TWI837853B

TWI837853B - 電容跳脫具自動復閉裝置

Info

Publication number: TWI837853B
Application number: TW111137205A
Authority: TW
Inventors: 陳錫瑜
Original assignee: 陳錫瑜
Filing date: 2022-09-30
Publication date: 2024-04-01

Abstract

本發明電容跳脫具自動復閉裝置，將電容跳脫裝置與自動復閉器成為一體型，解決一配電系統中有多只自動復閉器的設備在功能性有重複配置的問題，改善自動復閉器於停電時沒有備用電源的問題，復電時自動復閉器造成主斷路器盤有載之下復閉與造成無法依設定順序復閉的問題，本發明可以改善使用空間，並使整個電力迴路主斷路器與分路斷路器具順序自動復閉的功能。

Description

電容跳脫具自動復閉裝置

習知技藝中，高壓斷路器盤有三個功能，通電ON，啟斷OFF，跳脫Trip，一般而言在高壓斷路器盤中有一主斷路器負責該電力迴路系統以上的三個功能，通電時要有一工作電源作動該斷路器的閉合線圈，啟斷或故障要斷電時，要有一工作電源作動該斷路器的跳脫線圈，高壓斷路器一般有另一彈簧儲能作動線圈，又區分為啟斷斷電後作動儲能與通電後作動儲能兩種，該高壓斷路器其閉合線圈與儲能線圈一般而言都是在電力迴路通電後供給電源，所以正常狀況下都不會有什麼問題，而該跳脫線圈的作動若是電力迴路系統有供電來源時沒有問題，但是若是電力迴路系統例如高壓斷路器二次側電力饋線發生短路事故時會造成該高壓斷路器盤的比壓器二次側電壓驟降，造成沒有電力供應該斷路器的跳脫線圈作動，使得事故發生時沒有辦法使斷路器跳脫斷電以隔離事故點，而市面上該高壓斷路器的跳脫迴路工作電源，電容跳脫裝置是一種常見的標準配件，也就是電容跳脫裝置是高壓斷路器盤中，算是交流控制迴路一種常用的裝置；習知技藝中高壓斷路器盤中也有一常用的裝置為自動復閉器，顧名思義該自動復閉器當該電力迴路停電後可以自動復閉閉合斷路器使電力迴路恢復通電的作用，而以上兩種裝置皆各自安裝與各自配線，形成空間使用上被局限，配線上較為繁雜，兩者可以結合為一體配置在高壓斷路器盤上，可以使體積減少，習知技藝沒有以上的設備裝置。

習知技藝中，高壓斷路器用電容跳脫裝置，一般而言都是交流電源做為電源的輸入，另一種是該電力迴路系統的控制電源供電是以直流供電一般而言是電池組，也即高壓斷路器盤中其跳脫迴路工作電源有交流或直流兩種不同的工作電源，而電容跳脫裝置能提供一備用電源，但是當電力迴路停電後再復電時，該電容跳脫裝置沒有可以使斷路器自動復閉的功能，而一般的自動復閉器，內部沒有備用電源，當電力迴路停電時，該自動復閉器即因為沒有備用電源無法作動，因此可以將斷路器用電容跳脫裝置與自動復閉器相互結合，互補兩者之間的功能，使體積空間更小，功能更強，提昇用電品質，習知技藝中沒有上述的功能特性。

習知技藝中，在高壓配電迴路中，由於無人變電室愈來愈普通，變電與配電也愈來愈科技智能化，在自動監控的趨勢下，電氣維護人員的編制上也愈來愈精簡，因此在高壓配電盤中，為因應電力迴路停電狀況，當電力再復電時其高壓斷路器盤能夠自動復閉通電，許多用電用戶有如此需求，但一個電力配電系統其高壓斷路器盤可能有很多分路，在習知技藝中，自動復閉器該設備一般都配置在每一高壓斷路器盤，也即除了主斷路器盤外每一個分路高壓斷路器盤也都有設置，如此設置方式因為每一只自動復閉器的功能都大同小異如此有重複投資的現象，因此將主斷路器盤與分路斷路器盤中的自動復閉器合為一體，如此可以更精簡更經濟並且更能提昇用電安全，習知技藝中的自動復閉器無法達成以上功能需求。

習知技藝中，一個高壓配電系統有許多的高壓斷路器盤，一般狀況有一主斷路器盤，分路斷路器盤；一般組成有動力盤、空調盤、照明盤、預留盤等，若是在工廠的電力設備較多的情況下，其分路斷路器盤就會隨著系統欲保護的迴路增多而增加，所以當每一高壓斷路器盤皆裝設電容跳脫裝置及自動復閉器的情況下，會造成重複投資的狀況發生，並且也不經濟，再者當一個電力系統所設置的設備愈多其所必須使用的空間就變多，配線就愈多愈繁雜，維護檢修點就愈多，協調的時間就可能會產生一些誤差，增加其故障點的來源，如是當將電容跳脫裝置與自動復閉器結合具備有多台自動復閉器功能，可以解決習知技藝中無法達成改善的功能。

習知技藝中，該自動復閉器於多層保護的電力迴路系統中，經常發生該自動復閉器只能在一主斷路器盤做復閉送電的情形，電力迴路停電時由於沒有控制電源，所以所有的分路盤就沒有電力提供使該分路盤的斷路器啟斷，若是主盤以下的分路斷路器都沒有被啟斷，該分路斷路器都是在閉合的情況下，當復電復閉主斷路器送電時有可能等同有載下送電，可能會燒毀設備，或造成自動復閉器閉鎖斷電，會有工安上的疑慮，如果能夠將多只自動復閉器結合在一只中就可以解決分路斷路器盤停電時沒有電源斷電啟斷的問題，也解決當停電又復電時造成與有載之下復閉送電的問題，造成有工安危險的情形。並且在習知技藝中，該自動復閉器可能發生無法使該電力迴路系統上所有的斷路器依序投入復閉送電，習知技藝以調整時間的差異性達成該功能，但事實上在高壓迴路與低壓迴路上的斷路器於停電時可能沒有被啟斷，又該自動復閉器於停電時沒有控制電源，電力迴路復電時，所有的自動復閉器又全部有電，無法達到順序送電復閉的功能，將多只自動復閉器能夠結合在一只並具備有電容跳脫裝置的電能，當電力迴路停電後復電時，主斷路器盤可先復閉閉合再依內部設定程式使分路斷路器盤依設定順序復閉，解決以往的缺失，習有技藝中所有的自動復閉器產品無法解決上述共同的問題。

習知技藝中，該自動復閉器一般的控制電源的主要來源來自於該電力迴路比壓器二次側，所以當該電力迴路停電時，該自動復閉器就失去電力來源，所以在失去控制電力電能情況下，就無法有電力驅動該開關作動啟斷或跳脫的動作，所以可以藉由電容跳脫具自動復閉裝置可以改善電源問題，習知技藝中傳統自動復閉器復閉送電前無法對分路斷路器或整個電力系統確認是否有接續負載的狀態，是其重大缺失，當電力迴路發生停電狀況時，主斷路器盤應對於分路斷路器盤發出啟斷作動信息，使分路斷路器盤確認在啟斷狀態，避免造成有載之下送電會造成事故，防止電力迴路故障造成損失，不得不慎重考慮其危險性，傳統自動復閉器缺少備用電源的缺失可以藉由具有備用電源的電容跳脫裝置來改善其缺失，當自動復閉器具備用電源工作電能可驅動作動分路斷路器啟斷功能，避免造成有載之下再復閉的問題，習知技藝中無法解決上述問題。

習有技藝中，由於自動復閉器設備裝置在各別的高壓斷路器盤上，所以每一斷路器盤的狀態無法在同一自動復閉器上顯示，而電容跳脫裝置的設備，有部份是設置在高壓斷路器盤的盤體內，如此會造成在盤面上無法判別跳脫迴路工作電源狀態，是其缺失之一，自動復閉器一般而言都是設置在高壓斷路器盤的盤面上，合併電容跳脫裝置設備成為一體型就可以解決以往顯示不清楚的問題，並且容易判讀狀態以提昇用電安全。

綜上所述，習有技藝中該電容跳脫具自動復閉裝置可以改善以往自動復閉器沒有備用電源的問題，可以解決以往空間不足在盤面上無法判讀狀態問題，改善以往自動復閉可能有載之下復閉的問題與重複投資設備的問題，改善電容跳脫裝置非盤面型無法顯示的問題提昇用電的安全與品質。

本發明的主要目的，該電容跳脫具自動復閉裝置將習知技藝兩個裝置，一電容跳脫裝置與一自動復閉器結合為一體型的裝置，可以有效節省空間，將裝設在每一高壓斷路器盤中的自動復閉器整合成一體設置在主斷路器盤，使其功能性變強並減少多台自動復閉器在時間設定上的失誤，並可防止有載之下復閉的問題，該電容跳脫具自動復閉裝置設置在配電盤的盤面上，可以改善以往電容跳脫裝置若是配置在箱體內造成顯示不夠明確的缺失，藉由內部微處理器單元內部程式時間的設定，可對於主斷路器與分路斷路器做順序復閉的功能，又電容跳脫裝置產生的備用電源提供自動復閉器解決以往自動復閉器停電時沒有作動所需電源，具經濟性節省空間並提升用電安全的功能。

為達上述目的，本發明電容跳脫具自動復閉裝置，係與電力迴路電性連結，一主斷路器併接在該電力迴路上，一分路斷路器接續在該主斷路器的負載側，該主斷路器與該分路斷路器皆各自裝設有跳脫線圈、閉合線圈、斷路器狀態輔助接點；該電容跳脫具自動復閉裝置包括：一電源輸入單元、一電源輸入偵測單元、一電源切換變電單元、一電容儲能單元、一電源旁路單元、一電容跳脫電能輸出單元、一電壓輸入單元、一保護電驛狀態單元、一斷路器狀態單元、一順序控制單元、一微處理器單元、一啟斷作動單元、一分路啟斷作動單元、一復閉作動單元、一分路復閉作動單元、一顯示單元；該電源輸入單元接續交流電源輸入如比壓器二次側電源、不斷電供電系統電源或直流電源如電池組、其它電容跳脫裝置直流電源等，以上至少其中一種；該電源輸入偵測單元與該電源輸入單元電性連結，內部設有電壓偵測電路、比較電路的電子電路，將電壓偵測結果電性連結該順序控制單元至該微處理器單元；該電源切換變電單元依該電源輸入單元經內部整流及降壓變電，提供該電容跳脫具自動復閉裝置適當的直流電能；該電容儲能單元與該電源切換變電單元電性連結，內部設置有電容器儲能，提供儲能直流電源至該電容跳脫電能輸出單元；該電源旁路單元電性連結該電源輸入單元，該電源旁路單元經內部整流為一直流電源電性連結併接至該電容跳脫電能輸出單元；該電容跳脫電能輸出單元電性連結該電容儲能單元與該電源旁路單元，提供該主斷路器的跳脫線圈直流電源；該電壓輸入單元接續該電力迴路併接該主斷路器一次側電源，該電壓輸入單元電性連結至該電源輸入偵測單元；該保護電驛狀態單元接續保護電驛的狀態輸出接點，該保護電驛狀態單元電性連結該順序控制單元至該微處理器單元做判讀；該斷路器狀態單元接續一主斷路器狀態接點與一分路斷路器狀態接點，該斷路器狀態單元電性連結該順序控制單元至該微處理器單元做判讀；該順序控制單元依接續該電容跳脫具自動復閉裝置的所有狀態單元並電性連結至該微處理器單元做判讀，依判讀結果經由順序控制單元提供電能至包括：該啟斷作動單元、該分路啟斷作動單元、該復閉作動單元、該分路復閉作動單元、該顯示單元；該微處理器單元電性連結該順序控制單元，經內部邏輯判定及內部時間設定依序發出信息驅動該電容跳脫具自動復閉裝置的作動單元作動，包括：該啟斷作動單元、該分路啟斷作動單元、該復閉作動單元、該分路復閉作動單元，並發出信息至該顯示單元顯示所有燈號；該啟斷作動單元、該分路啟斷作動單元、該復閉作動單元、該分路復閉作動單元、該顯示單元，皆依該微處理器單元發出的信息作動；一種電容跳脫具自動復閉裝置，接續該電源輸入單元經該電源切換變電單元輸出一適當直流電壓源經電容儲能單元併接電源旁路單元至電容跳脫電能輸出單元，提供電能作為該主斷路器的跳脫線圈工作電源，該電源輸入偵測單元經該順序控制單元至該微處理器單元發出信息至顯示單元顯示其電容跳脫的狀態信息，該電源切換變電單元提供適當的電源作為該電容跳脫具自動復閉裝置的供應電源，當該順序控制單元偵測到該保護電驛狀態單元有異常狀態時或當該電力迴路停電時，由該微處理器單元依內鍵設定程式發出信息，驅動該啟斷作動單元，將該主斷路器的跳脫線圈作動達到啟斷功能，並驅動該分路啟斷作動單元作動將該分路斷路器啟斷，當該電力迴路復電時，該微處理器單元發出信息先再確認該分路斷路器為啟斷狀態，再由該微處理器單元發出信息驅動該復閉作動單元先將該主斷路器復閉達到閉合位置，該微處理器單元設定有一時間間隔之程式依內部設定程式順序發出信息，作動該分路復閉作動單元將該分路斷路器閉合通電，達到電容跳脫具自動復閉的功能。

為達上述目的，本發明電容跳脫具自動復閉裝置，係與電力迴路電性連結，一主斷路器併接在該電力迴路上，該主斷路器裝設有跳脫線圈、閉合線圈、斷路器狀態輔助接點；該電容跳脫具自動復閉裝置包括：一電源輸入單元、一電源切換變電單元、一電容跳脫電能輸出單元、一電壓輸入單元、一電源輸入偵測單元、一保護電驛狀態單元、一斷路器狀態單元、一順序控制單元、一微處理器單元、一啟斷作動單元、一復閉作動單元、一顯示單元；該電源輸入單元可接續比壓器二次側電源或不斷電供電系統或電池組電源或其它電容跳脫裝置其中至少一種，該電源輸入單元電性連結至該電源切換變電單元，該電源切換變電單元內含交直流轉換電路，再經內部降壓整流切換變電，輸出適當的直流電源電性連結包括：該順序控制單元、該復閉作動單元、該啟斷作動單元、該顯示單元、該電容跳脫電能輸出單元；該電壓輸入單元接續該電力迴路該主斷路器的一次側，電性連結至該電源輸入偵測單元，該電源輸入偵測單元內部設有電壓偵測電路，偵測電壓的有無與是否有效電源等；包括：該電源輸入偵測單元、該保護電驛狀態單元、該斷路器狀態單元的狀態接點皆電性連結至該順序控制單元；該順序控制單元內鍵有邏輯控制順序電路與一該微處理器單元；該微處理器單元依該電容跳脫具自動復閉裝置外接所有狀態接點與該順序控制單元的信息判讀發出作動訊息給包括：該啟斷作動單元、該復閉作動單元、該顯示單元；該電容跳脫具自動復閉裝置具備電容跳脫電能輸出單元可提供該主斷路器跳脫迴路工作電源，當該保護電驛狀態單元為異常狀態時或當該電力迴路停電時，該微處理器單元內部程式判讀後發出信息作動該啟斷作動單元，將該主斷路器啟斷，當停電再復電時，該電力迴路已有電力來源，該微處理器單元依內部順序邏輯判讀發出信息驅動該復閉作動單元，復閉該主斷路器閉合，達到電容跳脫具自動復閉的功能。

10:電容跳脫具自動復閉裝置

11:電力迴路

12:主斷路器

13:分路斷路器

14:電源輸入單元

15:電源輸入偵測單元

16:電源切換變電單元

17:電容儲能單元

18:電源旁路單元

19:電容跳脫電能輸出單元

20:電壓輸入單元

21:保護電驛狀態單元

22:斷路器狀態單元

23:順序控制單元

24:微處理器單元

25:啟斷作動單元

26:分路啟斷作動單元

27:復閉作動單元

28:分路復閉作動單元

29:顯示單元

30:比壓器二次側電源

31:不斷電供電系統

32:電池組

33:其它電容跳脫裝置

34:電壓偵測電路

35:比較電路

36:主斷路器狀態接點

37:分路斷路器狀態接點

【圖1】係本發明電容跳脫具自動復閉裝置之第一實施例配置示意圖

【圖2】係本發明電容跳脫具自動復閉裝置之第二實施例配置示意圖

本發明電容跳脫具自動復閉裝置10之第一實施案例如圖1所示，一種電容跳脫具自動復閉裝置10，係與電力迴路11電性連結，一主斷路器12併接在該電力迴路11上，一分路斷路器13接續在該主斷路器12的負載側，該主斷路器12與該分路斷路器13皆各自裝設有跳脫線圈、閉合線圈、斷路器狀態輔助接點；該電容跳脫具自動復閉裝置10包括：一電源輸入單元14、一電源輸入偵測單元15、一電源切換變電單元16、一電容儲能單元17、一電源旁路單元18、一電容跳脫電能輸出單元19、一電壓輸入單元20、一保護電驛狀態單元21、一斷路器狀態單元22、一順序控制單元23、一微處理器單元24、一啟斷作動單元25、一分路啟斷作動單元26、一復閉作動單元27、一分路復閉作動單元28、一顯示單元29；該電源輸入單元14接續交流電源輸入如比壓器二次側電源30、不斷電供電系統31電源或直流電源如電池組32、其它電容跳脫裝置33直流電源等，以上至少其中一種；該電源輸入偵測單元15與該電源輸入單元14電性連結，內部設有電壓偵測電路34、比較電路35的電子電路，將電壓偵測結果電性連結該順序控制單元23至該微處理器單元 24；該電源切換變電單元16依該電源輸入單元14經內部整流及降壓變電，提供該電容跳脫具自動復閉裝置10適當的直流電能；該電容儲能單元17與該電源切換變電單元16電性連結，內部設置有電容器儲能，提供儲能直流電源至該電容跳脫電能輸出單元19；該電源旁路單元18電性連結該電源輸入單元14，該電源旁路單元18經內部整流為一直流電源電性連結併接至該電容跳脫電能輸出單元19；該電容跳脫電能輸出單元19電性連結該電容儲能單元17與該電源旁路單元18，提供該主斷路器12的跳脫線圈直流電源；該電壓輸入單元20接續該電力迴路11併接該主斷路器12一次側電源，該電壓輸入單元20電性連結至該電源輸入偵測單元15；該保護電驛狀態單元21接續保護電驛的狀態輸出接點，該保護電驛狀態單元21電性連結該順序控制單元23至該微處理器單元24做判讀；該斷路器狀態單元22接續一主斷路器狀態接點36與一分路斷路器狀態接點37，該斷路器狀態單元22電性連結該順序控制單元23至該微處理器單元24做判讀；該順序控制單元23依接續該電容跳脫具自動復閉裝置10的所有狀態單元並電性連結至該微處理器單元24做判讀，依判讀結果經由順序控制單元23提供電能至包括：該啟斷作動單元25、該分路啟斷作動單元26、該復閉作動單元27、該分路復閉作動單元28、該顯示單元29；該微處理器單元24電性連結該順序控制單元23，經內部邏輯判定及內部時間設定依序發出信息驅動該電容跳脫具自動復閉裝置10的作動單元作動，包括：該啟斷作動單元25、該分路啟斷作動單元26、該復閉作動單元27、該分路復閉作動單元28，並發出信息至該顯示單元29顯示所有燈號；該啟斷作動單元25、該分路啟斷作動單元26、該復閉作動單元27、該分路復閉作動單元28、該顯示單元29，皆依該微處理器單元24發出的信息作動；一種電容跳脫具自動復閉裝置10，接續該電源輸入單元14經該電源切換變電單元16輸出一適當直流電壓源經電容儲能單元17併接電源旁路單元18至電容跳脫電能輸出單元19，提供電能作為該主斷路器12的跳脫線圈工作電源，該電源輸入偵測單元15經該順序控制單元23至該微處理器單元24發出信息至顯示單元29顯示其電容跳脫的狀態信息，該電源切換變電單元16提供適當的電源作為該電容跳脫具自動復閉裝置10的供應電源，當該順序控制單元23偵測到該保護電驛狀態單元21有異常狀態時或當該電力迴路11停電時，由該微處理器單元24依內鍵設定程式發出信息，驅動該啟斷作動單元25，將該主斷路器12的跳脫線圈作動達到啟斷功能，並驅動該分路啟斷作動單元26作動將該分路斷路器13啟斷，當該電力迴路11復電時，該微處理器單元24發出信息先再確認該分路斷路器13為啟斷狀態，再由該微處理器單元24發出信息驅動該復閉作動單元27先將該主斷路器12復閉達到閉合位置，該微處理器單元24設定有一時間間隔之程式依內部設定程式順序發出信息，作動該分路復閉作動單元28將該分路斷路器13閉合通電，達到電容跳脫具自動復閉的功能。

本發明電容跳脫具自動復閉裝置10之第二實施案例如圖2所示，一種電容跳脫具自動復閉裝置10，係與電力迴路11電性連結，一主斷路器12併接在該電力迴路11上，該主斷路器12裝設有跳脫線圈、閉合線圈、斷路器狀態輔助接點；該電容跳脫具自動復閉裝置10包括：一電源輸入單元14、一電源切換變電單元16、一電容跳脫電能輸出單元19、一電壓輸入單元20、一電源輸入偵測單元15、一保護電驛狀態單元21、一斷路器狀態單元22、一順序控制單元23、一微處理器單元24、一啟斷作動單元25、一復閉作動單元27、一顯示單元29；該電源輸入單元14可接續比壓器二次側電源30或不斷電供電系統31或電池組32電源或其它電容跳脫裝置33其中至少一種，該電源輸入單元14電性連結至該電源切換變電單元16，該電源切換變電單元16內含交直流轉換電路，再經內部降壓整流切換變電，輸出適當的直流電源電性連結包括：該順序控制單元23、該復閉作動單元27、該啟斷作動單元25、該顯示單元29、該電容跳脫電能輸出單元19；該電壓輸入單元20接續該電力迴路11該主斷路器12的一次側，電性連結至該電源輸入偵測單元15，該電源輸入偵測單元15內部設有電壓偵測電路34，偵測電壓的有無與是否有效電源等；包括：該電源輸入偵測單元15、該保護電驛狀態單元21、該斷路器狀態單元22的狀態接點皆電性連結至該順序控制單元23；該順序控制單元23內鍵有邏輯控制順序電路與一該微處理器單元24；該微處理器單元24依該電容跳脫具自動復閉裝置10外接所有狀態接點與該順序控制單元23的信息判讀發出作動訊息給包括：該啟斷作動單元25、該復閉作動單元27、該顯示單元29；該電容跳脫具自動復閉裝置10具備電容跳脫電能輸出單元19可提供該主斷路器12跳脫迴路工作電源，當該保護電驛狀態單元21為異常狀態時或當該電力迴路11停電時，該微處理器單元24內部程式判讀後發出信息作動該啟斷作動單元25，將該主斷路器12啟斷，當停電再復電時，該電力迴路11已有電力來源，該微處理器單元24依內部順序邏輯判讀發出信息驅動該復閉作動單元27，復閉該主斷路器12閉合，達到電容跳脫具自動復閉的功能。

綜上所述，本發明電容跳脫具自動復閉裝置，進一步提昇了斷路器盤在電力供應系統的穩定性及安全性，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。