[發明專利]電弧閃光消除裝置和方法

有效

• 申請號: 200810088486.3
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101277008A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: T·阿索坎;G·波帕拉于;A·K·博霍里
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02H1/00
• 分類號: H02H1/00;H02H7/00;H02H9/00;H02H9/04;H01H9/50;G01R31/08
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 蔣駿;劉春元

技術領域

本發明涉及電弧閃光防止和減弱技術，并且特別涉及用于該目的的電消弧設備(crowbar?device)

背景技術

電力線路和開關裝置具有由絕緣體隔開的導體。在一些領域中，空氣空間經常用作為部分或所有的這種絕緣體。如果導體彼此太靠近或者電壓超過絕緣屬性，則在導體之間可以出現電弧。導體之間的空氣或任何絕緣體(氣體或固體電解質)可變得電離，使得它導通，從而產生電弧。電弧溫度可以高達20000℃，使導體和臨近材料汽化，并且釋放即使在一定距離上也破壞電路并危及人員的爆炸能量。例如，10kA/480V的電弧具有大約8個炸藥卷的能量。美國每天出現大約5到10個嚴重的電弧閃光事件。

電弧閃光是由相位-相位、相位-中性點、或相位-接地之間的電弧故障而引起的快速能量釋放的結果。電弧閃光能產生類似于爆炸的高熱、強光、壓力波、和聲音/沖擊波。然而，電弧故障電流通常比短路電流小很多，并且因此預料到斷路器跳閘(trip)將延遲或者不出現斷路器跳閘，除非斷路器被選擇用來處理電弧故障情況。諸如國家環境政策法案(NEPA)、職業安全與衛生條例管理局(OSHA)以及電氣和電子工程師協會(IEEE)的代理和標準通過人員防護服和防護裝備來規定電弧閃光問題，但是不存在由該規定建立的用于消除電弧閃光的設備。

當前的電弧閃光減弱技術不是令人滿意的。標準保險絲和斷路器對電弧閃光反應得不夠快。電“消弧”是一種有意使電路短路并因此將電能從電弧閃光轉移走的防護設備。因此所創建的有意的三相短路故障接著由通過使保險絲或斷路器跳閘并最終切斷電源來清除。現有技術的電弧閃光減弱設備的例子在美國專利6141192、6532140、6633009，6839209和國際專利公開WO9921254中公開。但是，依賴于機械和/或機電過程的斷路器可能對于在損害發生之前使電弧閃光停止來說太慢了。

發明內容

本發明的一個方面在于，一種用于通過將能量轉移到爆炸壓力安全殼中的消弧器(arc?crowbar)來消除電路上電弧閃光的方法。

本發明的另一個方面在于，監控具有一個或多個專門的電弧閃光檢測設備的電路，所述檢測設備與確定電弧閃光何時發生的邏輯電路連接。邏輯電路接著向消弧器生成觸發信號并且向電路上的信號控制的斷路器生成跳閘信號。

本發明的另一個方面在于，在壓力安全殼中具有間隙電極的電弧消弧設備。電極之間的電弧觸發設備電離化電極之間一部分的氣體或者將等離子體注入到間隙中以啟動電極之間的防護電弧。

本發明的另一個方面在于，作為消弧器觸發設備而提供的消融的等離子體槍將等離子體或消融材料注入到消弧器的電極之間的間隙以啟動防護電弧(protective?arcing)并降低間隙阻抗，從而快速有效進行電弧閃光消除和斷路器跳閘。

附圖說明

當參考附圖閱讀隨后的詳細說明時，本發明的這些和其它特征、方面、和優點將變得更好理解，在附圖中相同的符號表示相同的部件，其中：

圖1是根據本發明各方面的具有消弧器和激活電路的電路示意圖；

圖2是具有球形電極和扳機銷的消弧器外殼的截面圖；

圖3是具有等離子體槍扳機的消弧器的透視圖；

圖4是消融的等離子體槍扳機的截面圖；

圖5是電弧閃光消除方法的流程圖；

圖6是實現本發明各方面的消弧器的第二實施例的示意圖；

圖7是實現本發明各方面的消弧器的第三實施例的示意圖。

具體實施方式

本發明的發明人已經創新地認識到，受控制的電弧可以作為用于電弧閃光消除的電消弧器，并且這種受控制的電弧可以比現有的消弧器更快，對電路和人員提供了更好的保護。圖1示出具有電源22的電路201，向受信號可控斷路器26保護的三條相應總線24A、24B、24C提供三相電源A、B、C。經由總線向一個或多個負載28A、28B、28C供電。

在短路的情況下，斷電器26將打開。但是，在電弧閃光30的情況下它可能不是打開的，因為流經電弧閃光的電流低于使斷路器跳閘的短路的篩分電流(bolting?current)。此外，機械斷路器對于防止不受電弧閃光損壞和危害來說太慢了。