[发明专利]用于断路器改进式磁性衔铁选择性脱扣装置的方法和设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及断路器，并且更具体地涉及用于断路器的改进式磁性衔铁选择性脱扣装置(improved magnetic armature selective tripping device)的方法和设备。

背景技术

现代配电线路由降压变压器馈电，其承载用于传输的较高的传输电压(例如，1000伏)，并将电压转换为较低的更可用的电压。作为一般规则，配电网络设计有更靠近变压器的更高电流和电压的额定线路保护装置，以及更远离变压器的更低电流和电压的额定保护装置。简单的配电网络100的示例示于图1中。在该示例中，降压变压器102耦合到“下游”2000安培断路器104，“下游”2000安培断路器104保护以三个分支并行的三个下游800安培断路器106、108、110。800安培断路器之一106保护以三个子分支并行的三个下游250安培断路器112、114和116。最后，250安培断路器之一116保护以三个子-子分支并行的三个下游160安培断路器118、120和122。在每个下游阶段中，需要保护的电流量减少。当电气故障事件发生时，期望为网络100的其余部分保持尽可能多的服务操作。当网络100能够隔离故障事件并且为网络100的其余部分保持服务时，该应用被称为“选择性的”。当网络100的未受影响的部分失去电力时(即故障事件仅发生在子分支，但会引起所有的上游断路器脱扣)，该应用是“非选择性的”。

图2A和图2B分别更清楚地示出了非选择性应用和选择性应用的区别。图2A描绘了非选择性网络200A，其中故障事件202已引起断路器122、116和106所有均脱扣，这导致停电204，停电204让大部分网络200A没有电力服务。与此相反，图2B描绘了选择性网络200B，其中故障事件202只引起断路器122'脱扣，这导致停电204'，停电204'只让网络200B的一小部分没有电力服务。

为了成为选择性的，线路保护装置(例如断路器)必须确定已发生电气故障的地方并尽可能地快采取相应的行动。这意味着，上游断路器必须能够区分发生在附近发生的故障和发生在另一断路器下游的故障。选择性配电系统意味着对电力服务客户降低的停机成本，甚至在问题发生时更稳定的配电网络。在过去，这已使用脱扣特性曲线得以实现。

用于选择性协调线路保护装置的脱扣特性曲线300的示例示于图3中。第一曲线302表示下游断路器的行为，而第二曲线304表示立即位于该下游断路器上游的断路器的行为。使用脱扣特性曲线300来实施选择性具有许多局限性，这主要受限于断路器内的接触系统的物理属性。

一些制造商已尝试在断路器内部增加额外的装置，以提高断路器区分在脱扣特性曲线动态断路器行为区域306中已发生电气故障的地方的能力。这些额外的装置通常被设计为断路器的集成部件，并且针对特定断路器内接触系统的特定物理属性。这些装置对不同断路器是不适用的或可重复使用的。例如，包括一体形成的、不可拆卸的和非模块化的选择性装置的现有技术断路器是由瑞士苏黎世的ABB Asea Brown Boveri公司制造的Tmax T6型断路器。这个示例断路器包括基于脱扣特性曲线研发的定制设计的一体化选择性装置。因此，所需要的是用于改进式磁性衔铁选择性脱扣装置的方法和设备，改进式磁性衔铁选择性脱扣装置是模块化的并且可以容易地构造用于不同的断路器中。

发明内容

本发明提供了用于断路器的选择性装置的方法和设备。所述设备包括适于联接到负载导体组件的模块化组件。所述模块化组件包括：脱扣柱塞，包括适于与断路器脱扣机构相互作用的凸轮表面；衔铁，联接到所述脱扣柱塞；轭，适于响应于所述负载导体组件中的电流而产生磁场，并布置成施加与所述衔铁上的电流成正比的磁力；以及弹簧组件，适于逆平衡所述磁力，直到所述负载导体组件中的预限定的脱扣电流。

在一些其它实施方式中，提供了一种包括选择性装置的断路器。所述断路器包括包围所述断路器的壳体和所述选择性装置。所述选择性装置包括适于联接到所述断路器的负载导体组件的模块化组件。所述模块化组件包括：脱扣柱塞，包括适于与断路器脱扣机构相互作用的凸轮表面；衔铁，联接到所述脱扣柱塞；轭，适于响应于所述负载导体组件中的电流而产生磁场，并布置成施加与所述衔铁上的电流成正比的磁力；以及弹簧组件，适于逆平衡所述磁力，直到所述负载导体组件中的预限定的脱扣电流。