可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备的制作方法

1.本实用新型涉及电力系统安全技术领域，具体地涉及一种可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备。


背景技术：

2.随着电力技术的发展，变电站中的交直流电源系统中在发生过载、相间短路、欠压等故障时，电源系统中的低压断路器能够进行速断以保护该系统。
3.但是目前，当线路绝缘皮损坏或金属接头接触到端子排、设备金属外壳时，会形成经阻抗的单相接地故障，线路中短路电流会突然增大，且经阻抗的接地电流没有达到相间短路动作的电流值，导致低压断路器不能跳开。大电流长时间存续容易使断路器发热，继而造成设备烧毁及一系列扩大事故，极大影响了变电站的安全运行。
4.本技术实用新型人在实现本实用新型的过程中发现，现有技术的上述方案具有电源系统无法进行单相接地故障跳闸的缺陷。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例的目的是提供一种可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备，该可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备能够在电源系统发生单相相接地故障时及时跳闸以保护电源系统。
6.为了实现上述目的，本实用新型实施例一方面提供一种可断开单相短路的三相电路，包括：
7.三个互感线圈，分别设置在电气设备的三相电源线路的a相、b相和c相上，用以检测所述三相电源线路的自产零序电流；
8.电缆，一端与三个所述互感线圈连接，另一端用于与外部的控制器连接以传输所述a相、所述b相和所述c相的自产零序电流；
9.电流互感器，设置在所述三相电路的中线上，用于检测所述中线上的零序电流，且与所述控制器连接以传输所述零序电流。
10.可选地，所述电流互感器为钳形电流互感器。
11.可选地，所述电流互感器为开合型电流互感器，所述开合型电流互感器的开口套设在所述中线上，且所述开合型电流互感器的底部用于与电源箱的内壁连接。
12.可选地，所述电流互感器通过光纤与所述控制器连接。
13.另一方面，本实用新型提供一种断路器，包括：
14.如上述任一所述的三相电路；
15.控制器，与所述三相电路的电流互感器、互感线圈连接。
16.可选地，所述断路器还包括外部壳体，且所述外部壳体包括阻燃工程塑料pa。
17.可选地，所述断路器还包括显示器，所述显示器与所述控制器连接，用于显示所述断路器内的自产零序电流和所述电流互感器上的零序电流。
18.可选地，所述断路器还包括报警器，所述报警器与所述控制器连接，用于在所述三相电路单相短路时发出报警。
19.再一方面，本实用新型还提供一种电气设备，包括电气设备本体和如上述任一所述的断路器，所述断路器设置于所述电气设备本体的三相电源线路上。
20.可选地，所述电气设备还包括物联网通信装置，所述物联网通信装置与所述断路器的控制器连接，用于发送当前所述断路器的工作状态。
21.通过上述技术方案，本实用新型提供的可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备通过三个互感线圈来检测三相电源线路的自产零序电流，并将其与电流互感器检测到的中线上的零序电流进行比较，以明确该电源系统是否处于单相短路的状态，便于该电源系统及时断开单相短路线路，进而保护了该电源系统，提高了该电源系统的安全性和稳定性。
22.本实用新型实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.附图是用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型实施例，但并不构成对本实用新型实施例的限制。在附图中：
24.图1是根据本实用新型的一个实施方式的可断开单相短路的三相电路的电路图；
25.图2是根据本实用新型的一个实施方式的可断开单向短路的三相电路中开合型电流互感器的示例图；
26.图3是根据本实用新型的一个实施方式的断路器中外部壳体的示例图；
27.图4是根据本实用新型的一个实施方式的断路器中显示器的示例图；
28.图5是根据本实用新型的一个实施方式的断路器中显示器在显示器安装在电源箱上的示例图；
29.图6是根据本实用新型的一个实施方式的可断开单向短路的三相电路中电流互感器在电源箱内部的示例图；
30.图7是根据本实用新型的一个实施方式的可断开单向短路的三相电路中电流互感器与中线连接的示例图；
31.图8是根据本实用新型的一个实施方式的电气设备的结构框图。
32.附图标记说明
33.l、互感线圈
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ct、电流互感器
34.01、控制器
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02、断路器
具体实施方式
35.以下结合附图对本实用新型实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型实施例，并不用于限制本实用新型实施例。
36.图1是根据本实用新型的一个实施方式的可断开单相短路的三相电路的电路图。
在图1中，该三相电路可以包括三个互感线圈l、电缆以及电流互感器ct。
37.三个互感线圈l分别设置在电气设备的三相电源线路的a相、b相和c相上，用以检测三相电源线路的自产零序电流。电缆的一端与三个互感线圈l连接，电缆的另一端用于与外部的控制器01连接以传输a相、b相和c相的自产零序电流。电流互感器ct设置在三相电路的中线上，用于检测中线上的零序电流，且与控制器01连接以传输零序电路。
38.三个互感线圈l能够对三相电路的a相、b相和c相上的电流进行检测，并通过电缆与三个互感线圈l的抽头连接，以获取三相短路的自产零序电流并将其传输至控制器01。电流互感器ct能够对中线上的零序电流进行检测，并把零序电流传输至控制器01。控制器01可以用于根据对自产零序电流和零序电流的判断来确定是否断开低压断路器。至于该控制器对于自产零序电流和零序电流的具体判断方法，则可以是本领域人员所知的多种形式。举例来说，若三相负载平衡，则三相电路的自产零序电流的相量和为0，且中线上的零序电流为0；若三相负载不平衡，则三相电路的自产零序电流的相量和不为0，中线上的零序电流等于自产零序电流的相量和；若出现单相短路，则中线上的零序电流与三相电路的自产零序电流的相量和不相等且差值较大。进而可根据三个互感线圈l和电流互感线圈ct明确三相电路的状态，以便于该电源系统及时断开单相短路线路。
39.传统的电源系统中，低压断路器仅能在发生过载、相间短路、欠压等故障时进行速断，但是对于单相接地故障导致的电流增大，若该故障电流未达低压断路器的动作阈值，则低压断路器不能跳开；若降低低压断路器的动作阈值，对导致在大负荷工作的状态下断路器误动作，也不能实现电源系统的稳定可靠运行。在本实用新型的该实施方式中，采用三个互感线圈l和电流互感器ct配合的方式，能够实现对三相电路的状态的实施监控和判断，且能够在三相电路发生单相接地短路故障时跳开，进而保护了该电源系统，提高了该电源系统的安全性和稳定性。
40.低压断路器的动作电流门槛值是用于判断低压断路器(单相短路)当前是否断开的重要参数。在该实施方式中，对于该低压断路器的动作电流门槛值，可以是本领域人员针对低压断路器以及变电站电气设备的实际安全性要求来设计。以常规的低压断路器和电气设备为例，该动作电流门槛值可以是例如低压断路器的额定电流的0.4倍，也即：在三相电路的自产零序电流的相量和与零序电流的差值大于该额定电流的0.4倍的情况下，低压断路器自动跳开。具体地，在现场采用的低压短路器的额定电流为125a的情况下，动作电流门槛值可以为50a。
41.在本实用新型的该实施方式中，考虑到电源箱内部的可用空间小、且线束较多，因此为了提高中线与电流互感器ct连接的便捷性，该电流互感器ct可以为钳形电流互感器。具体地，将钳形电流互感器夹设在中线的外侧，以对中线上的零序电流进行检测。
42.在本实用新型的该实施方式中，考虑到电流互感器ct与中线连接的稳定性，以及电流互感器ct能够可靠且准确地检测中线上的零序电流，该电流互感器ct可以为开合型电流互感器。具体地，开合型电流互感器的开口套设在中线上，开合型电流互感器沿中线的长边排布，且开合型电流互感器的底部用于与电源箱的内壁连接。在本实用新型的一个示例中，该开合型电流互感器的示例图可以如图2所示。在该示例中，开合型电流互感器在电源箱内部安装的示意图可以如图6和图7所示。
43.在本实用新型的该实施方式中，对于电流互感器ct与控制器01的连接方式可以是
本领域人员所知的多种形式，例如电缆、光纤等。但是在本实用新型的一个优选示例中，考虑到中线上零序电流信号传输的快速性和可靠性，该电流互感器ct与控制器01通过光纤连接。
44.另一方面，本实用新型还提供一种断路器，如图1所述。具体地，在图1中，该断路器02可以包括如上所述的三相电路和控制器01。具体地，控制器01与三相电路的电流互感器ct、三个互感线圈l连接。具体地，该三相电路可以包括三个互感线圈l、电缆以及电流互感器ct。
45.三个互感线圈l分别设置在电气设备的三相电源线路的a相、b相和c相上，用以检测三相电源线路的自产零序电流。电缆的一端与三个互感线圈l连接，电缆的另一端用于与外部的控制器01连接以传输a相、b相和c相的自产零序电流。电流互感器ct设置在三相电路的中线上，用于检测中线上的零序电流，且与控制器01连接以传输零序电路。
46.三个互感线圈l能够对三相电路的a相、b相和c相上的电流进行检测，并通过电缆与三个互感线圈l的抽头连接，以获取三相短路的自产零序电流并将其传输至控制器01。电流互感器ct能够对中线上的零序电流进行检测，并把零序电流传输至控制器01。控制器01对自产零序电流和零序电流的处理方法为本领域人员常见的方法，例如：若三相负载平衡，则三相电路的自产零序电流相量和为0，且中线上的零序电流为0；若三相负载不平衡，则三相电路的自产零序电流的相量和不为0，中线上的零序电流等于自产零序电流的相量和；若出现单相短路，则中线上的零序电流与三相电路的自产零序电流的相量和不相等且差值较大。进而可根据三个互感线圈l和电流互感线圈ct明确三相电路的状态，以便于该电源系统及时断开单相短路线路。
47.在本实用新型的该实施方式中，该断路器02还包括外部壳体。具体地，该外部壳体套设在控制器01、三个互感线圈l的外部以对断路器02内部的装置进行防护。
48.在本实用新型的该实施方式中，为了提高断路器的可靠性和安全性，该外部壳体可以为阻燃工程塑料pa。具体地，该外部壳体的示例图可以如图3所示。
49.在本实用新型的该实施方式中，该断路器02还可以包括显示器。具体地，该显示器与控制器01连接，用于显示断路器02内的自产零序电流和电流互感器ct上的零序电流。具体地，该显示器外置于电源箱的箱体表面，该显示器的具体的示例图可以如图4所示，该显示器在电源箱上的具体示例图可以如图5所示。
50.变电站的日常运维人员，可根据显示器实时读取断路器02内的自产零序电流和电流互感器ct上的零序电流的变化状态，以便于采取相应的应对措施，如在三相负载不平衡时，运维人员可以及时调整负荷等；同时也能够便于运维人员判断该电源系统的可靠性情况。
51.在本实用新型的该实施方式中，该断路器02还可以包括警报器。具体地，该警报器与控制器01连接，用于在三相电路单相短路时发出报警。
52.若三相电路发生单相短路，报警器能够及时提醒值班人员，以便于值班人员采取相应的应急措施，以保护该电源系统，避免该电源系统造成更大的损失。
53.再一方面，本实用新型还提供一种电气设备，可以如图8所示。具体地，在图8中，该电气设备可以包括电气设备本体和如上所述的断路器02。具体地，断路器02设置于电气设备本体的三相电源线路上。
54.在本实用新型的该实施方式中，该电气设备还可以包括物联网通信装置。具体地，该物联网通信装置与断路器02的控制器01连接，用于发送当前断路器02的工作状态。
55.通过上述技术方案，本实用新型提供的可断开单相短路的三相电路、断路器及电气设备通过三个互感线圈l来检测三相电源线路的自产零序电流，并将其与电流互感器ct检测到的中线上的零序电流进行比较，以明确该电源系统是否处于单相短路的状态，便于该电源系统及时断开单相短路线路，进而保护了该电源系统，提高了该电源系统的安全性和稳定性。
56.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。