专利名称：具有改进的浪涌保护的保护装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电气布线设备，并且尤其涉及保护性布线设备。
背景技术：
向诸如住宅、商业建筑或其他这种机构等结构供电的配电系统，典型地包括一个或多个耦合至AC电源的断路器板。当然，断路器板将AC电力分配至安装在结构中的一个或多个分支电路。电路典型地可以包括一个或多个插头出口，并且可以进一步将AC电力传输至一个或多个用电设备，在本领域中通常称为负载电路。插头出口向用户可访问负载提供电力，所述负载包括电源线和插头，插头可插入插头出口中。然而，已经知晓在配电系统的各个部分中发生了一些类型的故障。因此，可以在配电系统各处设置电路保护设备，即在断路器板中或在具有插头出口的保护设备中。保护设备还可以安装在电负载自身中。存在多种类型的电路保护设备。例如，这种设备包括接地故障断路器(GFCI)、接地故障仪器保护器(GFEP)以及电弧故障断路器(AFCI)。该列表包括典型实例，而并非是排除性的。一些设备包括GFCI和AFCI两者。正如其名，电弧故障断路器(AFCI)、接地故障仪器保护器(GFEP)和接地故障断路器(GFCI)执行不同的功能。电弧故障典型地表现为高频电流信号。因此，AFCI可以被配置成检测各种高频信号并且响应于此而断开电路。当载流 (火线)导体与地形成非故意(unintended)电流通路时，发生接地故障。由于在电路中流动的一部分电流转移至非故意电流通路中，在火线/零线导体之间形成差动电流。非故意电流通路表现为电击风险。接地故障以及电弧故障也可能引起火灾。“接地零线”是另一种类型的接地故障。当负载零线端子或者连接至负载零线端子的导体接地时，可以发生这种类型的故障。许多事件可以产生瞬变电压脉冲。例如，闪电可以将瞬变电压引入配电系统中。 当电感负载关闭时、当具有噪声电刷的马达工作时或者由其它负载情况也可以产生瞬变电压。瞬变电压的幅度通常比电源电压的幅度大至少一个数量级。已知瞬变电压损坏保护性设备，使得设备将停止如设计的那样运行。因而，对于用户造成麻烦而必须更换设备，或者更糟糕的是，使得用户处于无保护状态。因而，大部分设备包括过载保护部件。然而，浪涌保护部件占据了设备外壳内相当大的体积。结果，设备的总尺寸相对较大，使得更难以将设备安装在暗线盒(wall box)中。 另一个问题是，已知浪涌保护部件自身具有寿命终止的情况。如果浪涌保护部件发生故障， 也不能保护设备免受由于瞬变电压而造成的伤害。因此，需要一种小型保护设备，其包括改进的空间-保存浪涌保护布置，在配电系统上发生电压瞬变事件之后，其持续提供保护。小型保护设备必须被配置成可靠地保护用户而使其免受配电系统中的故障状况的影响。而且，需要一种保护设备，其被装配成在寿命终止情况时将负载端子与线路端子解耦
实用新型内容
[0007]本发明通过提供一种小型保护设备解决了上述的需求，其包括改进的空间保存浪涌保护布置，在配电系统上发生电压瞬变事件之后，该布置持续提供保护。本发明的小型保护设备被配置成可靠地保护用户免受配电系统中的故障状况的影响。而且，本发明的小型保护设备被装配成在寿命终止情况时将负载端子与线路端子解耦。在下文的详细描述中，将陈述本发明的其他特征和优点，并且对于本领域技术人员而言，在阅读说明书之后，将部分是显然的，或者通过实现如本文(包括下文的详细描述、权利要求书以及附图)中所述的本发明而意识到。应当理解，前述一般性描述和下文详细的描述均仅是本发明的范例，并且意在提供综述或构架，用于理解本发明如其所主张的特性和特征。包括附图以提供了对本发明的进一步理解，并且将附图包括在本说明书中并构成其一部分。附图示出了本发明的各个实施例，并且与说明书一同用于说明本发明的原理和操作。根据本发明的一个方面，一种电气布线保护设备包括外壳组件，包括多个线路端子和多个负载端子； 包括至少一个传感器的传感器组件，该传感器组件耦合在所述多个线路端子和所述多个负载端子之间，所述传感器组件被配置成基于AC配电系统中传送的AC功率信号提供至少一个传感器信号；故障检测电路，耦合至所述多个线路端子中的至少一个以及所述传感器组件，所述故障检测电路被配置成响应于检测到配电系统中的至少一种故障状况而产生故障检测
信号；电路中断器，耦合至所述故障检测电路，所述电路中断器被配置成将所述多个线路端子耦合至所述多个负载端子，以在重置状态下形成导电通路，并且在跳间状态下响应于所述故障检测信号而将所述多个线路端子与所述多个负载端子解耦，在响应于用户激励而使电路中断器组件的接触件闭合时实现所述重置状态，在响应于所述故障检测信号而使所述电路中断器组件的接触件打开时实现所述跳闸状态；以及电压瞬变抑制电路，连接在所述多个线路端子之间，所述电压瞬变抑制电路包括金属氧化物变阻器，相对于所述传感器组件差分地耦合，使得所述金属氧化物变阻器的一个引线耦合到设置在所述传感器组件的线路侧的第一线路导体，所述金属氧化物变阻器的另一引线耦合到设置在所述传感器组件的负载侧的第二线路导体，以及金属氧化物变阻器保护电路，与所述金属氧化物变阻器串联耦合，所述金属氧化物变阻器保护电路被配置成限制施加到所述金属氧化物变阻器的作为至少一个电参数的函数的电能的量。优选地，所述电压瞬变抑制电路包括耦合至所述金属氧化物变阻器的电感部件， 该电感部件的特征在于与在所述电压瞬变抑制电路中传送的信号的频率相对应的可变电感性阻抗。优选地，所述金属氧化物变阻器与所述电感部件串联设置。优选地，所述电感部件包括螺线管，该螺线管被配置成响应于所述故障检测信号而激活所述电路中断器。优选地，所述设备还包括与所述电压瞬变抑制电路串联设置的辅助开关，当所述电路中断器处于跳闸状态时，所述辅助开关将所述电压瞬变抑制电路与所述多个线路端子解耦。优选地，所述电压瞬变抑制电路包括与所述金属氧化物变阻器并联设置的第二金属氧化物变阻器。优选地，所述电路中断器还包括耦合至所述故障检测电路的开关部件，响应于所述故障检测信号而打开所述开关部件；耦合至所述开关部件的螺线管，响应于所述开关部件处于打开状态而向所述螺线管供电；以及一组中断接触件，该组中断接触件设置在所述多个线 路端子与所述多个负载端子之间并且操作地耦合至所述螺线管，响应于向所述螺线管供电而将该组中断接触件驱动至跳闸状态。优选地，所述金属氧化物变阻器与所述螺线管串联设置。优选地，所述电压瞬变抑制电路还包括与所述螺线管和辅助开关串联设置的金属氧化物变阻器。优选地，所述设备还包括耦合至所述辅助开关的至少一个指示器，该至少一个指示器被配置成指示跳间状态、重置状态或寿命终止状态，该至少一个指示器包括音频指示器和/或视觉指示器。优选地，所述电压瞬变抑制电路包括设置在所述多个线路端子或所述多个负载端子之间的第二金属氧化物变阻器。优选地，所述电压瞬变抑制电路还包括耦合在所述多个线路端子或所述多个负载端子之间的火花隙结构。优选地，所述故障检测电路包括差动变压器，所述金属氧化物变阻器差动地连接在所述差动变压器的两端，使得所述差动变压器感测所述泄漏电流。优选地，所述设备还包括耦合至所述故障检测电路的测试电路，所述测试电路被配置成产生测试信号，该测试信号模拟所述至少一种故障状况，并且其中所述测试电路包括测试开关，该测试开关被配置成在所述开关处于闭合位置时产生所述测试信号，所述测试开关包括具有两个气隙的打开位置。优选地，所述设备还包括耦合至所述故障检测电路的测试电路，该测试电路被配置成产生测试信号，该测试信号模拟所述至少一种故障状况，并且其中所述测试电路自动产生所述测试信号。优选地，所述至少一种故障状况包括电弧故障状况或接地故障状况。优选地，所述电压瞬变抑制电路还包括滤波电路，该滤波电路包括特征在于取决于频率的电感性阻抗的电感部件。优选地，所述电感部件包括耦合在所述故障检测电路和所述电路中断器之间的螺线管，该螺线管被配置成响应于所述故障检测信号而激活所述电路中断器，在约IOOKHz的频率下，所述电感性阻抗大于或等于约500欧姆。优选地，所述螺线管与所述金属氧化物变阻器串联设置。优选地，所述螺线管和所述金属氧化物变阻器与辅助开关串联设置，当所述电路中断器处于跳闸状态时，所述辅助开关将所述电压瞬变抑制电路与所述多个线路端子解華禹。 优选地，所述金属氧化物电阻器能够在所述金属氧化物变阻器发生故障的情况下传导泄漏电流，所述故障检测电路被配置成在所述泄漏电流超过预定值时检测所述泄漏电流，作为所述至少一种故障状况。优选地，在所述设备处于断路状态时，所述金属氧化物电阻器相对于所述传感器组件保持差分耦合。
图1是根据本发明第一实施例的电气布线设备的方块图；图2是根据本发明一个实施例的线路火花隙结构的透视图；图3是根据本发明另一实施例的负载火花隙结构的透视图；图4是图1中所示的设备的截面图；图5是根据本发明的GFCI实施例的电路图；以及图6是根据本发明另一实施例的保护设备的局部示意图。
具体实施方式
现在详细参考本发明的现有示范性实施例，附图中示出其实例。在可能之处，在附图中使用相同的附图标记以指示相同或类似的部件。在图1中示出了本发明的布线设备的示范性实施例，并且总地以附图标记10标示。如本文中所实施的并且如图1中所示，公开了根据本发明第一实施例的布线设备 10的方块图。图1是通用保护设备，其中检测器40可以配置为GFCI检测器、GFEP检测器、 AFCI检测器及其组合。换句话说，本发明的教导可应用于各种类型的保护布线设备。保护设备10包括零线端子20和火线端子22，其用于将设备10连接至AC电源， 艮口，连接至与断路器板相连的配线设备。配电系统可以通过使用两个或多个导体而使用单相、分相或多相结构分配电力。图1中所示的布线设备10配置用于单相配电。设备10还包括零线负载端子24和火线负载端子26，用于将设备10连接至负载28。线路端子20、22 通过包括零线导体12和火线导体14的可中断导电通路而耦合至负载端子24、26。零线导体12和火线导体14通过传感器组件32，并且在电路中断器接触件50处终止。可中断导电通路还包括零线负载导体16或火线负载导体18，其分别连接至负载端子24、26。测试电路 400耦合在零线导体12和火线负载导体18之间。在无故障的正常操作期间，接触件50闭合，在重置状态下将AC电力提供至负载 28。一般来说，传感器组件32耦合至故障检测器40。故障检测器40耦合至SCR44。当其处于导电状态时，SCR44向跳闸螺线管46供电。接着，跳闸螺线管46驱动跳闸机构48。当激活跳间机构48时，接触件50打开。可以通过按动重置按钮52将设备从跳间状态驱动至
重置状态。如果设备10包括GFCI保护，那么传感器组件32被配置成感测流过导体12、14的差动电流。当在正常状况下设备10向负载28提供电力时，导体12、14中的差动电流为零。 换句话说，从负载流出的电流和流至负载的电流大小相等、极性相反。然而，当存在接地故障(30)时，负载28中的火线导体耦合至地。虽然由传感器组件32感测流过火线导体的电流，但是返回电 流减小，因为流过接地故障30的电流流向地，而不是通过传感器32返回。因而，差动电流不为零。如果差动电流超过预定量，检测器40在检测器输出线路41上提供故
障信号。正如本领域技术人员将意识到的，差动变压器34经由流过导体12、14的电流感生的磁场而感测差动电流。具体而言，导体12、14穿过环芯36的孔穴。导体中的非零电流 (差动电流)在环芯36中感生磁通量，以在绕组38中感生出信号。根据保护设备的类型， 传感器组件32可以包括附加传感器(未示出)，诸如电流变压器、分流器、分压器、附加环芯变压器等。选择这种传感器以感测感兴趣的故障状况。将来自绕组38和来自可能包括在传感器组件32中的其他传感器的信号提供至检测器40。如上所述，检测器40确定来自传感器组件32的信号是否表示故障状况。如果检测到故障状况，那么检测器40提供信号至半导体开关44，以向螺线管46供电。接着，螺线管46激活跳闸机构48，以打开电路断路接触件50。断路接触件50至少使火线负载端子 26与火线端子22断开连接，但是也可以用于使零线负载端子24与零线端子20断开连接。 总之，设备10跳闸。当设备10跳闸时，电流停止流过故障30。随着移除提供至故障的电力，检测器40 不能再向半导体开关44提供故障检测信号。半导体开关44关闭，而螺线管46断电。螺线管46通电以使电路中断器跳闸的时间与在已经成功消除故障状况之后其断电的时间之间的时间间隔，通常小于25毫秒。在图1所示的实施例中，使用小型化结构实施螺线管46，因为其无需选择尺寸以承受对螺线管持续供电的情况下将产生的热量。如上所述，已知瞬变电压损害保护设备，使得设备将停止如设计的那样运行。通过跨越线路和/或负载端子连接金属氧化物变阻器(MOV) 54以将瞬变电压钳制到预定阈值， 可以保护设备10免受高电压瞬变的影响。当然，计算预定电压阈值，使得设备10经受得住瞬变事件。然而，当将该装置用于提供瞬变保护时，MOV 54必须尺寸相对较大，以将瞬变电压有效地钳制到合适的阈值。MOV 54的直径可以大于12mm。正如可以预期的，12mm的MOV 通常相对较贵。因此，本发明的一个瞬变保护特征包括组合使用MOV 56和电感部件，诸如螺线管46。电压瞬变通常幅度为1至6kV。由于它们的持续时间相对较短，它们具有可能大于 IOOkHz的频率成分。另一方面，螺线管46的阳抗在IOOkHz的频率下通常大于500欧姆。 因而，可以使用线圈阻抗的频率相关性来保护MOV 56。因此，可减小MOV 56的尺寸以利用线圈阻抗的频率相关性。换句话说，MOV 56的直径可以小于或等于7mm，而仍然能够钳制电压在合适的阈值，这是因为螺线管阻抗限制了通过MOV 56的电流量。该方法还提供了成本效益。与较大的MOV相比，较小的MOV相对较为便宜。而且，由螺线管46的阻抗而显著地增加了 MOV 56的预期寿命，因为其针对给定电压瞬变幅度限制了流过MOV的电流量。然而，MOV 56仍然可能经历寿命终止状况。如果电压瞬变的幅度足够大，则可能发生寿命终止状况。如果存在大量电压瞬变， 也可能发生寿命终止状况。环境应力也与引起故障有关。无论什么原因，在寿命终止时，MOV 56本质上变得电阻逐渐增大。如果MOV 56的电阻小于约100欧姆，则螺线管46充分地耦合至电源，以激活跳闸机构48，从而打开中断接触件50。还可以引导流过MOV 56的电阻的电流通过螺线管46。如果不中断，电流将使螺线管46烧毁。[0059]本发明包括辅助开关机构，以避免螺线管烧毁。辅助开关58被设置成与螺线管46 串联。辅助开关58耦合至跳闸机构48，或者作为选择地耦合至中断接触件50，使得当电路中断器处于跳闸状态时，辅助开关58的接触件打开。可以通过手动地激活重置按钮52而重置设备10。这还可以导致辅助开关58的接触件闭合。一旦重置，螺线管46再次借助于 MOV 56的电阻而耦合至电源，并且同样地，跳闸机构48打开接触件50以及辅助开关58的接触件。总之，当MOV 56寿命终止时，螺线管46仅暂时地供电。每次重复重置动作尝试时， 螺线管46激活跳闸机构。即使MOV 56已经经历了寿命终止状况，设备10也维持其保护功能。然而，有一个警告如果MOV 56的寿命终止电阻大于100欧姆，螺线管46可能不足以耦合至电压源以使中断机构48跳闸。如果中断机构不跳闸，则流过螺线管46的电流将不被辅助开关58 中断。流过螺线管46的未中断电流可能使螺线管被烧毁。参考虚线101，在备选实施例中，可以包括MOV 100以保护设备10免受高电压瞬变。与MOV 56不同，MOV 100针对所有寿命终止电阻值而防止螺线管烧毁。应注意到，MOV 100与螺线管46串联连接。因而，以与已经针对MOV 56所述的类似的方式，由螺线管46 的阻抗对其进行保护。然而，由于MOV 100和螺线管46的串联组合，流过串联组合的电流在穿过差动变压器34的导体中形成差动电流。检测器40响应于差动电流并且以前述方式使得设备跳闸。GFCI的预定阈值通常为6mA，而对于GFEP或AFCI而言通常为30mA。万一 MOV的寿命终止电阻产生的电流大于检测器40中的检测阈值，那么设备10将跳闸，而辅助开关58将打开以防止螺线管46烧毁。当然，如果流过MOV 100和螺线管46的串联组合的电流小于检测阈值，则设备100 将不跳间。然而，螺线管46被配置成能够承受该幅度的持续电流。作为举例说明，如果MOV 100的电阻小于约4000欧姆，那么具有30mA检测阈值的设备将跳闸，因为产生的电流将大于阈值。另一方面，随着MOV 100电阻变大，即电阻变得大于约4000欧姆，产生的电流小于差动电流阈值，而设备100将不跳闸。然而，螺线管46被配置成承受小于检测阈值的电流。 因此，在两种情况下，螺线管都不会烧毁，因为电压瞬变电路耦合至故障检测器，并且产生差动电流，其又引起保护设备跳间。本发明的保护设备在面对寿命终止状况时是安全和可靠的。本发明的另一特征涉及防止由在电压瞬变事件期间产生的来自传感器32的简短信号而使得设备10跳间。尤其，可以将低通滤波器102设置在检测器输出端41和SCR44 之间。滤波器102被配置成过滤流过MOV 100的瞬变电流，以防止半导体开关44响应于电压瞬变事件。结果，跳闸机构48将不受这些电压瞬变事件的有害触发。在备选实施例中， 低通滤波器102可以实施在检测器40中，以避免使用离散的部件。本发明的另一特征是，提供火花隙(200、300)，用于吸收来自最严重的瞬变的能量。例如，已知由于闪电形成的电压瞬变产生IOkV和/或10kA。火花隙设置在设备10中， 从而通过火花隙的浪涌电流不产生来自传感器组件32的输出信号。换句话说，火花隙200、 300被配置成使得放电电流不表现为可能被变压器34感测到的差动电流。火花隙200、300 允许保护设备10在极度严重的电压瞬变、或者由这种电压瞬变产生的电流下维持在操作状况。参考图2，示出了设备10的透视图，其示出了根据本发明的火花隙结构200。火花隙结构200设置在线路端子20、22之间，并且位于传感器组件32之下。接触组件50实施为可移动接触件206、208和固定接触件210、212。尤其，悬臂部件202连接至线路零线端子20，而悬臂部件204连接至线路火线端子22。可移动接触件206、208分别设置在悬臂梁 202、204的远端。负载端子24、26电车接至固定接触件210、212。跳闸机构48被配置成在设备10重置时移动接触件对(206、210)和(208、212)而使它们电连接，并且在设备10跳闸时移动它们而使它们断开电连接。火花隙结构200是设置在悬臂梁202、204之间的导电部件。气隙214设置在悬臂梁204和火花隙结构200的一端之间，而气隙216设置在悬臂梁202和火花隙结构200的另一端之间。气隙214、216的总和典型地在0.030和0.060英寸之间。可以实施火花隙结构200，使得两个气隙不相等。此外，可以消除一个气隙。最终，可以包括桥接气隙的绝缘材料。绝缘材料的典型长度为至少0.250英寸。如图1中所示，第二气隙 结构300可以设置在负载导体16、18之间。参考图3，公开了负载火花隙结构300的透视图。火花隙结构300设置在导体16、18之间，其将负载端子24、26连接至固定接触件210、212。火花隙结构300还被配置成吸收由严重电压瞬变事件产生的能量。本发明预期使用任何类型合适的结构以实施中断接触件50。参考2004年7月28 日提交的美国专利申请序列号No. 10/900769，所述文献在此全文引入作为参考，以便于更详细地说明各种类型的可以用来实施本发明的电路中断结构。图4是示出测试电路400和测试按钮402的设备10的局部截面图。接触件404通常是打开的。使用GFCI作为实例，当压下测试按钮402时，测试电路400将火线负载端子 26耦合至零线线路端子20 (同样参考图1中的示意性图示)。产生的通过测试电路400的电流由差动变压器34以与真实的接地故障状况相同的方式而感测。打开的接触件404之间的间隙需要大于预定间隔，以防止测试电路400在电压瞬变事件期间受损。预定的间隙近似为0. 100英寸。然而，迫使测试按钮402行进0. 100英寸以闭合间隙的任何需求将是不符合人体工学的。因此，通过提供间隙406和408，可以减小测试按钮402和接触件404 之间的间隙。应当注意到，MOV(56,100)和气隙结构(200,300)向测试电路400提供了瞬变保护。在另一实施例中，测试回路400还可以被配置成提供对设备10的自动测试。参考美国专利No. 6674289和美国专利申请序列号No. 10/668654，所述文献在此全文引入作为参考，用于更详细地说明自动测试电路400。参考图5，示出了 GFCI实施例10’的电路图。设备10’包括馈通端子501，其被配置成将设备10’连接至向下游插座供电的配线。设备10’还包括插座负载端子502，其被配置成接受来自用户可连接负载的插头。中断接触件505被配置成在设备10’处于跳闸状态时将馈通端子501从负载端子502断开连接。包括指示部件以警告用户设备10’的重置或跳闸状态。指示部件可以包括可视指示器、可听指示器或两者。这种指示器被配置成发射稳定的指示，或者，可以发出间歇性的指示，诸如视觉闪光或者可听的蜂鸣声。尤其，设备10’提供了指示器506，其与辅助开关58 并联耦合。参考示意图，当设备10’连接至AC电源并且跳闸时，指示器506发射信号。指示器508可以与辅助开关58串联耦合。当设备10’连接至电源并且被重置时，指示器508发射信号。指示器506和指示器508可以组合或单独使用。应当注意到，MOV 100(或56) 限制了电压瞬变的幅度，否则其可能在辅助开关58或在指示器506、508中形成寿命终止情况。 参考图6，示出了根据本发明另一实施例的设备的局部示意图。在该实施例中，MOV 600连接在负载端子24、26两端。MOV 600耦合至差动变压器34，以使得在发生寿命终止状况时产生差动电流。变压器34耦合至设备10的负载侧。以前述的方式，差动电流由检测器40检测。依次地，检测器40向半导体开关44提供信号以对螺线管46供电。响应于此， 跳闸机构48被激活，打开中断接触件50。因此，在MOV 600能够过热之前，中断MOV 600中的寿命终止状况。通过中断接触件50，实现了电流的中断。MOV 56和MOV 100可以借助于螺线管46以前述的方式耦合至线路端子20、22。在此引入本文所引用的所有参考文献，包括公开物、专利申请和专利，就如同独立和具体地指示每份参考文献并且在此全文陈述一样。应当理解在描述本发明的文本中(尤其在随附权利要求的文本中)使用术语“一” 和“一个”和“所述”和类似的用词，覆盖了单数和复数，除非本文另外指明或者与文本显然矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”和“含有”应当理解为开放式术语(即意味着“包括但不局限于”)，除非特别注明。术语“连接”应当理解为局部或完整地包含在内、附接至或连接在一起，即使有一些中间物。本文中引用的值的范围仅旨在用作独立参考落入范围内的每个独立值的速记方法，除非本文特别指出，并且每个独立的值包括在说明书中，就像其在本文中独立引用一样。本文所述的所有方法可以以任何合适的顺序执行，除非本文中另外指示或者与文本显然矛盾。使用任意或所有实例或者本文所提供的典型用语(例如“诸如”)，仅旨在便于更好地阐明本发明的实施例，并且不对本发明的范围施加任何限制，除非特别声明。说明书中任何语言都不应理解为表明任何非要求保护的元素对于实施本发明是必须的。对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。并不意于将本发明限制成特定形式或所公开的形式，相反地，本发明将覆盖落入如随附权利要求所限定的本发明精神和范围内的所有修改、 备选结构以及等价物。因而，本发明意于覆盖对本发明的修改和改变，只要它们落入随附权利要求及其等价物的范围中。
权利要求1.一种电气布线保护设备，包括外壳组件，包括多个线路端子和多个负载端子；包括至少一个传感器的传感器组件，该传感器组件耦合在所述多个线路端子和所述多个负载端子之间，所述传感器组件被配置成基于AC配电系统中传送的AC功率信号提供至少一个传感器信号；故障检测电路，耦合至所述多个线路端子中的至少一个以及所述传感器组件，所述故障检测电路被配置成响应于检测到配电系统中的至少一种故障状况而产生故障检测信号；电路中断器，耦合至所述故障检测电路，所述电路中断器被配置成将所述多个线路端子耦合至所述多个负载端子，以在重置状态下形成导电通路，并且在跳间状态下响应于所述故障检测信号而将所述多个线路端子与所述多个负载端子解耦，在响应于用户激励而使电路中断器组件的接触件闭合时实现所述重置状态，在响应于所述故障检测信号而使所述电路中断器组件的接触件打开时实现所述跳闸状态；以及电压瞬变抑制电路，连接在所述多个线路端子之间，所述电压瞬变抑制电路包括金属氧化物变阻器，相对于所述传感器组件差分地耦合，使得所述金属氧化物变阻器的一个引线耦合到设置在所述传感器组件的线路侧的第一线路导体，所述金属氧化物变阻器的另一引线耦合到设置在所述传感器组件的负载侧的第二线路导体，以及金属氧化物变阻器保护电路，与所述金属氧化物变阻器串联耦合，所述金属氧化物变阻器保护电路被配置成限制施加到所述金属氧化物变阻器的作为至少一个电参数的函数的电能的量。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路包括耦合至所述金属氧化物变阻器的电感部件，该电感部件的特征在于与在所述电压瞬变抑制电路中传送的信号的频率相对应的可变电感性阻抗。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述金属氧化物变阻器与所述电感部件串联设置。
4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述电感部件包括螺线管，该螺线管被配置成响应于所述故障检测信号而激活所述电路中断器。
5.根据权利要求2所述的设备，还包括与所述电压瞬变抑制电路串联设置的辅助开关，当所述电路中断器处于跳闸状态时，所述辅助开关将所述电压瞬变抑制电路与所述多个线路端子解耦。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路包括与所述金属氧化物变阻器并联设置的第二金属氧化物变阻器。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电路中断器还包括耦合至所述故障检测电路的开关部件，响应于所述故障检测信号而打开所述开关部件；耦合至所述开关部件的螺线管，响应于所述开关部件处于打开状态而向所述螺线管供电；以及一组中断接触件，该组中断接触件设置在所述多个线路端子与所述多个负载端子之间并且操作地耦合至所述螺线管，响应于向所述螺线管供电而将该组中断接触件驱动至跳闸状态。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述金属氧化物变阻器与所述螺线管串联设置。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路还包括与所述螺线管和辅助开关串联设置的金属氧化物变阻器。
10.根据权利要求9所述的设备，还包括耦合至所述辅助开关的至少一个指示器，该至少一个指示器被配置成指示跳间状态、重置状态或寿命终止状态，该至少一个指示器包括音频指示器和/或视觉指示器。
11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路包括设置在所述多个线路端子或所述多个负载端子之间的第二金属氧化物变阻器。
12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路还包括耦合在所述多个线路端子或所述多个负载端子之间的火花隙结构。
13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述故障检测电路包括差动变压器，所述金属氧化物变阻器差动地连接在所述差动变压器的两端，使得所述差动变压器感测所述泄漏电流。
14.根据权利要求1所述的设备，还包括耦合至所述故障检测电路的测试电路，所述测试电路被配置成产生测试信号，该测试信号模拟所述至少一种故障状况，并且其中所述测试电路包括测试开关，该测试开关被配置成在所述开关处于闭合位置时产生所述测试信号，所述测试开关包括具有两个气隙的打开位置。
15.根据权利要求1所述的设备，还包括耦合至所述故障检测电路的测试电路，该测试电路被配置成产生测试信号，该测试信号模拟所述至少一种故障状况，并且其中所述测试电路自动产生所述测试信号。
16.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一种故障状况包括电弧故障状况或接地故障状况。
17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电压瞬变抑制电路还包括滤波电路，该滤波电路包括特征在于取决于频率的电感性阻抗的电感部件。
18.根据权利要求17所述的设备，其特征在于，所述电感部件包括耦合在所述故障检测电路和所述电路中断器之间的螺线管，该螺线管被配置成响应于所述故障检测信号而激活所述电路中断器，在约IOOKHz的频率下，所述电感性阻抗大于或等于约500欧姆。
19.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述螺线管与所述金属氧化物变阻器串联设置。
20.根据权利要求18所述的设备，其特征在于，所述螺线管和所述金属氧化物变阻器与辅助开关串联设置，当所述电路中断器处于跳闸状态时，所述辅助开关将所述电压瞬变抑制电路与所述多个线路端子解耦。
21.根据权利要求1所述的设备，其中所述金属氧化物电阻器能够在所述金属氧化物变阻器发生故障的情况下传导泄漏电流，所述故障检测电路被配置成在所述泄漏电流超过预定值时检测所述泄漏电流，作为所述至少一种故障状况。
22.根据权利要求21所述的设备，其中在所述设备处于断路状态时，所述金属氧化物电阻器相对于所述传感器组件保持差分耦合。
专利摘要本实用新型涉及一种电气布线保护设备，其包括具有多个线路端子和多个负载端子的外壳组件。故障检测电路耦合至多个线路端子中的至少一个，并且被配置成响应于检测到配电系统中的至少一种故障状况而产生故障检测信号。电路中断器耦合至故障检测电路。电路中断器被配置成将多个线路端子耦合至多个负载端子，以在重置状态下形成导电通路，并且在跳闸状态下响应于故障检测信号而将多个线路端子与多个负载端子解耦。电压瞬变抑制电路耦合至多个线路端子中的至少一个。电压瞬变抑制电路被配置成在出现故障时产生模拟至少一种故障状况的信号。
文档编号H02H3/08GK202218000SQ201120154938
公开日2012年5月9日 申请日期2011年5月12日 优先权日2010年5月14日
发明者K·D·沃特, K·R·摩根, R·威克斯, 小G·R·萨维茨基 申请人:帕西·西姆公司