[发明专利]包括指示电弧消减维护系统电流条件的选择的可动指示器的跳闸单元和电气开关设备

说明书

技术领域

本发明总体涉及电气开关设备，更具体地涉及包括跳闸单元的电气开关设备——例如断路器。本发明还涉及一种用于电路断续器的跳闸单元。

背景技术

电气开关设备——诸如电路断续器、特别是模制盒式类型的断路器——在本领域中是众所周知的。例如参考美国专利No.5,341,191。

断路器用于保护电路不会由于过电流情况——例如过载情况或相对较严重的短路——或故障情况而遭受损坏。模制的盒式断路器通常每相包括一对可断开的触点。所述可断开的触点可通过设置在盒体外侧上的手柄手动地进行操作，或者可响应于过电流情况而自动操作。通常，这种断路器包括一设计成迅速断开和闭合可断开触点的操作机构和一跳闸单元，该跳闸单元在自动操作模式下检测过电流情况。在检测到过电流情况时，跳闸单元使操作机构跳到跳闸状态，这使可断开触点运动到其断开位置。

工业断路器常常使用容纳有跳闸单元的断路器框架。例如参考美国专利No.5,910,760和No.6,144,271。跳闸单元可以是模块化的，且可以更换以便改变断路器的电气特性。

众所周知使用利用微处理器的跳闸单元来检测各种过电流跳闸情况和提供各种保护功能，例如长延时跳闸、短延时跳闸、瞬时跳闸和/或接地故障跳闸。长延时跳闸功能保护由受保护电气系统服务的负载免受过载和/或过电流损坏。短延时跳闸功能可用于调节多级断路器中的下游断路器的跳闸。瞬时跳闸功能保护断路器所连接的导电体不会(由于)例如短路的过电流情况而遭受损坏。不言而喻，接地故障跳闸功能保护电气系统免受接地故障损坏。

最早的电子跳闸单元电路设计利用例如晶体管、电阻和电容器的离散部件。

近来例如在美国专利No.4,428,022和No.5,525,985中公开的设计包括有微处理器，从而提供了改进的性能和灵活性。这些数字系统周期性地采样电流波形以形成电流的一数字表示。微处理器利用这些试样执行算法，这些算法实施一个或多个电流保护曲线。

各断路器设计用于特定的最大持续电流。该额定电流可通过一合适的选择机构进行设定，例如通过旋转开关或者通过选择将电流转化成为跳闸单元所用电压的电阻(例如“额定插头”)进行设定。在某些情况下，单个断路器框架可通过使用选择机构来容易地适配要求高达框架设计限值的最大持续电流范围的装备，通过所述选择机构可确定设备的额定电流。典型地，所选择的用于各种保护功能的电流是该额定电流的可选择的倍数或几分之一。因此，瞬时保护使设备在任何电流达到额定电流的选定倍数、例如额定电流的10倍的时刻跳开。所选择的用于短延时保护的电流是额定电流的较小倍数，而所选择的用于长延时保护的电流可以是额定电流的几分之一。典型地，只有在超出短延时选定电流一短的延迟时段时才会发生短延时跳闸，尽管在一些应用中，对于短延时保护也使用反时限延时功能。

例如在测试断路器时，维护人员常常需要在通电的低压电力电路上工作。当在通电的开关设备上工作或进行测量时，维护和测试人员会暴露于带电的终端。由于意外故障造成电弧放电的可能要求所述人员穿着防护服。

美国专利No.7,203,040公开了一种断路器和跳闸单元，其包括电弧消减维护开关(arc reduction maintenance switch)，用于减少电弧放电能和暴露于放电电弧的严重程度。如果发生故障，手动地用减少电弧能的维护跳闸功能取代特定的跳闸功能。手动地启动和取消维护跳闸功能减少了特定跳闸功能的所选电流，和/或减少或消除了特定跳闸功能的时间延迟。例如，瞬时跳闸从10倍额定电流减少到2倍额定电流，短延时所选电流从8倍额定电流减少到1.5倍额定电流，0.5秒的短时间延迟减少到0.050秒(基本无时间延迟)，(设备保护)接地故障所选电流从0.5倍额定电流减少到0.25倍额定电流，接地故障时间延迟从0.5秒减少到0.050秒(基本无时间延迟)。在另一示例中，瞬时跳闸从10倍额定电流减少到4倍额定电流，短延时所选电流从8倍额定电流减少到3倍额定电流，0.5秒的短时间延迟减少到0.050秒(基本无时间延迟)，(设备保护)接地故障所选电流从0.5倍额定电流减少到0.25倍额定电流，接地故障时间延迟从0.5秒减少到0.050秒(基本无时间延迟)。通过处于维护位置的维护开关为发光二级管(LED)通电，从而警示人员跳闸功能的改变。可提供有其它装置/手段来表示维护跳闸功能的执行，例如在跳闸单元具有目视显示器的情况下用文字信息来表示。

这些电气驱动的警示和信号的问题在于，它们在电力电路断电期间——例如当断路器使电力电路断电时——不被提供给维护人员。