固件在机柜201中固定电弧块结构的各部件。
[0043]垂直管道231可被布置成与断路器电弧块结构233相邻，断路器电弧块结构233位于主断路器216的后模/背板237处，用以保护断路器216的电源连接。箭头235 (图5B)示出在断路器后模电弧块结构和上游电弧块结构215之间的连续气流进入垂直管道231并穿过电弧通道227并从通气管202中流出以协助冷却导体路径。应理解，可使用额外的管道(未示出)等来促进用于冷却空气流的进入和排出，并例如，可假设各种布置，诸如，例如在申请人的PCT/US13/50797申请中被示出的。
[0044]已发现，电弧电阻与电弧长度成正比，且电弧电阻与电弧(通道)横截面成反比。在本发明的此处，我们采用加长电弧，而不是缩小横截面积，从而使我们能够将电弧电阻增加至电弧自我消除的点。诸如本发明的外壳217中的管道231和电弧通道227之外的腔室区域224进一步允许电弧产物在退出机柜之前冷却至较低的温度。电弧长度被刻意增加至可在少于一个周期内自我灭除的长度。整个长度，在图5B和图6中被表示为“L”，且电弧通道的横截面或体积的尺寸使得电弧电流被限制且在第二相线的第一过零(自然或强制)处被灭除，以便过零。应意识到，在本发明的一些方面，长度L和横截面的期望尺寸可以是相互依赖的，从而使得横截面尺寸越小，长度大小L能够越短。
[0045]如果电弧确实出现，电弧通道被设计成通过沿着特定几何形抽取电弧来防止电弧持续，该特定几何形包含横截面积和从能量接触到排气通道的足够的长度L。由电弧事件期间形成电弧通道和排气通道的材料的升华协助的该几何体形成负能量平衡，强制电弧使其消除并不重燃。某些热固性聚酯、热塑性塑料或硫化纤维材料可以根据需要用于期望的升华。因此，应意识到的是，使用形成电弧通道和诸如管道231的附接的通道的适当材料的固定屏障，本发明消除了对于如在已知领域中常见的使用主动电弧消除设备清除电弧的需求。
[0046]应意识到，相线屏障可位于相线A-C之间、任何相线A-C和接地之间以及刚性棒或绝缘电缆之间，尤其是围绕没有环氧涂层的相线导体的非绝缘导电接头。通过减少或消除在具有不同电势的能量表面和接地表面之间的通过空气暴露，相线屏障被设计成首先减少相线到接地或相线到相线的电弧发生的可能性。由相线屏障225和侧壁226形成的在图6中最佳可见的电弧通道227在A-C相线之间提供机械和电气隔离，并防止持续的直接相线到相线的电弧。将电弧气体的路线安排成在垂直于导体间的最短路径的方向中，在长度L达到促进自我消除行为之前，将电弧气体保持分开。允许气体混合在金属外壳217的腔室224中，该腔室224充当用于在电弧衰减长度L的端部的电弧气体的储藏腔体。
[0047]将意识到，可在开关柜中使用电弧块结构的许多变体，其包含对机柜中的各种位置的结构增加。可实现使用入口、管道和排气的流通式通风。通风通道可引入到电弧块结构的正面、背面、底部、顶部或侧面，或从电弧块结构的正面、背面、底部、顶部或侧面引出。
[0048]电弧通道、腔室和相连的排气通道有助于被动地衰减和/或中断可在一个或多个导体接头处发生的电弧。例如，可以设想，根据本发明的系统可在少于一个电流周期(对应60赫兹为16.66毫秒)中被动地中断电弧。基于通常允许500毫秒或更多的总测试持续时间的工业测试，持续时间的减少是重要的(大约50的系数)，因为它减少所产生的等离子体的量、总烧毁风险和对电气装置的损坏量。此外，还可由以下事实减少能到达用户的电弧爆炸的入射能:电弧气体被本发明封闭并被引走。迄今为止的测试中，入射能减少大约50%是由减少的电流/时间引起的，以及另外的50%是由密闭度引起的。
[0049]虽然已经示出和描述了本发明的特定实施方式、方面和应用，应理解，本发明不限于本文公开的确切结构和组成，并且从前述描述中得到各种修改、变化和变更可能是明显的，而这些并不偏离在所附权利要求中限定的本发明的范围。
【主权项】
1.一种用于对电弧故障进行被动管理的电气装置，所述装置包括: a.开关柜，所述开关柜中具有: b.主断路器，其用于中断通过所述机柜的所有下游电力； c.所述主断路器下游的至少一个支路断路器，用于中断至支路电路的电力； d.多相线配电母线，其用于将电网电力输送到所述开关柜，并附接到所述主断路器的线路侧连接部；以及 e.电弧块结构，其位于所述主断路器的所述线路侧连接部的上游，所述电弧块结构具有相线屏障，所述相线屏障在所述配电母线的多个相线周围形成电弧通道，所述电弧通道具有足够的长度和体积，以使得发生在其中的电弧衰减。2.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述电弧通道具有足够的长度和体积，以灭除发生在其中的电弧。3.根据权利要求1所述的电气装置，还包括至少部分地围绕所述电弧通道的金属外壳。4.根据权利要求3所述的电气装置，还包括被连接至所述金属外壳的通风管。5.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述电弧通道被连接至围绕所述多个相线的腔室。6.根据权利要求5所述的电气装置，其中，所述腔室和电弧通道均具有开口端，从而提供流通式通风。7.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述配电母线包含多个部分，所述多个部分在功率导体的方向和定位中产生变化，直到其到达所述主断路器的线路侧连接部；以及 所述电弧通道具有固定屏障，所述固定屏障在其未绝缘的导体接头处围绕所述电导体的每一个相线。8.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述屏障具有在其中所述电弧通道和所述腔室均定义几何体的长度和形状，所述几何体被配置成实现基于由所述外壳传送的已知电压和电流的灭弧。9.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述主断路器是抽取式断路器。10.一种用于在电气外壳中限制电弧爆炸、灭弧和为导体通风的方法，所述电气外壳含有电路导体和被连接至所述电流导体的主电路中断设备，所述方法包括: 分别围绕连接在所述主电路中断设备之上的每一个电路导体形成电弧通道，所述电弧通道具有第一端和第二端； 所述电弧通道具有足以实现电弧电压衰减从而使得电弧电流的中断发生在预定时间段之内的长度；以及 将所述第一端耦合至管道，所述管道提供围绕所述电流导体的每一个相线的防护通道; 将所述第二端耦合至腔室，所述腔室具有足以实现一电弧等离子体冷却速率的体积，所述电弧等离子体冷却速率足以根据预定测试要求来灭除电弧。11.一种电弧管理系统，其具有被动电弧衰减器，所述电弧管理系统包括: a)电气装置，所述电气装置具有暴露的电气导体； b)机柜，所述机柜将所述电气装置与外部环境分离； c)电弧通道，所述电弧通道位于所述机柜中并围绕所述机柜的主断路器的上游的电气导体； d)所述电弧通道形成一形状和体积，所述形状和体积足以用于对在其中的电弧衰减。12.根据权利要求11所述的电弧管理系统，其中，所述电弧通道由所述机柜中的金属外壳围绕。13.根据权利要求11所述的电弧管理系统，其中，所述电弧通道是具有足够的长度和横截面以衰减所述电弧的通道。14.根据权利要求11所述的电弧管理系统，其中，所述电弧通道是具有足够的长度和横截面以灭除所述电弧的通道。
【专利摘要】本文涉及到用于主断路器线路侧功率导体的被动电弧保护。在开关柜中，主断路器上游的线路侧功率导体被衰减/灭除电弧的通道和位于在导体与主断路器的接头之前的位置的防护管道围绕。因此，可在断路器之前具有被动电弧衰减，可预测和控制个人防护装置(PPE)级别，且大幅减少了在电弧事件期间对断路器动作的需求。
【IPC分类】H02B1/04, H01H9/30, H02B1/20
【公开号】CN105470819
【申请号】CN201510630051
【发明人】蒂莫西·R·法伯尔, 卡梅伦·L·伍德森
【申请人】施耐德电气美国股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月29日
【公告号】CA2903721A1, EP3002838A1