[发明专利]一种具有主触头回路发热保护装置的电源开合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种中低压开关装置或者是交流接触器，更具体地说，涉及一种具有主触头回路发热保护装置的电源开合装置的安全保护装置。

背景技术

空气断路器，又称为自动空气开关，是中低压配电网络中重要的控制和保护电器之一。当电路发生短路，严重过负荷以及电压过低等故障时，它能自动切断电路。其主要功能为对负荷侧实现自动保护，自动开关是电器控制中的重要成员，它保护了千家万户的安全，但却无法保护自身的故障，本方案使用特种绝缘高导热性的陶瓷组成的传感技术和物联网通信技术解决了中、低压电器自身保护难的问题。所述的中、低压电压等级是指6000V及以下的电压等级设备。

常用的低压自动开关具有多种脱扣器，如特大短路瞬时动作脱扣器、过载延时脱扣器、短路延时脱扣器、欠压脱扣器和分励脱扣器等。每台开关可装设其中的几种或全部。合理地选择和正确调整就能有选择地、可靠地保护中、低压配电线路和用电设备，以防止事故扩大和提高供电的可靠性。

也就是说，自动开关起到了保护其它电气设备故障的功能。但如果因负荷或氧化、环境等因素引起开关本身的接头或触点短路，接触不良引起的发热情况，在现有的开关中并没有能够进行有效的保护，这样对运行中的电气设备是极其不利的，不但会引起开关自身的损坏，同时易引起短路而影响邻近线路或发生次生的事故，因此在运行中实现对自动开关本身的运行监测十分必要，尤其是电连接的触头。根据电连接理论可知：

(1)、由于电接触面的实际表面并不是光滑的，而是粗糙的、凹凸不平的。接触时，接触元件的粗糙表面将刺破表面氧化层，建立金属接触的导电路径。

(2)、实际中必须考虑的因素有氧化(污染)，接触表面存在的杂质、尘土或其他污染物。

(3)、氧化是贱金属中氧含量增大的化学过程，氧化的结果是贱金属或贱基失去电子。金属与金属的接触中，接触面内的氧化反应被公认为机械连接器最为严重的。

(4)、腐蚀是金属和周围环境发生的化学或电化学反应，它引起金属一些可察觉的改变，使金属材料的性能和功能恶化。

触头的失效机理，如图1所示，使用中的氧化、污染等原因造成触头的温度升高，触头发生热膨胀，引发触头发生热弹性松脱或微动。其中，触头热弹性松脱会造成触头的蠕变应力松弛，引发氧化腐蚀，同时触头电阻增大；触头微动同样会造成触头电阻增大。而触头电阻增大又加重了触头的温度升高，进入恶性循环。

为了解决上述问题，中国发明专利申请号：200710308369，公开了一种空气断路器的保护装置，包括温度检测部、微控制器、脱扣线圈。温度检测部通过温度传感器检测空气断路器的温度；微控制器将温度检测部所检测的温度与预设的基准温度进行比较，从而判断空气断路器有无误动作可能性；若微控制器判断为存在误动作可能性，脱扣线圈根据微控制器的控制切断提供给负载的电源。

而此申请并未就温度检测部的具体结构进行说明，只在其说明书第6页第2自然段中指出“上述多个温度检测部230-1、230-2分别将温度传感器(未图示)连接在，空气断路器向负载供电用的R、S、T、N相的电源线、触点等各种发热源；”。上述技术方案相当于将温度传感器直接安装在电源线桩头、触点等各种发热源上，用于检测温度。

上述装置虽然给出了利用检测温度的方法对断路器进行保护的概念，但其依然存在以下缺陷：

如果将温度传感器直接连接于触头的接合处附近，由于动、静触头在合闸的巨大冲击力下极易损坏温度传感器(振碎或变形)。

因为传感器是以正常工作环境设计的一种极其精密的器件，并不能承受开关的动触头1-2的冲击敲震。无论传感器安装在主触头附近的任何位置，由于是直接接触，这样安装均会对温度传感器带来影响，在发生振动后松动减少了接触面而影响温度采集的精度，要么振动冲击造成传感器破损。当传感器因振动损坏时，会造成绝缘层的破坏，而将传感器的信号与强电回路发生接触，从而会导致主触头的接地短路或相间短路事故，而将本来的目的是保护断路器反而引发了事故的发生，因为有些开关是需要频繁地开合的，极易造成传感器的损坏，因此直接将传感器连接于触头处是非常危险的一种设计。而该专利申请的目的是实现保护断路器的目的，而其技术方案却存在传感器损坏，造成断路器的接地和短路事故的潜在危险，并没有真正解决其所期望解决的技术问题。

再者，目前的传感器一般最高只能承受1500V左右的电压，而相对于中低压断路器的范围往往远高于1500V，甚至达到6000V的高电压。即使采用此类传感器，势必要增加温度传感器外层的绝缘防护强度和体积，这样在实际工程难以安装和实施。