一种跌落式熔断器在线监测装置

技术领域

本发明涉及配电设备技术领域，具体地说是一种跌落式熔断器在线监测装置。

背景技术

跌落式熔断器是常用的一种短路保护开关，当跌落式熔断器跌落断开时，有一个明显的断开点，具备隔离开关的功能，给检修段线路和设备创造了一个安全作业环境，在检修人员进行故障检修时可增加其安全性。

跌落式熔断器在线监测装置是一种用于监测跌落式熔断器工作状态的设备，通过实时监测熔断器的温度、电流、电压等参数来判断熔断器是否正常工作，并及时发出警报或采取其他措施，及时发现熔断器异常，提高电力系统的可靠性和安全性。

中国专利公告号为：CN219737738U，跌落式熔断器在线监测装置，安装于跌落式熔断器的熔管上，包括：微处理器以及电流传感器、位置传感器、温湿度传感器、GPS定位模组、无线通信模组和供电组件；电流传感器与区域配电网输电线路连接，用于获取输电线路电流，并发送给微处理器；位置传感器和GPS定位模组将跌落式熔断器的位置信息和GPS定位信息发送给微处理器；温湿度传感器用于获取环境温度及湿度并发送给微处理器；微处理器通过无线通信模组与上级服务器通信连接；供电组件包括：相互连接的CT取电与电源管理部件和电池供电部件；上述装置结构简单、稳定性高、响应及时、功耗低，能够实现对区域配电网内的各个跌落式熔断器状态的实时在线监测；但上述装置在进行开合闸时，需要人工手动进行操作，且过程中容易产生电弧，出现火光，危害设备和人员的安全。

综上，因此本发明提供了一种跌落式熔断器在线监测装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供了一种跌落式熔断器在线监测装置，通过设置隔离防弧装置进行灭弧，以解决现有技术中开合闸容易产生火光的问题。

本发明具体的技术方案如下：

一种跌落式熔断器在线监测装置，包括支柱，所述支柱的上方套设有隔离防弧装置，所述隔离防弧装置的下方设置有载熔件铜帽，所述载熔件铜帽的下方设置有带CT外壳上触头，所述带CT外壳上触头的下方设置有无线CT检测模块，所述无线CT检测模块的下方设置有载熔件活动钩，所述载熔件活动钩的下方设置有熔管，所述熔管的下方设置有下装头防腐罩，所述载熔件活动钩的一侧转动连接有机械推拉管，所述机械推拉管远离载熔件活动钩的一侧设置有电机罩。

优选的一种技术方案，所述隔离防弧装置的下方螺栓连接有防雨盖，所述防雨盖的下方螺栓连接有上触头磷铜片，所述隔离防弧装置的底部螺栓连接有隔离板弹簧罩，所述隔离板弹簧罩的一侧螺纹连接有隔离板销子，所述隔离板弹簧罩的一侧固定连接有隔离板弹簧，所述隔离板弹簧远离隔离板弹簧罩的一侧固定连接有防弧装置隔离板，所述隔离防弧装置的内壁上设置有滑轨，所述防弧装置隔离板与滑轨滑动连接，所述隔离板弹簧用于储存弹射动能。

优选的一种技术方案，所述无线CT检测模块包括无线电流互感器、位移传感器、无线测温传感器，所述带CT外壳上触头的内部设置有光伏取电板，所述光伏取电板用于实现光伏低功耗供电。

优选的一种技术方案，所述熔管的底端设置有熔管下套，所述熔管下套的侧面螺栓连接有下触头，所述下触头的侧面螺栓连接有载熔件挂钩，所述载熔件挂钩远离下触头的一端与支柱的底端螺栓连接，所述熔管的侧面螺栓固定有挂钩，所述载熔件挂钩用于带动挂钩移动，从而实现对熔管的控制。

优选的一种技术方案，所述电机罩的底端螺栓连接有电机罩底板，所述支柱的侧面固定连接有安装支架，所述安装支架的上方螺栓连接有支架安装板，所述支架安装板的上方螺栓连接有齿条卡片，所述齿条卡片的上方螺栓连接有齿条压片，所述齿条压片的上方螺栓连接有塑料垫条，所述塑料垫条的上方螺栓连接有电机安装板，所述电机安装板的上方固定连接有高速12V电机，所述齿条压片、齿条卡片和支架安装板对传动齿条的位置进行限制。

优选的一种技术方案，所述机械推拉管远离载熔件活动钩的一端螺栓连接有推拉臂连接头，所述推拉臂连接头远离机械推拉管的一端螺栓连接有传动齿条，所述传动齿条用于控制推拉臂连接头的移动，所述机械推拉管靠近载熔件活动钩的一端底部螺纹连接有推动块。

优选的一种技术方案，所述高速12V电机的输出端上固定连接有转轮，所述转轮的下方设置有传动齿轮，所述传动齿轮与传动齿条啮合连接，所述传动齿轮用于控制传动齿条的移动。

优选的一种技术方案，所述传动齿轮的下方设置有传动齿轮压片，所述传动齿轮压片的两侧与支架安装板螺栓连接，所述传动齿轮压平用于限制传动齿轮的位置。

优选的一种技术方案，所述安装支架与电机罩底板螺栓连接，所述转轮的底端开设有凹槽，所述传动齿轮的顶端设置有凸柱，所述凹槽与凸柱的尺寸相适应，所述转轮用于带动传动齿轮移动。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.本发明利用隔离防弧装置进行灭弧，相对于传统的开合闸操作，降低了火花引发的火灾风险，提高设备的安全性和可靠性，且传统的开合闸操作需要经过一系列的检测和处理，而使用隔离防弧装置可以简化操作流程，减少人工干预，提高操作效率。

2.本发明利用高速12V电机进行开合闸，实现自动化操作，减少人工干预，提高操作的准确性和一致性，精确控制跌落式熔断器的操作时间和频率，避免不必要的能量浪费。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明隔离防弧装置拆解示意图。

图3是本发明防弧装置隔离板示意图。

图4是本发明熔管示意图。

图5是本发明电机罩拆解示意图。

图6是本发明传动齿轮示意图。

图7是本发明传动齿轮压片示意图。

图8是本发明安装支架示意图。

图9是本发明转轮示意图。

图10是本发明测量系统示意图。

图11是本发明数据采集和传输示意图。

图12是本发明光伏取电板示意图。

图13是本发明推动块示意图。

图中：

1、隔离防弧装置；2、防弧装置隔离板；3、防雨盖；4、上触头磷铜片；5、支柱；51、安装支架；6、电机罩；7、高速12V电机；8、电机安装板；9、塑料垫条；10、齿条压片；11、齿条卡片；12、转轮；13、传动齿轮；14、支架安装板；15、传动齿轮压片；16、电机罩底板；17、传动齿条；18、推拉臂连接头；19、机械推拉管；191、推动块；20、载熔件活动钩；21、载熔件铜帽；22、带CT外壳上触头；23、无线CT检测模块；24、光伏取电板；25、熔管；251、挂钩；26、熔管下套；27、下装头防腐罩；28、载熔件挂钩；29、下触头；30、隔离板弹簧罩；31、隔离板弹簧；32、隔离板销子。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

如图1-13所示，本发明提供一种跌落式熔断器在线监测装置，包括支柱5，所述支柱5的上方套设有隔离防弧装置1，所述隔离防弧装置1的下方设置有载熔件铜帽21，所述载熔件铜帽21的下方设置有带CT外壳上触头22，所述带CT外壳上触头22的下方设置有无线CT检测模块23，所述无线CT检测模块23的下方设置有载熔件活动钩20，所述载熔件活动钩20的下方设置有熔管25，所述熔管25的下方设置有下装头防腐罩27，所述载熔件活动钩20的一侧转动连接有机械推拉管19，所述机械推拉管19远离载熔件活动钩20的一侧设置有电机罩6。

作为本发明的一种实施方式，所述隔离防弧装置1的下方螺栓连接有防雨盖3，所述防雨盖3的下方螺栓连接有上触头磷铜片4，所述隔离防弧装置1的底部螺栓连接有隔离板弹簧罩30，所述隔离板弹簧罩30的一侧螺纹连接有隔离板销子32，所述隔离板弹簧罩30的一侧固定连接有隔离板弹簧31，所述隔离板弹簧31远离隔离板弹簧罩30的一侧固定连接有防弧装置隔离板2，所述隔离防弧装置1的内壁上设置有滑轨，所述防弧装置隔离板2与滑轨滑动连接，所述隔离板弹簧31用于储存弹射动能，隔离防弧装置1的材质是铁，并将锌电镀在隔离防弧装置1表面，形成镀层，以增大传热能力和防止生锈。

作为本发明的一种实施方式，所述无线CT检测模块23包括无线电流互感器、位移传感器、无线测温传感器，所述带CT外壳上触头22的内部设置有光伏取电板24，所述光伏取电板24用于实现光伏低功耗供电。

作为本发明的一种实施方式，所述熔管25的底端设置有熔管下套26，所述熔管下套26的侧面螺栓连接有下触头29，所述下触头29的侧面螺栓连接有载熔件挂钩28，所述载熔件挂钩28远离下触头29的一端与支柱5的底端螺栓连接，所述熔管25的侧面螺栓固定有挂钩251，所述载熔件挂钩28用于带动挂钩251移动，从而实现对熔管25的控制，熔管25的内部设置有熔丝，熔丝的材质为银铜合金，熔点高且具有一定的机械强度，当电路中的电流超过跌落式熔断器所规定的最大电流值时，熔管25内部会因电流通过而发生加热，直到熔管25内部的温度超过熔丝的熔点，熔丝熔化断裂，电路中断，阻止电流通过，防止过载、短路等电路异常情况对设备和系统造成损害。

作为本发明的一种实施方式，所述电机罩6的底端螺栓连接有电机罩底板16，所述支柱5的侧面固定连接有安装支架51，所述安装支架51的上方螺栓连接有支架安装板14，所述支架安装板14的上方螺栓连接有齿条卡片11，所述齿条卡片11的上方螺栓连接有齿条压片10，所述齿条压片10的上方螺栓连接有塑料垫条9，所述塑料垫条9的上方螺栓连接有电机安装板8，所述电机安装板8的上方固定连接有高速12V电机7，所述齿条压片10、齿条卡片11和支架安装板14对传动齿条17的位置进行限制。

作为本发明的一种实施方式，所述机械推拉管19远离载熔件活动钩20的一端螺栓连接有推拉臂连接头18，所述推拉臂连接头18远离机械推拉管19的一端螺栓连接有传动齿条17，所述传动齿条17用于控制推拉臂连接头18的移动，所述机械推拉管19靠近载熔件活动钩20的一端底部螺纹连接有推动块191，推动块191与熔管25的侧面形状相适应。

作为本发明的一种实施方式，所述高速12V电机7的输出端上固定连接有转轮12，所述转轮12的下方设置有传动齿轮13，所述传动齿轮13与传动齿条17啮合连接，所述传动齿轮13用于控制传动齿条17的移动。

作为本发明的一种实施方式，所述传动齿轮13的下方设置有传动齿轮压片15，所述传动齿轮压片15的两侧与支架安装板14螺栓连接，所述传动齿轮压平15用于限制传动齿轮13的位置。

作为本发明的一种实施方式，所述安装支架51与电机罩底板16螺栓连接，所述转轮12的底端开设有凹槽，所述传动齿轮13的顶端设置有凸柱，所述凹槽与凸柱的尺寸相适应，所述转轮12用于带动传动齿轮13移动。

实施例1：

如图1-13所示，本实施例以对10kV锁厂线进行监测为例，线路总长度为10.62km，线路主干线型号为JKLGYJ-240，线路共接带25台公变、容量共计12620KVA，27台专变、容量共计6120KVA。

如图10所示，首先将安装支架51与电杆变压器上面的三角铁横担进行固定，为后级线路提供过载和短路保护；也可装在长线路末端或分支线路上，对继电保护保护不到的范围提供保护，检测电流信息。

随后在配电低压侧安装智能融合终端；智能融合终端是一种现有产品，集配用电台区用电信息采集、设备状态监测及通讯组网、就地化分析决策、主站通信及协同计算等功能于一体，并配套有应用软件。

如图10所示，安装完毕后，跌落式熔断器在线监测装置与智能融合终端构成无线连接，跌落式熔断器在线监测装置安装在交流50Hz，额定电流200A及以下的线路中，对10kV的线路进行检测；智能融合终端在低压侧设置有电流互感器，对0.4kV的线路进行检测。

随后启动跌落式熔断器在线监测装置和智能融合终端；如图11所示，此时无线CT检测模块23中的无线电流互感器采集高压侧电流信号，智能融合终端采集低压侧电流、电压、功率、电能量等数据，且智能融合终端接收无线电流互感器的测量数据，利用应用软件计算变压器损耗，并上传数据至自动化主站。

计算过程中，根据配变低压侧电流、电压实测值，计算变压器实际输出有功功率；根据高压侧电流实测值及配变参数，理论计算变压器输入有功功率，最终计算获取变压器有功损耗，使用的公式包括：

P

ΔA＝P

Δ(ΔA)＝ΔA

其中，低压侧电流信号取自JP柜进线CT，低压侧电压信号取自JP柜低压母线。

本实施例中，该线路共更换4台高耗能配变(同容量)，计算更换前11天线损数据后可知，日均损失电量为874.78度、日均线损率为2.95％；计算更换后11天线损数据后可知，日均损失电量为857.1度、日均线损率为2.71％；相比之下，日均损失电量较改造前减少17.68度，日均线损率下降0.24％，最终确定更换高耗能配电对线路损耗的影响。

本实施例的目的在于，利用跌落式熔断器在线监测装置对电路进行保护的同时，建立配变能效指标监测体系，通过采集配变运行数据，分析投运后高效节能配变损耗是否满足《电力变压器能效限定值及能效等级》标准要求，为后续变压器能效提升工作提供数据支撑。

实施例2：

如图1-13所示，本实施例以跌落式熔断器智能断开电路为例；在日常工作中，为了对电路进行检修维护，往往要断开跌落式熔断器，进行停电操作；常见的跌落式熔断器断开时，由于电路处于高压运行状态，容易产生大量电弧，对人员和设备造成威胁。

本实施例中，无线CT检测模块23首先远程接收到断开电路的指令；如图9所示，随后高速12V电机7启动，带动转轮12转动，转轮12利用凹槽与传动齿轮13的凸柱相配合，带动传动齿轮13转动；在初始状态下，传动齿轮13的凸柱位于凹槽的一侧边缘，转轮12在发生转动时，凸柱相对于凹槽首先进行滑动，因而不会立即带动传动齿轮13转动，直到凸柱移动到凹槽的另一侧边缘；此过程使得高速12V电机7拥有充足的加速时间，提高高速12V电机7运行的稳定性，从而提高传动齿轮13转动的稳定性，并使传动齿轮13具有较快的初速度；如图6所示，随后传动齿轮13转动带动传动齿条17移动，传动齿条17推动推拉臂连接头18移动，进而推动机械推拉管19移动，如图13所示，机械推拉管19利用推动块191，将熔管25向远离支柱5的方向推动；此过程中，由于传动齿轮13具有较快的初速度，从而使机械推拉管19在推动熔管25运动时具有较快的初速度。

熔管25移动的瞬间，载熔件铜帽21与上触头磷铜片4相对分离，电流的通路被打断，电流形成的磁场崩溃，产生电磁感应力，在载熔件铜帽21与上触头磷铜片4之间产生电压；由于电流中断，载熔件铜帽21与上触头磷铜片4之间之间的电压瞬间升高，导致空气或其他绝缘物质中的电子被电离，形成一个电离层；电离层中的电子具有自由移动的能力，当电压升高到足够高的程度时，电离层中的电子开始移动，产生明亮的电弧，并持续存在，直到电压降低到不能维持电弧的程度；一般来说，载熔件铜帽21与上触头磷铜片4分离的速度越快，电弧对于设备的影响就越小，因此提高机械推拉管19在推动熔管25运动时的初速度，能够有效减小电弧对于设备的影响。

如图1-2所示，在跌落式熔断器正常工作状态下，载熔件铜帽21向上挤压上触头磷铜片4，从而使载熔件铜帽21与上触头磷铜片4相对固定，此时隔离板弹簧31受力变形，但熔管25整体处于受力平衡状态；当机械推拉管19推动熔管25移动时，熔管25的角度发生偏转，使熔管25不再处于受力平衡状态，此时隔离板弹簧31自然复位，推动防弧装置隔离板2沿隔离防弧装置1内壁上的滑轨滑动，从而对载熔件铜帽21产生远离隔离防弧装置1的推力，进一步加快载熔件铜帽21与上触头磷铜片4分离的速度，并且能迅速拉长电弧，有利于迅速减小弧柱中的电位梯度，增加电弧与周围介质的接触面积，加强冷却和扩散。

如图4所示，当熔管25向远离支柱5的方向转动时，熔管下套26带动下触头29相对载熔件挂钩28转动，使熔管25以载熔件挂钩28为中心转动；值得注意的是，本实施例中，熔管25在转动一定角度后，最终受挂钩251影响，被载熔件活动钩20再次固定；此时载熔件铜帽21与上触头磷铜片4完全分离，电路处于中断状态，载熔件活动钩20能够避免熔管25过度转动，与其他设备发生碰撞，造成熔管25机械损坏。

同时无线CT检测模块23利用位移传感器检测到熔管25发生偏转，并生成电信号进行无线传输，进而通知工作人员电路已断开，可进行下一步检修操作。

如图2所示，载熔件铜帽21与上触头磷铜片4分离产生电弧时，隔离防弧装置1将载熔件铜帽21和上触头磷铜片4包围在内侧，避免电弧快速逸出隔离防弧装置1，对其他设备造成破坏；同时当电弧靠近隔离防弧装置1时，由于隔离防弧装置1具有磁性，因此隔离防弧装置1具有把电弧拉入隔离防弧装置1的磁场力，进一步防止电弧逸出。

如图2所示，隔离防弧装置1由大量铁栅片组成，当电弧进入隔离防弧装置1时，基于短弧原理，电弧被引入铁栅片的缺口中，使电弧被分成多个串联的短弧，此过程限制了电弧直径，增加了弧隙压力，同时电弧被拉长，并与铁栅片紧密接触，加强冷却作用，加强电弧内的复合过程，最终使电弧熄灭。

实施例3：

如图1-13所示，本实施例以跌落式熔断器智能连接电路为例；在对跌落式熔断器进行安装时，通常要将载熔件铜帽21与上触头磷铜片4进行闭合，从而使电流正常流通；当载熔件铜帽21与上触头磷铜片4进行闭合时，由于载熔件铜帽21与上触头磷铜片4之间存在一定的距离，在载熔件铜帽21与上触头磷铜片4接触的瞬间出现电流突变，引起周围空气中的电离，从而产生高电压的电弧，对人员和设备造成威胁。

本实施例中，无线CT检测模块23首先远程接收到连接电路的指令；如图9所示，随后高速12V电机7启动，带动转轮12转动，转轮12利用凹槽与传动齿轮13的凸柱相配合，带动传动齿轮13转动；如图6所示，随后传动齿轮13转动带动传动齿条17移动，传动齿条17推动推拉臂连接头18移动，进而利用机械推拉管19拉动载熔件活动钩20移动；如图1所示，此时载熔件活动钩20相对熔管25斜向上移动，并最终与挂钩251向贴合；随后载熔件活动钩20利用挂钩251，对熔管25产生向上转动的拉力；此时熔管下套26带动下触头29相对载熔件挂钩28转动，使熔管25以载熔件挂钩28为中心转动。

随着熔管25的转动，载熔件铜帽21逐渐移动到上触头磷铜片4的下方，如图2所示，随后载熔件铜帽21推动防弧装置隔离板2沿隔离防弧装置1内壁上的滑轨滑动，使隔离板弹簧31变形；同时载熔件铜帽21向上推动上触头磷铜片4，并最终与上触头磷铜片4卡紧，形成受力平衡，从而完成电路的连接。

常见的跌落式熔断器在进行闭合时，通常使用推杆手动向上推动熔管25，此过程中由于工作人员在底部操作不便，熔管25极易出现偏斜，无法快速完成闭合操作；本实施例利用载熔件活动钩20对熔管25进行拉拽，使熔管25能够快速稳定闭合，且闭合过程中熔管25不易与其他设备发生碰撞，大幅提高了跌落式熔断器闭合操作的安全性。

对于载熔件铜帽21与上触头磷铜片4进行闭合时产生的电弧，本实施例利用隔离防弧装置1，基于短弧原理对电弧进行抑制；此外在常见的跌落式熔断器进行闭合操作时，还需要对天气和风速进行观察测量，防止电弧被风吹动拉长，而本实施例利用隔离防弧装置1对上触头磷铜片4进行多方位的包裹，有效减少了外部强风对电弧的影响。

本发明的实施方式是为了示例和描述起见而给出的，尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。