具有自动开关的汇流排适配器的制作方法

1.本发明属于用于分配低压电力的低压板的领域。特别地，本发明涉及通过彼此平行的若干个汇流排分配电流的低压板，所述若干个汇流排水平地布置，每一个相一个，更特别地，涉及一种用于这些板的输出的装置。


背景技术：

2.用于具有185mm间距(竖直地测量的中心到中心的排的间距)的汇流排系统的竖直熔丝盒是电力业使用最多的用于低压(lv)配电的装置。该系统允许lv配电板的非常紧凑的设计。这种类型的设计的一般说明会考虑面向低压配电板站立的观察者。由此定义了参照观察者从左向右地平行于地面延伸的x轴，以及平行于地面且垂直于x轴延伸并且限定系统的深度的y轴。而且，z轴被定义为垂直于其他两个轴并且限定组件的高度。最常见的系统是其中汇流排沿着x轴平行于地面延伸的系统，其中汇流排之间具有185mm的中心到中心的间距。
3.如今在这些汇流排系统中，借助于具有“竖直”设计的三极基座来分配电流。这些基座的设计广泛地讲包括平行六面体，其中其平行边中的四条比其他八条长得多，因此，具有“长形的”平行六面体的外观，其中其最长的边平行于z轴。
4.这些汇流排系统的主要目的是分配电力。即，电流进入单个电路并且分成若干个分支以进行配电。这种分成“分支”通过熔丝盒来完成。
5.熔丝盒的后部中的输入触点沿竖直线设置，其中间距与汇流排相同，使得它们与汇流排对准并且允许轻松的连接。输出触点位于基座的下部，使得熔丝盒的输出电缆以有序的方式从下方离开。这种设计允许一些熔丝盒与其他熔丝盒平行地放置(取决于汇流排)，以用于有序分配导体和充分利用空间。
6.熔丝盒沿着汇流排彼此平行地叠置。这些系统被称作“配电汇流排”。
7.随着时间的推移，熔丝盒尺寸的标准化已经允许开发了若干电缆连接器、安全工具、甚至操作程序，这些在过去若干年已经进行了改进。如今熔丝盒输出连接在尺寸和可及性方面是最佳的。此外，随着市场上“智能电网”的出现，已经开发了安装在熔丝盒出口的不同监测装置。
8.市场上传统的开关切断器和自动开关不适合被安装在汇流排系统中，因此在电力业中，它们的使用没有被标准化。输入连接和输出连接均水平地布置，并且需要过渡汇流排以从竖直相布置转向水平相布置。
9.这意味着具有由自动开关保护的输出的配电系统具有远大于用熔丝盒制成的配电系统的尺寸。需要过渡汇流排以从开关连接的水平位置转向汇流排连接的竖直位置。这些过渡汇流排使得方案更昂贵，并且不如使用熔丝盒的方案(其更好地利用可用空间)那么有效。此外，使用具有竖直设计的熔丝盒系统，在相同的空间中可能的输出的数量会增加。
10.此外，自动开关的最大缺点之一是它们的尺寸在任何标准下都没有被规范，使得每个制造商都具有自己的尺寸。这使得它们完全不适合电力业市场，在电力业市场不同制
造商的产品必须100％兼容且可互换。这允许电力业通过竞争性招标来购买设备，使得在不同的制造商之间分开购买，并且任何设备可以被安装在任何板中。这增加了它们的购买灵活性并且提高了购买价格。
11.在国际上，具有适合于熔丝盒标准中经过考虑的尺寸的配电板套件。最重要的尺寸(汇流排系统以其制备)包括对于设备而言100mm的最大宽度和输入连接之间185mm的间距。
12.为了解决调整连接的水平位置以便将它们转换为竖直设置的连接(其适合自动开关的配电汇流排)的问题，最近市场上已经发布了用于在水平汇流排中安装自动开关的适配器。这些适配器将竖直连接转换为自动开关可以安装在其中的水平连接。
13.使用这些适配器，具有传统设计的多相开关可以被安装在水平汇流排中。然而，它们仍具有需要大量空间的问题，而且，由于没有规范其尺寸的标准，每个制造商具有自己的尺寸，因此，可互换性仍是不可能的。
14.在制造期间，汇流排配电系统和/或配电板可以或不可以从汇流排的背部触及，这取决于板的设计。然而，通常，当配电板安装在变电站时，它仅能从前面触及。这是为什么对于设备而言能够从前面连接是十分重要的原因。
15.在一些汇流排配电系统应用中，输出电缆不从下方离开，而是从上方出来(或离开)。这取决于电缆是通过地下传导还是在安装电缆管道的屋顶中传导。在这些情况下，在可逆配置中，输出终端必须位于上部而非下部。
16.市场上可找到的传统的开关切断器和自动开关呈现出以下特征：在其所有相中电流同时被中断(所有极的电流切断)，即，它们不允许对每一相单独切断电流。
17.因此，它们由同时操作所有相的机构组成。在自动开关的情况下，如果在它们中的一者中检测到短路或过载，该机构会使所有相都断开。相对于开关切断器，熔丝盒(或熔丝开关)的优点之一是它们允许单极切断，即，它们允许单独地中断每一相的电流。
18.这些开关在工业应用中普遍使用，在工业应用中，接受所有相的切断，并且不需要个别地切断相。在电力业市场上，为消费者维持电力供应是基本的。大部分消费者仅消耗其中一相的电力，即，如果电力业由于故障或维修工作而需要切断电力，它将寻找允许它仅切断受影响的相而使其他相继续服务的设备，并且连接至这些相的消费者不受切断的影响且他们的电力供应可以维持。为此，熔丝盒是电力业使用最多的设备，因为它们允许单独地中断每一相的电流。
19.可替代地，并且对于特定应用，如果其中一相发生故障，可能希望设备不仅断开具有故障的相，而且也断开其余的相。这可能是在设备是保护引擎或者维修工作在那条线上进行的情况下，并且为了增加人身安全，在三相中取消供电。
20.在自动开关领域，已知的是即使设备被自动断开，还会在本地进行手动开关。开关配备有控制器和能够基于用户的手动动作中断或建立电流的机构。在一些情况下，需要远程开关来中断或建立电流。
21.在配电网中最普遍的事件与过载和无关紧要的小故障有关。即，短路的发生不是非常普遍，但是由于其结果的严重性，配电系统需要可靠地防止这种现象。
22.众所周知，熔丝是在防止短路方面提供很多优点的元件。熔丝相对于自动开关的快速响应在现有技术中已有详细记载。会导致熔丝工作的短路水平大大高于自动开关提供
的短路水平。为了使自动开关能够对抗如此高值的短路而工作(类似熔丝)，自动开关必须在尺寸上要大，使得它不适合在配电板设计中作为输出装置而使用。熔丝由非常简单的机构组成，并且与自动开关的机构的复杂性相比，它在非常小的空间中如此。因此，具有对抗短路的高断开能力的自动开关不适合电力业所需的紧凑设计。
23.如在先前的段落中提到的，最普遍的事件类型不是短路，而是无关紧要的故障，即，电力在几秒钟内回到其自然状态并且恢复正常操作。也就是说，电流峰值导致熔丝工作但不是真正危险的理由。在这些情况下，熔丝保护具有弱点，因为在这些情况下，熔丝工作了。在熔丝工作之后，必须有人到其所在处用新的熔丝来更换它。这对于电力业是昂贵的。在一些情况下，对于特定应用，这是困难的，特别是当没有正当理由如此做时。在这些情况下，能够远程地恢复电流而无需物理地到达那里是非常有利的。熔丝盒是通过可移动触点的手动操作来中断/建立电流的设备。可移动触点通常是熔丝本身。这意味着不可能自动地操作它，更别说远程地操作了。
24.从这个意义上说，开关的优点是，如果它们具有这种开关动作所需的启动驱动器，那么它们可以被远程地操作，并且因此电流可以由控制中心来恢复。
25.已经表明开关的优点之一是电流能够被远程地恢复。即，如果开关被切断并将电流中断，它可以被远程地恢复。当电力由于过载或“无关紧要的”故障(这种最普遍的情况)而被切断时，这是优点。也需要考虑如果电力是因为有短路而被切断或者如果短路的原因是遭受了意外的人，将发生的情况。在这些情况下，如果不知道供电被切断的原因而恢复电力，问题可能会变得更糟。
26.开关因可能承受的短路而断开的次数是有限的，并且它们会经受每个短路，从而逐渐地损坏并且缩短产品的使用寿命。在电力业市场上需要具有长的使用寿命(20年或更长)和最小的维修需求的设备，并且这意味着自动开关在这一市场上不被接受。
27.自动开关是相对比较昂贵的设备。此外，考虑到自动开关的基本原理，取决于在它们的寿命内它们所暴露的工作条件，可能需要在一段时间后更换它们。在低压配电板中，这些相所承受的载荷不总是相同。也就是说，这些相的工作条件可以是不同的，并且在一个设备中，可能会有损坏的相而其他相是好的。
28.近年来，管理能量的需求不断增长。配电系统中的电力设备的包括电流传感器的趋势完全到位。而且，设备可以包括处在不同的位点的电压抽头，以获取关于设备的不同部分的电压水平的数据。这种由电流和电压传感器提供的数据用于通过附加的电子器件监测设备的运行。
29.检查熔丝是否工作的普遍方式是检查其接线柱中的压降。为此，在单个设备中需要能够用作低压板的输出设备的保护和开关设备，以克服竖直熔丝盒和开关的缺陷。也就是说：它能够安装在配电汇流排中，它防止短路，它防止过载，它允许单极切断、中断电流、防止过载、防止短路，它可以在本地和远程地操作，并且它提供便于其安装的机械的和结构的改进，并且允许节省空间。因此，本发明尤其与满足这些需求有关。


技术实现要素：

30.本发明涉及一种自动设备，其是用于保护、控制以及中断和建立电流的汇流排适配器，其包括用于为三极系统的每一相防止过载和短路的单极装置。此外，所述装置可以包
括用于对每一极中断和建立电流的手动和/或远程启动驱动器。
31.提供了一种设备，其符合市场上最普遍的汇流排系统的尺寸(具有185mm间距的汇流排)，使得它与市场上为熔丝盒开发的大多数终端、工具和设备兼容。根据本发明的设备允许与已知的汇流排的尺寸相符合，使得它与现有的配电板套件完全兼容，从而简化了其在市场上的融入。本设备的设计包括将电流从线连接传输至设备的下部的相导体，如图1b所示，其中优选地，每一个导体通过机械装置(例如诸如壁和导管)与其余导体隔离。
32.根据本发明的设备包括适于被连接至三相系统的水平配电汇流排系统的输入连接。这些输入连接点可以位于设备的后部，如图1b所示，并且可以竖直地布置。在其他实施例中，连接点相对于其他连接点的位置可以略微地偏移。
33.在优选的实施例中，根据本发明的设备允许安装在仅从前方接近的汇流排系统中。在第一实施例中，设备的壳体或外壳包括允许扳手从前方接近以拧紧输入连接的开口。
34.在第二实施例中，设备允许作为外壳的一部分的前保护部中的一些被移除，以使得工具自由地接近具有输入连接的区域。一旦形成所述连接，该实施例就允许将前保护部放回适当的位置。因此，设备包括两个可分离的部分，前部以及用于将设备连接至配电汇流排的后部。
35.根据本发明的设备可以旋转180
°
，使得一旦设备旋转，输入连接就在相同的位点连接，而输出连接从位于下部变成位于上部。在优选的实施例中，设备可以旋转180
°
，使得其输出连接位于上部。在另一个优选的实施例，为了执行这一旋转，设备的前部可以被移除，使得后部旋转，然后将前部再次安装在相同的位置。维持前部的位置允许维持控制器的人机工程学。
36.因此，提供了一种自动开关，其可以独立地断开每一相，而其他相仍继续工作。也就是说，在一相过载或短路的情况下，仅那一相被断开，而其他相仍继续正常的供电。
37.断开可以自动地并且在没有外部的驱动的情况下完成。在一个优选实施例中，设备包括这样的装置，其可选地在其中一相发生故障的情况下，向其他相发送信号使得它们也中断电流。
38.在优选的实施例中，设备包括相控制器或机构，其可以手动地且在本地操作，以中断或建立电流。设备包括数字信号输入，其允许远程启动且允许其操作。在另一个优选实施例中，设备具有断开线圈，其一旦被外部信号启动，就断开用于中断/建立电流的机构。因此，设备可以远程地操作来用于中断电流和用于建立电流。
39.在优选的实施例中，设备在设备的每一相中包含熔丝。将熔丝与用于保护的单极装置串联地插入电路中，允许增加设备将承受的短路水平以及延长其使用寿命。如果防止短路主要是熔丝的工作，在通过更换熔丝恢复电流之前，操作者可以到现场对情况进行更伸入的分析。这(其可能是现有技术的缺点)成为一种安全保证。电流被短路所中断发生在非常异常和极不可能的情况下。也就是说，仅在最异常的情况下，用户或技术人员必须出去，而且出去的原因是合理的。
40.设备包括在所述设备断开的情况下能够确认切断是否是由于短路或由于过载造成所需的装置。这允许决定电流是否可以远程地恢复或是否需要更深入地分析该情况。因此，设备具有电流和/或电压传感器，其允许监测其值。这种信息对于监测电力和控制电力是非常有价值的，而且它还允许在开关被断开的情况下，分析所述断开之前的电流和/或电
压值，并且辨别断开是否由短路或由过载造成。
41.当包含熔丝以防止短路时，用于防止过载的自动开关的任务受到限制。该任务不会在设施的寿命内损坏设施，同时防止短路的任务可以由熔丝执行，并且因此初始自动开关“摆脱”了这一关键的方面。因此，由于开关不必在短路的情况下断开，自动开关的使用寿命延长了，并且维修需求减少了，以及消除了更换设施的需求，从而使其与电力业的设施的基本原理更兼容。
42.在优选的实施例中，设备包括由单极模块形成的模块化设计，如在图4中可观察到的。因此，如果开关由于其损坏而必须进行更换，则由单极元件形成的组件允许更换损坏的极而不是整个组件。
43.设备与为熔丝盒设计的测量模块兼容，该测量模块包括电流传感器并且能够放置在输出终端。
44.设备包括开口，测试器或万用表的尖端能够穿过该开口而被引入，以检查每一个熔丝的接线柱的压降，并且以检查熔丝是否熔断。该检查由用户就地完成。
45.设备可以包括指示器，其在熔丝工作时点亮。该指示器由熔丝的接线柱中的电压供电，使得当熔丝完好无损时没有压降，而当熔丝熔断时具有导致指示器启动的压降。
46.为了补充电流和/或电压传感器，设施将配备有电子器件，该电子器件基于由传感器提供的电流和/或电压数据而允许获知熔丝的状态、电流值、电压值、频率、有功-无功功率等等。
47.一旦设备被断开，电子器件就分析自断开之前的时刻的数据，并且能够获知其是否由于短路或过载断开。这种信息对于决定是否执行远程重新接通或者是否另一种方案(例如去到其所在处)是至关重要的。
48.在另一个实施例中，通过合适的软件，电子器件可以决定是否存在自动重新接通所需的条件。
49.设备允许通过移除保护其的盖子而更换工作后的熔丝，使得一旦盖子被移除，就可以接近熔丝，以便可以轻松地取下熔丝，并且可以插入新的熔丝以更换它。这种更换在每一相中的熔丝可以在不考虑其他相的情况下完成。作为安全措施，熔丝可以仅在没有循环电流时接近，为此，在开关闭合的情况下，前部由止挡件阻挡，在开关安全打开的情况之前，使得它们不能被取下而接近熔丝。
附图说明
50.为了补充正在进行的描述和出于帮助更好地理解根据本发明的优选的实施例的本发明的特征的目的，附有一组附图，作为所述描述的不可分割的一部分，其中用示意性且非限制性的文字描绘如下。
51.图1a示出了根据本发明的用于控制和中断电流的自动开关的前视图，该自动开关与汇流排系统连接。
52.图1b示出了根据本发明的自动开关的后视图。
53.图1c示出了根据本发明的自动开关的输出连接。
54.图2示出了包括用于与汇流排连接的输入连接的自动开关的后部和用于三个相的自动开关的前部。
55.图3a和图3b示出了包括与后部分离的前部的自动开关的视图，后部分别包括向下的输出连接和向上的输出连接。
56.图4、图4b和图4c示出了根据本发明的设备的模块化三相版本，其由三个独立的单极模块形成。
57.图5a、图5b和图5c示出了自动开关的单相电路的单线图。
具体实施方式
58.图1a示出了根据本发明的具有自动开关的汇流排适配器100的前视图，该汇流排适配器100连接至三相汇流排系统110。汇流排适配器100包括容纳单极模块的后部或底盘102以及前部或保护外壳101，单极模块包括用于为每一相防止过载和短路的自动中断装置504。另外，对三相系统的三个独立相，模块可以包括用于手动和/或远程地中断和建立电流的装置501a、501b(如在图5b中可观察到的)、熔丝502(如在图5b和图5c中可观察到的)和电流传感器503a、503b。汇流排适配器100包括由单极模块形成的模块化设计。因此，如果开关由于其损坏而必须被更换，则由独立的单极元件形成的组件允许更换损坏的极而非整个组件。
59.汇流排适配器100被设计成控制三相汇流排110的每一相。底盘102包括可连接至所述汇流排系统110的三个输入连接102a、102b、102c(如在图1b中可观察到的)和输出连接104a、104b、104c的组件(如在图1c中可观察到的)。输入连接102a、102b、102c和输出连接104a、104b、104c以及用于防止过载和短路的装置504一起形成三个独立的单相电路505a、505b、505c，其在图5a至图5c中示出。在其他实施例中，输入连接和输出连接的数量可以变化。
60.定义了参照观察者从左向右平行于地面的x轴和垂直于x轴且限定系统的深度的y轴。此外，z轴定义为垂直于其他两个轴并且限定组件的高度。输入连接102a、102b、102c被分布成使得它们沿z轴形成一条线，如在图1b中可观察到的。
61.独立的单相电路505a、505b、505c中的每一个包括用于防止过载和短路的单极装置504，如图5a至图5c所示。另外，独立的单相电路505a、505b、505c可以包括熔丝502(如图5b和图5c中所示)、用于手动地和远程地中断和建立电流的装置501a、501b(也在图5b和图5c中示出)、和电流传感器(在图5c中示出)。用于中断和建立电流的装置501a、501b可以由于短路或过载或者由于操作者的明确愿望而分别通过手动操作或通过远程操作来可交替地操作，并因此允许电流的单极断开，即，它们允许分别中断每一相的电流。
62.图1b示出了根据本发明的汇流排适配器100的后视图。可以看到底盘102以及三个输入连接102a、102b、102c和三个输出连接104a、104b、104c。图1c示出了根据本发明的汇流排适配器100的输出连接104a、104b、104c。输出连接104a、104b、104c包括设置在一个平面中的两个输出导体104a、104b和与所述平面以预定间距设置的第三输出导体104c，如在图1c中可见的。
63.图2示出了用于将汇流排连接至汇流排适配器100和用于三相系统的三个相的底盘102。也可以看到在图5b和图5c中示出的用于中断和建立电流的手动开关501a的手动启动元件。
64.图3a和图3b示出了旋转装置带来的根据本发明的汇流排适配器100的可逆性功
能，该旋转装置允许输出连接104a、104b、104c移动180度，如在图3a和图3b中可观察到的。底盘102包括相对于汇流排110处于下方位置(图3a)和相对于所述汇流排110处于上方位置的输出连接104a、104b、104c(图3b)。因此，在图3a中输出连接104a、104b、104c位于底盘102的下部。在图3b中，输出连接104a、104b、104c位于底盘102的上部。
65.图4a至图4c示出了汇流排适配器100的模块化版本，其由包含在三个壳体或外壳101a、101b、101c和底盘102中的三个单极模块形成。每个单极模块形成独立的单相电路505a、505b、505，如图5a至图5c所示。因此，每个模块与汇流排系统110的三相系统的相是对应的。模块在汇流排适配器100的底盘102上的安装可以在图4b中看到，完整的单相电路505a、505b、505包括三个输入连接102a、102b、102c和输出连接104a、104b、104c，以及所述模块的元件，例如用于防止过载和短路的单极装置504，另外，还包括开关501a、501b、熔丝502和电流传感器503a、503b。
66.图5a、图5b和图5c示出了汇流排适配器100的三个独立的单相电路505a、505b、505。图5c示出了可选的用于输入连接102a、102b、102c的电流传感器503a和503b和用于输出连接104a、104b、104c的电流传感器503b，其允许监测所述这些连接中的电流值。电流值对于监测电力和控制电力而言是重要的，并且在开关501a、501b断开的情况下，电流值也允许分析所述断开之前的电流值并且能够识别断开是否由短路或由过载导致。
67.在图5a中，容纳在壳体101a中的第一单相电路505a由输入连接102a和输出连接104a以及防止过载和短路的装置504形成，该装置504为给定相启动汇流排适配器100，中断所述相的电流。
68.第二单相电路505b包括输入连接102b、输出连接104b和防止过载和短路的装置504，该装置504为第二相启动汇流排适配器100，中断所述第二相的电流。第三单相电路包括与单相电路505a、505b相似的特征，并且允许中断第三相的电流。
69.图5b示出了三个独立的单相电路505a、505b、505的单线图的另一个优选的实施例，其还包括熔丝502和开关501a、501b。因此，与汇流排适配器100的第一壳体101a相关的第一单相电路505a由输入连接102a、输出连接104a、防止过载和短路的装置504、手动开关501a和熔丝502形成。手动开关501a配备有控制器，如在图1a中可看到的，并且可以在由用户手动动作的情况下中断或建立电流。
70.第二单相电路505b包括输入连接102b、输出连接104b、防止过载和短路的装置504、熔丝502和远程启动开关501b。汇流排适配器100的远程启动开关501b包括数字信号输入，其允许远程启动以控制电流。
71.第三单相电路505c包括与图5b的单相单路505a、505b相似的特征。
72.图5c示出了三个独立的单相电路505a、505b、505的单线图的另一个优选的实施例，单相电路505a、505b、505还包括熔丝502和用于输入连接102a、102b、102c的电流传感器503a和/或用于输出连接104a、104b、104c的电流传感器503b，并且单相电路505a、505b、505还允许监测所述连接中的电流的值。由电流传感器503a、503b提供的数据将用于监测适配器100的操作。