CN108933050B

CN108933050B - 电气开关装置

Info

Publication number: CN108933050B
Application number: CN201810505989.XA
Authority: CN
Inventors: 哈里什·塔尔马勒
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2018-05-24
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2038-05-24
Also published as: CN108933050A

Abstract

本发明提供了一种改进的电气开关装置(200)。该电气开关装置(200)包括多个接触机构(202A‑D)，使得至少一个接触机构(202D)具有的负载额定电流不同于其余接触机构(202A‑C)的负载额定电流。每个接触机构(202A‑D)具有可连接到电源(306，404)的固定接触元件(204A‑D)和可连接到电力负载(308)的活动接触元件(206A‑D)。电气开关装置(200)还包括驱动装置(208)，该驱动装置能够在每个接触机构(202A‑D)的活动接触元件(206A‑D)和固定接触元件(204A‑D)之间建立接触，以从电源(306，404)向电力负载(308)供应电力。

Description

电气开关装置

技术领域

本发明涉及电气开关装置领域，更具体地，涉及一种具有带不同负载额定电流的接触机构的电气开关装置。

背景技术

通常，在正常和超负荷应用下，电气开关装置被用来接通-承载-切断电流。电气开关装置包括连接到电源和电负载的多个接触机构(也称为极)。每个接触机构包括可连接到电源的固定元件和可连接到电力负载的活动元件。在电气开关装置处于“断开”状态下，活动接触元件不与相应的固定接触元件接触，并且因此，电源没有连接到电负载。在“闭合”状态下，活动接触元件与相应的固定接触元件接触。因此，电源连接到电负载。

根据单个负载额定电流，接触机构被设计为将电流从电源输送到电负载。所有接触机构的负载额定电流相同。

例如，电气开关装置可以是一种用于管理电力供应与应急电源之间切换的电气面板的部件，诸如柴油发电机(DG)。该DG可以被设计成产生单相配电或三相配电的电流。例如，在电信应用中，该DG应该产生100安培单相配电的电流和60安培三相配电的电流。为了符合DG对单相配电和三相配电的需求，电气面板使用多个电气开关，每个电气开关具有一个或多个带有相同负载额定电流的接触机构(极点)。

图1示出了具有现有技术的电气面板100的示例性配电管理系统101的示意图。电气面板100由电气开关装置102、电气开关装置104和电气开关装置106组成。电气开关装置102具有4个接触机构120A-D，其负载额定电流为60安培。电气开关装置102被配置用于从电力供应108向电力负载110供应电流。例如，电力负载可以是电信部件，比如基站的部件。电气开关装置104具有3个接触机构114A-C，其负载额定电流为60安培。电气开关装置106具有4个接触机构116A-D，其负载额定电流为30安培。电气开关装置104和106被配置为从应急电源112向电力负载110供应电流。应急电源112可以是单相或三相。电气面板100适于与单相和三相应急电源112一起使用。

当电力供应108存在时，电气开关装置102处于闭合状态，而电气开关装置104和106处于断开状态。因此，电气开关装置102从电力供应108向电力负载110供应电流。

当电力供应108不可用时，电气开关装置102处于断开状态，并且电气开关装置104和电气开关装置处于闭合状态。

当电气面板100要与三相应急电源112一起使用时，电气开关装置104的接触机构114A-C不使用短路链路单独连接到电力负载110，而电气开关装置106的接触机构116A-D需要使用短路链路122永久短路，以满足从三相应急电源112向电力负载供应60A电流的需求。当电气面板100要与单相应急电源112一起使用时，电气开关装置104的接触机构114A-C使用短路链路124短路，并且电气开关装置106的接触机构116A-D永久短路以满足从单相应急电源112向电力负载110提供100安培电流的需求。

然而，图1的电气面板100需要两个电气开关装置104和106以满足单相和三相应急电源112的需求。而且，电气面板100在电气开关装置106的输入和输出侧采用短路链路122。这些因素可以显著增加电气面板100的成本和尺寸。此外，在电气面板100中涉及大量配线活动，以使电气开关装置104和106正确工作。另外，电气开关装置102和电气开关装置104使用机械互锁件118机械互锁，以确保安全性，而电气开关装置102和电气开关装置106未机械互锁。然而，电气开关装置102和电气开关装置104的互锁通过复杂的电气线路来实现，这也可能导致危险。此外，在配电管理系统101中，由于部件数量巨大，组装电气面板100所需的时间也很长。

综上所述，需要一种能够满足单相和三相应急电源需求的单电气开关装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有不同负载额定电流的接触机构的电气开关装置，以满足单相和三相应急电源的要求。

本发明的目的是由包括多个接触机构的电气开关装置来实现的。接触机构可以是红色、黄色、绿色和中性节点。至少一个接触机构具有与其余接触机构的负载额定电流不同的负载额定电流。即至少一个接触机构具有足以作为单相应急电源的中性节点的负载额定电流。在一个实施例中，至少一个接触机构比其余接触机构具有更高的负载额定电流。例如，至少一个接触机构具有100安培至140安培范围内的负载额定电流，而其余接触机构具有60安培至110安培范围内的负载额定电流。可以注意到，接触机构的负载额定电流是基于标准要求规定的，比如印度的电信标准要求至少一个接触机构(中性节点)为110A安培，而其余接触机构(R-Y-G节点)是60安培。在另一个实施例中，至少一个接触机构要比其余接触机构具有更低的负载额定电流。

每个接触机构包括可连接到电源的固定接触元件和可连接到电力负载的活动接触元件。电气开关装置包括驱动装置，该驱动装置能够在所述每个接触机构的活动接触元件与固定接触元件之间建立接触，以从电源向电力负载供电。例如，驱动装置可以是电磁单元，比如电磁线圈或机械器件，比如隔离开关。

电气开关装置还包括能够使其余接触机构短路的短路装置。例如，短路装置可能是短路链路。当电气开关装置与单相应急电源一起使用时，其余接触机构短路能够使得预期电流向电力负载传递。然而，当电气开关装置与三相应急电源一起使用时，电气开关装置不需要短路装置。有利的是，电气开关装置能够很容易配置为与单相应急电源以及三相应急电源一起使用。

本发明的目的还通过提供电气面板来实现，该电气面板包括壳体、可连接到主电源和电力负载的第一电气开关装置，以及可连接到次级电源(306)和电力负载的第二电气开关装置。有利的是，可以使用来自单相或三相应急电源的单个电气开关装置将电力输送到电力负载。使用机械互锁在壳体中将第一电气开关装置与第二电气开关装置互锁。使用机械互锁的电气开关装置的互锁确保了电气面板运行期间的安全性。而且，消除了使用复杂配线互锁电气开关装置的需要。

第二电气开关装置包括多个接触机构，其中至少一个接触机构具有的负载额定电流不同于其余接触机构的负载额定电流。每个接触机构包括可连接到电源的固定接触元件和可连接到电力负载的活动接触元件。第二电气开关装置包括驱动装置，该驱动装置能够在所述每个接触机构的活动接触元件与固定接触元件之间建立接触，以从电源向电力负载供电。

其中，至少一个接触机构具有110安培的负载额定电流，并且其余接触机构具有60安培的负载额定电流。

此外，第二电气开关装置包括短路装置，该短路装置能够在电源为单相电源的情况下使其余接触机构短路。

本发明的目的由包括上述电气面板的配电管理系统来实现。例如，配电管理系统可以被用来向诸如基站的电信部件供电。

本发明的上述和其他特征现将参照附图来说明。所示出的实施例是为了说明，并非旨在限制本发明。

附图说明

参照下面附图中示出的实施例，本发明得到进一步的描述，其中：

图1是具有现有技术的电气面板100的示例性配电管理系统的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的具有不同负载额定电流的接触机构的示例性开关装置的示意图。

图3是根据本发明一个实施例的具有采用图2的电气开关装置的电气面板的示例性配电管理系统的示意图。

图4是根据本发明另一个实施例的带有采用图2的电气开关装置的电气面板的示例性配电管理系统的示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种改进的电气面板。参照附图描述了各种实施例，其中类似的附图标记用于指代附图，其中相同的标记始终用于指代相同的部件。在以下描述中，以解释为目的，阐述了许多具体细节，以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。显然，这样的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。

图2是一种根据本发明实施例的示例性电气开关装置200的示意图。该电气开关装置200包括接触机构202A-D。接触机构202A-D是电气开关装置200的红色、黄色、绿色和中性极。接触机构202A-D包括固定接触元件204A-D和活动接触元件206A-D。固定接触元件204A-D可连接到电力负载，而活动接触元件206A-D可连接到诸如柴油发电机的应急电源。

电气开关装置200包括一种驱动装置208，其能够在活动接触元件206A-D与相应的固定接触元件204A-D之间建立接触，以从电源向电力负载供电。在一个实施例中，驱动装置208可以是一种使活动接触元件206A-D与固定接触元件204A-D接触的电磁器件。

根据本发明，接触机构202A-C具有相同的负载额定电流。接触机构202D具有不同于接触机构202A-C的额定电流。例如，接触机构202A-C具有60安培的负载额定电流。接触机构202D具有110安培的负载额定电流。

对于单相应急电源，使用短路链路(例如，如图4所示)使接触机构202A-C短路并且将接触机构220D用作中性节点以实现期望电流(例如，100安培)。例如，接触机构202A-C提供60安培×3＝180安培，而接触机构202D提供110安培。对于三相应急电源，当接触机构202A-D的负载额定电流满足期望电流(例如，60安培)时，接触机构202A-D不使用短路链路短路。

图3是根据本发明一个实施例的具有采用图2的电气开关装置200的电气面板302的示例性配电管理系统300的示意图。配电管理系统300包括电气面板302、电力供应304、应急电源306和电力负载308。

电力供应304是电力负载308的主要电力来源。尤其是当电力供应304不可用时，应急电源306是电力负载308的次级电力来源。应急电源306可以是诸如柴油发电机的发电机组。在该实例中，应急电源306是三相发电机组。

电气面板302是管理在电力供应304到应急电源306之间或反之亦然的切换的器件。当连接到电力供应304或应急电源306时，电气面板302向电力负载308供电。电气面板302包括壳体303、电气开关装置310和电气开关装置200。使用机械互锁320在壳体303内将电气开关装置310和电气开关装置200在电气面板302中机械互锁。

电气开关装置310被配置成在电气开关装置310闭合状态期间(即，当电力供应304可用时)从电力供应304向电力负载308供电。电气开关装置310包括具有相同负载额定电流(例如60安培)的接触机构312A-D。接触机构312A-D包括固定接触元件314A-D和活动接触元件316A-D。固定接触元件314A-D连接到电力供应304，而活动接触元件316A-D连接到电力负载308。电气开关装置310包括驱动装置318，当电力供应304可用时，该驱动装置能够在活动接触元件316A-D和固定接触元件314A-D之间建立接触。当活动接触元件316A-D与固定接触元件314A-D接触时，电流通过接触机构312A-D从电力供应304流向电力负载308。

电气开关装置200被配置成在电气开关装置200闭合状态期间(即，当电力供应304不可用时)从应急电源306向电力负载308供电。

在示例性操作中，当电力供应304可用时，电气开关装置310处于闭合状态，并且电气开关装置200处于断开状态。因此，来自电力供应304的电被供应到电力负载308。另一方面，当电力供应源304不可用时，电气开关装置310处于断开状态，并且电气开关装置200处于闭合状态。因此，来自应急电源306的电被供应到电力负载308。在应急电源306是三相发电机组的情况下，使用电气开关装置200的接触机构202A-D而不使用短路链路，因为所有接触机构202A-D都满足60安培的要求。

图4是根据本发明另一实施例的具有采用图2的电气开关装置200的电气面板302的示例性配电管理系统400的示意图。除了图4的配电管理系统400与单相应急电源404一起使用之外，配电管理系统400与配电管理系统300类似。在这种情况下，可以看出，接触机构202A-C使用短路链路402短路并且接触机构202D被用于应急电源404的中性路径。因此，接触机构202A-C满足60安培(60×3＝180安培)的要求，而接触机构202D满足100安培的要求，因为接触机构202D具有110A的负载额定电流(高于接触机构202A-C)。这消除了需要两个电气开关装置以满足单相应急电源的相同要求。因此，具有单个电气开关装置200的电气面板302可以用于单相或三相应急电源。

在上述各种实施例中，配电管理系统满足电信标准(例如，110A的中性节点)的需求。根据本发明，消除了对两个电气开关装置的需要，并且因此显著降低了电气面板的成本和尺寸。而且，通过采用单个电气开关装置减少了电气面板的功耗。此外，对大量配线来使电子面板运行的需要也被消除，并且电气面板易于组装。电气面板含有较少数量的组件和低碳排放。

虽然已经参照上述实施例详细描述了本发明，但应当理解，本发明不限于这些实施例。鉴于本公开内容，在不脱离本发明各种实施例的范围的情况下，本领域技术人员将会进行许多完善和改动，如本文所述。因此，本发明的范围由以下的权利要求来表示，而不是通过上述说明。所有的改动、修善和变化都在权利要求的含义和范围内进行。

Claims

1.一种电气开关装置(200)，包括：

多个接触机构(202A-D)，每个接触机构(202A-D)包括：

能够连接到电源(306，404)的固定接触元件(204A-D)；

能够连接到电力负载(308)的活动接触元件(206A-D)；以及

驱动装置(208)，该驱动装置能够在所述每个接触机构(202A-D)的所述活动接触元件(206A-D)与所述固定接触元件(204A-D)之间建立接触，以从所述电源(306，404)向所述电力负载(308)供电，其特征在于，至少一个接触机构(202D)具有的负载额定电流不同于其余的接触机构(202A-C)的负载额定电流以满足单相和三相应急电源的要求，其中所述电气开关装置(200)还包括能够使所述其余的接触机构(202A-C)短路的短路装置。

2.根据权利要求1所述的电气开关装置(200)，其中，所述至少一个接触机构(202D)具有足以用作单相应急电源的中性节点的负载额定电流。

3.根据权利要求1所述的电气开关装置(200)，其中，所述至少一个接触机构(202D)具有高于所述其余的接触机构(202A-C)的负载额定电流。

4.根据权利要求1所述的电气开关装置(200)，其中，所述至少一个接触机构(202D)具有低于所述其余的接触机构(202A-C)的负载额定电流。

5.一种电气面板(302)，包括：

壳体(303)；

能够连接到主电源(304)和电力负载(308)的第一电气开关装置(310)；以及

根据权利要求1-4中任一项的第二电气开关装置(200)，其中，所述第二电气开关装置(200)能够连接到次级电源(306，404)和所述电力负载(308)。

6.根据权利要求5所述的电气面板(302)，其中，使用机械互锁(320)在所述壳体(303)中将所述第一电气开关装置(310)与所述第二电气开关装置(200)互锁。

7.根据权利要求5或6所述的电气面板(302)，其中，所述第二电气开关装置(200)包括能够使其余的接触机构(202A-C)短路的短路装置。

8.一种配电管理系统(300，400)，包括根据权利要求5至7中任一项所述的电气面板(302)。