CN103891076A - 用于分离的电力过流以及短路保护的配电设备 - Google Patents
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Abstract
一个用于保护电力分配电路以及与其电连接的负载的系统，该系统包括与一个过流保护装置，比如一个虚拟断路器，串联的一个断路器或者熔断器。该断路器或者熔断器提供针对短路状态的保护，并且该虚拟断路器提供针对过剩电流的保护。将这两种保护手段分开能够对在分支电路上连接到出口的负载提供更高的容许电流。
Description
相关申请的交叉引用
本申请涉及共有的2006年5月10日由格雷戈瑞A.雷诺兹（Gregory A.Reynolds）等人提交的标题为电流保护设备与方法（CURRENT PROTECTIONAPPARATUS AND METHOD）的美国专利申请序号11/437,959、并在2010年3月2日公布的现在的美国专利7,672,104，以及2006年5月10日由格雷戈瑞A.雷诺兹（Gregory A.Reynolds）等人提交的标题为电流保护设备与方法（CURRENT PROTECTION APPARATUS AND METHOD）的美国专利申请序号11/437,958、并在2009年12月8日公布的现在的美国专利7,630,186，两者均以其全文结合于此。
技术领域
本发明总体上涉及配电系统，更具体地说涉及提供给负载的保护配电系统。
背景技术
现有技术中，功率从一个电网连接点（典型地称为“配电板”）通过一系列连接/分配点（分支电路）分配到一个单独的负载。每一个分支电路可以向一个终端负载设备或者另一个分支电路提供功率。例如，一个电网连接点可以连接到多个配电板上，并且部分配电板进而可以连接到另一个配电板上，该另一个配电板可以连接到另一个配电板，以此类推，直到连接到一个没有连接到另一个下游配电板的配电板。此类配电板中的任何一个可以向包含单个负载或者多个负载的分支电路提供功率，以及向另一个更下游的配电板提供功率。
配电板包括用于功率分配的装置，并且每一个分配点，无论是向单个负载还是向另一个配电装置，比如一个配电单元（“PDU”）或者另一个配电板，都包括用来防止过载电流（过剩电流）以及防止短路状态的保护装置。如国家电气规程和美国保险商实验室公司标准等建筑法规规定了分支电路必须向其下游负载提供的电流保护的量。配电板需要向下游连接的另一个配电板提供一定值的电流保护。现有技术中，所需的保护基本上是来自当前配电板的所有下游负载的电流的一个百分比。
物理断路器较大，占据了典型PDU中的有价值的空间，并且价格较高。它们限制了一个分支电路中可用电流，因为它们的大小被设置为与所使用的出口的容量相关。一个配电板向另一个配电板等提供功率的安排，可能导致对超大的上游断路器的需求。一个上游断路器必须是大小（额定电流）足够大的，以容纳下游电流。到一个终端出口的下游支路必须都有它们自己的断路器，因为法规要求终端出口具有短路和过流保护。防止短路的保护与防止过流状态的保护要求一个保护装置的不同能力。短路必须被快速感测（并被断开），否则在短路点上或者附近就造成损坏或者起火。过流状态可以较慢地被感测并防护，并且断路器不应该由于噪音尖峰而跳闸（滋扰跳闸）。由于上游断路器需要根据其下游负载与终端出口来定额，下游可用功率是受限的。例如，法规要求一个具有6个额定功率为20A的出口的PDU具有一个20A的上游断路器。这意味着，六个出口只能够引出20A的组合电流。这一限制有效地降低了到每一个出口的可用电流。如果每个出口引出3.33A，那么电路处于支路的极限并且在每一个出口的电流极限值之下。
发明内容
根据本发明构思的多个方面，PDU或者断路器的下游配电板中包括虚拟断路器（“VCB”）。断路器提供短路保护，为此，将它们对于短路能力进行设计、生产以及测试。但是，下游PDU或配电板可以具有多个单独的出口，这些出口根据出口额定功率限制上游断路器的大小。如果每一个出口都被一个虚拟断路器保护，则可以使用一个较大额定功率的上游断路器。在上面的例子中，出口可以被一个30A的上游断路器保护，从而允许每个出口5A，而不是仅仅每个出口3.33A。
附图说明
结合在本说明书中并构成本说明书一部分的附图，展示了本发明的示例性方面，以及，连同上文给出的一般说明和下文给出的详细说明一起来解释本发明的特征。
图1是一种保护下游负载免于短路的断路器安排的一个示例。
具体实施方式
将参照附图详细描述各实施例。在可能的情况下，贯穿附图将使用相同的参考编号来指代相同或相似的部分。对特定示例和实现方式的引用是为了说明的目的，并且不旨在限制所附权利要求的范畴。
参见图1，一个建筑物配电板102向各下游分支电路104提供电力，包括向一个特定的支路106，该支路被选定用来进一步详述本发明构思各方面。每一个支路104在面板102中具有一个专用的对应断路器（未示出），其中，每一个断路器的电流规格与分支电路的可容许电流值相对应。这些支路没有体现在此披露的本发明构思。注意，特别地在较老的系统中，可能会使用熔断器来替代断路器。下文中我们指的是断路器，但是同样可以使用“熔断器”。断路器的一个示例是UL-489装置，虽然任何断路器都可以在本发明的实践中使用。
示例性的支路106可以被连接到面板102中的断路器110上。出于例示的目的，断路器110被示出为一个30安培的断路器，虽然任何值都可以在本发明的实践中使用。在这个支路106上的负载包括多个配电板或者PDU112.1至112.n，以下集合地或者单独地简单称为PDU112。每一个PDU112包括任意数量的出口108.n。一个给定的PDU112也可以向任意数量的下游面板或者电源线114上的PDU116提供电力。每一个出口108.n，无论是一个端接出口或者到另一个下游面板或者PDU116的电气连接，都可以通过虚拟断路器（“VCB”）保护免于过流，如同在美国专利7,672,104或者7,630,186中所披露。每一个VCB可以被单独地或者独立地配置为用于对其自身的关联的出口108或者下游面板116而言适合的电流限制，其中各出口电流的总合只受上游断路器110的电流值极限的限制，从而提供保护的分区。
正如所披露的，上游断路器110为所有下游负载提供短路保护。如果线路106上的实际电流值总和超过断路器110的保护规格，断路器110还提供全部总体电流保护。实施于每一个PDU112内的单独的VCB可以通过负载基准（loadbasis）提供在负载上的过流保护。一个给定的PDU112也可以包括一个任选的串联连接的断路器118来提供短路保护，以及在每一个出口108处的VCB来提供过流保护。
断路器在物理上较大。断路器典型地在物理上能安装进配电板102中，但是在PDU112内却是不希望的，原因在于PDU112在物理上比配电板102小。因此，使用VCB提供在其额定电流下保护每一个出口的灵活性，并且通过使下游电流能够更大可以降低总电力系统成本，从而使用更小/更便宜的配电单元112或者小面板来替代部分配电板102。
提供了所披露的实施例的先前描述以使本领域任何普通技术人员能够制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员是显而易见的，并且可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，将本文中定义的一般原理应用到其他实施例中。因此，本发明并非旨在限定于在此所示实施例，而是要符合与下列权利要求以及在此描述的原理和新颖特征相一致的最广泛范围。
Claims (4)
1.一个电路保护系统，该系统包括与一个过流装置串联电连接的一个短路保护装置。
2.如权利要求1所述的系统，其中该短路保护装置是一个断路器。
3.如权利要求1所述的系统，其中该短路保护装置是一个熔断器。
4.如权利要求1所述的系统，其中该短路保护装置是一个虚拟断路器。
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