电弧遏制装置和方法
【专利说明】电弧遏制装置和方法
[0001]本申请是2009年6月10日提交的申请号为200910149170.5、发明名称为“电弧遏制装置和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明一般地涉及用于减小电弧的效果的技术，尤其涉及电弧遏制(arccontainment)。
【背景技术】
[0003]电弧闪光可以被定义为与由电弧引起的能量释放相关的情况。该能量释放呈光和热的形式，并常常引起压力波或冲击波。当两个导体之间的绝缘体(通常仅为空气)不再能够承受它们之间的电压时，发生电弧闪光，导致绝缘击穿。由电弧闪光现象产生的能量是导体之间的电压、现象期间的电流以及该现象的持续时间的函数。为了降低或减小这些现象的有害效果，设计工程师具有诸如接地技术和限流熔断器的选择，以降低系统电压或故障电流。然而，在某些情况下，降低电弧故障清除时间(clearing time)是降低因电弧故障而导致的允许通过的能量的另一种方法。
[0004]当遏制电弧闪光时，所释放的高能量水平能够伴随大约数十至数百巴的非常高的压力波，该压力波的瞬时压力和极限压力取决于短路电流的量级、容器的体积和性质。因此，容器的成本随着电流的量级而指数地增加。由于电弧周围的气体或气化的成分的瞬时发热而产生冲击波。由冲击波产生的压力也可能非常高，大约数百巴，且为电流量级和容器壁离电弧的距离的函数。冲击波在电弧形成的初始阶段期间发生。在容器内形成因膨胀气体导致的极限压力，且通常为诸如现象的持续时间、短路电流的量级、以及遏制腔室的体积的因素的函数。
[0005]因此，需要一种设计为用最小的尺寸和成本来承受冲击波和高压的电弧遏制方法。
【发明内容】
[0006]根据本发明的一个实施例，提供了一种电弧遏制装置。该电弧遏制装置包括还具有用于气体的逸出的多个通孔(aperture)的冲击防护罩，该冲击防护罩构造成围绕电弧源。该装置还包括具有与多个通孔大致对准的多个开口的内壳，该内壳构造成为电弧源提供电绝缘基座。外壳设置在内壳的周围，该外壳构造成将气体引向装置外的环境。
[0007]根据另一个实施例，提供了一种制造电弧遏制装置的方法。该方法包括将冲击防护罩设置在内壳内，该冲击防护罩包括与内壳中的开口大致对准的多个通孔。该方法还包括将外壳设置在内壳的周围，该外壳构造成为内壳和外壳之间的气体提供通道。该方法还包括将电弧源安装在冲击防护罩内的电绝缘基座上。
[0008]根据另一个实施例，提供了一种将电弧遏制在电弧遏制装置内的方法。该方法包括:通过冲击防护罩来遏制源于电弧源的冲击波；经由冲击防护罩的多个通孔和围绕冲击防护罩的内壳上的多个开口来排出气体；以及经由位于内壳和外壳之间的通道引导气体。
[0009]根据另一个实施例，提供了一种电弧遏制装置。该装置包括:围绕电弧源的冲击防护罩，该冲击防护罩构造成遏制冲击波；以及围绕冲击防护罩的壳体，该壳体构造成为电弧源提供电绝缘基座。
【附图说明】
[0010]当参考附图阅读以下的详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他的特征、方面以及优点，贯穿所有附图，相似的符号代表相似的部件，其中:
图1是包括电弧遏制装置的电力系统的示意图；
图2是电弧遏制装置的图示；
图3是图示某些示范性的构件和电弧源的电弧遏制装置的分解图；
图4是图3的电弧遏制装置的部分截面图；
图5是图示用于引导气体的通风孔的电弧遏制装置的截面图；以及图6是根据本发明的一个实施例的不通风的电弧遏制装置的截面图。
[0011]部件列表 10电力系统 12电源
14短路器 16母线 18负载 20电弧极系统 22电弧遏制装置 24电弧闪光检测系统 26电信号监视系统 28电弧闪光判断系统 30传感器 32电参数 34非电参数 36电弧闪光 38电弧故障信号 42电弧遏制装置 44外壳 46肋 48通风孔 50通风孔 52支撑组件 58内壳 60孔
62冲击防护罩 64通孔
66 波状凸起(corrugat1n)
68孔 70电极 72电极 74电极 76电绝缘基座 80通道 82等离子体枪 84电触头 86电触头 88紧固件 90紧固件 92去离子板 96烧蚀层 98烧蚀层 100 开口
106不通风的电弧遏制装置 108壳体 110冲击防护罩 112电绝缘基座。
【具体实施方式】
[0012]参照图1，电力系统被图示且总体上由参考标号10表示。在所图示的实施例中，电力系统10包括电源12，该电源构造成经由断路器14向负载18传输电力。在一个示范性的实施例中，电源12构造成向共同的母线16传输交流电流或交流电力。本文中所图示的电力系统10包括三相结构。在另一个实施例中，电力系统10可以包括单相结构。电源12和负载18还经由共同的母线16而耦合到电弧极系统20(电弧源)上。电弧极系统20的一个示例包括但不限于电弧撬杠(arc crow bar)装置。电弧极系统20被封闭在电弧遏制装置22内。
[0013]电弧闪光检测系统24构造成检测电力系统10内的电弧闪光现象36，且还包括电信号监视系统26、电弧闪光判断系统28以及传感器30。电信号监视系统26构造成监视电力系统中的可能因电弧闪光现象而出现的电流变化。在一个示例中，电信号监视系统26包括电流互感器。另外，电弧闪光判断系统28构造成接收来自电信号监视系统26的电参数32和来自传感器30的参数34。本文中所使用的术语“参数”是指源自电弧闪光26的诸如光、热辐射、声、压力或射频信号的参数。因此，在这样的一个实施例中，非电类传感器包括光学传感器。在电弧闪光现象36的情况下，电弧闪光判断系统28基于参数32和34产生电弧故障信号38。电弧故障信号38还触发电弧极系统20。如本领域技术人员将会意识到的，电弧极系统20有助于减小电弧闪光现象的效果。
[0014]电弧极系统20构造成产生电弧故障，该电弧故障在电弧遏制装置22内产生第二电弧闪光40。电弧闪光40放出强光、声音、压力波以及冲击波形式的大量的能量。其还引起导致高压的电极的气化。(这种电弧故障促进从电弧闪光36转移能量)。可以注意到，依靠其功能性，电弧极系统20包括足够坚固以遏制由电弧闪光40导致的冲击波和高压的壳体或电弧遏制装置22。在下文中，详细地讨论电弧遏制装置22的构造和功能性。
[0015]在本发明的一个实施例中，电弧遏制装置可以为如图2、3、4以及5所示的通风的电弧遏制装置。在本发明的另一个实施例中，电弧遏制装置可以为不通风的电弧遏制装置(图6)。不通风的电弧遏制装置典型地占据更多体积。例如，在600伏的系统中，针对65kA/5周期的电弧闪光能量，不通风的电弧遏制装置可能占据约0.1立方米的体积，而对于相同的电弧闪光能量等级，通风的电弧遏制装置可能占据小于0.01立方米的体积。然而，可以注意到，可以取决于安装位置的要求而使用适当的电弧遏制装置(通风的或不通风的)。
[0016]图2图示了根据本技术的一个方面实施的一个示范性的电弧遏制装置4