专利名称：使用滤波陷波电路以提供电弧故障脱扣协调的配电系统和电气开关设备的制作方法
技术领域：
本申请所公开的概念一般涉及电气开关设备，特别涉及诸如电弧故障电路中断器 的电气开关设备。所公开的概念还涉及包括电弧故障电路中断器的配电系统。
背景技术：
电气开关设备包括例如电路开关装置以及例如断路器和网络保护器等的电路中 断器。电气开关设备——例如电路中断器，特别是模制外壳类断路器——在现有技术中众 所周知。参见例如美国专利No. 5，341，191。断路器用于保护电路免受由于过流状况引起的损坏，例如过载状况、短路或者电 弧故障或接地故障等其他故障状况引起的损坏。模制外壳断路器典型地包括每相一对可分 离触头。该可分离触头可以通过壳外设置的手柄手动操作或是响应于检测到的故障状况自 动操作。典型地，这样的断路器包括操作机构，其被设计为快速开合可分离触头；脱扣单 元，其检测多种故障状况，以便自动对断路器进行脱扣。在检测到故障状况时，脱扣单元将 操作机构脱扣至脱扣状态，由此将可分离触头移至其断开位置。工业断路器通常采用断路器框架(frame)，其容纳脱扣单元。参见例如美国专利 No. 5，910，760和No. 6，144，271。脱扣单元可以是模块化的，且可以是可替换的，以便改变 断路器的电气特性。使用这样的脱扣单元是众所周知的其采用微处理器来检测多种类型的过流或其 他故障状况并提供多种保护功能，例如长延时脱扣、短延时脱扣、瞬时脱扣、电弧故障脱扣 或短路故障脱扣。长延时脱扣功能保护由所保护电气系统供电的负载免遭过载和/或过 流。短延时脱扣功能可用于协调断路器分层结构中的下游(downstream)断路器的脱扣。瞬 时脱扣功能保护断路器所连接的电导体免受例如短路等破坏性过流状况。电弧故障脱扣功 能保护电路免受串联和/或并联电弧故障。不言而喻，接地故障脱扣功能保护电路免受接 地故障。通过区域联锁可以实现断路器之间的过流脱扣协调，在区域联锁中，保护层级中 较低的断路器向上游断路器发送故障检测信号，从而暂时降低上游断路器区域(例如，短 延时)中脱扣曲线的敏感性，使得下游断路器有时间响应。偶发电弧故障状况中，故障电流的均方根(RMS)值太低，以至于不能致动热磁脱 扣机构。传统断路器由此将不能脱扣。附加电子电弧故障感应的断路器可为溅射电弧故 障提供保护。理想地，电子电弧感应电路的输出直接脱扣(即断开)断路器。参见例如 美国专利 No. 6，710，688 ；No. 6，542，056 ；No. 6，522，509 ；No. 6，522，228 ；No. 5，691，869 和 No. 5，224，006。电弧故障可以串联或并联。串联电弧的示例是断线，其中断线的末端足够接近从 而引发电弧；或者，松散或相对薄弱的电气连接。并联电弧发生在不同电位的导体之间或电 力导体与地之间。与并联电弧故障不同，由于故障与负载串联，串联电弧故障几乎从不引起电流的增加。事实上，串联电弧故障会导致负载电流减小，且不能被传统保护装置的常规过 载和过流保护检测到。甚至是可在电路中吸取超过常规额定电流的电流的并联电弧使得电 流足够分散以产生小于引发热脱扣或者至少是延时操作所需的RMS值。电弧电压和线路阻 抗的影响通常防止并联电弧达到足以致动瞬时脱扣功能的电流水平。此外，这种影响带来 的损坏由于这些故障的集中特性而更为严重。人们希望对故障状况的协调脱扣响应，以便在上游断路器不脱扣的同时确保最接 近于故障的断路器脱扣断开，由此使得由于隔离故障所引起的对整个系统的扰动最小化。对于电弧故障电路中断器协调，期望能够隔离电弧故障(最小化系统扰动)。但 是，并不存在提供上下游电弧故障电路中断器之间的电弧故障脱扣协调的已知协调电弧故 障电路中断器。电气开关设备中存在改进的余地，例如，电弧故障电路中断器中存在改进的余地。包含电弧故障电路中断器的配电系统中也有改进的余地。
发明内容
这些和其他需求可通过所公开概念的实施例来达到，其减少了来自远离电力线路 (例如但不限于下游次级支路保护电力线路)的区域的电弧信号，同时，集中了来自电力线 路(例如但不限于主电力线路；次级馈电线路)本地区域的电弧信号。这样使得最接近于 电弧故障的电气开关设备脱扣，同时，阻止了例如上游馈线断路器或相邻支路中的断路器 发生脱扣。因此，这样可以在串并联电路保护装置之间建立可行且有用的电弧故障脱扣协 调，例如在主路中断器和支路中断器之间。电路中断器包括电感和电容，其被结构化为与端子(例如负载端子)下游的电力 线路阻抗相配合以形成滤波陷波电路。优选地，通过在使最接近于电弧事件的电路中断器 的直接下游的电弧事件所发出的电弧信号经过电弧故障脱扣电路的感应器之后将这些电 弧信号汇聚(sink)到地或中性点，滤波陷波电路将最接近于电弧事件的电路中断器的直 接下游的电弧事件所发出的电弧信号最大化，并阻止电弧信号到达上游电路中断器或邻近 电路中断器。根据所公开概念的一个方面，电气开关设备包括第一端子；第二端子；电气连接 在第一端子和第二端子之间的可分离触头；开闭可分离触头的操作机构；与操作机构协调 的电弧故障脱扣电路，其被结构化为响应于电弧故障条件脱扣断开可分离触头；串联电气 连接在第一端子和第二端子之间的电感器；电容器，其包括电气连接在电感器和第二端子 之间的第一引线，以及电气连接至接地导体或中性导体的第二引线，其中，电感器和电容器 被结构化为与第二端子下游的电力线路阻抗相配合以构成滤波陷波电路。根据所公开概念的另一方面，电弧故障电路中断器包括第一端子；第二端子；电 气连接在第一端子和第二端子之间的可分离触头；开闭可分离触头的操作机构；与操作机 构相配合的电弧故障脱扣电路，该电弧故障脱扣电路被结构化为响应于电弧故障条件脱扣 断开可分离触头；串联电气连接在第一端子和第二端子之间的电感器；第一电容器，包括 电气连接在电感器和第二端子之间的第一引线，以及电气连接至接地导体或中性导体的第 二引线；第二电容器，包括电气连接在第一端子和电感器之间的第一引线，以及电气连接至 接地导体或中性导体的第二引线，其中，电感器和第一电容器被结构化为与第二端子下游的电力线路阻抗相配合以构成第一滤波陷波电路，且其中，电感器和第二电容器被结构化 为与第一端子上游的电力线路阻抗相配合以构成第二滤波陷波电路。根据所公开概念的又一方面，电弧故障电路中断器包括第一端子；第二端子；电 气连接在第一端子和第二端子之间的可分离触头；开闭可分离触头的操作机构；与操作机 构相配合的电弧故障脱扣电路，该电弧故障脱扣电路响应于电弧故障条件脱扣断开可分离 触头；串联电气连接在第一端子和第二端子之间的电感器；可变电容器，包括电气连接或 可电气连接在电感器和第二端子之间的第一引线，以及电气连接至接地导体或中性导体的 第二引线；改变可变电容器的自适应电路，其中，电感器和可变电容器被结构化为与第二 端子下游的电力线路阻抗相配合以建立具有中心频率的滤波陷波电路，且其中，自适应电 路进一步结构化为改变滤波陷波电路的中心频率，从而适应第二端子下游的电力线路的变 化。根据所公开概念的又一方面，配电系统包括多个不同区域；多个不同的电弧故 障电路中断器，每个不同的区域具有所述多个不同的电弧故障电路中断器中的数个，其中， 所述多个不同的电弧故障电路中断器中的多个各自包括第一端子，第二端子，电气连接在 第一端子和第二端子之间的可分离触头，开闭可分离触头的操作机构，与操作机构相配合 的电弧故障脱扣电路，该电弧故障脱扣电路响应于电弧故障条件脱扣断开可分离触头，串 联电气连接在第一端子和第二端子之间的电感器，电容器，包括电气连接在电感器和第二 端子之间的第一引线以及电气连接至接地导体或中性导体的第二引线，其中，电感器和电 容器被结构化为与第二端子下游的电力线路阻抗相配合以构成滤波陷波电路。根据所公开概念的又一方面，检测设备包括第一端子；第二端子；检测电弧故 障条件的电弧故障检测器电路；串联电气连接在第一端子和第二端子之间的电感器；电容 器，包括电气连接到电感器和第二端子的第一引线，以及电气连接至接地导体或中性导体 的第二引线，其中，电感器和电容器被结构化为与第二端子下游的电力线路阻抗相配合以 构成滤波陷波电路。
结合附图，根据下述优选实施方式的描述，可以完全理解所公开的概念，其中图1是根据所公开概念的实施方式的电力线路的原理图形式的框图，该电力线路 包括三个区域和多个电弧故障电路中断器；图2是根据所公开概念的另一实施方式的电力线路的原理图形式的框图，该电力 线路包括三个区域和多个电弧故障电路中断器；图3是根据所公开概念的又一实施方式的电力线路的等效电路的原理图形式的 框图；图4是图3的三个区域中用于电弧故障的第一区域感应器的信号幅度vs频率的 曲线图；图5是图3的三个区域中用于电弧故障的第二区域感应器的信号幅度vs频率的 曲线图；图6是图3的三个区域中用于电弧故障的第三区域感应器的信号幅度vs频率的 曲线7
图7是图2中一个断路器的部分的原理图形式的框图；图8是根据所公开概念的又一实施方式的电力线路的等效电路原理图形式的框 图。
具体实施例方式此处应用的术语“数个”表示一个或大于一的整数个(即复数个)。这里应用的术语“处理器”表示可以存储、检索和处理数据的可编程模拟和/或数 字装置；计算机；工作站；个人电脑；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理单元；大 型计算机；小型计算机；服务器；联网处理器；或者，其它合适的处理装置或设备。公开的概念联系配电系统描述，其包括三个区域以及三个或者更多的单相电弧 故障断路器，但公开的概念适用于宽广范围的配电系统，该配电系统包括一个或更多相以 及两个或更多区域，其中的每一个包括一个或更多的具有电弧故障脱扣电路的电气开关设 备。如图1所示，电力线路2包括第一(主)区域4、第二(次级馈电)区域6、第三 (分支)区域8，应当理解，所公开的概念适用于包括两个或更多不同区域的宽广范围的电 力线路。在三个示例区域4、6、8的每一个中，不对称阻抗由对应的电气开关设备的电感(L) 和电容(C)元件以及区域4、6、8或电力线路2中对应部分的电阻(R)元件确定，电气开关 设备例如为断路器(CB)等电弧故障电路中断器。电容(C)元件将下游电弧信号最大化并 将之引入第一区域4中的对应的感应器，例如Si。由此，这汇聚了来自相邻下游区域的电弧 信号。电感(L)元件阻止下游电弧信号到达上游区域，并且阻止上游电弧信号到达下游区 域。例如区域4的区域始于例如CB 22的电路中断器。该区域结束于下一电路中断器，例 如CB 20或CB 34。下一区域始于例如CB 20并延伸至下一 CB，例如14A，或延伸至负载，例 如35。例如，第三区域8的支路馈线12上的电弧故障10产生被引入支路CB14A的电弧 频率，通过电容器C3 16，以便进行正确的检测。但是，这些电弧频率的传送被电感器L3 18 阻断，这样防止任何上游断路器(例如，CB20，22)脱扣。另外，电感器L3 18阻止任何上游 电弧信号——例如来自电弧故障24，26的——到达下游CB 14A。在第三区域8的示例负 载中心14中，所有断路器——例如14A，14B——均相同，但为了描述方便，仅仅示出了 CB 14A—起使用的感应器S3、电感器L3 18和电容器C3 16。应当理解，其他断路器——例如 14B——可具有如本文所述的相同或类似的电路。如果电容器C3如图所示定位(感应器S3 上游)，其阻止上游电弧信号到达感应器S3，同时使合适的下游电弧信号汇聚经过感应器 S3。但是，在检测频率上，如果负载阻抗R3类似于由C3提供的阻抗，一些上游电弧信号可 以通过感应器S3。电感器L3更为有效地阻止不希望的下游电弧信号到达上游感应器，例如 S2，并且阻止例如24的下游电弧信号到达下游感应器S3。类似地，如果例如24的电弧故障发生在第二区域6，电容器C2a 28汇聚电弧信号， 从而脱扣第二区域6中的断路器20，以便进行故障的适当检测和中断。另外，电感器L2a 30 将这些电弧频率从上游断路器22阻断开，并将任何上游电弧信号从下游断路器20，14A阻 断开。电感器(L)和电容器(C)的组合被设置为阻断电弧信号，由此保护上游断路器和下 游断路器避免不必要的脱扣。
第一区域4的主断路器22采用类似的滤波陷波(例如，频率陷波)电路。如果电 弧故障——例如26——发生在第一区域4，电容器Cl 30汇聚电弧信号，从而脱扣第一区域 4中的断路器22，以便进行故障的适当检测和中断。另外，电感器Ll 32将这些电弧频率与 任何上游断路器(未示出)阻断开，并将任何上游电弧信号(未示出)与下游断路器22、 20、34、14A 阻断开。电弧故障电路中断器——例如由示例CB 22示出的——包括第一线路端子40， 第二负载端子42，电气连接在端子40、42之间的可分离触头44，开闭可分离触头44的操 作机构(OM) 46，与操作机构46相配合的电弧故障脱扣(AFT)电路48。电弧故障脱扣电路 48包括感应器Si，并被结构化为响应于电弧故障条件——例如示例性电弧故障26——脱 扣断开可分离触头44。电感器(Li) 32串联电气连接在第一线路端子40和第二负载端子 42之间。电容器(Cl) 30包括电气连接在电感器32和第二负载端子42 (感应器Sl上游) 之间的第一引线50以及电气连接至接地导体或中性导体54的第二引线52。电感器32和 电容器30被结构化为与第二端子42下游的电力线路阻抗——例如示例性母线馈线电阻 (Rla) 56——相配合以建立滤波陷波电路58。滤波陷波电路58被结构化为将来自第二端子42下游的电弧故障26的第一电弧 信号传送到电弧故障脱扣电路48，并将来自第一端子40上游的电弧故障(未示出)的第 二电弧信号从电弧故障脱扣电路48阻断。例如但不限于，第一电弧信号可具有关于大约 IOOkHz到大约IOMHz的范围的频率，但所公开的概念适用于宽范围的电弧信号频率。优选 地，滤波陷波电路58被结构化为使下游电弧故障26的信号强度最大化并使第一端子40上 游电弧故障(未示出)的信号强度最小化。例如但不限于，电感器(Ll)32的电感可以是大 约ΙΟμΗ，而电容器(Cl)30的电容可以是大约0.3μ F，但所公开的概念适用于宽范围的电 感和电容，并适用于宽范围的滤波陷波电路58的对应中心频率。使用单个电容器——例如Cl 30——的一种考虑在于，电路参数能通过削弱信号 或在一些情况下放大信号来影响信号。由于电力线路——例如2——可长也可短，并且可能 在不同时间或不同情况下发生谐振，因此，可能希望改变电容器的值以便使性能最优化。希望一个区域(例如，示例区域4、6、8中的区域4)内对电弧故障的反应并不依赖 于其在该区域内的位置。为了以这样的方式对电弧进行标准化(normalize)，在每个区域 4、6、8内对所关心的电弧频率(例如但不限于在大约IOOkHz到大约IOMHz的范围内)进 行“陷波(trapped)”并将之记录在合适的电路中断器(例如，在该示例中为紧接的上游断 路器22)中，这些都是非常重要的。通过这种方式，可使故障检测和隔离正确、精确并且非 常有效。参照图2，示出了另一电力线路62。电力线路62与图1的电力线路2有些类似， 除了已被简化并使用了不同的电弧故障电路中断器——例如CB64——之外，其包括自适应 电路88和多个电容器79。示例CB 64包括第一线路端子66、第二负载端子68、电气连接 在端子66与68之间的可分离触头70，开闭可分离触头70的操作机构(OM) 72、与操作机构 72相配合并响应于例如76的电弧故障脱扣断开可分离触头70的AFT电路74。美国专^lJ No. 6, 710, 688 ；No. 6, 542, 056 ；No. 6, 522, 509 ；No. 6, 522, 228 ； No. 5，691，869和No. 5，224，006中公开了用于AFT电路48 (图1)禾口 74 (图2)的合适的电 弧故障检测器，在此将其引入作为参考，但可采用任何合适的电弧故障检测器或电路中断器。
电感器78串联电气连接在第一线路端子66和第二负载端子68之间。采用数个 电容器79。如图所示，具有三个示例电容器(C1A，C1B，C1C)79。所述数个电容器79中的每 一个，例如(ClB) 80，包括电气连接在或可电气连接在电感器78和第二负载端子68 (用于 AFT 74的感应器上游(未标示))之间的第一引线82以及电气连接至接地导体或中性导体 86的第二引线84。自适应电路88调节电感器79的数目，如将在下面阐释的那样。电感器 78和所述数个电容器79中的至少一个与第二端子68下游的系统阻抗90相配合以建立具 有希望的中心频率的滤波陷波电路92。自适应电路88改变滤波陷波电路92的中心频率， 从而适应于第二端子68上游电力线路中的变化，并由此提供最大化的电弧状况信号强度。如图2所示，示例的数个电容器79是多个不同电容器，例如示例电容器(C1A)94、 (ClB)80、(ClC)96。自适应电路88选择所述多个不同电容器94、80、96中的数个，并将所述 多个不同电容器94、80、96中所选择的数个的第一引线——例如82——电气连接在电感器 78和第二负载端子68之间。在此实例中，自适应电路88包括谐振检测器98和滤波陷波选 择电路100。以下将结合图7讨论自适应电路88的实例。由于电力线路——例如62——可由于不同情况下负载和电路的增加和移除而时 间变化或被改变，希望改变多个电容器的值，例如所述数个电容器79的有效电容值，从而 重建最优化的性能。该实例中，如下面将结合图7详细讨论的，自适应电路88可通过对电 力线路62进行激荡(ringing)以确定阻抗参数从而实现这一点。例如，示例谐振检测器 98(例如但不限于合适的电子电路、合适的处理器程序)决定多个不同电容器中的哪个(或 哪些)——例如电容器94、80、96中的一个或更多——与电路参数最为匹配。例如，通过衰 荡(ring down)测试来发现希望的电容器，并且通过滤波陷波选择电路100命令多个对应 的固态开关(SSSs) 102、104、106闭合。这采用了合适的电容并确保最大化的电弧信号被引 入与该电力线路阻抗相关联的CB 64。参照图3，示出了用于另一电力线路的等效电路116。除了例如CB2 ’ 120和CB3，142 被改变为分别包括附加电容器C4 122和C5 124以外，此电力线路与图1的电力线路2有 些类似，如下所述。此外，断路器120、142与图1的断路器14A、20、22、34相似或相同。为 了便于描述，图1的可分离触头44和AFT 48没有示出。但是，电容器C4 122和C5 124最 初假定为开路，使得等效电路可以用于例如图1中的电力线路2。图3的等效电路116中， 仅仅开启一个故障AC源126、128、130，每次开启一个，以便模拟电力线路中多个点的扰动。线路长度在每个传输线片段内定义，示例的隔离模块132、134是“ π ”形C_L_C滤 波电路(用于CB2’ 120和CB3’ 142)，其例如包含在对应的断路器120、142内，并具有由下 游(例如，图3右侧)电容器C2 138或C3 140所感应的电流。C-L-C滤波电路增强了对上 游电弧信号的阻断以及对下游电弧信号强度的保持(例如，参见下文的表Ivs.表2)。用于 CB1，118的隔离模块136是L-C滤波电路。电阻器R3 150是用于第三区域8，的负载电阻
ο实例1如图3和8所示，例如，电感(Li 152，L2 154，L3 156)为例如10 μ H，电容(Cl 158，C2 138，C3 140，C4 122，C5 124)为例如 0.3 μ F。区域 4，、6，、8，的传输线参数近似 为0.041^/米，0.8口!1/米和125111011111/米。长度 01、02 和 03 分别为 20m、30m 和 40m。电容器158、138、140对电弧引起的在AC电流波形上的频率进行陷波。上游感应器S4、S5(图8)分别从对应的区域8’、6’检测对应的断路器142A、 120A(图8)上游的电弧故障。下游感应器S3、S2分别从对应的区域8’、6’检测对应的断 路器142A、120A下游的电弧故障。这样具有以下优点(1)感应器冗余；和/或⑵有可能 出于简化和/或节约费用的目的消除上游断路器中的类似功能。尽管用于最大化或最小化电弧信号的滤波电路元件已经公开为与对应的可分离 触头位于同一地点，由于C-L-C滤波电路(图3和8)是对称的，应该理解，图8中的两个感 应器S5、S2或S4、S3可以以下面的方式使用。下游感应器S2、S3感应下游电弧并可用于操 作任何位于同一地点的可分离触头(未示出，但参见图1中的可分离触头44和感应器Si)。 上游感应器S5、S4感应上游故障，并可用于通过任何合适的机构(例如但不限于并联脱扣 (shunt trip))触发其他装置(未示出)，或者用于简单地向远程CPU(未示出)提供信息。 对称的C-L-C滤波电路有利地将每个感应器与滤波电路的相反侧上的错误信息隔离。实例2图4-6是对于图3的等效电路116的故障协调的合适的电路仿真输出的曲线图 110、112、114。曲线图110、112、114分别用于图3中的区域4’、6’、8’。例如，“AC分析”模 式允许观测频率范围上的结果，例如但不限于1伏特的故障AC源所提供的。图4、5和6各自的曲线图110、112和114分别对应于第一区域4’(由Vl 126激 励)、第二区域6，(由V2 128激励)、第三区域8，(由V3 130激励)中的电弧。下面的表 1示出了例如但不限于500kHz时评估的结果，其中，结果相对于1伏特用dB表示。
权利要求
一种电气开关设备(14A；20；22；34；64；118；120；142)，包括第一端子(40)；第二端子(42)；电气连接在所述第一端子和所述第二端子之间的可分离触头(44)；被结构化为断开以及闭合所述可分离触头的操作机构(46)；与所述操作机构相配合的电弧故障脱扣电路(48)，所述电弧故障脱扣电路被结构化为响应于电弧故障条件脱扣断开所述可分离触头；串联电气连接在所述第一端子和所述第二端子之间的电感器(32)；以及电容器(30)，包括电气连接在所述电感器和所述第二端子之间的第一引线(50)以及电气连接至接地导体或中性导体的第二引线(52)，其中，所述电感器和所述电容器被结构化为与所述第二端子下游的电力线路阻抗(56)相配合以构成滤波陷波电路(58)。
2.如权利要求1所述的电气开关设备(20)，其中，所述滤波陷波电路(58)被结构为将 来自所述第二端子下游的第一电弧故障条件(24)的第一电弧信号传送到所述电弧故障脱 扣电路，并阻塞来自所述第一端子上游的第二电弧故障条件(26)的第二电弧信号到达所 述电弧故障脱扣电路。
3.如权利要求1所述的电气开关设备(20)，其中，所述滤波陷波电路(58)被结构化为 使来自所述第二端子下游的第一电弧故障条件(24)的第一电弧信号的信号强度最大化， 并使来自所述第一端子上游的第二电弧故障条件(26)的第二电弧信号的信号强度最小 化。
4.如权利要求1所述的电气开关设备(20)，其中，所述电气开关设备为电弧故障电路 中断器(120;142;120A;142A)；其中，所述电容器为第一电容器(138 ;140)，第一电容器包 括电气连接在所述电感器和所述第二端子之间的第一引线(50)以及电气连接至接地导体 或中性导体(54)的第二引线(52)；且其中，所述电弧故障电路中断器还包括第二电容器(122 ；124)，包括电气连接在所述第一端子和所述电感器之间的第一引线 (204)以及电气连接至所述接地导体或中性导体的第二引线(208)，其中，所述电感器和所述第一电容器被结构化为与所述第二端子下游(56’ )的电力线 路阻抗相配合以构成第一滤波陷波电路(58)，且其中，所述电感器和所述第二电容器被结构化为与所述第一端子上游(56)的电力线 路阻抗相配合以构成第二滤波陷波电路(210)。
5.如权利要求4所述的电弧故障电路中断器(120A;142A)，其中，所述电弧故障脱扣电 路(48)包括第一感应器(S2 ；S3)和第二感应器(S5 ；S4)，所述第一感应器被结构化为感应 所述第二端子和所述第一电容器之间流动的电流，所述第二感应器被结构化为感应所述第 一端子和所述第二电容器之间流动的电流。
6.如权利要求1所述的电气开关设备(20)，其中，所述电气开关设备为电弧故障电路 中断器(64)；其中，所述电容器为可变电容(79)，其包括电气连接在或可电气连接在所述 电感器和所述第二端子之间的第一引线(82)以及电气连接至接地导体或中性导体的第二 引线(84)；且其中，所述电弧故障电路中断器还包括被结构化为改变所述可变电容的自适应电路(88)，其中，所述电感器和所述可变电容被结构化为与所述第二端子下游(90)的电力线路 阻抗相配合以构成具有中心频率的滤波陷波电路(92)，且其中，所述自适应电路进一步被结构化为改变所述滤波陷波电路(92)的中心频率，从 而适应所述第二端子下游的电力线路中的变化。
7.如权利要求6所述的电弧故障电路中断器(64)，其中，所述自适应电路进一步被结 构化(176)为激励所述第二端子下游的所述电力线路(160)；其中，所述可变电容是多个不 同电容器(94，80，96)；且其中，所述自适应电路进一步被结构化(162，182，180)为测量响 应于所述激励的电力线路的电压，比较所述电压与所存电压值，如果更高，则存储新的电压 值，从所述多个不同电容器中选择另一不同的电容值，并考虑所述多个不同电容器的多个 不同电容值，从而对于所述多个不同电容器选择最佳电容值。
8.一种配电系统(2)，包括多个不同区域(4，6，8)；以及多个不同的电弧故障电路中断器(14A，14B，20，22，34)，所述不同区域各自具有所述多 个不同的电弧故障电路中断器中的数个，其中，所述多个不同的电弧故障电路中断器中的多个各自为权利要求4所述的电弧故 障电路中断器。
9.如权利要求8所述的配电系统(2)，其中，所述滤波陷波电路(58)被结构化为将来 自所述第二端子下游的所述不同区域的第一个之中的第一电弧故障条件(24)的第一电弧 信号集中于所述电弧故障脱扣电路，并降低传送至所述电弧故障脱扣电路的来自所述第一 端子上游的所述不同区域的第二个之中的第二电弧故障条件(26)的第二电弧信号。
10.如权利要求9所述的配电系统(2)，其中，响应于来自所述第二端子下游的所述不 同区域的第一个之中的所述第一电弧信号，所述电容器对所述第一电弧信号进行汇聚；且 其中，响应于来自所述第一端子上游的所述不同区域的第二个之中的所述第二电弧信号， 所述电感器阻止所述第二电弧信号到达所述电弧故障脱扣电路，并阻止所述第一电弧信号 到达所述第一端子上游的所述不同区域的第二个之中的电弧故障脱扣电路。
11.如权利要求8所述的配电系统(2)，其中，所述电弧故障脱扣电路包括感应器(Si； S2 ；S3)，其被结构化为感应所述第二端子和所述电容器之间流动的电流；且其中，所述滤 波陷波电路被结构化为将来自所述第二端子下游的所述不同区域的一个区域中的电弧故 障条件(24)的电弧信号集中于所述感应器。
12.如权利要求8所述的配电系统(2)，其中，所述电容器为第一电容器；且其中，所述 不同的电弧故障电路中断器中至少一个的所述电弧故障脱扣电路包括第二电容器(122 ； 124)，第二电容器包括电气连接在所述第一端子和所述电感器之间的第一引线(204)以及 电气连接至所述接地导体或中性导体的第二引线(208)。
13.如权利要求12所述的配电系统(2)，其中，在所述不同区域(8)之一中，所述数个 不同的电弧故障电路中断器是彼此邻近配置在负载中心(14)内的多个支路断路器(14A， 14B)；其中，所述不同的电弧故障电路中断器中的所述至少一个是所述多个支路断路器 (14A, 14B)中的仅仅一个；且其中，所述多个支路断路器(14A，14B)中其他的不包括所述第 二电容器(122 ；124)。
14.如权利要求8所述的配电系统(2)，其中，位于所述不同区域的第一个之中的所述多个不同的电弧故障电路中断器(14A，20，22，34)中的第一个包括具有第一电感的电感器 和具有第一电容的电容器；且其中，位于所述不同区域的不同的第二个之中的所述多个不 同的电弧故障电路中断器(14A，20，22，34)中的不同的第二个包括具有第二电感的电感器 和具有第二电容的电容器，其中，所述第二电感不同于所述第一电感，所述第二电容不同于 所述第一电容。
15.如权利要求8所述的配电系统(2)，其中，在所述不同区域(8)之一中，所述数个 不同的电弧故障电路中断器是彼此邻近配置在负载中心(14)内的多个支路断路器(14A， 14B)；其中，所述支路断路器中的第一个的第一滤波陷波电路(92)提供到所述支路断路 器中第二个的故障信号隔离；且其中，所述支路断路器中所述第二个的第二滤波陷波电路 (92)提供到所述支路断路器的所述第一个的故障信号隔离。
全文摘要
一种电气开关设备(14A；20；22；34；64；118；120；142)，包括第一端子(40)；第二端子(42)；电气连接在第一端子和第二端子之间的可分离触头(44)；被结构化为断开以及闭合可分离触头的操作机构(46)；与操作机构相配合的电弧故障脱扣电路(48)，所述电弧故障脱扣电路响应于电弧故障脱扣断开所述可分离触头。电感器(32)串联电气连接在第一端子和第二端子之间。电容器(30)包括电气连接在电感器和第二端子之间的第一引线(50)以及电气连接至接地导体或中性导体的第二引线(52)。电感器和电容器与第二端子下游的电力线路阻抗(56)相配合以建立滤波陷波电路(58)。
文档编号H02H1/00GK101958526SQ200911000258
公开日2011年1月26日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者J·C·齐歇尔, J·K·黑斯廷斯, T·J·舍普夫, W·E·小贝蒂, X·周 申请人:伊顿公司