专利名称：电气开关设备、配电系统以及使用断点跳闸的方法
技术领域：
本发明涉及电气开关设备，特别涉及例如断路器等电路断流器。本发明还涉及配电系统以及使用电气开关设备的方法。
背景技术：
电气开关设备包括例如线路转接装置和电路断流器，例如断路器、接触器、电动机起动器、电动机控制器以及其它的负载控制器。断路器通常是本领域已知且公知的。在美国专利No.4,751,606和No.5,341,191中公开了断路器的实例。这种断路器用来保护电路免遭由于过载条件或相对较高等级的短路条件或故障条件等过电流条件引起的损坏。
例如，模制外壳断路器包括可分离触点(例如，每相一对)，可分离触点可对过电流条件做出响应地自动被操作。可分离触点还可通过布置在断路器外侧的手柄手动地被操作。这种断路器典型地包括操作机构，其迅速断开以及闭合可分离触点；跳闸组件，其对过电流条件进行检测。在检测到过电流条件时，跳闸组件将操作机构驱动到跳闸位置，其将可分离触点移至它们的断开位置。
跳闸组件可使用微处理器与硬件超驰电路(hardware override circuit)来检测过电流条件。作为对过电流条件的响应，微处理器和/或硬件超驰电路产生对操作机构进行驱动的多种跳闸信号。
为了协调与配电系统相关联的一个或一个以上电路断流器的性能特性与延迟时间，可以使用时间跳闸曲线(time-trip curves)。通常，时间跳闸曲线是按时间变化的、所希望的电路断流器电流响应特性的曲线。例如，图1示出了断路器的时间跳闸曲线的一部分。时间跳闸曲线典型地包括多种类型的过电流跳闸条件，例如长延迟跳闸、短延迟跳闸、瞬时跳闸和/或接地故障跳闸。各种类型的过电流跳闸条件可以用多种方式有选择地进行配置。例如，短延迟跳闸可被有选择地配置为、但不限于固定时间响应函数和/或I2t响应函数。为简明起见，在这里的附图中所描绘的时间跳闸曲线中仅示出了固定时间短延迟跳闸曲线函数和瞬时跳闸曲线函数。
参照图1，电流因数(每单位)在水平轴上示出，时间因数(每单位)在垂直轴上示出。当约10与15之间的电流因数持续约0.1或0.1以上的时间因数时，可存在短延迟跳闸条件。于是，断路器处理器产生驱动操作机构的短延迟跳闸，从而使可分离触点断开。
在更高的电流因数下，人们希望使断路器更快地跳闸。在本实例中，当电流因数达到约15或15以上时可存在瞬时跳闸条件。具体而言，在大约为15的电流因数处，曲线从短延迟跳闸部分移到瞬时跳闸部分。结果，对于15或15以上的电流因数，硬件超驰电路产生驱动操作机构的瞬时跳闸，从而使断路器更快地跳闸。在这个实例中，瞬时跳闸用大约为0.01的时间因数使可分离触点断开。
在图2中示出了用于产生瞬时跳闸信号的常用硬件超驰电路1。电流互感器2产生与流经断路器的可分离触点3的电流成比例的电流，该触点与配电系统的导体9相关联。电流互感器2的输出经桥式整流电路4被传送，并被送到硬件超驰电路1。电流互感器2、桥式整流电路4以及硬件超驰电路1是用于断路器的跳闸组件的一部分。桥式整流器4的电流输出在负荷电阻器(burden resistor)5的两端相对于硬件超驰电路1的公共点(common)建立起负电压。当该负电压达到预定值时(例如，当电流因数达到瞬时跳闸等级时)，二极管6变为正向偏置且齐纳二极管7击穿(即电压超过齐纳二极管7的击穿电压)。在击穿之后，齐纳二极管7开始导电，转而使得比较器8的反相输入端(-)上的电压立即下降到小于参考电压Vref的等级，其中，参考电压Vref被施加到比较器8的同相输入端(+)。结果，比较器8的输出信号改变状态，从而通过驱动操作机构(未示出)开始断路器的跳闸，操作机构又使得可分离触点3移动到它们的断开位置。
但是，对于某些应用场合，人们可能希望保持短延迟跳闸特性，同时在更高电流因数下延迟瞬时跳闸信号的产生。例如，当电动机被起动时，突入电流可能以等于或大于0.01的时间因数超过大约为15的电流因数。结果，使用图2所示硬件超驰1的跳闸组件可检测到存在瞬时跳闸条件，并且不受欢迎地产生开始断开可分离触点3的瞬时跳闸。因此，存在对这样的电路断流器的需求其对于某些电流因数有效地延迟瞬时跳闸信号的产生。
取决于其在配电系统内的位置，电气开关设备可以被称为在另一电气开关设备的“上游”和/或“下游”。例如，为中间母线设置的电气开关设备可以既在用于主母线的电气开关设备的下游，又在用于配电线路的电气开关设备的上游，其中，主母线为中间母线供电，配电线路从中间母线分支出来。
为了协调配电系统中多个电气开关设备的跳闸，某些设施使用了区域互锁，其中，检测到故障的下游电气开关设备向上游电气开关设备发送互锁信号。互锁信号将由上游电气开关设备进行的、跳闸信号的产生阻滞某个时间量，从而为下游电气开关设备提供了对故障进行反应的时间。但是，区域互锁的使用需要电气开关设备之间附加的敷设电缆，并使电气开关设备的操作复杂化。
因此，存在对这样的电气开关设备的需求其具有用于配电系统的高电流中断的改进协调性。
发明内容
本发明满足了这些以及其它需求，本发明涉及一种电气开关设备，该设备包括外壳、外壳内的可分离触点、被构造为断开以及闭合可分离触点的操作机构、与操作机构协作以便对跳闸信号做出响应地跳闸断开(tripopen)可分离触点的跳闸组件。跳闸组件包括传感器，其被构造为对流经可分离触点的电流进行检测，多个断点跳闸(breakpoint trip)机构，在被检测电流的预定值的多种范围上，其对被检测电流的多种时间-电流函数做出响应地提供多种断点跳闸；被构造为对多种断点跳闸做出响应地提供跳闸信号的机构。
作为本发明的另一实施形态，配电系统包括第一母线，其具有与其相关联的第一电气开关设备；第二母线，其具有与其相关联的第二电气开关设备，第二母线在第一母线的上游，其中，第二母线的电气开关设备与具有多种断点跳闸曲线函数的时间跳闸曲线相关联。
作为本发明的另一实施形态，用于在电气开关设备中产生跳闸信号的方法包括检测流经电气开关设备的可分离触点的电流；在被检测电流的第一预定值的多种范围上，对被检测电流的多种第一时间-电流函数做出响应地提供多种断点跳闸。
结合附图，通过阅读下面对优选实施例的介绍，可以获得对本发明的充分理解，其中图1为电路断流器的时间跳闸曲线的一部分；图2为电路断流器的硬件超驰电路的原理图；图3为根据本发明的电路断流器的原理框图；图4为根据本发明一实施例用于图3中的电路断流器的硬件超驰电路的原理图；图5为电路断流器的时间跳闸曲线的一部分，该电路断流器使用图4中的硬件超驰电路；图6为根据本发明一替代实施例用于图3中的电路断流器的硬件超驰电路的原理图；图7为电路断流器的时间跳闸曲线的一部分，该电路断流器使用图6的硬件超驰电路；图8为根据本发明使用多个电路断流器的配电系统的原理框图；图9为图8所示电路断流器的时间跳闸曲线的一部分；图10为图8所示电路断流器的时间跳闸曲线的一部分；
图11示出了在单个图表上叠加的图5、9和10的时间跳闸曲线；图12示出了根据本发明另一实施例的时间跳闸曲线的一部分，其用于图8所示各种不同类型电路断流器中的一个；图13示出了根据本发明另一实施例的时间跳闸曲线的一部分，其用于图8所示各种不同类型电路断流器中的一个。
具体实施例方式
如这里所使用的，术语“多个”将表示一个或一个以上，“一”、“一个”和“该”的单数形式包括多个所指对象，除非本文中明确地另有说明。
如这里所使用的，“两个或两个以上的部件被‘连接(connected)’或‘耦合(coupled)’在一起”的表述将表示这些部件被直接连接(join)在一起或通过一个或一个以上的中间部件连接在一起。另外，“两个或两个以上的部件‘相连(attached)’”的表述将表示这些部件被直接连接在一起。
如这里所使用的，“部件与一个或一个以上的其它部件‘电气互连’”的表述将表示这些部件直接电气连接在一起或通过一个或一个以上的电导体或通过通常具有导电性的中间部件电气连接在一起。另外，如这里所使用的，“部件被‘电气连接到’一个或一个以上的其它部件”的表述将表示这些部件被直接电气连接在一起或通过一个或一个以上的电导体电气连接在一起。
图3示出了模制外壳断路器10的原理框图。断路器10包括外壳10A，外壳10A中包含了多个可分离触点11(例如，每相或每电力线一对)。如图3所示，可分离触点11与配电系统(仅仅示出了其中的一相)的导体9相关联。可分离触点11可对过电流条件做出响应地自动被操作。可分离触点11还可通过设置在断路器10外部的手柄(未示出)手动地被操作。这种断路器10典型地包括操作机构12和跳闸组件13，操作机构12迅速断开以及闭合可分离触点11，跳闸组件13对过电流条件进行检测。在检测到过电流条件时，跳闸组件13将操作机构12驱动到跳闸位置，其将可分离触点11移到它们的断开位置。
在当前实施例中，跳闸组件13使用微处理器14和硬件超驰电路15来检测过电流条件和/或驱动操作机构12。如图3所示，跳闸组件13包括多个传感器，例如、但不限于电流互感器17，电流互感器17向整流电路16提供与在导体9中流动的电流成比例的电流。整流电路16的输出被提供给微处理器14和硬件超驰电路15。作为对过电流条件的响应，微处理器14和/或硬件超驰电路15产生多种跳闸信号(例如短延迟跳闸、长延迟跳闸、瞬时跳闸、断点跳闸等等)，这些跳闸信号被提供给跳闸装置18。跳闸装置18转而驱动操作机构12。
应当注意，图3所示的特定装置布置是示例性的，可以想到属于本发明的范围的其它布置。例如，尽管作为分立部件进行讨论，可以想到，硬件超驰电路15和微处理器14可被实现为一个装置，例如、但不限于实现为集成电路。另外，可以使用一个或一个以上的电力线或相。
图4示出了根据本发明一实施例的硬件超驰电路15的原理图。如同结合图3所讨论的那样，电流互感器17产生与流经可分离触点11的电流成比例的电流。电流互感器17的输出被提供给桥式整流电路16。桥式整流电路16的电流输出被提供给硬件超驰电路15，在那里，该电流输出在负荷电阻器19的两端相对于硬件超驰电路15的公共点建立起负电压。如果这一负电压的幅值足够大，二极管20变为正向偏置。
硬件超驰电路15使用具有齐纳二极管21、齐纳二极管21a和电阻器22的阵列30。在示例性实施例中，齐纳二极管21与齐纳二极管21a及电阻器22的串联组合并联电气连接。另外，在示例性实施例中，齐纳二极管21的击穿电压大于齐纳二极管21a的击穿电压。因此，如果在负荷电阻器19处建立的负电压达到第一预定值，则二极管20变为正向偏置且齐纳二极管21a击穿(即电压超过齐纳二极管21a的击穿电压)。简要参照图5，其示出了图4的硬件超驰电路15的时间跳闸曲线的示例性部分，二极管21a在大约15至20的电流因数处击穿。
作为二极管21a击穿的结果，电流流过与电容器23连接的电阻器22，延迟了由比较器24输出的跳闸信号的产生。从图5中可以看到，该实例中的延迟为约0.06的时间因数。具体而言，电阻器22和电容器23提供了RC时间常数，该时间常数增加了比较器24的反相输入端(-)上的电压下降到低于参考电压Vref(施加在比较器24的同相输入端(+)上)所用的时间量。但是，一旦在比较器24的反相输入端(-)上的电压下降到低于Vref，比较器24的输出信号——该信号被提供给跳闸装置18(如图3所示)——改变状态；由此开始断路器10的跳闸。
如果负荷电阻器19上的负电压达到第二预定值，齐纳二极管21击穿(即电压超过齐纳二极管21的击穿电压)。简要参照图5，二极管21在约20或20以上的电流因数处击穿。在击穿之后，齐纳二极管21开始导电，转而使得比较器24的反相输入端(-)上的电压立即下降到小于参考电压Vref的等级。结果，被提供给跳闸装置18(在图3中示出)的、比较器24的输出信号改变状态，从而开始断路器10的跳闸(即在约0.01的时间因数内)。
应当注意的是，图4所示的特定的装置布置是示例性的，可以想到属于本发明的范围的其它布置。例如，在仍属于本发明的范围的情况下，可从硬件超驰电路15中省去二极管20。
参照图5，时间跳闸曲线在固定时间短延迟跳闸曲线函数与瞬时跳闸曲线函数之间的部分在这里被称作“断点跳闸曲线函数”。提供断点跳闸的、跳闸组件13(图3)的部件可被称为“断点跳闸机构”。在图4所示的实施例中，例如、但不限于硬件超驰电路15的齐纳二极管21a、电阻器22、电容器23以及比较器24构成断点跳闸机构。
此外，产生瞬时跳闸的、跳闸组件13的部件可被称为“瞬时跳闸机构”。例如、但不限于，硬件超驰电路15的齐纳二极管21和比较器24构成瞬时跳闸机构。另外，产生短延迟跳闸的、跳闸组件13的部件可被称为“短延迟跳闸机构”。例如、但不限于，处理器14构成短延迟跳闸机构。另外，产生长延迟跳闸的、跳闸组件13的部件可被称为“长延迟跳闸机构”。例如、但不限于，处理器14构成长延迟跳闸机构。跳闸组件13的多个部件可被构造为对短延迟跳闸、断点跳闸和/或瞬时跳闸中的一个或一个以上做出响应地产生跳闸信号(例如电气信号和/或机械信号)，以便驱动操作机构12。例如、但不限于，在本实施例中，跳闸装置18(图3)被构造为产生这种跳闸信号。
尽管结合短延迟跳闸曲线函数以及瞬时跳闸曲线函数对当前实施例进行了讨论，显然，本发明的断点跳闸曲线函数可与任何跳闸曲线函数一起使用、单独使用或组合使用。例如、但不限于，可以想到，断路器可以使用这样的时间跳闸曲线除断点跳闸曲线部分之外，该曲线还具有长延迟跳闸部分、短延迟跳闸部分、瞬时跳闸部分和/或接地故障跳闸部分中的任意一个或一个以上。另外，可以想到，在仍属于本发明的范围的同时，这些跳闸曲线函数中的一个或一个以上可使用多种(例如热的、磁的、瞬时的等等)装置来实现。
回到图4，应当注意，齐纳二极管21a击穿与比较器24的输出改变状态之间的延迟量可以通过改变电阻器22的值和/或电容器23的值进行选择。例如，可以通过减小电阻器22的电阻值和/或减小电容器23的电容值获得具有这样的断点跳闸曲线函数(图9)的断路器10′(图8)该函数具有在约15与20之间的电流因数以及约为0.04的时间因数。同样地，可以通过进一步减小电阻器22的电阻值和/或电容器23的电容值获得具有这样的断点跳闸曲线函数(图10)的断路器10″(图8)该函数具有在约15与20之间的电流因数以及约为0.02的时间因数。如同下面结合图8所讨论的那样，这些各自具有不同的过电流/时间跳闸特性的断路器(即10、10′、10″)可被用来协调配电系统中的高电流中断。
还应注意，时间跳闸曲线可包含(且硬件超驰电路15被构造为实现)一个以上的断点跳闸曲线函数。例如，图6为根据本发明另一实施例的硬件超驰电路15′的原理图，其用于具有一个以上的断点跳闸曲线函数(如图7所示)的断路器(未示出)。例如、但不限于硬件超驰电路15′可被用于协调配电系统(未示出)中的开关设备(未示出)。
硬件超驰电路15′具有阵列30′，该阵列具有构成两个断点跳闸机构的部分的部件。第一断点跳闸机构包括、但不限于齐纳二极管21a′、电阻器22′、电容器23′以及比较器24′；第二断点跳闸机构包括、但不限于齐纳二极管21b、电阻器22a、电容器23′以及比较器24′。在这个实施例中，齐纳二极管21′与齐纳二极管21a′及电阻器22′的串联组合并联电气连接，并与齐纳二极管21b及电阻器22a的串联组合并联电气连接。尽管被示为具有两个断点跳闸机构，在仍属于本发明范围内的同时可使用任意数量的断点跳闸机构。
在示例性实施例中，齐纳二极管21′的击穿电压大于齐纳二极管21a′的击穿电压，齐纳二极管21a′的电压又大于齐纳二极管21b的击穿电压。此外，电阻器22′的电阻值小于电阻器22a的电阻值。
因此，如果负荷电阻器19′上的负电压达到第一预定值，二极管20′变为正向偏置且齐纳二极管21b击穿(即电压超过齐纳二极管21b的击穿电压)。简短参照图7，其是图6中所示硬件超驰电路15′的时间跳闸曲线的示例性部分，二极管21b在约为15至20的电流因数处击穿。作为二极管21b击穿的结果，电流流过与电容器23′连接的电阻器22a，延迟在比较器24′的反相输入端的电压下降(且因此延迟了跳闸信号的产生)。从图7中看到，本实例中的延迟是约为0.05的时间因数。但是，一旦比较器24′的反相输入端(-)上的电压下降到低于Vref，比较器24′的输出信号改变状态，从而开始断路器(未示出)的跳闸。
如果负荷电阻器19′上的负电压达到第二预定值，齐纳二极管21a′击穿(即电压超过齐纳二极管21a′的击穿电压)。简短参照图7，二极管21a′在约为20至25的电流因数处击穿。作为二极管21a′击穿的结果，电流流过与电容器23′连接的电阻器22′，延迟跳闸信号的产生。如上面所讨论的那样，电阻器22′的电阻值小于电阻器22a的电阻值。因此，如图7所示，由电阻器22′和电容器23′所产生的延迟(在这个实例中为约0.03的时间因数)小于由电阻器22a和电容器23′所产生的延迟。但是，一旦比较器24′的反相输入端(-)上的电压确实下降到低于Vref，比较器24′的输出信号改变状态，从而开始断路器的跳闸。
如果负荷电阻器19′上的负电压达到第三预定值，齐纳二极管21′击穿(即电压超过齐纳二极管21′的击穿电压)。简短参照图7，二极管21′在约为25或25以上的电流因数处击穿。在击穿之后，齐纳二极管21′开始导电，从而使得在比较器24′的反相输入端(-)上的电压立即下降到小于参考电压Vref的等级。结果，比较器24′的输出信号改变状态，从而开始断路器的跳闸(即在约为0.01的时间因数内)。
应当注意，图6所示的特定的装置布置是示例性的，可以想到属于本发明的范围的其它布置。例如，在仍属于本发明范围内的同时，可从硬件超驰电路15′中省去二极管20′。
图8示出了具有母线26的典型配电系统25，母线26向多个其它母线27a、27b提供电力，母线27a，27b又为多个其它母线28a-28e供电。为清楚起见、但不限于在这里，母线26被称为“主母线”；母线27a-27b被称为“中间母线”；母线28a-28e被称为“配电线路”。
配电线路28a-28e向多个负载装置29a-29e提供电力。通常，电力变压器(未示出)在配电系统25中的多个点上降低电压。为主母线26提供电气开关设备(即断路器10)，为中间母线27a-27b中的至少某些提供电气开关设备(即断路器10′)，为配电线路28a-28e中的至少某些提供电气开关设备(即断路器10″)。
取决于它们在配电系统25内的位置，电气开关设备可被称为在另一电气开关设备的“上游”和/或“下游”。例如，与中间母线27a相关联的断路器10′既在用于主母线26的断路器10的下游，又在与配电线路29a-29c相关联的断路器10″的上游。
各断路器10、10′、10″都具有其自身的过电流/时间跳闸特性，以便对配电系统25中的故障做出响应。通过分级布置对这些过电流/时间跳闸特性进行协调，以便使仅仅在故障上方最接近的保护装置跳闸，从而使配电系统25中的服务中断最小化。
如同上面所讨论的那样，断路器10具有这样的断点跳闸曲线函数(图5)其具有在约15与20之间的电流因数以及约为0.06的时间因数；断路器10′具有这样的断点跳闸曲线函数(图9)其具有在约15与20之间的电流因数以及约为0.04的时间因数；断路器10″具有这样的断点跳闸曲线函数(图10)其具有在约15与20之间的电流因数以及约为0.02的时间因数。图11示出了叠加在一个图表上的断路器10的时间跳闸曲线(图5)、断路器10′的时间跳闸曲线(图9)以及断路器10″的时间跳闸曲线(图10)。
参照图8，例如，如果负载29a产生高电流故障，人们希望仅仅使得与配电线路28a(负载29a被电气连接到配电线路28a)相关联的断路器10″跳闸，而不使与中间母线27a相关联的断路器10′和/或与主母线26相关联的断路器10跳闸。例如，如果负载29a处的故障具有为18的电流因数，断路器10″将在0.02的时间因数之内跳闸。这为断路器10″提供了清除与负载29a相关联的故障的机会，而不会使断路器10′和/或断路器10(其分别具有为0.04和0.06的时间因数)跳闸。通过仅使与配电线路28a相关联的断路器10″跳闸，供到由母线27a馈送的其它分支(例如配电线路28b-28c)的电力以及供到由主母线26馈送的中间母线27b的电力保持不受中断。尽管没有示出，配电系统25可使用多个断路器，其中的至少一个断路器具有多个断点跳闸机构。
此外，配电系统25可使用多个断路器，它们具有相同的断点延迟时间因数，但具有不同的始动电流因数(pick-up current factor)。例如，图12示出了叠加在一个图表上的三个断路器(10a、10b、10c)的时间跳闸曲线。如图12所示，这些断路器(10a、10b、10c)各自具有约为0.01的断点延迟时间因数，但断路器10c在约12与17之间的电流因数处始动，断路器10b在约17与22之间的电流因数处始动，断路器10a在约22与30之间的电流因数处始动。
另外，配电系统25可使用多个断路器，这些断路器具有不同的断点延迟时间因数和不同的始动电流因数。例如，图13示出了叠加在一个图表上的三个断路器(10a′、10b′、10c′)的时间跳闸曲线。如图13所示，断路器10c′具有约为0.02的断点延迟时间因数，并在约12与17之间的电流因数处始动，断路器10b′具有约为0.04的断点延迟时间因数，并在约17与22之间的电流因数处始动，断路器10a′具有约为0.06的断点延迟时间因数，并在约22与30之间的电流因数处始动。
尽管详细介绍了本发明的具体实施例，本领域技术人员应当明了，根据所公开内容的总体教导，可以对这些细节进行多种改变和替代。因此，所公开的特定布置仅仅是说明性的，不对本发明的范围构成限制，本发明的范围覆盖所附权利要求及其所有等价物的全部范围。
权利要求
1.一种电气开关设备(10)，该设备包括外壳(10A)；所述外壳内的可分离触点(11)；被构造为断开以及闭合所述可分离触点(11)的操作机构(12)；以及跳闸组件(13)，其与所述操作机构(12)协同，对跳闸信号做出响应地跳闸断开所述可分离触点(11)，所述跳闸组件(13)包括传感器(17)，其被构造为对流经所述可分离触点(11)的电流进行检测，多个断点跳闸机构(21a，22，23)，在所述检测电流的预定值的多种范围上，其对所述检测电流的多种时间-电流函数做出响应，提供多种断点跳闸；以及机构(18)，其被构造为对所述多种断点跳闸做出响应地提供所述跳闸信号。
2.如权利要求1所述的电气开关设备(10)，其中，所述跳闸组件(13)还包括阵列(30)，其包括多个齐纳二极管(21，21a)和多个电阻器(22)；其中，至少一个所述齐纳二极管(21，21a)被构造为对过电流条件做出响应地使所述跳闸信号能够产生。
3.如权利要求2所述的电气开关设备(10)，其中，所述跳闸组件(13)还包括电容器(23)，其与所述阵列(30)电气互连，其中，所述电容器(23)和至少一个所述电阻器(22)被构造为延迟所述跳闸信号的产生。
4.如权利要求2所述的电气开关设备(10)，其中，每个所述齐纳二极管(21，21a)具有与其相关联的击穿电压；且其中，至少一个所述齐纳二极管(21a)与至少一个所述电阻器(22)串联电气连接。
5.如权利要求2所述的电气开关设备(10)，其中，所述阵列(30)包括第一齐纳二极管(21)，其具有与其相关联的第一击穿电压；以及第二齐纳二极管(21a)，其具有与其相关联的第二击穿电压，所述第二齐纳二极管(21a)与至少一个所述电阻器(22)串联电气连接，其中，所述第二齐纳二极管(21a)和所述至少一个所述电阻器(22)的串联组合与所述第一齐纳二极管(21)并联电气连接。
6.如权利要求5所述的电气开关设备(10)，其中，所述第一击穿电压大于所述第二击穿电压。
7.如权利要求5所述的电气开关设备(10)，其中，所述阵列(30)还包括第三齐纳二极管(21b)，其具有与其相关联的第三击穿电压，所述第三齐纳二极管(21b)与至少另一个所述电阻器(22a)串联电气连接，其中，所述第三齐纳二极管(21b)和所述至少另一个所述电阻器(22a)的串联组合与所述第一齐纳二极管(21)并联电气连接，并与所述第二齐纳二极管(21a)及所述至少一个所述电阻器(22)的所述串联组合并联电气连接。
8.如权利要求7所述的电气开关设备(10)，其中，所述第一击穿电压大于所述第二击穿电压，所述第二击穿电压大于所述第三击穿电压；且其中，所述至少一个所述电阻器(22)的电阻值小于所述至少另一个所述电阻器(22a)的电阻值。
9.如权利要求1所述的电气开关设备(10)，其中，所述跳闸组件(13)还包括下列中的至少一个提供短延迟跳闸的短延迟跳闸机构(14)；提供长延迟跳闸的长延迟跳闸机构(14)；以及提供瞬时跳闸的瞬时跳闸机构(21)。
10.一种配电系统(25)，该系统包括第一母线(27a)，其具有与其相关联的第一电气开关设备(10′)；以及第二母线(26)，其具有与其相关联的第二电气开关设备(10)，所述第二母线位于所述第一母线(27a)的上游，其中，所述第二电气开关设备(10)与这样的时间跳闸曲线相关联该曲线具有多种断点跳闸曲线函数。
11.如权利要求10所述的配电系统(25)，其中，所述第一电气开关设备(10′)与这样的时间跳闸曲线相关联该曲线具有多种断点跳闸曲线函数。
12.如权利要求11所述的配电系统(25)，其中，与所述第一电气开关设备相关联的所述断点跳闸曲线函数以及与所述第二电气开关设备相关联的所述断点跳闸曲线函数具有下列中的至少一个不同的断点延迟时间因数；不同的始动电流因数；以及不同的断点延迟时间因数与不同的始动电流因数。
13.如权利要求10所述的配电系统(25)，其中，所述第二电气开关设备(10)包括外壳(10A)；所述外壳内的可分离触点(11)；被构造为断开以及闭合所述可分离触点(11)的操作机构(12)；以及跳闸组件(13)，其与所述操作机构(12)协同，对跳闸信号做出响应地跳闸断开所述可分离触点(11)，所述跳闸组件(13)包括传感器(17)，其被构造为对流经所述可分离触点(11)的电流进行检测，多种断点跳闸机构(21a，22，23)，在所述检测电流的预定值的多种范围上，其对所述检测电流的多种时间-电流函数做出响应，提供多种断点跳闸；以及机构(18)，其被构造为对所述多种断点跳闸做出响应地提供所述跳闸信号。
14.如权利要求13所述的配电系统(25)，其中，所述跳闸组件(13)还包括阵列(30)，其包括多个齐纳二极管(21，21a)和多个电阻器(22)；其中，至少一个所述齐纳二极管(21，21a)被构造为对过电流条件做出响应地使所述跳闸信号能够产生。
15.如权利要求14所述的配电系统(25)，其中，所述跳闸组件(13)还包括电容器(23)，其与所述阵列(30)电气互连，其中，所述电容器(23)和至少一个所述电阻器(22)被构造为延迟所述跳闸信号的产生。
16.如权利要求14所述的配电系统(25)，其中，每个所述齐纳二极管(21，21a)具有与其相关联的击穿电压；且其中，至少一个所述齐纳二极管(21a)与至少一个所述电阻器(22)成对。
17.如权利要求14所述的配电系统(25)，其中，所述阵列(30)包括第一齐纳二极管(21)，其具有与其相关联的第一击穿电压；以及第二齐纳二极管(21a)，其具有与其相关联的第二击穿电压，所述第二齐纳二极管(21a)与至少一个所述电阻器(22)串联电气连接，其中，所述第二齐纳二极管(21a)和所述至少一个所述电阻器(22)的串联组合与所述第一齐纳二极管(21)并联电气连接。
18.如权利要求17所述的配电系统(25)，其中，所述第一击穿电压大于所述第二击穿电压。
19.如权利要求13所述的配电系统(25)，其中，所述跳闸组件(13)还包括下列中的至少一个提供短延迟跳闸的短延迟跳闸机构(14)；提供长延迟跳闸的长延迟跳闸机构(14)；以及提供瞬时跳闸的瞬时跳闸机构(21)。
20.一种用于在电气开关设备(10)中产生跳闸信号的方法，所述方法包括对流经所述电气开关设备(10)的可分离触点(11)的电流进行检测；以及在所述检测电流的第一预定值的多种范围上，对所述检测电流的多种第一时间-电流函数做出响应，提供多种断点跳闸。
21.如权利要求20所述的方法，该方法还包括下列中的至少一个在所述检测电流的第二预定值的范围上，对所述检测电流的第二时间-电流函数做出响应，提供短延迟跳闸；在所述检测电流的第三预定值的范围上，对所述检测电流的第三时间-电流函数做出响应，提供长延迟跳闸；在所述检测电流的第四预定值的范围上，对所述检测电流的第四时间-电流函数做出响应，提供瞬时跳闸；其中，所述第一预定值范围大于所述第二预定值范围和所述第三预定值范围，并且小于所述第四预定值范围。
全文摘要
一种电气开关设备(10)，该设备包括外壳(10A)；所述外壳内的可分离触点(11)；被构造为断开以及闭合所述可分离触点(11)的操作机构(12)；与所述操作机构(12)协同，对跳闸信号做出响应地跳闸断开所述可分离触点(11)的跳闸组件(13)。跳闸组件(13)包括传感器(17)，其被构造为对流经所述可分离触点(11)的电流进行检测；多个断点跳闸机构(21a，22，23)，在所述检测电流的预定值的多种范围上，其对所述检测电流的多种时间－电流函数做出响应，提供多种断点跳闸；机构(18)，其被构造为对所述多种断点跳闸做出响应地提供所述跳闸信号。还提供了操作电气开关设备(10)的方法以及装有电气开关设备(10)的配电系统(25)。
文档编号H01H73/00GK101026054SQ20071008792
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月6日 优先权日2006年2月6日
发明者H·J·卡利诺, T·M·沙克, L·S·朔伊林, J·L·拉格雷, W·E·小贝蒂 申请人:伊顿公司