故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器

故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)实用新型专利

(10)授权公告号

(45)授权公告日

(21)申请号2.3

(22)申请日2021.04.23

(73)专利权人施耐德电气（中国）有限公司

地址北京市朝阳区望京东路6号A

(72)发明人李瑞　陈人杰　马锋

(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所

11105

代理人陈钘

(51)Int.Cl.

/24(2006.01)

/10(2006.01)

/12(2006.01)

(54)实用新型名称

故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器

(57)摘要

本实用新型公开一种故障排除前具有自锁

功能的过欠压保护器。过欠压保护器包括：壳体；

驱动机构，固定于壳体内；支撑杆，枢接于壳体

内，驱动机构可驱动支撑杆在吸合位置与脱离位

置之间旋转；以及手柄组件，枢接于壳体内，手柄

组件可在分闸位置与合闸位置之间运动，其中，

当支撑杆位于吸合位置时，支撑杆远离手柄组件

的运动路径，使手柄组件可切换于分闸位置与合

闸位置之间；当支撑杆位于脱离位置时，支撑杆

位于手柄组件的运动路径中，阻碍手柄组件从分

闸位置切换至合闸位置。

权利要求书2页说明书6页附图5页

2022.01.25

1.一种故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该过欠压保护器包括：

壳体；

驱动机构，固定于该壳体内；

支撑杆，枢接于该壳体内故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，该驱动机构可驱动该支撑杆在吸合位置与脱离位置之间旋

转；以及

手柄组件，枢接于该壳体内，该手柄组件可在分闸位置与合闸位置之间运动，

其中，当该支撑杆位于该吸合位置时，该支撑杆远离该手柄组件的运动路径，使该手柄

组件可切换于该分闸位置与该合闸位置之间；当该支撑杆位于该脱离位置时，该支撑杆位

于该手柄组件的运动路径中，阻碍该手柄组件从分闸位置切换至合闸位置。

2.如权利要求1所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该驱动

机构包括：

U型铁，固定于该壳体内；

线圈，设置于该U型铁的第一分支；以及

弹簧，设置于该U型铁的第二分支。

3.如权利要求2所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该支撑

杆包括：

第一端部，位于该线圈的上方；

中部，抵接该弹簧；以及

第二端部，枢接于该壳体，且该第二端部上设有一凸起，

其中，该支撑杆位于该吸合位置时，该第一端部吸合于该线圈，该中部压缩该弹簧；该

支撑杆位于该脱离位置时，该第一端脱离于该线圈，该支撑杆在该弹簧的作用下，使该凸起

位于该手柄组件的运动路径中。

4.如权利要求3所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，还包括

电路板，该电路板上设有采样控制判断电路和电源电路，分别电连接该线圈的两接线端。

5.如权利要求4所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该采样

控制判断电路用于实时采样、检测输入电压，并控制电流是否流经该线圈。

6.如权利要求5所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该采样

控制判断电路包括微控器，用于判断该输入电压是正常电压还是异常电压。

7.如权利要求6所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，当该输

入电压是异常电压时，电流不流经该线圈，使该线圈未吸合该支撑杆的该第一端部。

8.如权利要求7所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，当该输

入电压是正常电压时，电流流经该线圈，使该线圈吸合该支撑杆的该第一端部。

9.如权利要求6所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该微控

器内设有A/D转换器，该A/D转换器将电压信号转换为数字信号，并比较该数字信号与标准

信号范围，用于判断该输入电压是正常电压还是异常电压。

10.如权利要求3所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该手

柄组件包括手柄、手柄连杆以及中心部件，该手柄枢接于该壳体的手柄轴上，该中心部件枢

接于该壳体的中心轴上，且该手柄连杆的两端部分别枢接于该手柄和该中心部件。

11.如权利要求10所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该手

权　利　要　求　书

1/2页

柄组件还包括手柄复位扭簧，套设于该手柄轴上，且该手柄复位扭簧的两端分别作用于该

壳体与该手柄。

12.如权利要求11所述的故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，其特征在于，该手

柄组件还包括中心复位扭簧，套设于该中心轴上，且该中心复位扭簧的两端分别作用于该

壳体与该中心部件。

权　利　要　求　书

2/2页

故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器

技术领域

本实用新型涉及一种过欠压保护器，特别是涉及一种故障排除前具有自锁功能的

过欠压保护器。

背景技术

过欠压保护器是电路系统中的一种常见的保护型电器。如图1和图2所示，现有的

过欠压保护器包括壳体H以及设置于壳体H内的驱动机构1、支撑杆2、手柄组件3，其中驱动

机构1包含U型铁11、线圈12、弹簧13，其中U型铁11固定于壳体H内，线圈12和弹簧13分别套

设于U型铁11 的两个分支上。支撑杆2，包括第一端部21、中部22、第二端部23，其中该第一

端部21位于线圈12的上方，并枢接于壳体H，中部22抵接弹簧13，第二端部23偏置于U型铁

11，且其上设有一凸起231。

当供电线路正常工作时故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，输入电压为正常电压，过欠压保护器内各部件的位置如

图1所示，此时，电流不流经线圈12，支撑杆2在弹簧13的作用下位于脱离位置，支撑杆2的凸

起231分离于手柄组件3，且手柄组件3处于合闸位置。

当供电线路的输入电压为过电压、欠电压时(即，出现电路故障)时，电流流经线圈

12，使线圈12吸合支撑杆2的第一端部，此时支撑杆2从附图1所示的位置绕转轴X1顺时针旋

转至吸合位置，弹簧13受压，支撑杆2 第二端部23的凸起231抵顶手柄组件3，破坏手柄组件

3的平衡状态，使手柄组件3切换到分闸位置，此时，供电线路断路，无电流通过线圈12，使支

撑杆2在弹簧13恢复力的作用下再次回到脱离位置，如图2所示。

此时，在没有排除电路故障时，支撑杆2远离手柄组件3，不会阻碍手柄组件3从分

闸位置(如图2所示)到合闸位置(如图1所示)之间的运动，如此工作人员可以进行手动合

闸，使手柄33位于合闸位置，如图1所示，这会导致终端电器遭受异常电圧而被损害，同时也

会伤害正在抢修的检修人员。

此外，现有的过欠压保护器具有标准的壳体大小，本领域技术人员很难通过在原

有的壳体中额外增加防合闸装置来解决上述问题。

因此，本领域技术人员致力于开发一种在故障排除前具有自锁功能的新型过欠压

保护器，以避免在电路故障排除前工作人员通过手动合闸造成终端电器受损的技术缺陷，

同时，这种新型的过欠压保护器可以沿用现有过欠压保护器的壳体，以节约成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器，来解

决上述问题。

本实用新型涉及一种故障排除前具有自锁功能的过欠压保护器。过欠压保护器包

括：壳体；驱动机构，固定于壳体内；支撑杆，枢接于壳体内，驱动机构可驱动支撑杆在吸合

位置与脱离位置之间旋转；以及手柄组件，枢接于壳体内，手柄组件可在分闸位置与合闸位

置之间运动，其中，当支撑杆位于吸合位置时，支撑杆远离手柄组件的运动路径，使手柄组

说　明　书

1/6 页

CN U

件可切换于分闸位置与合闸位置之间；当支撑杆位于脱离位置时，支撑杆位于手柄组件的

运动路径中，阻碍手柄组件从分闸位置切换至合闸位置。

在一个实施方式中，驱动机构包括：U型铁，固定于壳体内；线圈，设置于U型铁的第

一分支；以及弹簧，套设于U型铁的第二分支。

在一个实施方式中，支撑杆包括：第一端部，位于线圈的上方；中部，抵接弹簧；以

及第二端部，枢接于壳体，且第二端部上设有一凸起，其中，支撑杆位于吸合位置时，第一端

部吸合于线圈，中部压缩该弹簧；支撑杆位于脱离位置时，第一端脱离于线圈，支撑杆在弹

簧的作用下，使凸起位于手柄组件的运动路径中。

在一个实施方式中，上述过欠压保护器还包括电路板，电路板上设有采样控制判

断电路和电源电路，分别电连接该线圈的两接线端。

在一个实施方式中，采样控制判断电路用于实时采样、检测输入电压，并控制电流

是否流经线圈。

在一个实施方式中，采样控制判断电路包括微控器，用于判断该输入电压是正常

电压还是异常电压。

在一个实施方式中，当输入电压是异常电压时，电流不流经该线圈，使线圈未吸合

支撑杆的第一端部。

在一个实施方式中，当该输入电压是正常电压时，电流流经该线圈，使线圈吸合支

撑杆的第一端部。

在一个实施方式中，微控器内设有A/D转换器，A/D转换器将电压信号转换为数字

信号，并比较数字信号与标准信号范围，用于判断输入电压是正常电压还是异常电压。

在一个实施方式中，手柄组件包括手柄、手柄连杆以及中心部件，手柄枢接于壳体

的手柄轴上，中心部件枢接于壳体的中心轴上，且手柄连杆的两端部分别枢接于手柄和中

心部件。

在一个实施方式中，手柄组件还包括手柄复位扭簧，套设于手柄轴上，且手柄复位

扭簧的两端分别作用于壳体与手柄。

在一个实施方式中，手柄组件还包括中心复位扭簧，套设于该中心轴上，且中心复

位扭簧的两端分别作用于壳体与中心部件。

本实用新型的过欠压保护器通过结构和电路的配合，实现了电路故障排除前的自

锁功能，最大限度地保护了相关人员的人身、财产安全。具体地，本实用新型的过欠压保护

器具有稳态和暂稳态两种状态，当过欠压保护器处于稳态(即，出现电路故障)时，产品具有

自锁功能，此时，工作人员无法完成手动合闸，避免了工作人员通过手动合闸造成终端电器

受损以及危害其他检修人员的技术缺陷。当过欠压保护器处于暂稳态(即，排除电路故障)

时，过欠压保护器解锁，此时，工作人员可以正常地手动合闸，以保证供电线路的正常工作。

本实用新型的过欠压保护器可通过改造现有的过欠压保护器来实现过欠压保护器作用，避免了在现

有产品的基础上额外增加防合闸部件，因此，本实用新型的过欠压保护器可沿用现有产品

的壳体结构，节约了制备成本，并在延续产品系列风格的情况下，丰富了产品种类。

附图说明

图1为现有技术的过欠压保护器在输入电压正常时合闸的示意图；

说　明　书

2/6 页

CN U

图2为现有技术的过欠压保护器在供电线路断路时分闸的示意图；

图3为本实用新型的过欠压保护器在输入电压正常时(暂稳态)合闸的示意图；

图4为本实用新型的过欠压保护器在输入电压正常时(暂稳态)分闸的示意图；

图5为本实用新型的过欠压保护器在输入电压异常时分闸的示意图；

图6为本实用新型的过欠压保护器的电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本

说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭

示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条

件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响

本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内

容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如「上」及「一」等的用语，也仅为便于叙述

的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更

技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

下面结合图3至图5具体说明本实用新型的具体实施方式。

图3为本实用新型的过欠压保护器在输入电压正常时(暂稳态)合闸的示意图；图4

为本实用新型的过欠压保护器在输入电压正常时(暂稳态)分闸的示意图；图5为本实用新

型的过欠压保护器在输入电压异常时分闸的示意图。如图所示，本实用新型的过欠压保护

器包括壳体H以及设置于壳体H  内的驱动机构1、支撑杆2、手柄组件3和电路板4。驱动机构1

包含U型铁11、线圈12、弹簧13，其中U型铁11固定于壳体H内，线圈12和弹簧  13分别套设于U

型铁11的两个分支上。支撑杆2枢接于壳体H内，且位于驱动机构1的上方。驱动机构1可驱动

支撑杆2在吸合位置(参见图3和图  4)与脱离位置(参见图5)之间旋转。

支撑杆2包括第一端部21、中部22和第二端部23。第一端部21对应于线圈12，以在

电流流经线圈12时，第一端部21吸合于线圈12。中部22  抵接弹簧13。第二端部23枢接于壳

体H，且可围绕转轴X1旋转，该转轴  X1的位置偏置于U型铁11。第二端部23上设有一凸起

231，凸起231可抵顶或分离于手柄组件3。

手柄组件3包括中心部件31、手柄连杆32、手柄33、手柄复位扭簧(未示出)和中心

复位扭簧(未示出)。中心部件31枢接于壳体H，且可围绕中心轴X2旋转。中心复位扭簧套设

于中心轴X2上，且一端作用于壳体，另一端作用于中心部件31的中心板312上，以使中心部

件31在围绕轴心轴  X2旋转时施加力矩于中心部件31的中心板312。中心部件31包括脱扣板

311、中心板312以及脱扣钩313，脱扣板311和脱扣钩313分别枢接于中心板312，并可分别围

绕转轴X4、X5旋转，脱扣钩313的侧壁包含一圆弧底切面S(参见图4)，脱扣板311包含圆弧凸

起3111(参见图4)，该圆弧凸起3111的侧壁为一圆弧面F(参见图5)，其弧度大致对应于圆弧

底切面S  的弧度。圆弧凸起3111可相对于圆弧底切面S运动，直至该圆弧凸起3111  的顶端

抵顶圆弧底切面S的底切端部A(参见图5)。

反观图3，手柄33枢接于壳体H的手柄轴X3上，以使手柄33可切换于第一位置(如图

3所示)与第二位置(如图4所示)之间。手柄复位扭簧套着于手柄轴X3上，且一端作用于壳体

说　明　书

3/6 页

CN U

上，另一端作用于手柄33上，以使手柄33围绕X3旋转时施加力矩于手柄33上。手柄连杆32的

一段枢接于手柄33，且另一端枢接于中心部件31的脱扣钩313。

电路板4固定于壳体H内，电路板4上设有电源电路和采样控制判断电路，线圈12的

两接线端电连接于电源电路和采样控制判断电路，由此构成本实用新型的过欠压保护器的

电路图，如图6所示。

参见图6的上半部分，电源电路的输入端为相线端ph和零线端N，输出端为一稳定

的直流电压VCC，用于给微控器(容后述)提供的工作电源。在电源电路中，由输入端输入相

电压，经限流电阻R1、R2和电容C1进行降压后，由整流桥UR将交流电转换为直流电，再送入

并联的滤波电容C2  和稳压管Z以获得平滑的直流电，然后经进行稳定电路LDO1，输出精准

稳定的直流电压VCC。

参见附图6的下半部分，在采样控制判断电路中，由输入端输入的相电压经电流电

阻R1、R2分压后，由采样电阻R3、R4、R5进行采样，随后送入微控器MCU，微控器MCU经由晶体

管连接至线圈12的一接线端，该线圈12的另一接线端连接于电源电路。

微控器MCU内设有A/D转换器ADC，在采样控制判断电路中，经由采样电阻R3、R4、R5

所采集的电压信号送入微控器MCU的A/D转换器ADC，以将所采集的电压信号转换为数字信

号过欠压保护器作用，该数字信号与微控器MCD  中预先设定的标准信号范围相比较，用于判断供电线路的输

入电压是否处于正常范围内。当采集的电压信号落入标准信号范围内时，供电线路的输入

电压为正常，微控器MCU发出指令，控制电流流经线圈12，以使线圈12吸附支撑杆2，此时，过

欠压保护器的结构状态称为暂稳态，如图3和4所示。当采集的电压信号大于、小于标准信号

范围，或者供电线路的输入电压为零  (即，供电线路断路)时，供电线路的输入电压统称为

异常(即，出现线路故障)，微控器MCU产生过电压、欠电压或缺相信号，发出指令控制电流不

流经线圈12，使线圈12无法吸附支撑杆2，此时，过欠压保护器的结构状态称为稳态，如图5。

反观图3和图4，当过欠压保护器处于暂稳态时(即，供电线路的输入电压为正常电

压)，电流流经线圈12，线圈12吸附支撑杆2的第一端部21，使支撑杆2位于吸合位置，此时支

撑杆2第二端部23的凸起231远离手柄组件3，如此工作人员可以正常手动合闸或手动分闸，

使手柄组件3在合闸位置(如图3所示)与分闸位置(如图4所示)之间自由切换，也就是说，过

欠压保护器处于暂稳态时，支撑杆2的凸起231远离手柄组件3的运动路径，不阻碍手柄组件

3在合闸位置与分闸位置之间的运动。

具体而言，如图3所示，当手柄组件3处于合闸位置时，手柄33处于第一位置，手柄

复位扭簧和中心复位扭簧处于最大变形，脱扣板311的圆弧凸起3111的顶端抵顶脱扣钩313

的底切端部A，此时，中心部件31在手柄连杆32和中心复位扭簧的共同作用下处于力平衡状

态，且手柄33在手柄连杆32和手柄复位扭簧的共同作用下处于力平衡状态，使手柄组件3保

持在合闸位置。在此状态下，供电线路正常工作。

此时，工作人员可以手动分闸，详言之，当工作人员将手柄33从第一位置(如图3所

示)向第二位置(如图4所示)拨动的过程中，手柄33绕手柄轴X3逆时针旋转，经由手柄连杆

32带动脱扣钩313顺时针旋转，脱扣钩313的底切端部A与脱扣板311的圆弧凸起3111的顶端

分离，这破坏了中心部件31的力平衡状态，使其在中心复位弹簧的作用下围绕中心轴X2  逆

时针旋转，直至手柄33到达第二位置时再次达到力平衡状态，此时，手柄组件3处于分闸位

置，如图4所示，即完成手动分闸。在此状态下，供电线路处于断路。

说　明　书

4/6 页

CN U

此时，工作人员还可以手动合闸，详言之，当工作人员将手柄33从第二位置(如图4

所示)向第一位置(如图3所示)拨动的过程中，手柄33  顺时针旋转，经由手柄连杆32带动脱

扣钩313逆时针旋转，脱扣钩313的底切端部A抵顶脱扣板311的圆弧凸起3111的顶端，随后

脱扣钩313、脱扣板311以及中心板312三者(即，中心部件31)作为一个整体逆时针旋转，直

至手柄33达到第一位置时达到力平衡状态，此时，手柄组件3处于合闸位置时，如图3所示，

即完成手动合闸。

由此可见，过欠压保护器处于暂稳态时，工作人员可使手柄组件3自由地切换于合

闸位置(如图3所示)与分闸位置(如图4所示)之间，且支撑杆2远离手柄组件3的运动路径，

不会阻碍手柄组件3的运动。

当供电线路正常工作(如图3所示)，输入电压突然变为异常电压，即，过欠压保护

器变为稳态时，线圈12无电流通过，线圈12无法吸附支撑杆2  的第一端部21，如此，在压缩

弹簧13的恢复力作用下，支撑杆2从图3所示的吸合位置围绕转轴X1顺时针旋转至脱离位

置，使凸起231抵顶中心部件31的脱扣板311(即，凸起231进入手柄组件3的运动路径中)，带

动脱扣板311围绕转轴X4逆时针旋转，脱扣板311的圆弧凸起3111分离于脱扣钩313的底切

端部A，使脱扣钩313围绕转轴X5逆时针旋转，同时中心板  312在中心复位扭簧恢复力的作

用下围绕中心轴X2逆时针旋转，并经由手柄连杆32和手柄复位扭簧的作用，使手柄33切换

到第二位置，如图5所示，手柄机构3处于分闸位置，可避免异常电压送入终端电器造成事故

的发生。

此时，在没有排除电路故障前，如果工作人员手动合闸，即顺时针拨动手柄33，由

于支撑杆2的凸起231始终位于手柄组件3的运动轨迹中，当手柄组件3运动至凸起231所在

位置时，会被凸起231阻碍，使手柄组件3无法运动至合闸位置。

详言之，当工作人员将手柄33从第二位置(如图5所示)向第一位置  (如图3所示)

拨动的过程中，手柄33顺时针旋转，经由手柄连杆32带动脱扣钩313逆时针旋转，随后脱扣

钩313的底切端部A抵顶脱扣板311的圆弧凸起3111的顶端，使脱扣钩313、脱扣板311以及中

心板312三者(即，中心部件31)作为一个整体逆时针旋转，随后脱扣板311会抵顶支撑杆2

的凸起231，使中心部件31无法达到附图3所示的力平衡位置，此时，若工作人员松开手柄

33，在中心复位扭簧的作用下，手柄组件3会自动恢复至开闸位置，即，工作人员无法实现手

动合闸。

由此可见，本实用新型的过欠压保护器在稳态时具有自锁功能，此时工作人员无

法完成手动合闸，这避免了排除电路故障前工作人员通过手动合闸造成终端电器受损的技

术缺陷。

只有在电路故障排除后过欠压保护器作用，即，过欠压保护器处于暂稳态时，使支撑杆2  处于吸合位

置(如图3和4)，支撑杆2的凸起231远离手柄组件3的运动路径，过欠压保护器才会解锁，如

此工作人员实现手动合闸或手动分闸。

本实用新型的过欠压保护器可应用于2极(单相)或多极(多相)脱扣附件，当应用

于2极脱扣附件时，单相相电压由附图6所示的ph一路输入；当应用于多极脱扣附件时，多相

相电压，例如三相相电压，分三路输入，其中每一相的电路输入与附图6所示的单相电路输

入相同。当过欠压保护器应用于多极(多相)脱扣附件时，多相输入电压同时满足正常范围

时，过欠压保护器才处于暂稳态。若其中任一相输入电压异常，过欠压保护器就处于稳态，

说　明　书

5/6 页

CN U

具有上述的自锁功能。

综上所述，本实用新型的过欠压保护器通过结构和电路的配合，实现了电路故障

排除前的自锁功能，最大限度地保护了相关人员的人身、财产安全。详言之，本实用新型的

过欠压保护器具有稳态和暂稳态两种状态，当过欠压保护器处于稳态(即，出现电路故障)

时，产品具有自锁功能，此时，工作人员无法完成手动合闸，避免了工作人员通过手动合闸

造成终端电器受损以及危害其他检修人员的技术缺陷。当过欠压保护器处于暂稳态(即，排

除电路故障)时，过欠压保护器解锁，此时，工作人员可以正常地手动合闸，以保证供电线路

的正常工作。

另一方面，本实用新型的过欠压保护器是通过改造现有的过欠压保护器来实现，

避免了在现有产品的基础上额外增加防合闸部件，因此，本实用新型的过欠压保护器可沿

用现有产品的壳体结构，节约了制备成本，并在延续产品系列风格的情况下，丰富了产品种

类。

说　明　书

6/6 页

CN U

图1

说　明　书　附　图

1/5 页

10

CN U

10

图2

说　明　书　附　图

2/5 页

11

CN U

11

图3

说　明　书　附　图

3/5 页

12

CN U

12

图4

说　明　书　附　图

4/5 页

13

CN U

13

图5

图6

说　明　书　附　图

5/5 页

14

CN U

14