的功能，而保護電驛對於高壓斷電系統中線路及負載的保護安全設定，則依實際的狀況設計與規劃，達到對於該配電系統的用電安全保護做各種設定。而保護電驛的資訊來源來自於各個偵測裝置，例如對於電流部分有電流偵測裝置(如比流器)，可以了解系統中是否有過載電流的現象產生或者有故障電流的產生，接地電流偵測裝置ZCT可以了解系統中是否有接地電流的產生，在電壓偵測裝置PT比壓器可以了解系統中是否有過電壓或欠電壓的現象，其他如溫度、頻率異常偵測等。高壓系統中在故障跳脫的結構上，如上所述是以偵測裝置單元，將偵測結果電性連結至保護電驛，該保護電驛在接收到偵測裝置的結果，依據高壓系統中線路以及負載的實際狀況要求對於電流、電壓、溫度、頻率……等，做一安全的設定保護。當保護電驛接收到偵測裝置的數值大於其安全的設定保護值，則保護電驛作動，一般而言是保護電驛的常開接點導通，當高壓系統中其電壓源(一般源自電力迴路中的比壓器)，或外加電源交流部分(如電容跳脫裝置CTD或不斷電系統UPS)，或外加電源直流部分(如蓄電池組……等)，該電源電能經保護電驛的常開接點或遠端智能斷電指令接點或手動操作CS的接點，再串接斷路器補助接點的常開接點，再串接該高壓斷路器的跳脫線圈，構成一完整的跳脫迴路系統，當該跳脫迴路作動驅動該高壓斷路器的跳脫機構，達到斷電跳脫的功能。習知之技藝是利用保護電驛作動的原理做為保護的機制，為一般電力系統中對於故障事故發生時電力系統的保護機制。以上做法當然可以解決系統中許多的問題，但是事實上在高壓配電系統的事故發生也是時有所聞，查其事故發生原因大部分是跳脫迴路中的工作電源出問題，對於保護電驛本體出問題的狀況較少，除了人為疏失在設定上有疏失外，基本上沒有問題但仍存在其風險，在高壓斷路器的跳脫線圈，基本上為AC/DC共用，電線的線徑都有加大，燒毀的情況也不多見但少數也有燒毀的事件，所以其事故的主要問題癥結點，一般為跳脫迴路的工作電源失能所導致。所以當該高壓系統上其跳脫迴路工作電源失能情況下，對於高壓斷路器進行改善使其能自我保護斷電隔離事故，所保護用電安全的迫切性是必須的，如何在跳脫迴路工作電源失能情況下，仍能達到斷電保護功能，為發明人所努力不懈者，並於先前之發明中引入電力迴路自身的電能作為跳脫迴路工作電源所需的電能。引入電流偵測裝置降流單元的電能以驅動斷路器跳脫機構的配線架構如第1圖所示。其動作原理則可參閱第2圖。如第2圖陰影方框所示為一般電流偵測裝置(如比流器)的等效電路示意圖，電流偵測裝置之降流單元電流流經一電流錶，形成一完整迴路。而為進一步引入電流偵測裝置(如比流器)的電流做為斷路器跳脫線圈的驅動電源，係將電流偵測裝置之降流單元並聯一側支路徑。此一側支路徑於電力系統正常時，保護電驛未動作，其內部的保護電驛常開接點(圖示代號16)開路，而斷路器之斷路器閉合輔助接點(圖示代號14)為導通狀態，此時並未有電流流經側支路徑。但當電力系統故障，保護電驛動作該保護電驛常開接點導通及斷路器閉合輔助接點亦導通，側支路徑即為構成一完整迴路導通狀態，電流偵測裝置(如比流器)的降流電元電流即通過側支路徑，因而可做為斷路器跳脫線圈驅動所需之電能。本發明則進一步改良此一設計架構，以達成自力跳脫斷電之功能，確保電力系統之穩定及安全。

一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，可以解決習有高壓斷路器沒有考慮自力跳脫的功能，利用事故發生時，電力迴路線路上有一強大電流源電能足以使斷路器跳脫的動能。而利用電力迴路上的電能作為斷路器跳脫所需之電源，必須在不改變原來系統保護電驛所設定的保護協調機制，也不依賴保護電驛常開接點導通的跳脫迴路，不改變原有配電盤的結構，更不可以在高壓系統中改變已經定型試驗過的高壓斷路器的結構，也不容許打開高壓斷路器的面板以進行復歸功能的做法，更不允許使用如熔絲等產品會造成因時間其系統保護協調的變化，影響原本系統上因線路保護狀態及負載性的不同而有所影響，並且可以防止在任何天災或人禍的因素下的保護機制。一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器無論是利用高壓斷路具有兩線圈裝置的特性，以一主跳脫線圈提供後衛保護功能以自動復閉式電流設定單元完成自力跳脫的特性，改善以往必須依賴保護電驛構成跳脫迴路，並且可以保護線圈及電流偵測裝置不會燒毀，完成斷電跳脫的功能。一副跳脫線圈提供正常的保護機制(由保護電驛或遠端智能遙控)達到斷電跳脫隔離事故；或在該高壓斷路器其傳統的跳脫線圈中，加上自動復閉式電流設定單元自力跳脫功能，可以保護跳脫線圈不會因為電流過大燒毀，並且斷電跳脫隔離事故外也可以保護電流偵測裝置CT不會因短路而燒毀，且不必依賴保護電驛來作動，可以隔離事故。該自動復閉式電流設定單元可以於故障排除後自動復歸不必拆卸任何元件或面板做復歸動作，特別要注意的是該自動復閉式電流設定單元主閉合接點阻抗值不可過大，會造成電壓過高使電流偵測裝置燒毀，如此在高壓配電系統中，才會符合工安上嚴苛的要求。一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器在引入電力迴路中電流偵測裝置之降流單元的電流源電能，可以解決當該電力迴路中電壓源失能，且外接電源也失能，甚至保護電驛故障，當系統發生重大事故如三相短路、相間短路、接地短路……等，利用該電力迴路中強大的電流源電能以推動該斷路器的跳脫線圈，並以驅動該斷路器的跳脫機構、以斷電開啟該斷路器的閉合接點、以隔離事故點使電力系統更加安全。

為達到上述目的，一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其係與一電力迴路中至少一只電流偵測裝置之降流單元電性連結，而該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，包括：一高壓斷路器，該高壓斷路器內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構，該跳脫機構其斷電作用電氣驅動電能部分，連動一主跳脫線圈、一副跳脫線圈；一主跳脫線圈，該主跳脫線圈電性連結自動復閉控制電源電路；一副跳脫線圈，該副跳脫線圈電性連結電驛智能控制電源電路；一電流源直流電能單元，該電流源直流電能單元電性連結設於該電力迴路上至少一只電流偵測裝置的降流單元，經整流將交流電源轉換為電流源直流電能；一自動復閉式電流設定單元，該自動復閉式電流設定單元電性連結與該斷路器各相電力迴路中電流偵測裝置之降流單元，該降流單元的電流經過該自動復閉式電流設定單元內部的主閉合接點，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點不可以有過大阻抗或造成時間延遲的元件(如熔絲)，當流經該自動復閉式電流設定單元的電流值小於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點不導通，當流經該自動復閉式電流設定單元的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點導通，當該斷路器主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點恢復不導通的狀態，該自動復閉式電流設定單元電性連結於自動復閉控制電源電路；一自動復閉控制電源電路，該自動復閉控制電源電路為電流源直流電能單元串接自動復閉式電流設定單元，再串接該斷路器輔助接點的常開接點，並電性連結至主跳脫線圈；一降流單元匯合電路，降流單元匯合電路電性連結設於該電力迴路中至少一只電流偵測裝置之降流單元，經整流轉換為電流源直流電能其輸出電能的電流相加，電性連結一電驛智能控制電源電路或一電流源電容儲能充放電迴路；一電流源電容儲能充放電迴路，該電流源電容儲能充放電迴路由降流單元匯合電路，再串接電驛智能保護迴路再串接儲能電容，該電流源電容儲能充放電迴路電性輸出之直流電能連結至電驛智能控制電源電路；一電驛智能保護電路，該電驛智能保護電路由保護電驛常開接點，或遠端智能斷電指令接點再串接該斷路器的輔助接點常開接點，電性連結電驛智能控制電源電路；一電驛智能控制電源電路，該電驛智能控制電源電路電性連結降流單元匯合電路、電驛智能保護電路、電流源電容儲能充放電迴路、斷路器的輔助接點常開接點、電壓源電能及外加交直流電能，再串接該斷路器輔助接點的常開接點，再串接電性連結至副跳脫線圈；該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其斷路器的跳脫迴路作動有兩個斷電跳脫迴路，一以電流偵測裝置之電流源為主要之工作電能，經自動復閉式電流設定單元控制作動導通與否，其直流工作電能由自動復閉控制電源電路供給其串接主跳脫線圈，驅動該斷路器的跳脫機構以斷開該斷路器跳脫斷電的功能，一以電驛智能控制電源電路供給直流電能再串接副跳脫線圈，驅動該斷路器的跳脫機構以斷開該斷路器跳脫斷電的功能。

為達到上述目的，一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其係與一電力迴路中至少一只電流偵測裝置之降流單元電性連結，而該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，包括：一高壓斷路器，該高壓斷路器內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構，該跳脫機構其斷電作用電氣驅動電能部分連動一主跳脫線圈；一電流源直流電能單元，該電流源直流電能單元電性連結設於該電力迴路上至少一只電流偵測裝置的降流單元，經整流將交流電源轉換為電流源直流電能；一自動復閉式電流設定單元，該自動復閉式電流設定單元電性連結與該斷路器各相電力迴路中之電流偵測裝置之降流單元，該降流單元的電流經過該自動復閉式電流設定單元內部的主閉合接點，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點不可以有過大阻抗或造成時間延遲的元件如熔絲。當流經該自動復閉式電流設定單元的電流值小於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點不導通。當流經該自動復閉式電流設定單元的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點導通。當該斷路器主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點恢復不導通的狀態。該自動復閉式電流設定單元電性連結於自動復閉控制電源電路；一自動復閉控制電源電路，該自動復閉控制電源電路為電流源直流電能單元串接自動復閉式電流設定單元，再串接該斷路器輔助接點的常開接點，並電性連結至主跳脫線圈；該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其跳脫迴路作動有以電流偵測裝置之降流單元為主，當該降流單元之電流流經自動復閉式電流設定單元控制導通與否，該斷路器主接點閉合，該自動復歸控制電源電路供給直流電能到串接主跳脫線圈並驅動該斷路器的跳脫機構完成自力斷電跳脫之功能。

一種具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其係與一電力迴路中至少一只電流偵測裝置之降流單元電性連結，而該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，包括：一高壓斷路器，該高壓斷路器內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構，該跳脫機構其斷電作用電氣驅動電能部分，連動一主跳脫線圈、一副跳脫線圈；一主跳脫線圈，該主跳脫線圈電性連結自動復閉控制電源電路；一副跳脫線圈，該副跳脫線圈電性連結電驛智能控制電源電路；一自動復閉式電流設定單元，該自動復閉式電流設定單元電性連結與該斷路器各相電力迴路中各相電流偵測裝置之降流單元，該降流單元的電流經過該自動復閉式電流設定單元內部的主閉合接點，該自動復閉式電流設定單元流經該自動復閉式電流設定單元的電流值小於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點不導通，當流經該自動復閉式電流設定單元的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流值時，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點導通，當該斷路器主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元的主閉合接點恢復不導通的狀態，該自動復閉式電流設定單元電性連結於自動復閉控制電源電路；一自動復閉控制電源電路，該自動復閉控制電源電路為該電力迴路上至少一只電流偵測裝置的降流單元串接該自動復閉式電流設定單元，再串接該斷路器輔助接點的常開接點，並電性連結至該主跳脫線圈；一降流單元匯合電路，該降流單元匯合電路電性連結設於該電力迴路中至少一只電流偵測裝置之降流單元，經整流轉換為電流源直流電能其輸出電能的電流相加，電性連結一電驛智能控制電源電路；一電驛智能控制電源電路，該電驛智能控制電源電路由保護電驛常開接點，或遠端智能斷電指令接點再串接該斷路器的輔助接點常開接點，電性連結該副跳脫線圈；該具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，其該斷路器的跳脫迴路作動線圈有兩個，其斷電跳脫迴路也有兩個，一以電流偵測裝置之電流源為主要之工作電能，經自動復閉式電流設定單元控制作動導通與否，其直流工作電能由自動復閉控制電源電路供給其串接主跳脫線圈，驅動該斷路器的跳脫機構以斷開該斷路器跳脫斷電的功能，一以電驛智能控制電源電路供給直流電能再串接副跳脫線圈，驅動該斷路器的跳脫機構以斷開該斷路器跳脫斷電的功能。

為使貴審查委員更容易理解本發明的原理及技術特徵，將配合圖示及實施例說明如后。

10:具有自力跳脫斷電的高壓斷路器

11:電流偵測裝置

12:電壓偵測裝置

13:跳脫機構

14:斷路器閉合補助接點

15:主跳脫線圈

16:保護電驛常開接點

17:遠端智能強制斷電指令接點

18:副跳脫線圈

19:保護電驛

21:電流源直流電能

22:自動復閉式電流設定單元

23:自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點

24:自動復閉式電流設定單元設定鈕

25:自動復閉控制電源電路

26:降流單元匯合電路

27:電驛智能控制電源電路

28:電流源電容儲能充放電迴路

29:儲能電容

30:外加交直流電能

31:第一電源會合電路

32:第二電源會合電路

圖1 習用斷路器斷電跳脫系統裝置配線示意圖

圖2 習用電流偵測裝置(比流器)示意圖

圖3 具有自力跳脫斷電的高壓斷路器主跳脫線圈與副跳脫線圈跳脫迴路示意圖

圖4 具有自力跳脫斷電的高壓斷路器主跳脫線圈迴路示意圖

圖5 具有自力跳脫斷電的高壓斷路器主跳脫線圈迴路示意圖

習技引入電流偵測裝置降流單元的電能以驅動斷路器跳脫機構的配線架構及動作原理已於前述說明，如第1、2圖所示。本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器之設計實施例1進一步參閱第3圖，其電力迴路上設有一高壓斷路器10，該高壓斷路器10內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構13，該跳脫機構13受主跳脫線圈15、副跳脫線圈18之驅動所連動。一旦主跳脫線圈15、副跳脫線圈18被激磁時，將作動跳脫機構13以啟斷高壓斷路器10。本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，主要之技術特徵如前述係指引入電力迴路上之電流源電能作為事故發生時跳脫迴路作動所需之電能。如第3圖所示，至少一只電流偵測裝置11的降流單元(圖示為三只電流偵測裝置)，經整流將交流電源轉換為電流源直流電能21，該電流源直流電能21，並流經一自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23。該自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23，係受一自動復閉式電流設定單元22所連動。藉由自動復閉式電流設定單元設定鈕24所設定之電流臨限值，當電流源直流電能21流經自動復閉式電流設定單元22的電流小於電流臨限值時，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點23不導通，不會有電流流進主跳脫線圈15。而當流經自動復閉式電流設定單元22的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流臨限值時(表示電流過大之事故產生)，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點23導通。此時斷路器閉合補助接點14為導通，主跳脫線圈15受激磁驅動跳脫機構13作動斷開高壓斷路器10。當該高壓斷路器10主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元22的主閉合接點23恢復為斷開的狀態。是以引入電流源電能作為驅動斷開高壓斷路器10之設計，是利用電力迴路上之自有電能，達成自力跳脫斷開高壓斷路器功能之操作，提供了後衛保護之功能，且於事故點隔離故障排除後，自動復歸不必拆卸任何元件或面板做復歸動作後。

本發明另設有一副跳脫線圈18提供正常的保護機制(由保護電驛或遠端智能遙控)，該副跳脫線圈18亦連動該高壓斷路器10的跳脫機構13；該電力迴路上設有一電壓偵測裝置12(如比壓器)以供應電壓源電能。該電壓偵測裝置12包含一供降低輸出電壓之降壓單元電性連接到第一電源會合電路31。該電力迴路上亦設有至少一只電流偵測裝置11(如比流器)以取得電流源電能(圖示為三只)。該電流偵測裝置11的降流單元經降流單元匯合電路26與外加交直流電源30電性連結到第一電源會合電路31。第一電源會合電路31經保護協調機制，再將會合的電能連結到電流源電容儲能充放電迴路28及電驛智能控制電源電路27。

電流源電容儲能充放電迴路28，係當系統故障產生時，保護電驛19動作(未圖示)，該保護電驛常開接點16導通及斷路器閉合輔助接點14亦導通，此時電流源電容儲能充放電迴路28才導通可對儲能電容29充電。亦即在故障產生時，第一電源會合電路31瞬間對儲能電容29充電，再與來自第一電源會合電路31的電流連結至電驛智能控制電源電路27，因而提昇了驅動副跳脫線圈18驅動所需之電力。遠端智能強制斷電指令接點17則可接收來自遠端的控制命令，以驅動高壓斷路器10是否跳脫之遠端操作。

如同習知技藝(參閱圖1)保護電驛19係串接至對應的電能監測輸入以連結保護電驛常開接點16。該保護電驛19依該電力系統線路、負載狀態及保護協調需求，設定其保護電氣安全設定值，達到保護設定值時，該保護電驛常開接點16作動導通，並可並接遠端智能強制斷電指令接點17，再串接該斷路器閉合輔助接點14，再串接該高壓斷路器10的跳脫線圈15串接形成一跳脫迴路系統。如此即可引入電流偵測裝置11(如比流器)的電能、儲能電容29的電能以及電壓偵測裝置12(如比壓器)的電能，改善當事故發生時，能使高壓斷路器10的副跳脫線圈18有足夠的電能驅動，以隔離事故。

本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器之設計實施例2進一步參閱第4圖(相同元件使用相同於實施例1之元件代號)，其電力迴路上設有一高壓斷路器10，該高壓斷路器10內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構13，該跳脫機構13受主跳脫線圈15之驅動所連動。一旦主跳脫線圈15激磁，將作動跳脫機構13以啟斷高壓斷路器10。本發明之具有自力跳脫斷電的高壓斷路器之技術特徵已如前述，係指引入電力迴路上之電流源電能作為事故發生時跳脫迴路作動所需之電能。如第4圖所示，至少一只電流偵測裝置11的降流單元(圖示為三只電流偵測裝置)，經整流將交流電源轉換為電流源直流電能21，該電流源直流電能21並流經一自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23。該自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23，係受一自動復閉式電流設定單元22所連動。藉由自動復閉式電流設定單元設定鈕24所設定之電流臨限值，當電流源直流電能21流經自動復閉式電流設定單元22的電流小於電流臨限值時，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點23不導通，不會有電流流進第二電源會合電路32。而當流經自動復閉式電流設定單元22的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流臨限值時(表示電流過大之事故產生)，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點導通23。此時自動復閉控制電源電路25的電流輸出並連結到第二電源會合電路32。斷路器閉合補助接點14為導通，主跳脫線圈15受激磁驅動跳脫機構13作動斷開高壓斷路器10。當該高壓斷路器10主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元22的主閉合接點23恢復為斷開的狀態。是以引入電流源電能作為驅動斷開高壓斷路器10之設計，是利用電力迴路上之自有電能，達成自力跳脫斷開高壓斷路器功能之操作，提供了後衛保護之功能，且於事故點隔離故障排除後，自動復歸不必拆卸任何元件或面板做復歸動作後。

本發明實施例二亦可設有來自電壓源電能提供正常的保護機制(由保護電驛或遠端智能遙控)，該電力迴路上設有一電壓偵測裝置12(如比壓器)以供應電壓源電能。該電壓偵測裝置12包含一供降低輸出電壓之降壓單元電性連接到第一電源會合電路31。該電力迴路上亦設有至少一只電流偵測裝置11(如比流器)以取得電流源電能(圖示為三只)。該電流偵測裝置11的降流單元經降流單元會合電路26與外加交直流電源30電性連結到第一電源會合電路31。第一電源會合電路31之電能再連結到電流源電容儲能充放電迴路28及保護電驛常開接點16或遠端智能強制斷電指令接點17。

電流源電容儲能充放電迴路28，係當系統故障產生時，保護電驛19動作(未圖示)，該保護電驛常開接點16導通或斷路器閉合輔助接點14亦導通，此時電流源電容儲能充放電迴路28才導通可對儲能電容29充電。亦即在故障產生時，第一電源會合電路31瞬間對儲能電容29充電，再與來自第一電源會合電路31的電流連結至保護電驛常開接點16或遠端智能強制斷電指令接點17，再連接到第二電源會合電路32，因而提昇了驅動之跳脫線圈18驅動所需之電力。遠端智能強制斷電指令接點17則可接收來自遠端的控制命令，以驅動高壓斷路器10是否跳脫之遠端操作。第二電源會合電路32輸出連結到斷路器輔助閉合接點14，以驅動主跳脫線圈15，連動跳脫機構 13斷開高壓斷路器10。

復參閱第5圖，為本發明具有自力跳脫斷電的高壓斷路器之設計實施例三，單獨使用電流源直流電能21並配合自動復閉控制電源電路25，達成自力跳脫斷電之功能。其電力迴路上設有一高壓斷路器10，該高壓斷路器10內部設有使該高壓斷路器主接點開啟斷電之跳脫機構13，該跳脫機構13受主跳脫線圈15之驅動所連動，一旦主跳脫線圈15被激磁時，將作動跳脫機構13以啟斷高壓斷路器10。如第5圖所示，至少一只電流偵測裝置11的降流單元(圖示為三只電流偵測裝置)，經整流將交流電源轉換為電流源直流電能21，該電流源直流電能21，並流經一自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23。該自動復閉式電流設定單元補助開關常開接點23，係受一自動復閉式電流設定單元22所連動。藉由自動復閉式電流設定單元設定鈕24所設定之電流臨限值，當電流源直流電能21流經自動復閉式電流設定單元22的電流小於電流臨限值時，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點23不導通，不會有電流流進主跳脫線圈15。而當流經自動復閉式電流設定單元22的電流值大於該自動復閉式電流設定單元所設定的一電流臨限值時(表示電流過大之事故產生)，自動復閉式電流設定單元的主閉合接點導通23。此時斷路器閉合補助接點14為導通，主跳脫線圈15受激磁驅動跳脫機構13作動啟斷高壓斷路器10。當該高壓斷路器10主接點斷電跳脫故障點隔離後，該自動復閉式電流設定單元22的主閉合接點23恢復為斷開的狀態。是以引入電流源電能作為驅動斷開高壓斷路器10之設計，是利用電力迴路上之自有電能，達成自力跳脫斷開高壓斷路器功能之操作，且於事故點隔離故障排除後，自動復歸不必拆卸任何元件或面板做復歸動作後。

綜上所述，本發明具有自力跳脫斷電的高壓斷路器，進一步提昇了斷路器跳脫迴路系統的穩定性，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。