專利名稱：具有測試電路的微分保護電裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種微分保護電裝置，特別是電路斷路器或開關，該裝置包括一種解扣裝置，該解扣裝置由一個微分電流檢測變壓器、一個諸如電路斷路器的斷路機構的機構的解扣繼電器和一個用于檢查解扣裝置運行狀態的測試電路構成，所述的繼電器包括一個承載線圈的固定軛鐵和一個銜鐵或相對于軛鐵移動的類似部件，繼電器和變壓器電連接，其連接方式使得在該裝置正常運行時銜鐵保持在緊壓固定軛鐵的位置上，并且在變壓器芯檢測到微分電流時，該銜鐵使前述斷路機構動作。
微分解扣裝置是基于敏感性很強的繼電器設計的。在某些氣候條件下，可移動部件，也就是說銜鐵，可以緊貼固定的部件，并避免微分保護起作用。此外，這些裝置由于它們固有的性質永遠保持閉合，以便提供連續服務并且極少動作。這是因為它們通常帶有一個檢測器可以就地或遠距離地控制的測試電路，以便檢測保護的正確運行。
以上所指的那種微分保護電裝置是已知的，如為文獻FR-2,638,909或EP-264,313中所述的那些裝置，在其中，測試電路被設置成一個被連接在分別對應于變壓器的線路側和負載側的電力系統的有源導線的兩連接點之間的分支泄漏電路，主要包括一對測試電阻、一個按鈕式測試按鈕和一個保護開關。測試按鈕的人工閉合通過在測試電路中插入一個電阻模擬微分電流，由利用繼電器產生微分解扣的變壓器檢測電流，使得可以自動斷開斷路裝置的觸點。繼電器的解扣還使得可以自動斷開保護開關，以斷開測試電路。這種類型的裝置還可以包括一個遙控解扣電路，該電路的閉合可以模擬一個遠距離隔離故障。
然而，測試電路每次運行時，無論是就地地還是遠距離遙控地，該裝置都出現解扣并因此中斷電連續性。這種必須重新建立的電連續性需要操作者的介入，他的任務就是重新閉合該裝置。
本發明解決了這些問題并提出了一種帶有設計簡單的測試電路的微分保護裝置，使檢測者的工作更容易，同時改善了微分保護的可靠性。
為此，本發明的目的就是實現一種上述類型的用于微分保護的電裝置，其特征在于前述測試電路包括一個用于使銜鐵(blade)產生振動但不引起裝置解扣的第一裝置，以便于檢查銜鐵與固定軛鐵分離的可能性。
根據本發明的一個特定的實施例，該第一裝置主要包括一個用于以脈沖形式向繼電器的線圈的兩端施加電壓的裝置。
根據本發明的一個特定的特征，要調節該脈沖的幅值和寬度以便于使銜鐵產生振動而又不致使它完全斷開。
根據一個具體特征，所加的電壓是方波電壓。
根據另一個特征，該裝置還包括一個用于在第一裝置運行時測量線圈兩端的電感變化的第二裝置，電感的突然變化是繼電器正確運行的標志。
十分有利的是該第二裝置在第一裝置運行時測量測試電路的電流變化，電流的突然變化是繼電器正確運行的標志。
根據另一個實施例，它包括一個用于在第一裝置運行時檢測線圈兩端過電壓的存在，該過電壓是銜鐵與固定軛鐵分離的標志。
根據另一個特征，它包括一個用于就地或遠距離發射信號的第三裝置，該第三裝置電連接于前述用于檢測的第二裝置上，以便于指示微分保護的可能的故障。
根據另一個特征，前述裝置周期性運行。
根據另一個特征，前述裝置自動運行。
十分有利的是，前述裝置的運行頻率分布在從幾十微秒至幾個月的范圍內。
而本發明的其他的優點和特征由以下參照僅為舉例而給出的附圖所作的詳細說明將變得更加明顯。在這些附圖中
圖1表示根據本發明的一個特定的實施例的微分保護電裝置的布線圖。
圖2表示本發明的第二裝置的一個具體的實施例。
圖2a表示在線圈兩端的電壓和電流。
在圖1中，從微分保護電裝置(A)可以明顯看出有一個電路斷路器或一個漏電流開關，該裝置(A)包括一個與具有斷路觸點4、5的雙極斷路裝置3的運行機構2相結合的微分解扣裝置1。裝置(A)配備有用于連接例如負載的第一對主端子6，7和用于連接電源系統的第二對主端子8，9。第一對端子6，7利用一個具有兩個有源導體10、11的一個內連接電路與第二對端子8，9相連，在內連接電路中插入了斷路器3的觸點4，5。
微分解扣裝置1包括一個加法變壓器12和一個解扣繼電器16，所述變壓器12具有一個環繞有源導體10、11的環形線圈形式的用于檢測接地故障電流的芯子13。根據微分保護的靈敏度，每個導體10、11直接穿過變壓器12，或在芯子13上至少繞一匝，形成初級繞組。芯子13還包括一個用于測量微分電流、借助于一個電子保護電路15電連接到電磁型解扣繼電器16上的次級繞組14。繼電器16在由變壓器12檢測到的漏電流強度超過該裝置的微分解扣閾值時與上述運行機構2合作使觸點4，5自動斷開。
微分解扣裝置1可以附帶地裝備一個包括串聯的測試電阻21和帶有測試按鈕23的測試開關22的常規的人工測試電路20，所述的電路20在位于芯子13的每一側的兩個連接點a、b與有源導體10、11電連接。連接點a位于第一端子6，7的同一側，而另一點b位于前述第二端子8、9的同一側。
可以看出，該解扣裝置1還可以裝備一個屬于一個遙控解扣電路的并聯到人工測試電路20上的遙控開關(未示出)。
前述解扣繼電器16主要包括一個固定U形軛鐵25和一個電路斷路器機構2的致動銜鐵26。固定軛鐵25的分支部分27和28中的分支27承載著一個線圈29，借助于位于U形分支27、28之間的永久磁鐵30將銜鐵26保持在緊壓固定軛鐵25抵住復位彈簧31的位置上。這種類型的極化繼電器16是眾所周知的并且具有低解扣功率的優點。
根據圖I所示的本發明的一個具體的實施例，前述電裝置A包括一個在輸入端電連接于二個有源導體10、11上和在輸出端電連接于繼電器16的線圈29的端子29a、29b上的自動電子測試電路33。這個電子電路33包括一個用于將一個脈沖形式的電壓加到繼電器16的線圈29上的第一裝置34，該脈沖的幅值和寬度要調節得只使銜鐵26振動而不使它完全斷開，以便防止機構2的任何解扣。銜鐵26在這種振動過程中的逐次的斷開和閉合運動將在線圈29的兩端產生過電壓。因此，電路33包括一個用于檢測在所述線圈29的兩端過電壓存在與否的第二裝置35。這種第二裝置35在不存在這種過電壓時借助于設計的指示裝置36電連接，發出繼電器16有故障的警報，因此也是對保護不合格的警告。
可以看出，十分有利的是這種電子測試電路33的設計方式使得可以產生適當波形和頻率范圍分布從幾十微秒至幾個月一次的信號。這種電子電路33最好本身配備電源系統電壓，同時保護電路15可以取決于或不取決于這一電壓。
根據圖2所示的另一個實施例，測試電路33包括一個用于在繼電器16的線圈29的兩端產生脈沖形式的電壓(在這種情況下是方波電壓)的第一裝置34和一個用于測量線圈29的端子29a、29b的電感變化的第二裝置45。這種第二裝置45包括一個與繼電器的線圈29串聯的電阻器37，一個與電阻器37的兩端并聯安裝在輸入端并由一個電容器38a和一個串聯的電阻器38b構成的分支電路38。分支電路38在輸出端與二極管39的輸入端相連接，該二極管39在輸出端與一個由并聯的一個電阻器40和一個電容器41構成的組件相連接。電阻器40和電容器41的端子之一與分支電路38的輸出端38c和38d的一端38c相連接并且接地M，同時，這些元件與二極管39相連的另一端與運算放大器42的正極相連接，運算放大器的負極接收一個參考電壓。運算放大器42的輸出端與一個指示燈43相連接。
以下將參照附圖簡要地描述本發明的裝置的運行情況。
在有源導體10、11中電流均衡的正常運行情況下，在變壓器12的次級繞組14中沒有感生電壓，銜鐵26保持在吸合位置。當電流間出現不平衡時，即在交變電流之間出現微分故障的情況下，在次級繞組14中產生交流形式的故障信號，并且這一信號經由保護電路15加到繼電器16的線圈29上。繼電器16借助銜鐵26通過作用于使電路斷路器觸點4、5斷開的機構2產生解扣。在裝置A配備有一個常規人工測試電路20的情況下，在操作者希望檢查解扣裝置1的正確運行時，利用測試按鈕23就地閉合測試開關20(或閉合遙控開關)在由繼電器16和機構2產生微分解扣后產生導致斷路裝置3的觸點4、5斷開的人工微分電流。這種解扣中斷了電裝置A的工作的連續性，并且要求必須重新閉合裝置A的檢查者采取行動，以便重新建立這種連續性。
相反，在電裝置A配備一個根據本發明的在圖1中所述的實施例的測試電路33的情況下，將一個脈沖形式的電壓周期性地加到繼電器16的線圈29的端子29a和29b上。在繼電器正確運行的情況下，發出這一電壓使銜鐵26產生振動而不使它完全斷開。這種由順序斷開和閉合動作構成的振動在線圈29的端子29a、29b產生一個由裝置35檢測的過電壓。這一過電壓的存在使繼電器16的正確運行得以證實。相反，當檢測到缺乏這種過電壓時，由于過量的氣候應力的作用這種缺乏可以使銜鐵26被吸合在固定軛鐵25上，于是發出就地的或遠距離的報警，以便告知出現保護故障。
當該裝置配備有根據圖2所示的第二個實施例的測試電路33時，所依據的原理在于測量由銜鐵部分地斷開所產生的電感變化。幾KHz(例如5KHz)的頻率的方波電壓c(圖2a)使繼電器16的線圈29開始工作。電流增加由處在閉合位置(最大至解扣閾值)的繼電器16的電感控制。當到達解扣閾值時，如果繼電器的銜鐵被吸住，電感幾乎完全沒有改變，并且電流d(圖2a)持續增加。如果銜鐵未吸住，則電感急劇變化(下降)，并且電流e(圖2a)以較陡的斜率上升。這種突然急劇的電流變化由前面所述的電子電路45通過在放大器42的正極加上一個相應的電壓并將這個電壓同參考電壓V比較來檢測。當檢測到電流的這一突然變化時，指示燈43亮起來。
因此，測試解扣繼電器16的正確運行是通過在一個極短的運動過程中檢查繼電器16的可移動芯26與固定芯25分離的能力完成的，無需繼續供電，并且不再需要任何人工檢查和再閉合動作。
對于電裝置的使用者來說另一個優點是繼電器的可移動部件的周期性運行避免了趨于增強吸附作用并且因此而降低微分保護的可靠性的解扣裝置的長時間的鈍化。
應注意到，本發明可以應用于例如連接于具有一個相位導體和一個中性導體的單相AC電源系統中的兩極微分電路斷路器。
更常見的是本發明應用于任何裝有解扣裝置或與以上所述那種解扣裝置相結合的開關裝置。
當然，本發明不限于這里所描述和說明的僅僅為了舉例而給出的實施例。
相反，本發明覆蓋全部所述裝置的技術等效物及其組合(如果這種組合是在本發明的構思范圍內實現的話)。
權利要求
1.一種微分保護電裝置，特別是一種電路斷路器或開關，包括一種解扣裝置，這種解扣裝置含有一個微分電流檢測變壓器、一個如電路斷路器的斷路機構一類的機構的解扣繼電器和一個用于檢查該解扣裝置運行的測試電路，所述的繼電器包括一個承載線圈的固定軛鐵和一個銜鐵或類似的可相對于軛鐵移動的部件，繼電器和變壓器電連接，其連接方式使得在該裝置正常運行情況下銜鐵保持在緊壓固定軛鐵的位置上，并且使得在由變壓器芯檢測到微分電流時，銜鐵使前述斷路機構動作，其特征在于前述測試電路(33)包括一個用于使銜鐵(26)產生振動而又不引起該裝置解扣的第一裝置(34)，以便檢查所述的銜鐵與固定軛鐵(25)分離的能力。
2.根據權利要求1所述的電裝置，其特征在于這種第一裝置(34)主要包括一個用于將一個脈沖形式的電壓加到繼電器(16)的線圈(29)的兩端(29a、29b)上的裝置。
3.根據權利要求2所述的電裝置，其特征在于對所述脈沖的幅度和寬度要加以調節，以便使銜鐵(26)振動而又不使它完全斷開。
4.根據權利要求2或3所述的電裝置，其特征在于所施加的電壓是方波電壓。
5.根據權利要求1至4之一所述的電裝置，其特征在于它包括一個用于測量在第一裝置(34)運行過程中在線圈29的兩端(29a、29b)的電感變化的第二裝置(45)，電感的突然變化是繼電器(16)正確運行的標志。
6.根據權利要求5所述的電裝置，其特征在于這種第二裝置測量在第一裝置(34)運行過程中測試電路中電流的變化，電流的突然變化是繼電器(16)正確運行的標志。
7根據權利要求1至4之一所述的電裝置，其特征在于它包括一個用于檢測在第一裝置(34)工作過程中在線圈(29)的兩端子上存在過電壓的第二裝置(35)，這種過電壓是銜鐵(26)與固定軛鐵(25)分離的能力的標志。
8.根據權利要求5至7之一所述的電裝置，其特征在于它包括一個與前述第二裝置(35，45)電連接的、用于就地或遠距離地發出信號以便于指示微分保護的可能故障的第二裝置(36、43)。
9.根據前述權利要求之中任意一項所述的裝置，其特征在于上述裝置(34、35、36、43、45)周期性運行。
10.根據前述權利要求之中任意一項所述的裝置，其特征在于上述裝置(34、35、36、43、45)自動運行。
11.根據前述權利要求之中任意一項所述的裝置，其特征在于前述裝置(34、35、36、43、45)的工作頻率分布在從幾十微秒至幾個月的范圍內。
全文摘要
本發明涉及一種微分保護電裝置,尤其是一種包括測試電路的電路斷路器或開關。這種裝置(A)包括由微分電流檢測變壓器(10)、電路斷路器的斷路機構(2)的解扣繼電器(16)和用于檢查解扣裝置(1)的運行狀況的檢測電路(33)構成的解扣裝置(1)。繼電器(16)包括承載線圈(29)的固定軛鐵(25)和可相對于軛鐵(25)移動的銜鐵(26)。在裝置(A)正常運行時,銜鐵(26)被磁力保持在緊靠在軛鐵(25)上的位置,而當出現微分電流時,銜鐵(26)使斷路機構(2)動作。測試電路(33)包括使銜鐵(26)產生振動而又不引起機構(2)解扣以檢查其與固定軛鐵(25)脫開的能力的裝置(34)。十分有利的是這種振動可以通過將脈沖形式的電壓加到線圈(29)的兩端(29a、29b)上來得到。
文檔編號H02H3/33GK1181847SQ96193370
公開日1998年5月13日 申請日期1996年3月6日 優先權日1995年3月16日
發明者米歇爾·邦尼奧, 馬克·波珀特 申請人:施耐德電器公司