本申請涉及一種用于電涌保護器的后備保護斷路器及其中使用的方法。

背景技術：

電涌保護器(SPD)通過檢測到浪涌電流的發(fā)生而轉變?yōu)榈妥钁B(tài)，從而可以泄放掉浪涌電流，保護并聯的用電電路的安全。對于傳統的電涌保護器的后備保護器，一般采用微型斷路器(MCB)或者熔斷器。因為要耐受一定的浪涌電流，微型斷路器或者熔斷器的額定電流必須要足夠高。但是，在電涌保護器中產生除了浪涌電流以外的過載電流(例如從1安培至微型斷路器或者熔斷器的額定電流的5倍的過載電流)時，微型斷路器或熔斷器不能快速斷開過載電流，從而導致電涌保護器中的壓敏電阻短路燃燒，造成安全問題。

從研究數據看，微型斷路器一般要大于5倍額定電流才能開始脫扣，但是電涌保護器中的壓敏電阻在即使300安培(按照一般的額定電流為63安培計算，小于5倍額定電流)下面能夠耐受的時間就已經遠小于100毫秒，在這樣短的時間內，普通微型斷路器無法及時斷開電流以保護壓敏電阻。對于熔斷器而言，因為額定電流選用很高，以及自身熔斷特點，其過載保護性能更差，能使其在100毫秒內進行動作的電流也遠大于5倍額定電流，根本來不及保護壓敏電阻。

技術實現要素：

根據本公開的一個方面，提供一種用于電涌保護器的后備保護斷路器，其包括：機械觸頭，用于接通或斷開所述電涌保護器與主干電路的電連接；電流互感器，其中穿過有從所述主干電路連接到所述電涌保護器的通電線路，所述電流互感器用以感測所述通電線路中的電流大??；檢測和控制單元，判斷所述電流大小是否處于預定范圍，如果所述電流大小處于所述預定范圍內，則生成電流脈沖信號；以及脫扣器組件，響應于所述電流脈沖信號而被致動， 以驅動所述機械觸頭斷開所述電連接。

根據本公開的另一個方面，提供一種用于電涌保護器的后備保護斷路器中使用的方法，包括：電流互感步驟，感測穿過電流互感器的從主干電路連接到所述電涌保護器的通電線路中的電流大??；電流脈沖生成步驟，判斷所述電流大小是否處于預定范圍，如果所述電流大小處于所述預定范圍內，則生成電流脈沖信號；脫扣步驟，響應于所述電流脈沖信號，驅動機械觸頭斷開所述電涌保護器與所述主干電路的電連接。

本公開提供的電涌保護器專用的后備保護斷路器及其中使用的方法，利用檢測和控制單元以及通過微型斷路器的脫扣器組件來實現過載電流及短路電流下的快速斷開的功能，其能夠給電涌保護器提供在過載電流和短路電流情況下的全范圍保護。

附圖說明

從本公開的具體實施例結合附圖的以下描述中，其它優(yōu)點和特征將變得更清楚明顯，這些具體實施例僅是為了非限制性的目的，并在附圖中示出，附圖中同樣的附圖標記用于表示同樣的部件或單元，其中：

圖1是示出根據本公開的實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器的示意性方框圖；

圖2(a)至圖2(d)是示出根據本公開的另一實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器的結構布置方框圖；以及

圖3是示出根據本公開的實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器中使用的方法的流程圖。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的具體實施例。雖然附圖中顯示了本公開的多個具體實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本公開被理解得更加透徹和完整，并且能夠將本公開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。

圖1是示出根據本公開的實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器的示意性方框圖。

如圖1所示，根據本公開的實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器100連接于主干電路101和電涌保護器102之間，其中主干電路101例如但不限于包括四根通電線路L1、L2、L3、N。通電線路L1、L2、L3、N中的每一根通過后備保護斷路器100分別與電涌保護器102¹、102²、102³、102⁴(在以下沒有特指時統一表示為102)中的一個相連接。根據本公開的另一個實施例，主干電路101可以包括更少或更多的通電線路，通電線路的數量可以根據電力系統具體的要求而確定。

如圖1所示，后備保護斷路器100可以包括一個或多個電流互感器103¹、103²、103³、103⁴(在以下沒有特指時統一表示為103)。其中例如，通電線路L1穿過電流互感器103¹與電涌保護器102¹相連，通電線路L2穿過電流互感器103²與電涌保護器102²相連，通電線路L3穿過電流互感器103³與電涌保護器102³相連，通電線路N穿過電流互感器103⁴與電涌保護器102⁴相連。由于每個電流互感器103中穿過有從主干電路101連接到電涌保護器102的通電線路L1、L2、L3、N中的一條，所以可以感測通電線路中的電流大小。

如圖1所示，后備保護斷路器100可以包括一個或多個機械觸頭104¹、104²、104³、104⁴(在以下沒有特指時統一表示為104)。這些機械觸頭104分別連接于通電線路L1、L2、L3、N與電流互感器103之間，或者分別連接于通電線路L1、L2、L3、N與電涌保護器102之間的任何位置，用于接通或斷開電涌保護器102與主干電路101的電連接。

如圖1所示，后備保護斷路器100可以包括檢測和控制單元105。檢測和控制單元105與電流互感器103連接，以從電流互感器103接收表示所感測的所述通電線路中的電流大小的信號。檢測和控制單元105還根據所述信號來判斷所述通電線路中的所述電流大小是否處于預定范圍，如果所述電流大小處于所述預定范圍內，則生成電流脈沖信號。根據本公開的一個非限制性實施例，上述預定范圍可以是指1安培(A)至所述后備保護斷路器100的額定電流的5倍的范圍。后備保護斷路器100的額定電流是指該設備在正常工作時允許通過的最大電流。在這樣的情況下，假設額定電流為63A，則上述預定范圍是1A至315A。

上述預定范圍的具體數值不對本公開的范圍構成限制，根據本公開的另一個非限制性實施例，由于根據本公開的電流互感器103能夠感測毫安(mA)級電流至千安(KA)級電流的范圍，因此上述預定范圍也可以是毫安級電流 至千安級電流的范圍，或者是該范圍中任何更小的范圍。作為一個示例，該范圍例如但不限于是10mA至100KA的范圍，或者10A至10KA的范圍，等等。

根據本公開的一個實施例，上述檢測和控制單元105可以但不限于由信號濾波電路以及專用檢測芯片來實現。

如圖1所示，后備保護斷路器100可以包括脫扣器組件106。脫扣器組件106的一端連接于機械觸頭104，另一端與檢測和控制單元105相連接。脫扣器組件106響應于檢測和控制單元105生成的電流脈沖信號而被致動，以驅動機械觸頭104¹、104²、104³、104⁴中的一個或多個來斷開電涌保護器102與主干電路101的電連接。

根據本公開的一個實施例，后備保護斷路器100還包括電源供電單元107。電源供電單元107一方面與所述通電線路電連接，以從其中取電，另一方面分別與檢測和控制單元105以及脫扣器組件106電連接，以給所述檢測和控制單元105以及所述脫扣器組件106提供電源。電源供電單元107還有一個端子與模擬地相連。根據本公開的一個實施例，上述電源供電單元107可以但不限于由整流降壓模塊來實現。

根據本公開的一個實施例，脫扣器組件106一端連接于電源供電單元107，還有一個端子與模擬地相連，并且在模擬地與脫扣器組件106之間串聯有開關控制器108。開關控制器108有一個端子與檢測和控制單元105的輸出端相連接，以接收檢測和控制單元105生成的電流脈沖信號作為控制信號。當開關控制器108從檢測和控制單元105接收到電流脈沖信號時，控制開關控制器108導通由電源供電單元107、脫扣器組件106以及模擬地構成的通電回路，使得脫扣器組件106被致動，進而使得脫扣器組件106驅動機械觸頭104斷開電涌保護器102與主干電路101的電連接。根據本公開的一個實施例，上述開關控制器108例如可以但不限于是開關晶體管元件。

根據本公開的另一個實施例，后備保護斷路器100中的檢測和控制單元105還可以判斷電涌保護器102中的壓敏電阻是否劣化以及劣化的狀態(tài)。具體地，在電涌保護器102正常工作的狀態(tài)下，如果檢測和控制單元105判斷流經主干電路101和電涌保護器102之間的通電線路的電流隨著時間的經過而逐漸增大，則可以確定電涌保護器102中的壓敏電阻存在劣化情況，并可以判斷其劣化狀態(tài)，即劣化的程度。

根據本公開的另一個實施例，后備保護斷路器100中的檢測和控制單元105還可以判斷流經主干電路101和電涌保護器102之間的通電線路的電流是否為浪涌電流，并可以計算浪涌電流發(fā)生的次數。

在本公開中，每個通往電涌保護器102的通電線路都有一個電流互感器103用來檢測流經電涌保護器102的電流的大小，電源供電單元107則從主干電路101取電，給整個后備保護斷路器100提供電源，檢測和控制單元105輸出的電流脈沖信號用來控制脫扣器組件106，使得該電流脈沖信號可以致動脫扣器組件106，并由此使機械觸頭104迅速斷開電涌保護器102與主干電路101的電連接。

當電涌保護器102中的壓敏電阻因為過電壓而流過過載電流(例如1安培至所述后備保護斷路器100的額定電流的5倍甚至更高的電流)時，壓敏電阻能夠耐受的時間是有限的，如果沒有外部脫離器快速斷開電流，壓敏電阻會很快短路直至燃燒。根據本公開的此電涌保護器102的后備保護斷路器100因為使用電流互感器以及電子檢測和控制單元等，能夠在例如30ms(毫秒)之內迅速斷開過載電流，避免電涌保護器中的壓敏電阻燃燒而發(fā)生安全事故。

根據本公開的后備保護斷路器100通過其中的機械觸頭104和脫扣器組件106(例如可以是磁脫扣組件)能夠實現25kA(千安培)甚至更高的短路電流保護功能。

根據本公開的后備保護斷路器100可以耐受一定的8/20浪涌電流，其在電涌保護器102泄放浪涌電流的正常工作時不動作。上述8/20浪涌電流是指能夠在8μs達到峰值，并在此后的20μs下降到峰值的一半的浪涌電流。

根據本公開的后備保護斷路器100通過檢測和控制單元105的功能，可以監(jiān)控電涌保護器102中的壓敏電阻(未示出)的劣化狀態(tài)，計算浪涌電流發(fā)生的次數。并且，在根據本公開的電涌保護器102的后備保護斷路器100中，浪涌電流不會流經檢測和控制單元105，避免在后備保護斷路器100兩端產生多余的殘壓。

圖2(a)至圖2(d)是示出根據本公開的另一實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器的結構布置方框圖。

如圖2所示，根據本公開的后備保護斷路器200包括：電流互感器203、檢測和控制單元205、機械觸頭和脫扣器組件210。這里，機械觸頭和脫扣器 組件210相當于前一實施例中機械觸頭104和脫扣器組件106的功能的組合。

如圖2中的(a)所示，后備保護斷路器200中的電流互感器203布置在機械觸頭和脫扣器組件210的下方，與檢測和控制單元205構成L型拼接。這里，L型的含義是指電流互感器203與檢測和控制單元205的連接布置方式接近于英文字母“L”，其中電流互感器203相當于L的底部的橫，檢測和控制單元205相當于L的豎。在圖2的(a)中，電流互感器203與檢測和控制單元205構成的L位于機械觸頭和脫扣器組件210的右側。

如圖2中的(b)所示，后備保護斷路器200中的電流互感器203布置在機械觸頭和脫扣器組件210的下方，與所述檢測和控制單元205構成L型拼接。在圖2的(b)中，電流互感器203與檢測和控制單元205構成的L位于機械觸頭和脫扣器組件210的左側。

如圖2中的(c)所示，后備保護斷路器200中的電流互感器203布置在檢測和控制單元205的下方，與機械觸頭和脫扣器組件210構成左右型拼接。在圖2的(c)中，電流互感器203和檢測和控制單元205位于機械觸頭和脫扣器組件210的右側。

如圖2中的(d)所示，后備保護斷路器200中的電流互感器203布置在檢測和控制單元205的下方，與機械觸頭和脫扣器組件210構成左右型拼接。在圖2的(d)中，電流互感器203和檢測和控制單元205位于機械觸頭和脫扣器組件210的左側。

圖3是示出根據本公開的實施例的用于電涌保護器的后備保護斷路器中使用的斷路方法的流程圖。

如圖3所示，在步驟S301中，感測穿過電流互感器的從主干電路連接到電涌保護器的通電線路中的電流大小。在步驟S302中，判斷所述電流大小是否處于預定范圍，如果所述電流大小處于所述預定范圍內，則生成電流脈沖信號。在步驟S303中，響應于所述電流脈沖信號的生成，通過脫扣器組件驅動機械觸頭斷開所述電涌保護器與所述主干電路的電連接。

在上述實施例中，步驟S301是通過圖1中所示的電流互感器103或者圖2中所示的電流互感器203實現的，步驟S302是通過圖1中所示的檢測和控制單元105或者圖2中所示的檢測和控制單元205實現的，步驟S303是通過圖1中所示的脫扣器組件106以及機械觸頭104或者圖2中所示的機械觸頭和脫扣器組件210來實現的。

在根據本公開的實施例的后備保護斷路器中使用的斷路方法中，所述預定范圍是指1安培至所述后備保護斷路器100的額定電流的5倍。

在根據本公開的實施例的后備保護斷路器中使用的斷路方法中，所述預定范圍是指毫安級電流至千安級電流的范圍，或該范圍中任何更小的范圍。

在根據本公開的實施例的后備保護斷路器中使用的斷路方法中還包括步驟：在所述電涌保護器的正常工作狀態(tài)下，判斷流經所述通電線路的電流是否隨著時間的經過而逐漸增大，由此確定所述電涌保護器的壓敏電阻的劣化狀態(tài)。

在根據本公開的實施例的后備保護斷路器中使用的斷路方法中還包括步驟：檢測所述通電線路中流過的浪涌電流，并計算所述浪涌電流發(fā)生的次數。

本公開的各個實施例中的各個單元(功能模塊、芯片等)的連接關系和構成關系不對本公開的保護范圍構成限制，它們可以合并為單獨一個單元來實現，或者其中的特定單元也可以被分割為功能更小的多個單元來實現。

附圖中的各個框圖顯示了根據本公開實施例的漏電保護裝置可能實現的結構、功能和操作。在這點上，框圖中的每個方框可以代表一個模塊，所述模塊包含一個或多個用于實現規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。在作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個連續(xù)的方框實際上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖中的每個方框可以用執(zhí)行規(guī)定功能或動作的專用的基于硬件的ASIC來實現，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現。

以上已經描述了本公開的各實施例，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的各個實施例。在不偏離所說明的各個實施例的范圍和精神的情況下，對于本技術領域的普通技術人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術語的選擇，旨在最好地解釋各個實施例的原理、實際應用或對市場中的技術的改進，或者使本技術領域的其它普通技術人員能理解本文披露的各個實施例。

工業(yè)適用性

根據本公開的后備保護斷路器可以適用于保護電涌保護器。