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短路故障检测装置

阅读：537发布：2024-02-29

专利汇可以提供短路故障检测装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种短路故障检测装置，应用于电力电子变压器的短路检测，该装置包括：绝缘箱体和指示管，绝缘箱体在第一侧壁和第二侧壁上设置有平行的第一金属板和第二金属板，第一金属板和第二金属板在第二侧壁通过导体连接；第二金属板与第四侧壁形成一气腔，第二金属板能沿水平方向在气腔内滑动，气腔连通指示管，其中，指示管包括封闭部以及开口部，指示管内设有滑块。本发明可以实现对电力电子变压器的输出母线的短路故障进行检测，通过查看该输出母线的各检测装置中的滑块的位置变化情况可以知道当前的母线是否出现过短路情况，实现短路故障快速定位，进而提高故障排除效率等。，下面是短路故障检测装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种短路故障检测装置，其特征在于，应用于电力电子变压器的短路检测，所述装置包括：绝缘箱体和指示管，
所述绝缘箱体包括相互平行的第一侧壁和第二侧壁，以及相对的第三侧壁和第四侧壁；所述绝缘箱体内在所述第一侧壁和第二侧壁上设置有平行的第一金属板和第二金属板；所述第一金属板和所述第二金属板在所述第二侧壁通过导体连接；
所述第二金属板与所述第四侧壁形成一气腔，所述第二金属板能沿水平方向在所述气腔内滑动，所述气腔连通所述指示管，其中，所述指示管包括与所述第四侧壁连接的封闭部以及与所述封闭部连接的开口部，所述指示管内设有滑块；
所述第一金属板在所述第一侧壁与接入导线连接；所述第二金属板在所述第一侧壁与接出导线连接。
2.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第一金属板固定设置在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间；所述第二金属板通过第一触点在所述第一侧壁上与所述接出导线连接，并通过第二触点在所述第二侧壁上与所述导体连接。
3.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述指示管为设有刻度标识的透明管。
4.根据权利要求3所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述刻度标识包括用于指示所述滑块的初始放置位置的起始刻度标识，在所述起始刻度标识与所述指示管的末端之间设有若干第一开孔。
5.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述开口部包括被截去一侧表面而形成开口的指示管。
6.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第二金属板设有固定件。
7.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述第四侧壁上设有可开关的第二开孔。
8.根据权利要求7所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述封闭部上设有可开关的排气孔。
9.根据权利要求8所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述指示管在所述排气孔与所述滑块的初始位置之间设有预设插入距离的隔挡件。
10.根据权利要求1所述的短路故障检测装置，其特征在于，所述滑块中央包括凹槽。

说明书全文

短路故障检测装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种短路故障检测装置。

背景技术

[0002] 电力电子变压器在系统中运行时，发生短路的情况难以避免，而对于短路故障类型中，特别是以出口短路情况最为常见。当某一输出母线发生短路时，将产生巨大的过载电流，对于通常包括有保护电路的电力电子变压器往往会在第一时间内进行系统断电保护。此时，由于断电保护迅速系统将不能及时保留相关数据，故若想知道是哪一端口发生短路，只能是工作人员对各输出母线进行一一短路故障排除，因此故障排除效率较低。

发明内容

[0003] 鉴于上述的问题，本发明提供了一种短路故障检测装置，用于解决现有技术中不能及时检测出电力电子变压器的短路线路问题。

[0004] 本发明的一种短路故障检测装置，包括：应用于电力电子变压器的短路检测，所述装置包括：绝缘箱体和指示管，

[0005] 所述绝缘箱体包括相互平行的第一侧壁和第二侧壁，以及相对的第三侧壁和第四侧壁；所述绝缘箱体内在所述第一侧壁和第二侧壁上设置有平行的第一金属板和第二金属板；所述第一金属板和所述第二金属板在所述第二侧壁通过导体连接；

[0006] 所述第二金属板与所述第四侧壁形成一气腔，所述第二金属板能沿水平方向在所述气腔内滑动，所述气腔连通所述指示管，其中，所述指示管包括与所述第四侧壁连接的封闭部以及与所述封闭部连接的开口部，所述指示管内设有滑块；

[0007] 所述第一金属板在所述第一侧壁与接入导线连接；所述第二金属板在所述第一侧壁与接出导线连接。

[0008] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述第一金属板固定设置在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间；所述第二金属板通过第一触点在所述第一侧壁上与所述接入导线连接，并通过第二触点在所述第二侧壁上与所述导体连接。

[0009] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述指示管为设有刻度标识的透明管。

[0010] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述刻度标识包括用于指示所述滑块的初始放置位置的起始刻度标识，在所述起始刻度标识与所述指示管的末端之间设有若干第一开孔。

[0011] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述开口部包括被截去一侧表面而形成开口的指示管。

[0012] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述第二金属板设有固定件。

[0013] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述第四侧壁上设有可开关的第二开孔。

[0014] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述封闭部上设有可开关的排气孔。

[0015] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述指示管在所述排气孔与所述滑块的初始位置之间设有预设插入距离的隔挡件。

[0016] 作为本发明短路故障检测装置的可选方案，所述滑块中央包括凹槽。

[0017] 本发明的技术方案可以实现对电力电子变压器的输出母线的短路故障进行检测，通过查看各输出母线接入的该检测装置中的滑块的位置变化情况即可以知道当前的输出母线是否在断电前出现过短路情况，实现短路故障快速定位，进而提高故障排除效率等，实用性较好。附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

[0019] 图1为本发明实施例短路故障检测装置的结构示意图；

[0020] 图2为本发明实施例短路故障检测装置的第一金属板和第二金属板的受力示意图；

[0021] 图3为本发明实施例短路故障检测装置的第二金属板的另一种结构示意图；

[0022] 图4为本发明实施例短路故障检测装置的另一种结构示意图；

[0023] 图5为本发明实施例短路故障检测装置的滑块的另一种结构示意图；

[0024] 图6为本发明实施例的短路故障检测装置的滑块的又一种结构示意图。

[0025] 主要元件符号说明：

[0026] 1-短路故障检测装置；10-绝缘箱体；20-指示管；101-第一侧壁；102-第二侧壁；103-第三侧壁；104-第四侧壁；105-第一金属板；106-第二金属板；107-接入导线；108-接出导线；A-气腔；B-封闭部；C-开口部；200-固定件；201-第一开孔；202-第二开孔；203-管塞；
204-排气孔；205-隔挡件；210-滑块；211-勾状件；212-凹槽。

具体实施方式

[0027] 在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开保护范围限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。

[0028] 在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

[0029] 在本公开的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本公开的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

[0030] 应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

[0031] 在本公开的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本公开的各种实施例。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本公开的各种实施例中被清楚地限定。

[0032] 考虑到电力电子变压器的输出母线发生短路故障时将产生瞬间的过电流，而该过电流将产生巨大的电动力使得母线极易发生形变或损坏。可知，正是这电动力的存在而使母线易发生形变等隐患，而直接测量母线的受力的可行性很小，尤其是通过短路电流时，母线受力时间短，测量受力的设备往往来不及反应等。

[0033] 本发明提出一种短路故障检测装置来间接检测电力电子变压器的母线的短路故障，即利用当两导体间突然出现较大的短路电流时，两平行导体上将产生巨大的电动力，进而将使得通过该短路电流的导体发生相应的位移变化，并进一步转化导体的形变量为受压滑动的滑块的位移变化来直观记录发生短路时的情况，从而实现短路故障的快速检测。下面结合具体的实施例进行说明。

[0034] 实施例

[0035] 请参照图1至图6，本实施例的一种短路故障检测装置1可应用于电力电子变压器的短路故障检测，通过将该检测装置接入于各输出母线中，若短路时系统进行了断电保护或被损坏，则可通过查看该装置的相应变化即可以知道是否为当前母线发生短路故障。下面对该短路故障检测装置1的组成部分进行详细说明。

[0036] 如图1所示，该短路故障检测装置1主要包括绝缘箱体10和指示管20两大组成部分。其中，绝缘箱体10包括相互平行的第一侧壁101和第二侧壁102，以及相对的第三侧壁103和第四侧壁104，优选地，第三侧壁103和第四侧壁104也相互平行设置。而在绝缘箱体10内第一侧壁101和第二侧壁102上设置有平行的第一金属板105和第二金属板106。具体地，第一金属板105和第二金属板106在第二侧壁102通过导体连接，第一金属板105在第一侧壁
101与接入导线107连接，第二金属板106在第一侧壁101与接出导线108连接。

[0037] 可选地，第一金属板105可固定设置在第一侧壁101和第二侧壁102之间，并通过在第二侧壁102设置的导体与第二金属板106连接。具体地，第二金属板106可通过第一触点在第一侧壁101上与接出导线108连接，而在第二侧壁102的相对位置上设有与导体连接的第二触点，第二金属板106将通过第二触点在第二侧壁102上与该导体连接，其中，该导体的另一端与第一金属板105连接。

[0038] 进一步地，第二金属板106与绝缘箱体10的第四侧壁104形成一密封的气腔A，第二金属板106能沿水平方向在所述气腔A内滑动，所述气腔A连通到指示管20。通常地，该指示管20在工作时将保持水平放置以保证滑块210可在未发生短路时能保持在初始位置处。其中，该指示管20可包括与四侧壁102连接的封闭部B以及与该封闭部B连接的开口部C。该指示管20内还设有一可滑动的滑块210。

[0039] 示范性地，当有输出母线通过接入导线107接入该短路故障检测装置1时，电流将从第一金属板105流过第二金属板106，并通过接出导线108流出。此时，第一金属板105的电流方向与第二金属板106的电流方向为相反方向，如图2所示。根据两平行导体间的电动力原理，当两导体的电流同向时，两导体间产生吸引力，当两导体通有相反方向的电流时，此时两导体间产生排斥力。

[0040] 于是，在输出母线未发生短路时，第二金属板106与这两个触点正常接触，该滑块210位于指示管20内的初始位置；而当发生短路时，第一金属板105与第二金属板106在排斥的电动力的作用下将分别向外移动。第一金属板105在固定的情况下将不会滑动，而第二金属板106将受力向右滑动，于是受力向右滑动的第二金属板106将挤压所述气腔A内的气体，该滑块210将由于所述气腔A内的气压增大而被推送至该开口部C并保持在开口部C。因此，若发生短路故障，可通过查看该滑块210的前后位置是否发生相应的变化，则可以知道当前的输出母线是否发生了短路故障。此外，当第二金属板106在向右滑动时，还将断开与两个触点的连接，进而形成断路，这样在发生短路时，还可以进行断电保护。

[0041] 可选地，如图3所示，第二金属板106还设有固定件200，该固定件200可用于在发生短路时可保证第二金属板106不会因突然受力而向前倾倒并可沿着水平方向向右滑动。可选地，该固定件200还可以是设于第二金属板106的四角处的柱状结构，或者是沿第一侧壁和第二侧壁设置的板状结构或柱状结构等等。此外，该固定件200可设于第二金属板106的靠近第二侧壁102的一端，即与第二金属板106呈倒T形结构或者呈L形结构等。应当理解，该固定件200可采用较轻的塑料材质并进一步通过金属胶水等将其粘接于第二金属板106的相应位置，还可以采用空心的轻质金属材质与第二金属板106形成上述的倒T形或者L形结构等。

[0042] 本实施例中，优选地，该指示管20可采用有刻度标识的透明管，通过该带有刻度标识的透明管，可方便地观察到滑块210的位置的变化情况。具体地，该刻度标识可包括用于指示该滑块210的初始放置位置的起始刻度标识，而在该起始刻度标识与该指示管20的末端之间可设有若干个第一开孔201，这段设有若干个第一开孔201的滑动区域即形成该指示管20的开口部C。

[0043] 进一步地，指示管20上的刻度标识还可包括用于指示电动力大小的相应刻度，其中，每一刻度线代表一定大小的电动力，具体的刻度可通过实际测试得到电动力与滑块210的滑动距离的关系来确定。可以理解，当滑块210越向前滑动，即离起始刻度标识越远，则说明短路时第二金属板106所受到的电动力就越大，导致对气压压缩越大。

[0044] 其中，根据两平行导体间的电动力原理，当两平行导体间的导体截面远小于两导体间的距离时，可视导体中通过的电流均集中在轴心线上，故两导体所受的电动力将与通过的电流、导体间距及导体的长度等有关。例如，若具有相同长度l的导体1与导体2通过的电流分别为i1，i2，其中心距离相距为a，则其导体2的电动力计算公式为：而当导体的截面与导体间的距离可相比或不满足无限细长的导体长度时，则还需要考虑矩形导体的截面形状系数Kx对电动力的影响，故两平行矩形截面导体间电动力的计算公式为其中，l为长度，a为两导体中心的距离，Kx为截面形状系数，具体计算时
查表可得。

[0045] 作为另一可选的方案，如图4所示，该指示管20的开口部C可通过截去该指示管20的一侧表面，而由此形成的开口槽的滑动区域即为该指示管20的开口部C。于是，若滑块210的初始位置在封闭部B，而后停留在该开口槽形成的开口部C时，同样可知道当前输出母线发生了相应的短路故障。

[0046] 应当理解，对于未发生短路的时候，该指示部内的滑块210的位置通常位于封闭部B的预设标识位置处，而当因短路产生巨大电动力时，该滑块210才会因气腔A的气压增大的原因被推送至开口部C，并停留在开口部C。在实际使用过程中，该滑块210在封闭部B的初始位置可视实际情况进行相应的设置。

[0047] 进一步地，该绝缘箱体10在第四侧壁104上还设有一可开关的第二开孔202，该第二开孔202可用于打开后将滑动后的第二金属板106推送到上述第一触点与第二触点处，从而恢复与第一金属板105通过导体连接以及与接出导线108的连接。可以理解，当该检测装置在正常工作时，第二开孔202将处于关闭状态。

[0048] 可选地，该指示管20的末端，即开口部C的远离绝缘箱体10的一端，还可设有管塞203，这样不仅可防止滑块210由于受到过大的气压压力时滑出该指示管20。此外，该管塞
203还可在需要恢复滑块210到封闭部B的某一初始位置时将其打开，以便于推送滑块210至相应位置处。

[0049] 本实施例中，该指示管20的封闭部B上还可设有可开关的排气孔204。当该检测装置正常工作时，该排气孔204一直处于关闭状态；当需要将滑至开口部C的滑块210重新放置到封闭部B时，则将该排气孔204打开并在放置好滑块210后关闭，以便在推送滑块210时不会对第二金属板106产生气压而使其位置发生改变等。

[0050] 可选地，该指示管20在排气孔204与滑块210的初始位置之间还设有一预设插入距离的隔挡件205，用于在维护、运输等过程中阻挡滑块210滑入绝缘箱体10内，还可用于在推送滑块210到初始位置时防止滑块210推送过度。示范性地，该隔挡件205可以是插入的薄挡片或者插梢等，具体地可根据指示管20的直径来设置该隔挡件205的具体插入距离。

[0051] 优选地，如图5或图6所示，本实施例中的滑块210在远离该绝缘箱体10的一侧还可设有勾状件211，用于当滑块210停留在开口部C时便于将其重新推送至封闭部B的初始位置从而可再次正常使用。示范性地，该勾状件211可为一半圆环状或挂勾型等结构，并可通过推杆等从指示管20的末端对该勾状件211进行向封闭部B推送。

[0052] 本实施例中，该滑块210可采用如塑料泡沫件或塑料弹性件等轻质材质。除如图1或图4所示的块状结构外，进一步可选地，该滑块210还可在其中央处设有凹槽212，该凹槽212可以是如图5所示的位于中央位置的一侧，也可以是如图6所示的两侧，从而可在滑块
210的非边缘处减轻该滑块210的质量，进而来提高检测的灵敏度。

[0053] 本实施例中，该第一金属板105与第二金属板106可以选择相同的尺寸及材质。具体地，第一金属板105与第二金属板106的厚度、宽度及长度等尺寸均可相同，优选地，第一金属板105与第二金属板106均可包括但不限于采用轻质材质的不锈钢、硬铝等等。

[0054] 进一步可选地，该第一金属板105的厚度可略大于第二金属板106的厚度。当两金属板受到相同的电动力的影响时，第二金属板106可相对于第一金属板105将产生更大的滑动距离，故对气腔A的压缩效果也将更明显。应当理解，第一金属板105与第二金属板106均具有刚性特点，即在电动力作用下不会产生弯曲等形变现象。

[0055] 本发明提出一种短路故障检测装置，通过将电动力对导体产生的压力大小转化为对气压的压缩量，进而通过滑块的位置的变化来检测当前输出母线是否发生短路故障，这不仅可以实现对电力电子变压器的输出母线的短路故障的检测，还可以解决因断电而无法第一时间知道是哪条母线出现短路的定位问题，结构简单。此外，还可通过该装置中的滑块的位置变化大小还可以对短路电流产生的电动力的大小进行评估等，进而采取针对性的解决方案来提高排障效率等，具有较强的实用性。

[0056] 本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

[0057] 本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

[0058] 上述本发明序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本发明的几个具体实施场景，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

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