TWI853652B

TWI853652B - 電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置

Info

Publication number: TWI853652B
Application number: TW112127102A
Authority: TW
Inventors: 陳錫瑜
Original assignee: 陳錫瑜
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2024-08-21

Abstract

本發明之主要目的在改善習知技藝中開關安全鎖上鎖裝置的缺失與不便，無法以電氣驅動方式達到可遠端長距離上鎖功能，改善人員長距離抽換鑰匙的問題所造成的不方便，並且解決世界上各廠家為了鎖住斷路器各種位置，採取不同技術手段而必須製造各種不同態樣產品，造成生產成本的增加及管理上的負擔。其主要技術特徵是設計一鎖具附鑰匙、一外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置或一外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置，對斷路器進行閉合、啟斷、閉鎖狀態的上鎖操作。

Description

電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置

本發明是有關於一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，特別是關於一種可以提高電氣安全性能的開關上鎖裝置，本發明之主要目的在改善習知技藝中開關安全鎖上鎖裝置的缺失與不便，無法以電氣驅動方式達到可遠端長距離上鎖功能，改善人員長距離抽換鑰匙的問題所造成的不方便，並且解決世界上各廠家為了鎖住斷路器各種位置，採取不同技術手段而必須製造各種不同態樣產品，造成生產成本的增加及管理上的負擔。其主要技術特徵是設計一鎖具附鑰匙、一外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置或一外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置，對斷路器進行閉合、啟斷、閉鎖狀態的上鎖操作。

本發明申請人基於對改善工業安全的熱誠，與現場實做的經驗，曾有一系列關於電機開關與供電管理的發明與創作，該等研發的成果有十幾份已經申請專利並已獲准。特別地，本發明申請人曾提供一系列實用的電機開關上鎖裝置創作，可與各種廠牌與型號的電機開關結合使用，成效良好。本發明申請人所以有此一系列關於電機開關安全的發明與創作，是鑒於國內外過去許多電氣事故，都發生在電機機械的維修事件中，主要是缺乏了實用的電機開關上鎖裝置。但是沒有解決對於各種狀態都可適用的上鎖裝置的改良。

行政院勞工委員會勞工安全衛生研究所在1999年出版的「電氣安全技術資料」由蘇文源主持的研究報告中指出：「感電事故一直是勞工意外傷害的主要原因之一，應儘量避免以保護勞工安全。發生感電事故的主要原因是事業單位及勞工對電氣安全的認知不足，使工作現場存在有不安全的環境與不安全的行為等潛在危險。」常見的電氣安全災害主要有兩種，第一種是來自使用電氣的機械設備，第二種則是電氣作業中的疏忽。為了補救事業單位及勞工對電氣安全的認知不足，防止使用電氣的作業產生危害，在「勞工安全衛生設施規則」第四十五條中，進一步強制規範雇主使用電氣的機械設備需具備安全設施，亦即對於使用動力運轉之機械，具有顯著危險者，應於適當位置設置有明顯標誌之緊急制動裝置，立即遮斷動力並與制動系統連動，能於緊急時快速停止機械之運轉。另外，對於防止使用電氣的作業產生危害方面，在停電作業時，「勞工安全衛生設施規則」第二百五十四條規定雇主對於電路開路後從事該電路、該電路支持物、或接近該電路工作物之敷設、建造、檢查、修理、油漆等作業時，應於確認電路開路後，就該電路採取開路之開關於作業中，應「上鎖」或標示「禁止送電」、「停電作業中」或設置監視人員監視之設施。在前述第一種來自使用電氣的機械設備的災害，造成的原因是幾乎大部分的人對於電氣安全遮斷動力原理的認知不足。雖然「勞工安全衛生設施規則」第二百五十四條進一步規定，在電路採取開路之開關於作業中應「上鎖」，但是截至目前為止，該「上鎖」的規定都往往流於空談，並沒有確實的實行。

根據國際電工法規NEC.422.31.(430.102)(440.14)作為隔離設備用之分路開關或斷路器應具有閉鎖裝置。隔離設備位置上係在用電器具可視範圍內或開路時可閉鎖者。其閉鎖裝置機構應置於適當位置。其法規原則及用途為防止誤送電、逆送電(在不影響公共安全的情況下！)：

1.私人室內分電盤不用上鎖。

2.公共場所用電要上鎖。

3.馬達集中控制盤可使用開關把手上鎖。

4.上鎖之後會有危險狀況不得上鎖！閉鎖裝置為防止誤送電、逆送電…等，因為眼睛視覺有看不到的狀況，可能發生危險，所以才會希望維修時閉鎖，以確保安全。有鑑於此，世界上製造開關的廠家皆有生產相關的產品。其中包括外掛式、內鍵式……等不一而足。同樣在OSHA、消防法法規…等，都有強制性的規定及罰則。

在特殊的場所中，對於開關的要求又有其不同的需求，譬如在許多危險場所、如化學工廠、火藥庫、氣體、液體工廠、軍事設施…等，某些用電開關必須在送電中要求開關閉合，不准被誤觸或誤動作將開關斷路，造成嚴重的損失，譬如爐心正在熔化高溫高壓液體，會造成不可收拾的後果，所以在某些特殊場所，其開關必須是閉鎖在通電(閉合)ON的狀態，因為上述的原由，所以全世界製造斷路器開關的廠家，在開關上鎖的裝置上，也有一種閉鎖在通電(閉合)ON狀態的裝置，並且生產製造另一種產品。

在特殊場所環境中，又有某些特殊功能是被需求的，譬如在許多無人駐守的機房，其斷路器開關在某些迴路中，必須防止外力誤動作造成斷電，而造成損失甚而發生事故。但是對於該迴路中，當發生事故時，不論是過載、故障電流、接地故障…等，必須讓該斷路器跳脫，以免使設備發生損害甚而造成火災！所以在上述的閉鎖裝置的要求，又不同於上述兩種狀態，一種強制閉鎖於通電閉合ON狀態，一種強制閉鎖於斷電狀態啟斷OFF，故障時又必須能夠讓斷路器作跳脫的動作以隔離事故。

在實際電力系統許多案例中，有許多狀況是必須使兩只斷路器相互做對鎖的動作狀態，即兩只斷路器互鎖Interlock，即兩只斷路器其中只有一只通電，不能兩只同時通電，會造成短路事故。上述的狀態在一般的情況下大部分都使用自動切換開關(也即俗稱ATS)，但是自動切換開關一般都是兩只並排在同一機殼上，並且斷路器必須同一規格，在實際狀況下，失去了所有的彈性應用方式，若是能用本發明開關安全鎖上鎖方式改良之裝置，則可以解決長期上述之不便。但是要能夠做到電氣性與機械性對鎖的功能，才符合其安全性的要求。

又當三只斷路器必須做對鎖狀態，即三只斷路器連動互鎖Tie的功能，亦即三只斷路器最多僅容許兩台同時閉合ON，若是能應用本發明開關上鎖裝置的改良，則可以解決長久以來的問題。且由於能夠進行機械與電氣方面的對鎖，可提高其絕對的信賴度。並且藉由狀態的接點輸出，可利於辨識，增加使用之方便性及安全性。本發明並且也改良了，例如M318184專利案無熔絲開關上鎖裝置專利中的不方便與缺點，其只能鎖住跳脫位置的方式，雖然符合了維修時必須能停電上鎖之閉鎖裝置的要求，但是不能夠通用於前述其他不同功能需求的狀況。習知技藝中世界各國對於鎖住的方式有閉合ON、啟斷OFF，不同的方式即需有不同的鎖具及構件，衍生出多重的安全鎖實施態樣，如此將造成生產成本的增加，及增加產品管理上的負擔及業主的困擾。以上種種問題存在了許久，國內外業者一直無法妥善解決該等問題，來增進電氣設備與作業中的安全。

為達上述目的，本發明電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，為改善習知技藝對於斷路器進行閉合、啟斷、閉鎖狀態的上鎖操作，可以電氣驅動方式達成，並且符合電業法中用戶用電設備裝置規則法令上的要求，可以設置一鎖具附鑰匙的裝置，該鎖具附鑰匙的裝置可為個別獨立分散型的方式或多個鎖具附鑰匙的裝置組合型的方式所組成，當該鎖具附鑰匙的裝置作動時，可作動外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置或作動外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置達到對斷路器進行閉合、啟斷、閉鎖狀態的上鎖操作功能。

為達上述目的，本發明電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，為改善習知技藝對於斷路器無法以分路跳脫線圈裝置對該斷路器跳脫位置進行閉鎖功能，或者無法以不足電壓跳脫線圈裝置因長時間通電可能造成該不足電壓跳脫線圈燒燬的問題，況且習有技藝中以上的裝置皆內鍵在該斷路器內部，當以上兩種跳脫線圈故障時，會造成作動或不作動而無法閉鎖跳脫或將該斷路器內部跳脫機構閉鎖，而使該斷路器完全失能。為解決上述問題，本發明設置一外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置，該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置設置在該斷路器旁邊，並且在該斷路器外部作動，不會影響該斷路器的內部任何功能以及在緊急狀態下可以依手動方式來作動，以符合電業法用戶用電設備裝置規則中法令規定，斷路器的閉鎖裝置在緊急的時候可破壞或可緊急處置以免影響用電安全。

為達上述目的，本發明電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，為改善習知技藝對於斷路器無法以電氣方式驅動該斷路器至閉合、啟斷位置，並達成定位閉鎖功能，本發明電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置可設置一外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置，該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置設置在該斷路器旁邊，並且在該斷路器外部作動，不會影響該斷路器內部的任何功能，該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置所使用的電動馬達可為步進馬達或伺服馬達，當該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置作動至閉合或啟斷位置時，可達成定位閉鎖的功能。

一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，主要包括有一附鎖式閉鎖選擇開關、一外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置；該附鎖式閉鎖選擇開關與該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置電性連結，該附鎖式閉鎖選擇開關作動時該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置作動；該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置包含一外部電源輸入單元、一具備電子驅動器的電動馬達驅動單元、一連動按壓單元，該外部電源輸入單元由外部電源電性連結提供電能作動該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置的電源，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元依該附鎖式閉鎖選擇開關作動由該外部電源輸入單元提供電源作動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元內部的一電子驅動器，該電子驅動器作動時驅動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元的一電動馬達一，該電動馬達一連結該連動按壓單元，該連動按壓單元依該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元連動作動，作動往下按壓閉鎖或向上復歸解除閉鎖功能；其中該電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置可設置在一低壓斷路器的旁邊，當該附鎖式閉鎖選擇開關作動至閉鎖位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元由該外部電源輸入單元提供電源作動該連動按壓單元，當該連動按壓單元向下按壓該低壓斷路器的一跳脫測試按鈕時，連動該低壓斷路器內部的一跳脫機構，達成電氣驅動上鎖完成閉鎖的功能，當該附鎖式閉鎖選擇開關在不作動位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元由該外部電源輸入單元提供電源作動該連動按壓單元，當該連動按壓單元向上復歸解除閉鎖，該低壓斷路器的該跳脫測試按鈕復歸解除連動該低壓斷路器內部的該跳脫機構，達成解除閉鎖上鎖的功能。

一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，主要包括有一附鎖式閉合、啟斷選擇開關、一外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置；該附鎖式閉合、啟斷選擇開關與該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置電性連結，該附鎖式閉合、啟斷選擇開關作動時，該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置作動；該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置包含：一外部電源輸入單元、一具備電子驅動器的電動馬達驅動單元、一連動低壓斷路器操作把手，該外部電源輸入單元由外部電源電性連結提供電能作動該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置的電源，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元依該附鎖式閉合、啟斷選擇開關作動由該外部電源輸入單元提供電源作動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元內部的一電子驅動器，該電子驅動器作動時驅動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元的一電動馬達二，該電動馬達二連結該連動低壓斷路器操作把手，該連動低壓斷路器操作把手依該電動馬達二連動作動，作動向低壓斷路器電源側將一低壓斷路器閉合或作動向低壓斷路器負載側將該低壓斷路器啟斷的功能；其中該電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置可設置在該低壓斷路器的旁邊，當該附鎖式閉合、啟斷選擇開關作動至閉合位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元由該外部電源輸入單元提供電源作動該電動馬達二，當該電動馬達二作動該連動低壓斷路器操作把手到低壓斷路器電源側時，達成閉合功能，當該附鎖式閉合、啟斷選擇開關作動至啟斷位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元由該外部電源輸入單元提供電源作動該電動馬達二，當該電動馬達二作動該連動低壓斷路器操作把手到低壓斷路器負載側時，達成啟斷功能。

1:電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置

11:附鎖式閉鎖選擇開關

12:外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置

13:外部電源輸入單元

14:具備電子驅動器的電動馬達驅動單元

15:連動按壓單元

16:電子驅動器

17:電動馬達一

18:低壓斷路器

19:跳脫測試按鈕

20:跳脫機構

21:外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置

22:附鎖式閉合、啟斷選擇開關

23:連動低壓斷路器操作把手

24:電動馬達二

25:低壓斷路器電源側

26:低壓斷路器負載側

【圖1】係本發明一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置之第一實施例配置示意圖

【圖2】係本發明一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置之第二實施例配置示意圖

本發明一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置1之第一實施案例如圖1所示，主要包括有一附鎖式閉鎖選擇開關11、一外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置12；該附鎖式閉鎖選擇開關11與該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置12電性連結，該附鎖式閉鎖選擇開關11作動時該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置12作動；該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置12包含一外部電源輸入單元13、一具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14、一連動按壓單元15，該外部電源輸入單元13由外部電源電性連結提供電能作動該外置式電氣驅動低壓斷路器跳脫按鈕開關閉鎖裝置12的電源，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14依該附鎖式閉鎖選擇開關11作動由該外部電源輸入單元13提供電源作動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14內部的一電子驅動器16，該電子驅動器16作動時驅動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14的一電動馬達一17，該電動馬達一17連結該連動按壓單元15，該連動按壓單元15依該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14連動作動，作動往下按壓閉鎖或向上復歸解除閉鎖功能；其中該電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置1可設置在一低壓斷路器18的旁邊，當該附鎖式閉鎖選擇開關11作動至閉鎖位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14由該外部電源輸入單元13提供電源作動該連動按壓單元15，當該連動按壓單元15向下按壓該低壓斷路器18的一跳脫測試按鈕19時，連動該低壓斷路器18內部的一跳脫機構20，達成電氣驅動上鎖完成閉鎖的功能，當該附鎖式閉鎖選擇開關11在不作動位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14由該外部電源輸入單元13提供電源作動該連動按壓單元15，當該連動按壓單元15向上復歸解除閉鎖，該低壓斷路器18的該跳脫測試按鈕19復歸解除連動該低壓斷路器18內部的該跳脫機構20，達成解除閉鎖上鎖的功能。

本發明一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置1之第二實施案例如圖2所示，主要包括有一附鎖式閉合、啟斷選擇開關22、一外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置21；該附鎖式閉合、啟斷選擇開關22與該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置21電性連結，該附鎖式閉合、啟斷選擇開關22作動時，該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置21作動；該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置21包含：一外部電源輸入單元13、一具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14、一連動低壓斷路器操作把手23，該外部電源輸入單元13由外部電源電性連結提供電能作動該外置式電氣驅動低壓斷路器操作把手裝置21的電源，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14依該附鎖式閉合、啟斷選擇開關22作動由該外部電源輸入單元13提供電源作動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14內部的一電子驅動器16，該電子驅動器16作動時驅動該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14的一電動馬達二24，該電動馬達二24連結該連動低壓斷路器操作把手23，該連動低壓斷路器操作把手23依該電動馬達二24連動作動，作動向低壓斷路器電源側25將一低壓斷路器18閉合或作動向低壓斷路器負載側26將該低壓斷路器18啟斷的功能；其中該電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置1可設置在該低壓斷路器18的旁邊，當該附鎖式閉合、啟斷選擇開關 22作動至閉合位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14由該外部電源輸入單元13提供電源作動該電動馬達二24，當該電動馬達二24作動該連動低壓斷路器操作把手23到低壓斷路器電源側25時，達成閉合功能，當該附鎖式閉合、啟斷選擇開關22作動至啟斷位置時，該具備電子驅動器的電動馬達驅動單元14由該外部電源輸入單元13提供電源作動該電動馬達二24，當該電動馬達二24作動該連動低壓斷路器操作把手23到低壓斷路器負載側26時，達成啟斷功能。

綜上所述，本發明一種電氣驅動上鎖方式的開關安全鎖改良裝置，進一步提昇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，亦合乎新穎性及進步性之法定專利申請要件。爰依法提出專利申請，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。