用于过电压、过电流和闪弧保护的装置制造方法及图纸

一种撬棍模块包括第一和第二电气端子、模块壳体和第一和第二撬棍单元。第一撬棍单元被置于模块壳体内并且包括被电连接在第一和第二电气端子之间的第一晶闸管。第二撬棍单元被置于模块壳体内并且包括与第一撬棍单元电气并联的被电连接在第一和第二电气端子之间的第二晶闸管。

A device for over-voltage, overcurrent and flashover protection

A crowbar module includes first and second electrical terminals, module housing and first and second lever unit. A first unit is placed in a module casing and includes a first power thyristor is connected between the first and second electrical terminals of the tube. Second a unit is placed in a module casing and includes a first electrical unit is electrically connected in parallel at second thyristors connected between the first and second electrical terminals of the tube.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于过电压、过电流和闪弧保护的装置相关申请本申请要求2015年3月19日提交的美国临时专利申请号62/135,284的权益和优先权，该申请的公开内容以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及电路保护装置并且更具体地涉及过电压、过电流和闪弧保护装置和方法。
技术介绍
往往，过大的电压或者电流被施加到将动力传送到住所和商业以及机构设施的服务线路上。这样的过大的电压或电流尖峰(瞬态过电压和电涌电流)例如会导致闪电打击（lightningstrike）。上述事件会是电信配送中心、医院和过电压和/或电流电涌所导致的设备损坏和导致的停机时间会是非常昂贵的其它设施中所特别关心的。通常，敏感的电子设备会通过使用电涌保护装置(SPDs，SurgeProtectiveDevices)来保护以抵抗瞬态过电压和电涌电流。例如，简要参考图1，其是包括常规过电压和电涌保护的系统。过电压保护装置10可以被安装在待保护的设备50的动力输入处，该设备通常被保护以抵抗过电流。SPD的典型失效模式是短路。通常使用的过电流保护是内部热隔离开关（internalthermaldisconnector）和外部熔断器的组合，其中所述内部热隔离开关保护装置免于由于泄露电流增加导致的过热，所述外部熔断器保护装置免于较高的故障电流。不同的SPD技术可以避免使用内部热隔离开关，因为在故障情况下它们将其操作模式改变成低欧姆电阻。以此方式，装置能够承受显著的短路电流。在此方面，可能操作上不需要内部热隔离开关。上述内容上进一步地，呈现甚至更高短路承受能力的一些实施例也可以仅由设施的主电路断路器保护而不需要专用的分支熔断器。现在简要参考图2，其是包括常规电涌保护的系统的框图。如所示，三相线路可以被连接到且供应电能至一个或更多个变压器66，所述一个或更多个变压器66进而将三相电动力供应给主电路断路器68。三相电动力可以被提供给一个或更多个配电盘（distributionpanel）62。如所示，三相电动力的三个电压线路可以被标示为L1、L2和L3并且中性线路可以被标示为N。在一些实施例中，中性线路N可以被导电地联接到地面。一些实施例包括电涌振保护装置(SPDs)104。如所示，每个SPDs104可以被连接在L1、L2和L3中的相应一个和中性部(N)之间。SPD104可以保护设施内的其它设备，例如配电盘等等。此外，在长时间过电压的情况下，SPDs可以被用于保护所有设备。然而，这样的状况可以迫使SPD长时间段地传导有限电流，这会导致SPD的过热且可能导致其失效(根据SPD能够吸收的能量承受能力、过电压情况的水平和持续时间)。在本示例中的SPD104的典型的操作电压可以是大约400V(对于690VL-L系统)。在此方面，SPDs104将在正常操作状况期间各自执行为绝缘体并且因此不传导电流。在一些实施例中，SPD's104的操作电压充分高于正常的线路到中性部的电压以确保SPD104将继续执行为绝缘体，即使在系统电压由于过电压状况而增加的情况下，该过电压状况可能由于功率损失或者其它动力系统问题而导致。在例如L1中的电涌电流的情况下，保护动力系统负载装置会需要为电涌电流的过量电流提供至地面的电流路径。电涌电流会在L1和N之间生成瞬态过电压。因为瞬态过电压极大地超过了SPD104的操作电压，所以SPD104将变成导电的，从而允许过量电流从L1流动通过SPD104至中性部N。一旦电涌电流已经被传导到N，则过电压状况结束并且SPD104再次变成不导电。然而，在一些情况下，一个或更多个SPD's104可以开始允许泄漏电流被传导，甚至在低于SPD's104的操作电压的电压下被传导。另外，在电气装置柜内，可以存在会保护柜内的设备和接近的人员免受在柜内会生成的闪弧的装置。在柜内发生的闪弧会产生严重损坏并且被看作是对于人员的非常严重的安全危害。这样，应该尽可能快地探测闪弧并中断对应电流以便最小化损坏和/或风险。然而，特别是在高动力系统中，在闪弧期间，故障电流会被限制到比主电路断路器足够快地跳闸（trip）所需的电流阈值更低的水平。会需要更快的响应时间来避免损坏和/或风险。许多制造商使用的一种解决方案包括电子系统来迫使电路断路器的外部跳闸。在闪弧期间会显著增加柜内侧的压力并显著增加照明。电子电路可以使用压力和/或光学传感器来探测闪弧的存在性并使得电路断路器跳闸。其它的更近技术使用动力系统的电压和电流的读数并且当遇到这些读数的特定样式时使电路断路器跳闸。然而，(在通过电子电路被外部跳闸之后)电路断路器使得系统从电源断开所用的时间可以是在大约100毫秒或者更多的范围。在这个时间期间，可以在大约10kA至大约100kA范围内的短路电流会导致对设备的内部部分的损坏以及导致接近的人员暴露于极大危险。
技术实现思路
本专利技术的一些实施例涉及一种电路保护装置，其包括闪弧、过电流、过电压和电涌保护系统，其被连接在多个相线路和中性线路之间，所述线路在输入电源线路和电气设备内的电气负载板之间。在一些实施例中，所述闪弧、过电流、过电压和电涌保护系统包括：撬棍装置（crowbardevice），其被联接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过生成从所述多个相线路到所述中性线路的低电阻电流路径来防止过电压状况；多个电涌保护装置，其被连接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过传导对应于过电压状况的有限电流量来在所述过电压状况期间保护设备；以及撬棍触发电路，其被配置成导致所述撬棍装置开启并且提供从所述多个相线路中的相线路到所述中性线路的所述低电阻电流路径。一些实施例设置为，所述撬棍装置包括被联接在所述多个相线路中的相应相线路和所述中性线路之间的多个过电压保护模块。在一些实施例中，所述多个过电压保护模块中的每个模块均包括双向晶闸管（bidirectionalthyristor）和与该双向晶闸管串联连接的电感器。一些实施例设置为，所述多个过电压保护模块中的每个模块均包括彼此反向并联连接的两个晶闸管和与所述两个晶闸管串联连接的电感器。在一些实施例中，所述多个过电压模块中的所述模块进一步包括与所述两个晶闸管并联连接的缓冲电路。一些实施例设置为，该缓冲电路包括彼此串联连接的电阻器和电容器。在一些实施例中，所述闪弧、过电流、过电压和电涌保护系统进一步包括：闪弧探测系统，其被配置成探测设备内的闪弧并生成和发送闪弧信号至撬棍触发电路。一些实施例设置为，撬棍触发电路包括多个晶闸管触发电路，其被配置成生成由撬棍装置接收的晶闸管触发信号。在一些实施例中，撬棍触发器电路进一步包括：电源和电压保持电路，其被配置成接收用于触发电路的电动力并且在失去触发电路的电动力之后将动力提供给触发电路持续一定时间段；接口电路，其被配置成接收对应于所述多个相线路的电压的输入、通过所述多个相线路的电流流动、闪弧信号和/或温度或相应电涌保护装置；以及微控制器，其被配置成从所述接口电路接收数据、处理接收到的数据并且生成和发送触发信号至所述多个晶闸管触发电路中的一个或更多个、生成和发送警报信号至远程警报装置和/或跳闸信号至主电路断路器。一些实施例设置为，所述电源和电压保持电路包括：多个DC-DC转换器，其各自均可操作成将电压提供至所述多个晶闸管触发电路中的晶闸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路保护装置，包括：闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统，其被连接在多个相线路和中性线路之间，所述线路在输入电源线路和电气设备内的电气负载板之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.19 US 62/1352841.一种电路保护装置，包括：闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统，其被连接在多个相线路和中性线路之间，所述线路在输入电源线路和电气设备内的电气负载板之间。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统包括：撬棍装置，其被联接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过生成从所述多个相线路到所述中性线路的低电阻电流路径来防止过电压状况；多个电涌保护装置，其被连接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过传导对应于所述过电压状况的有限电流量来在过电压状况期间保护所述设备；以及撬棍触发电路，其被配置成导致所述撬棍装置开启并且提供从所述多个相线路中的相线路到所述中性线路的所述低电阻电流路径。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述撬棍装置包括被联接在所述多个相线路中的相应相线路和所述中性线路之间的多个过电压保护模块。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个过电压保护模块中的过电压保护模块各自均包括：双向晶闸管；以及与所述双向晶闸管串联连接的电感器。5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述多个过电压保护模块中的过电压保护模块各自均包括：彼此反向并联连接的两个晶闸管；和与所述两个晶闸管串联连接的电感器。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述多个过电压模块中的所述过电压模块进一步包括缓冲电路，其与所述两个晶闸管并联连接，其中，所述缓冲电路包括彼此串联连接的电阻器和电容器。7.根据权利要求2所述的装置，其中，所述闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统进一步包括：闪弧探测系统，其被配置成探测所述设备内的闪弧并生成和发送闪弧信号至所述撬棍触发电路。8.根据权利要求2所述的装置，其中，所述撬棍触发电路包括多个晶闸管触发电路，其被配置成生成由所述撬棍装置接收的晶闸管触发信号。9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述撬棍触发电路进一步包括：电源和电压保持电路，其被配置成接收用于所述触发电路的电动力并且在失去所述触发电路的电动力之后将动力提供给所述触发电路持续一定时间段；接口电路，其被配置成接收对应于所述多个相线路的电压的输入、通过所述多个相线路的电流流动、闪弧信号和/或温度或相应电涌保护装置；以及微控制器，其被配置成从所述接口电路接收数据、处理接收到的数据并且生成和发送触发信号至所述多个晶闸管触发电路中的一个或更多个、生成和发送警报信号至远程警报装置和/或跳闸信号至主电路断路器。10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述电源和电压保持电路包括：多个DC-DC转换器，其各自均能够操作成将电压提供至所述多个晶闸管触发电路中的晶闸管触发电路；以及保持电路，其被配置成保持被提供给所述多个DC-DC转换器的电压。11.根据权利要求2所述的装置，其中，所撬棍装置包括：被联接在所述多个相线路中的相应相线路和所述中性线路之间的多对反向并联连接的晶闸管；与所述多对反向并联的晶闸管中的相应晶闸管串联连接的多个电感器；以及被连接在所述多个相线路中的相应相线路和所述中性线路之间的多个电涌保护装置。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统包括：撬棍装置，其被联接到所述多个相线路并在其间并且被配置成通过选择性生成在所述多个相线路之间的低电阻电流路径来防止过电压状况；多个电涌保护装置，其被连接到所述多个相线路并在其间并且被配置成通过传导对应于所述过电压状况的有限电流量来在过电压状况期间保护所述设备；以及撬棍触发电路，其被配置成导致所述撬棍装置开启并且提供从所述多个相线路中的相线路到所述中性线路的所述低电阻电流路径。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统包括：撬棍装置，其被联接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过生成从所述多个相线路到所述中性线路的低电阻电流路径来防止过电压状况；多个电涌保护装置，其被连接到所述多个相线路和所述中性线路并且被配置成通过传导对应于所述过电压状况的有限电流量来在过电压状况期间保护所述设备；以及闪弧触发电路，其被配置成导致所述撬棍装置开启并且提供从所述多个相线路中的相线路到所述中性线路的所述低电阻电流路径，其中，所述撬棍装置包括被连接到所述中性线路和所述多个相线路中的相应相线路的多个自触发撬棍模块。14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述多个自触发撬棍模块各自均包括：彼此反向并联连接的两个晶闸管；与所述两个晶闸管串联连接的电感器；撬棍触发电路，其被配置成从所述多个相线路中的对应相线路上的电流传感器接收电流信号并且响应于所述电流信号超过电流阈值导致所述两个晶闸管中的至少一个提供在所述多个相线路中的对应相线路和所述中性线路之间的低电阻电流路径。15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述撬棍触发电路被配置成在不存在来自所述闪弧触发电路的任何信号的情况下生成触发信号。16.根据权利要求14所述的装置，其中，所述撬棍触发电路被配置成在所述设备的起动阶段期间提供所述多个撬棍模块中的相应撬棍模块的自触发，并且其中，所述闪弧触发电路被配置成响应于在所述设备的起动阶段之后探测到闪弧触发所述多个撬棍模块。17.根据权利要求14所述的装置，其中，所述多个撬棍模块中的所述撬棍模块进一步包括与所述两个晶闸管并联连接的缓冲电路，并且其中，所述缓冲电路包括彼此串联连接的电阻器和电容器。18.根据权利要求13所述的装置，其中，所述闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统进一步包括：闪弧探测系统，其被配置成探测所述设备内的闪弧并且生成和发送闪弧信号至所述闪弧触发电路。19.根据权利要求13所述的装置，其中，所述闪弧探测和电涌保护系统进一步包括：阈值选择器，其被连接到所述闪弧触发电路并且被配置成提供对应于电流阈值的值的阈值电流选择信号。20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述阈值选择器包括接收用户输入并提供所述阈值电流选择信号至所述闪弧触发电路的用户输入装置。21.根据权利要求19所述的装置，其中，所述阈值电流选择信号包括离散的二进制值，并且其中所述离散的二进制值中的最低值对应于默认阈值电流。22.一种电涌保护系统，包括：撬棍装置，其被联接到多个相线路并在其间并且被配置成通过选择性生成在所述多个相线路之间的低电阻电流路径来防止过电压状况；以及多个电涌保护装置，其被连接到所述多个相线路中的相应相线路和所述撬棍装置，并且被配置成通过传导对应于所述过电压状况的有限电流量来在过电压状况期间保护所述设备。23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述多个电涌保护装置中的电涌保护模块各自均包括：被连接到所述多个相线路中的对应相线路的第一端子；和被连接到所述撬棍装置的第二端子，其中，所撬棍装置包括：连接到所述多个电涌保护装置的多个相端子；和被连接在不同对所述相端子之间的多个晶闸管。24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述撬棍装置进一步包括撬棍触发电路，其能够操作成响应于探测到所述相线路上的故障状况生成至所述多个晶闸管的晶闸管触发信号。25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述撬棍触发电路包括：整流电路，其生成对应于所述多个相线路之间的电压的直流(DC)信号；比较来自所述整流电路的DC信号与参考信号的比较器；以及多个隔离驱动器，其接收比较器输出，并且响应于所述比较器输出指示出所述DC信号超过所述参考信号，生成开启所述多个晶闸管的触发信号。26.根据权利要求22所述的装置，其中，所述电涌保护装置包括金属氧化物变阻器。27.一种闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统，包括：多个撬棍模块，其被联接到多个相线路并且被配置成通过选择性生成在所述多个相线路和中性线路之间的低电阻电流路径来防止过电压状况；以及多个电涌保护装置，其与所述多个撬棍模块中的相应撬棍模块串联连接以便提供多个串联电路，所述串联电路中的每个包括所述多个撬棍模块中的一个和所述多个电涌保护装置中的一个，其中，每个串联电路均被连接在所述多个相线路中的对应相线路和所述中性线路之间。28.根据权利要求27所述的闪弧、过电压、过电流和电涌保护系统，其中，所述多个电涌保护装置中的电涌保护装置各自均包括：被连接到所述多个相线路中的对应相线路的第一端子；和被连接到所述多个撬棍模块中的对应撬棍模块的第二端子，其中，所述多个撬棍模块中的撬棍模块各自均包括：被连接在所述多个电涌保护装置中的对应电涌保护装置和所述中性线路之间的多个反向并联的晶闸管；以及撬棍触发电路，其能够操作成响应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：ZG波利蒂斯，G科斯塔基斯，T佐维利斯，K巴卡特西亚斯，
申请(专利权)人：RIPD研究与知识产权发展有限公司，
类型：发明
国别省市：塞浦路斯,CY