[發(fā)明專利]集成的電弧故障和接地故障電流感測(cè)封裝件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810904455.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109390902B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R·J·加斯;詹森·波特拉茨;丹尼斯·W·弗萊格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 施耐德電氣美國(guó)股份有限公司
• 主分類號(hào): H02H3/00
• 分類號(hào): H02H3/00;H02H1/00;H01H71/00
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 陸建萍;楊明釗

本申請(qǐng)涉及集成的電弧故障和接地故障電流感測(cè)封裝件。例如在小型電路斷路器中的用于電弧故障感測(cè)電路中斷器的線路功率和中性導(dǎo)體被布置為在穿過(guò)接地故障中斷器電流互感器時(shí)包圍并保持絕緣柔性導(dǎo)體的剛性導(dǎo)體。電壓測(cè)量在剛性導(dǎo)體兩端發(fā)生，以使能在小型電路斷路器中在單個(gè)電流互感器的空間內(nèi)進(jìn)行電弧故障檢測(cè)和接地故障檢測(cè)。

發(fā)明背景

1.發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在本文被統(tǒng)稱為“電弧故障檢測(cè)”電路斷路器或中斷器的、利用接地故障感測(cè)作為故障檢測(cè)方法的一部分的雙功能(電弧故障和接地故障)電路中斷器或電弧故障斷路器，并且特別涉及在住宅使用中最常見(jiàn)的這種電弧故障感測(cè)小型電路斷路器和輸出插座。

2.技術(shù)討論

圖1示出了接地故障中斷器類型的已知電路斷路器10的基礎(chǔ)，其中有線路功率電流路徑(line power current path)11的示意性表示。線路電流路徑在斷路器10的線路功率端子13處開(kāi)始，并繼續(xù)通過(guò)可分離觸頭15和環(huán)形電流互感器電流傳感器(toroidalcurrent transformer current sensor)17到達(dá)負(fù)載端子18，該負(fù)載端子18接線到在這里被表示為電機(jī)的分支負(fù)載22。電路斷路器10的機(jī)械“側(cè)”或部分16包含熱和磁跳閘單元19，通常分別是雙金屬片(bimetal)和磁軛組件，其為用于在過(guò)電流狀況的情況下使觸頭15跳閘、即分離的部件。

電弧故障感測(cè)電路斷路器10的電子“側(cè)”或部分20包含以電流互感器17的形式的電流傳感器以及用于接地故障事件的評(píng)估的相關(guān)電子設(shè)備(electronics)21。電子設(shè)備21控制致動(dòng)器23，致動(dòng)器23一般是螺線管，其功能也是使可分離觸頭15跳閘并從負(fù)載22移除電力。

來(lái)自負(fù)載22的返回中性電流路徑24從負(fù)載22行進(jìn)到中性端子28通過(guò)電流互感器電流傳感器17，并出來(lái)到中性回路導(dǎo)線26。應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，在中性型斷路器上的插頭將具有端子夾而不是所示的引出導(dǎo)線。

當(dāng)功率導(dǎo)體和中性導(dǎo)體被布設(shè)穿過(guò)接地故障電流互感器17的傳感器外殼時(shí)，功率導(dǎo)體和中性導(dǎo)體的電流流動(dòng)方向相反。每個(gè)載流導(dǎo)體將產(chǎn)生符合用于確定通量方向的“右手法則”的磁通量。當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體在相反的方向攜帶相同電平(level)的電流時(shí)，一個(gè)導(dǎo)體的通量將抵消來(lái)自另一個(gè)導(dǎo)體的通量。這于是具有零的凈通量值。如果有相等的電流離開(kāi)并然后通過(guò)接地故障電路斷路器返回，則接地故障傳感器將不輸出信號(hào)。如果在電路導(dǎo)線中存在電流的不平衡，則接地故障中斷器傳感器將輸出與電流不平衡成比例的電流，且如果該不平衡超過(guò)預(yù)定閾值，則接地故障電路斷路器將檢測(cè)到接地故障的存在并中斷電路。

接地故障中斷器傳感器的一個(gè)公認(rèn)的問(wèn)題是，如果導(dǎo)體沒(méi)有正確地定位在傳感器中，即使通過(guò)導(dǎo)體路徑的總電流是平衡的，在整個(gè)電流傳感器組件中的不均勻磁場(chǎng)也可導(dǎo)致來(lái)自電流傳感器的輸出電流。結(jié)果是電流傳感器輸出的不準(zhǔn)確，其被稱為負(fù)載轉(zhuǎn)移誤差。通常，當(dāng)主導(dǎo)體(線路導(dǎo)體和中性導(dǎo)體)穿過(guò)接地故障電流互感器時(shí)，通過(guò)扭轉(zhuǎn)主導(dǎo)體來(lái)補(bǔ)償這種誤差。例如通過(guò)Misencik的美國(guó)專利3,725,741提出了用剛性管狀外導(dǎo)體代替雙絞線(twisted pair of)的主導(dǎo)體(線路導(dǎo)體和中性導(dǎo)體)，該剛性管狀外導(dǎo)體圍繞穿過(guò)接地故障中斷器電流互感器的孔的絕緣柔性導(dǎo)體。

在雙功能(DF)電路斷路器中，接地故障中斷器(GFI)功能和電弧故障中斷器(AFI)功能都被包括。因此，在已知技術(shù)中，通常添加另一個(gè)電流互感器(未示出)來(lái)測(cè)量指示電弧故障事件的電流異常。初級(jí)電流導(dǎo)體之一，即線路或中性電流導(dǎo)線被布設(shè)通過(guò)接地故障和電弧故障電流互感器，另一條導(dǎo)線僅通過(guò)接地故障傳感器。當(dāng)然，包含電流互感器和布設(shè)導(dǎo)線的可用空間在小型電路斷路器的范圍內(nèi)受到重視。在已知技術(shù)中，還提出測(cè)量已經(jīng)存在的導(dǎo)體兩端的電壓降以檢測(cè)電弧故障電流異常。Mason Jr.等人的美國(guó)專利6,232,857提出了在電弧故障中斷器電路斷路器中的熱阻跳閘單元的雙金屬片可用于檢測(cè)這種電弧故障電流。

發(fā)明概述