電弧遏制裝置和方法
【專利說明】電弧遏制裝置和方法
[0001]本申請是2009年6月10日提交的申請?zhí)枮?00910149170.5、發(fā)明名稱為“電弧遏制裝置和方法”的發(fā)明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發(fā)明一般地涉及用于減小電弧的效果的技術，尤其涉及電弧遏制(arccontainment)。
【背景技術】
[0003]電弧閃光可以被定義為與由電弧引起的能量釋放相關的情況。該能量釋放呈光和熱的形式，并常常引起壓力波或沖擊波。當兩個導體之間的絕緣體(通常僅為空氣)不再能夠承受它們之間的電壓時，發(fā)生電弧閃光，導致絕緣擊穿。由電弧閃光現象產生的能量是導體之間的電壓、現象期間的電流以及該現象的持續(xù)時間的函數。為了降低或減小這些現象的有害效果，設計工程師具有諸如接地技術和限流熔斷器的選擇，以降低系統電壓或故障電流。然而，在某些情況下，降低電弧故障清除時間(clearing time)是降低因電弧故障而導致的允許通過的能量的另一種方法。
[0004]當遏制電弧閃光時，所釋放的高能量水平能夠伴隨大約數十至數百巴的非常高的壓力波，該壓力波的瞬時壓力和極限壓力取決于短路電流的量級、容器的體積和性質。因此，容器的成本隨著電流的量級而指數地增加。由于電弧周圍的氣體或氣化的成分的瞬時發(fā)熱而產生沖擊波。由沖擊波產生的壓力也可能非常高，大約數百巴，且為電流量級和容器壁離電弧的距離的函數。沖擊波在電弧形成的初始階段期間發(fā)生。在容器內形成因膨脹氣體導致的極限壓力，且通常為諸如現象的持續(xù)時間、短路電流的量級、以及遏制腔室的體積的因素的函數。
[0005]因此，需要一種設計為用最小的尺寸和成本來承受沖擊波和高壓的電弧遏制方法。

【發(fā)明內容】

[0006]根據本發(fā)明的一個實施例，提供了一種電弧遏制裝置。該電弧遏制裝置包括還具有用于氣體的逸出的多個通孔(aperture)的沖擊防護罩，該沖擊防護罩構造成圍繞電弧源。該裝置還包括具有與多個通孔大致對準的多個開口的內殼，該內殼構造成為電弧源提供電絕緣基座。外殼設置在內殼的周圍，該外殼構造成將氣體引向裝置外的環(huán)境。
[0007]根據另一個實施例，提供了一種制造電弧遏制裝置的方法。該方法包括將沖擊防護罩設置在內殼內，該沖擊防護罩包括與內殼中的開口大致對準的多個通孔。該方法還包括將外殼設置在內殼的周圍，該外殼構造成為內殼和外殼之間的氣體提供通道。該方法還包括將電弧源安裝在沖擊防護罩內的電絕緣基座上。
[0008]根據另一個實施例，提供了一種將電弧遏制在電弧遏制裝置內的方法。該方法包括:通過沖擊防護罩來遏制源于電弧源的沖擊波；經由沖擊防護罩的多個通孔和圍繞沖擊防護罩的內殼上的多個開口來排出氣體；以及經由位于內殼和外殼之間的通道引導氣體。
[0009]根據另一個實施例，提供了一種電弧遏制裝置。該裝置包括:圍繞電弧源的沖擊防護罩，該沖擊防護罩構造成遏制沖擊波；以及圍繞沖擊防護罩的殼體，該殼體構造成為電弧源提供電絕緣基座。
【附圖說明】
[0010]當參考附圖閱讀以下的詳細描述時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其他的特征、方面以及優(yōu)點，貫穿所有附圖，相似的符號代表相似的部件，其中:
圖1是包括電弧遏制裝置的電力系統的示意圖；
圖2是電弧遏制裝置的圖示；
圖3是圖示某些示范性的構件和電弧源的電弧遏制裝置的分解圖；
圖4是圖3的電弧遏制裝置的部分截面圖；
圖5是圖示用于引導氣體的通風孔的電弧遏制裝置的截面圖；以及圖6是根據本發(fā)明的一個實施例的不通風的電弧遏制裝置的截面圖。
[0011]部件列表 10電力系統 12電源
14短路器 16母線 18負載 20電弧極系統 22電弧遏制裝置 24電弧閃光檢測系統 26電信號監(jiān)視系統 28電弧閃光判斷系統 30傳感器 32電參數 34非電參數 36電弧閃光 38電弧故障信號 42電弧遏制裝置 44外殼 46肋 48通風孔 50通風孔 52支撐組件 58內殼 60孔
62沖擊防護罩 64通孔
66 波狀凸起(corrugat1n)
68孔 70電極 72電極 74電極 76電絕緣基座 80通道 82等離子體槍 84電觸頭 86電觸頭 88緊固件 90緊固件 92去離子板 96燒蝕層 98燒蝕層 100 開口
106不通風的電弧遏制裝置 108殼體 110沖擊防護罩 112電絕緣基座。
【具體實施方式】
[0012]參照圖1，電力系統被圖示且總體上由參考標號10表示。在所圖示的實施例中，電力系統10包括電源12，該電源構造成經由斷路器14向負載18傳輸電力。在一個示范性的實施例中，電源12構造成向共同的母線16傳輸交流電流或交流電力。本文中所圖示的電力系統10包括三相結構。在另一個實施例中，電力系統10可以包括單相結構。電源12和負載18還經由共同的母線16而耦合到電弧極系統20(電弧源)上。電弧極系統20的一個示例包括但不限于電弧撬杠(arc crow bar)裝置。電弧極系統20被封閉在電弧遏制裝置22內。
[0013]電弧閃光檢測系統24構造成檢測電力系統10內的電弧閃光現象36，且還包括電信號監(jiān)視系統26、電弧閃光判斷系統28以及傳感器30。電信號監(jiān)視系統26構造成監(jiān)視電力系統中的可能因電弧閃光現象而出現的電流變化。在一個示例中，電信號監(jiān)視系統26包括電流互感器。另外，電弧閃光判斷系統28構造成接收來自電信號監(jiān)視系統26的電參數32和來自傳感器30的參數34。本文中所使用的術語“參數”是指源自電弧閃光26的諸如光、熱輻射、聲、壓力或射頻信號的參數。因此，在這樣的一個實施例中，非電類傳感器包括光學傳感器。在電弧閃光現象36的情況下，電弧閃光判斷系統28基于參數32和34產生電弧故障信號38。電弧故障信號38還觸發(fā)電弧極系統20。如本領域技術人員將會意識到的，電弧極系統20有助于減小電弧閃光現象的效果。
[0014]電弧極系統20構造成產生電弧故障，該電弧故障在電弧遏制裝置22內產生第二電弧閃光40。電弧閃光40放出強光、聲音、壓力波以及沖擊波形式的大量的能量。其還引起導致高壓的電極的氣化。(這種電弧故障促進從電弧閃光36轉移能量)?？梢宰⒁獾剑揽科涔δ苄?，電弧極系統20包括足夠堅固以遏制由電弧閃光40導致的沖擊波和高壓的殼體或電弧遏制裝置22。在下文中，詳細地討論電弧遏制裝置22的構造和功能性。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，電弧遏制裝置可以為如圖2、3、4以及5所示的通風的電弧遏制裝置。在本發(fā)明的另一個實施例中，電弧遏制裝置可以為不通風的電弧遏制裝置(圖6)。不通風的電弧遏制裝置典型地占據更多體積。例如，在600伏的系統中，針對65kA/5周期的電弧閃光能量，不通風的電弧遏制裝置可能占據約0.1立方米的體積，而對于相同的電弧閃光能量等級，通風的電弧遏制裝置可能占據小于0.01立方米的體積。然而，可以注意到，可以取決于安裝位置的要求而使用適當的電弧遏制裝置(通風的或不通風的)。
[0016]圖2圖示了根據本技術的一個方面實施的一個示范性的電弧遏制裝置4