Устранение внутренней дуги и вентиляция для электрического оборудования
Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении экономичности контроля и гашения дуги. Электрический кожух выполнен для пассивной защиты от дуги с самогашением и работы заключенного в кожухе оборудования при более низкой температуре. Кожух имеет канальную систему вентиляции, дуговые каналы которой находятся в сообщении по текучей среде с вытяжными каналами. Дуговые каналы вокруг каждой фазы заключенных в кожух проводников имеют достаточную длину, способствующую ослаблению дуги. Вытяжные каналы переведены в сообщение с дуговыми каналами. Геометрия и материалы дуговых каналов и вытяжных каналов обуславливают энергетический баланс кожуха, способствующий пассивному гашению дуги. Вентиляционные каналы могут находиться в сообщении по текучей среде с дуговыми каналами и вытяжными каналами для обеспечения охлаждающих воздушных потоков над заключенными в кожухе проводами электропитания во время нормальной работы без образования дуги. 4 н. и 16 з.п. ф-лы, 8 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится, в основном, к электрическому распределительному оборудованию и проводникам, находящимся в кожухах, повсеместно в настоящем документе именуемых шкафами, хотя такие кожухи не обязательно имеют дверцы для извлечения пользы из настоящего изобретения. Изобретение относится, в частности, к пассивному предотвращению и контролю эффектов непреднамеренных дуговых замыканий в электрических шкафах с помощью системы туннельной вентиляции и дугогасителя для электрического кожуха.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Опасности неожиданных и/или неконтролируемых дуговых явлений, называемых также дуговыми замыканиями, в электрическом шкафу хорошо известны и включают в себя потенциальное повреждение оборудования и причинение вреда персоналу в условиях эксплуатации, вызываемых дуговой вспышкой и дуговым разрядом, для упрощения именуемых в дальнейшем дуговым разрядом. Известны как пассивные средства гашения дуги, так и активные. Пассивные средства включают в себя направленный отвод энергии дугового разряда и газов из шкафа. Прочие пассивные средства могут включать в себя усиление конструкции шкафа с целью противостояния разряду. Ни один из вышеуказанных пассивных способов не ограничивает длительность замыкания или является легко устанавливаемым при модернизации в существующие распределительные шкафы. Активные средства обычно включают в себя то или иное измерение и механизм переключения для управления током. Проблемы, связанные с активными средствами, могут включать в себя издержки, ложные срабатывания, быстродействие и необнаруженные отказы системы. Разумеется, чем быстрее осуществляется гашение дуги, тем меньше вреда может быть причинено дуговым явлением.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Быстрый, экономичный, пассивный механизм контроля и гашения дуговых явлений внутри электрических шкафов в данной области техники был бы крайне желателен. С этой целью в настоящем изобретении и его различных аспектах и вариантах осуществления описывается и предлагается система устранения дуги, имеющая диэлектрическое обрамление для проводников, обычно называемое в настоящем документе «дуговыми каналами», окружающими вероятные места возникновения дуги в шкафу, такие как электрическое соединение или точки сближения между отдельными или несколькими проводниками и оборудованием и предпочтительно для электрических проводников каждой фазы. Дуговые каналы могут при этом соединяться с вытяжными каналами, например, коробами, которые выступают в качестве камер и формируют геометрию для удержания дуги до тех пор, пока она не будет погашена. Дуговой канал и вытяжной канал будут удлинять возникающую дугу и уменьшать ток и температуру до тех пор, пока дуга предпочтительно не будет погашена.
[0004] В некоторых вариантах осуществления дуговые каналы и вытяжные каналы представляют собой туннели, предпочтительно выполненные с помощью корпусных элементов, имеющих противоположные барьеры для формирования газонепроницаемых уплотнений отдельных параллелепипедных или иных многогранных структур. В некоторых вариантах осуществления дуговые каналы и вытяжные каналы представляют собой отсеки, предпочтительно выполненные с помощью корпусных элементов, имеющих перекрывающиеся барьеры для формирования отдельных параллелепипедных или иных многогранных структур с уплотнениями, не являющимися газонепроницаемыми. Поскольку структуры дуговых и вытяжных каналов можно считать в основном трубчатыми, для помощи при объяснении в настоящем документе может использоваться терминология, характерная для искривленных поверхностей.
[0005] Кроме того, поскольку вытяжные каналы могут быть встроены в вентиляционные системы для оборудования, кожух может работать при более низкой температуре, приводя к улучшению характеристик при меньших материальных затратах. За счет объединения структуры устранения дуги и вентиляционной структуры их преимущества могут быть объединены и использованы в пределах, как правило, ограниченного пространства электрических кожухов. При этом несколько преимуществ может обеспечиваться системой устранения дуги, включающей в себя предотвращение дуги с помощью физического барьера от случайного попадания закорачивающих проводников, таких как упавшие инструменты или вредные животные; и канализирование дуги с гашением или ослаблением с помощью дуговых каналов и вытяжных каналов, которые имеют размеры, местоположение и конструкцию для вытяжки и удержания дуги, тем самым уменьшая ее ток и тепло с использованием вспомогательного оборудования при повышении безопасности.
[0006] В различных аспектах изобретения может предлагаться легко адаптируемая система устранения дуги и вентиляции с пассивным ослаблением дуги для стационарных прерывателей (выключателей) или выкатных прерывателей в различных конфигурациях установки и кожухах. Под термином «прерыватели» специалист будет понимать, что различные элементы оборудования, такие как аварийные переключатели, блоки управления электродвигателями и т.п., а также электрическое соединение или точки сближения проводников могут безопасно размещаться и управляться в соответствии с настоящим изобретением.
[0007] Вышеописанные и другие аспекты и варианты осуществления настоящего изобретения будут понятны специалистам с учетом подробного описания различных вариантов осуществления и/или аспектов, которое выполнено со ссылкой на чертежи, краткое описание которых приводится ниже.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0008] Изобретение может быть понято наилучшим образом исходя из нижеследующего описания, выполненного в соответствии с прилагаемыми чертежами.
[0009] Фиг. 1 представляет собой общий вид распределительного шкафа с секцией прерывателей цепи и секцией шин в соответствии с одним из примеров осуществления одних подходящих условий для изобретения.
[0010] Фиг. 2 представляет собой общий вид спереди выкатных прерывателей цепи, соединенных сзади с помощью структуры общей вытяжной трубы.
[0011] Фиг. 3 представляет собой схематический вид спереди задней формовой крышки отсека прерывателя со своими соединениями проводников.
[0012] Фиг. 4 представляет собой схематический вид снизу установленного на месте прерывателя с задней формовой крышкой, изображенной на фиг. 3.
[0013] Фиг. 5 представляет собой общий вид сзади монтажной панели выкатного прерывателя цепи и задней формовой крышки с впускным и вытяжным каналами трубопровода.
[0014] Фиг. 6 представляет собой общий вид спереди монтажной панели выкатного прерывателя цепи и задней формовой крышки, на котором показана конфигурация вентиляции с общим вытяжным каналом.
[0015] Фиг. 7 представляет собой общий вид прямоугольного электрического кожуха со снятой крышкой и находящимся внутри стационарным прерывателем цепи.
[0016] Фиг. 8А представляет собой общий вид основания воронкообразного электрического кожуха со стационарным прерывателем цепи.
[0017] Фиг. 8В представляет собой вид сверху защитной панели электрического кожуха, изображенного на фиг. 8А.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРИРОВАННЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0018] На фиг. 1 изображен электрический кожух в виде общеизвестного распределительного шкафа 100, имеющий секцию 101 прерывателей для размещения прерывателей цепи или иного электрического оборудования, секцию 102 шин для распределения мощности в различное электрическое оборудование и кабельную секцию 103 для приема и распределения мощности на линии. Распределительный шкаф или его секция могут служить в качестве шкафа, защищающего различные детали электрического оборудования или проводников от известной внешней среды. Используемый в настоящем документе «шкаф» в некоторых случаях может также представлять собой защитный кожух внутри другого, более крупного шкафа. Несколько отсеков 105a-105d прерывателей расположены по вертикали в секции 101 прерывателей таким образом, что каждый выкатной прерыватель (фиг. 2) имеет некоторую структуру для приема своей выкатной монтажной панели для сближения и удаления прерывателя относительно контакта с подачей электропитания от двух остальных секций 102, 103.
[0019] Конфигурация данного типа шкафа 100 уменьшает воздушный поток и переносит тепло от прерывателя к прерывателю в вертикальном направлении. Например, холодный воздушный поток Amin поступает через нижние воздухозаборники 107 шкафа 100 и нагревается до Amax по мере того, как воздушный поток перемещается по вертикали в направлении верхних воздухоотводов 109 и через них. По мере того, как воздушный поток перемещается через воздуховоды 111a-111d соответствующих отсеков 105a-105d прерывателей, степень нагрева воздушного потока увеличивается с А1 в первом отсеке 105а прерывателей до А2 во втором отсеке 105d прерывателей и так далее до тех пор, пока воздушный поток не покинет шкаф 100 через соответствующий верхний воздухоотвод 109.
[0020] В таком типе шкафа может также использоваться более совершенное устранение дуги. Дуги могут иметь склонность к возникновению из-за уменьшенного расстояния и безбарьерных проводников под напряжением. До настоящего времени электрические проводники смежных фаз, как правило, не имели барьеров, которые могли бы помочь ослабить и/или прервать дуги во время явления дугового замыкания.
[0021] Кроме того, в соответствии с фиг. 2, в нашей предшествующей заявке 13/452,145 компании Schneider Electric, поданной 20 апреля 2012 г. (реестр поверенного CRC-0266), отдельные дуговые каналы 120а-120с добавляются в задней плоскости за выкатными прерывателями 122а-122с с использованием общего трубообразного воздуховода для каждой из трех фаз для увеличения воздушного потока и снижения тепловыделения в шкафу 100. Выкатные прерыватели 122а-122с являются вставляемыми в соответствующие отсеки 105a-105с прерывателей шкафа 100. Однако в данной конструкции тепло может, тем не менее, выделятся в вертикальном направлении до нежелательного уровня для верхних прерывателей.
[0022] Обнаружено, что сопротивление дуги прямо пропорционально длине дуги, и сопротивление дуги обратно пропорционально поперечному сечению дуги (канала). В настоящем изобретении мы используем удлинение дуги, а не сокращение площади поперечного сечения, что позволяет нам увеличивать сопротивление дуги до такой степени, когда происходит самозатухание дуги. Вытяжные короба в настоящем изобретении обеспечивают дополнительное охлаждение дуговых продуктов до более низкой температуры перед выходом из шкафа.
[0023] На фиг. 3 и 4 пример конфигурации иллюстрирует заднюю плоскость или заднюю формовую крышку 108 одного отсека выкатного прерывателя, например 105а, выполненного с дуговыми каналами 120а-120с, причем каждый из дуговых каналов 120а-120с соответствует соответствующей электрической фазе А-С для выкатного прерывателя 300. Дуговые каналы 120а-120с находятся в сообщении по текучей среде с вентиляционными каналами, которые включают в себя канал 130 воздухозаборника и вытяжной канал 132.
[0024] Канал 130 воздухозаборника в данном примере представляет собой воздухозаборный короб, который принимает воздушный поток Amin через воздухозаборник 107 после того, как воздушный поток проходит через клапан 134 обратного потока. Клапан 134 обратного потока (и/или другие факультативные фильтры) предотвращают выход дуговых продуктов из шкафа 100 через воздухозаборник 107. Подобно каналу 130 воздухозаборника, вытяжной канал 132 в данном примере представляет собой общий вытяжной короб, который принимает воздушный поток из всех дуговых каналов 120а-120с. Воздушный поток продолжает выходить наружу из шкафа 100 через верхний воздухоотвод 109 и при этом выходит как Amax’. Вытяжной канал 132 расположен вблизи шинных соединений 142b линейной стороны для прерывателя цепи (на фиг. 3 не показан) и выполняет функцию воронки для дугового газа, принимаемого из вытяжного конца дуговых каналов 120а-120с. В этой связи вытяжной канал 132 служит в качестве газосмесительного короба, в котором могут приниматься дуговые продукты, образуемые в одной или более из фаз А-С.
[0025] На фиг. 4 - схематическом изображении выкатного прерывателя 300 и задней формовой крышки 108 в соответствии с одним аспектом изобретения - изображены стационарные барьеры 140 задней формовой крышки 108 относительно кластерных экранов 308а-308с на задней стороне прерывателя 300. Кластерные экраны - вместе 308 - представляют собой параллелепипедные структуры, которые окружают соединители линии и нагрузки, иногда также называемые кластерами - 302а-302с выкатного прерывателя 300 цепи для каждой из трех фаз А-С. Когда прерыватель 300 находится в «состыкованном» положении, как видно на фиг. 4, электрические соединители 302а-302с состыкованы с соответствующими шинными соединителями - вместе 142а и 142b для соединений нагрузки и линии соответственно - прикрепленными к задней плоскости 306 задней формовой крышки 108. Кластерные экраны 308а-308с плотно прилегают внутри стационарных барьеров 140 задней формовой крышки 108, при этом результирующие перекрывающиеся барьеры для каждой фазы образуют дуговые каналы 120а-120с, которые обеспечивают отвод через «верх» или вытяжной канал 132 (фиг. 3), общий для каждой фазы А-С. Как показано на фиг. 4 стационарные барьеры 140 перекрывают кластерные экраны 308а-308с на длину О и отделены от кластерных экранов 308а-308с на расстояние G таким образом, что результирующие дуговые каналы 120а-120с имеют уплотнения, не являющиеся газонепроницаемыми, как показано стрелками 312b-312d.
[0026] Если все-таки возникает дуга, дуговые каналы предназначены для предотвращения наличия устойчивой дуги путем вытягивания дуги вдоль определенной геометрии, включающей в себя площадь поперечного сечения и достаточное расстояние L от находящегося под напряжением контакта до вытяжного канала. Такая геометрия - при помощи сублимации материалов, образующих дуговой канал и вытяжной канал во время дугового явления - формирует отрицательный энергетический баланс, заставляя дугу гаснуть, а не зажигаться повторно. Для требуемой сублимации при необходимости могут использоваться некоторые термоотверждающиеся полиэстеры, термопластические материалы или вулканизированные волокнистые материалы. Таким образом, ясно, что при использовании стационарных барьеров 140 из надлежащих материалов, образующих дуговые каналы и прикрепленные к ним вытяжные каналы, например, короб вытяжного канала 132 настоящее изобретение исключает необходимость в устранении дуги с помощью активного дугогасительного устройства, что было бы типичным на известном уровне техники.
[0027] Стационарные барьеры 140 могут находиться между фазами А-С, между любой фазой А-С и заземлением, между линейным и нагрузочным зажимами (для таких устройств, как прерыватели цепи, контакторы или переключатели), между соединителями питания или изолированными кабелями, либо наконечниками (для таких устройств, как сборные шины). За счет уменьшения или исключения воздействия по воздуху между находящимися под напряжением и заземленными поверхностями с различным потенциалом стационарные барьеры 140 предназначены для уменьшения вероятности того, что дуга между фазой или заземлением или дуга между фазами возникнет в первую очередь. Дуговые каналы 120а-120с, образуемые стационарными барьерами 140 и кластерными экранами 308, обеспечивают механическое и диэлектрическое разделение между фазами А-С и предотвращают прямое устойчивое дугообразование в направлении Q (фиг. 3) вдоль кратчайшего пути между фазами А-С. В действительности, дуговые газы направляются в направлении R, которое перпендикулярно кратчайшему пути в направлении Q, и удерживаются отделенными до тех пор, пока не будет достигнуто расстояние L, способствующее протеканию самогашения. Допускается смешивание газов в вытяжном канале 132, который служит в качестве общего короба и приемной камеры для дуговой плазмы в конце расстояния L ослабления дуги.
[0028] Таким образом, в тех случаях, когда это необходимо, каждая фаза в отсеке прерывателя диэлектрически разделена с дуговыми каналами, причем дуговые каналы соединяются с общим вытяжным коробом, и снабжена каналом охлаждения, который не увеличивает уровень нагрева до вышеуказанных прерывателей. Благодаря снабжению каждого отсека прерывателя собственными каналами отвода и гашения дуги и благодаря подаче воздуха на впуске и откачиванию каждой фазы с помощью общего короба для шкафа 100 может обеспечиваться работа при более низкой температуре, чем для системы труб на фиг. 2, без ущерба для протекания самогашения.
[0029] Как дополнительно рассматривается ниже, множество вариантов сквозной вентиляции с использованием впускных устройств, коробов и вытяжных устройств может быть реализовано в различных типах прерывателей цепи, таких как выкатные прерыватели, стационарные прерыватели или вставные прерыватели. Вентиляционные каналы могут входить или выходить спереди, сзади, снизу, сверху или сбоку прерывателей. Например, в соответствии также с фиг. 5, монтажная панель 150 выкатного прерывателя цепи содержит каналы 152а-152с воздухозаборника, соответствующие каждой из фаз А-С.
[0030] Каналы 152а-152с воздухозаборника могут быть выполнены из диэлектрических поливинилхлоридных (ПВХ) труб и точно настраиваются в соответствии с конкретными конструктивными требованиями к монтажной панели 150 прерывателя. Например, каналы 152а-152с воздухозаборника содержат горизонтальную секцию 154а-154с с коленчатым соединением, которое соединяется с вертикальной секцией 156а-156с. Форма и размер каналов 152а-152с воздухозаборника способствуют приему воздушного потока от более холодных участков электрического кожуха. Таким образом, без каналов 152а-152с воздухозаборника (форма и размер которых выполняются в соответствии с конкретными конструктивными требованиями) принимаемый воздушный поток мог бы состоять из потока с относительно более высокой температурой вблизи монтажной панели 150 прерывателя. Дополнительное преимущество, обеспечиваемое трубами из ПВХ, состоит в том, что каналы 152а-152с воздухозаборника могут быть подогнаны под существующее электрическое оборудование без дополнительных модификаций электрического оборудования и/или электрического кожуха и с обеспечением того, что каждый прерыватель в кожухе может быть снабжен отдельным устройством ослабления дуги и вентиляции. Таким образом, в отличие от труб одинаковых фаз для установленных по вертикали прерывателей, в каждом отсеке прерывателя может обеспечиваться отдельный отвод с сохранением возможностей гашения дуги.
[0031] Панель 150 прерывателя дополнительно содержит вытяжные каналы 160a, 160b, которые направляют воздушный поток наружу из выкатного прерывателя 150 цепи. Первый вытяжной канал 160b представляет собой общий канал, который принимает воздушный поток и от фазы А, и от фазы С панели 150 прерывателя. Второй вытяжной канал 160а представляет собой выделенный канал, который принимает воздушный поток только от соответствующей фазы В панели 150 прерывателя. Для объединения воздушного потока от фаз А и С две секции 162а, 162с из ПВХ соединены с общей секцией 164а между панелью 150 прерывателя и точкой 166b откачки. Каждая секция 162а, 162с соединена с соответствующим дуговым каналом прерывателя внутри закрытой задней формовой крышки (фиг. 4). В противоположность этому, первый вытяжной канал 160b содержит непрерывную секцию 162b из ПВХ, которая продолжает единственный дуговой канал 120b (фиг. 4) фазы В. Второй вытяжной канал 160а заканчивается в собственной точке 166а откачки.
[0032] Вытяжные каналы 160a, 160b способствуют канализированию выходящих газов прерывателя для устранения риска возгораний, а также для уменьшения возможности появления и/или для гашения дуг. Ожидается, что дуговые продукты, такие как плазма, газы, продукты сгорания и т.д., которые откачиваются через вытяжные каналы 160a, 160b, будут охлаждаться до приемлемого уровня после передвижения на некоторое расстояние через вытяжные каналы 160a, 160b. Кроме того, вытяжные каналы в настоящем изобретении могут быть выполнены с возможностью захвата выходящих газов при срабатывании прерывателя, тем самым обеспечивая защиту, которая даже не охватывается существующими промышленными стандартами, такими как стандарты Национальной Ассоциации Пожарной Защиты (NFPA) или стандарты Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике.
[0033] В соответствии с фиг. 6, трубы из ПВХ реализованы для обеспечения вентиляционных каналов в различной конфигурации электрического оборудования, которое содержит нижнюю трехполюсную трехфазную монтажную панель 200 для размещения трехполюсного прерывателя и верхнюю шестиполюсную трехфазную монтажную панель 201 для размещения шестиполюсного трехфазного прерывателя. Трехфазная монтажная панель 200 содержит три канала 202а-202с воздухозаборника, соответствующие дуговым каналам, окружающим соответствующие отдельные фазы А-С (показаны только фазы А и В). Воздушный поток от дуговых каналов проводится в единый вытяжной канал 204, который расположен в горизонтальном направлении и который соединен с общим вертикальным каналом 206 воздухозаборника.
[0034] Шестиполюсная трехфазная монтажная панель 201 содержит шесть каналов 208а-208f воздухозаборника, ведущих к дуговым каналам, окружающим соответствующие отдельные полюса A-F (показаны только полюса А-Е). Воздушный поток от каналов 208а-208f воздухозаборника в конечном счете проводится в одиночный вытяжной канал 210, который расположен в горизонтальном направлении и который соединен с общим вертикальным каналом 206 воздухозаборника.
[0035] В этой связи электрическая конфигурация может включать в себя любое число впускных и вытяжных каналов. В соответствии с вышеописанным примером, число впускных и вытяжных каналов может быть меньше числа фаз. Кроме того, трубы электрической конфигурации могут содержать сублимирующиеся материалы для кабелепровода и могут иметь, например, круглую или прямоугольную форму поперечного сечения.
[0036] Во время нормальной работы каналы 208а-208f воздухозаборника и вытяжные каналы 210 и 204 обеспечивают охлаждающие воздушные потоки над заключенными в кожух электрическими проводниками (например, проводниками стороны линии и/или проводниками стороны нагрузки устройства прерывания цепи). В условиях дугообразования те же каналы воздухозаборника 202а-202с, 208а-208f и вытяжные каналы 210 и 204 соединены с дуговыми каналами, окружающими проводники для пассивного ослабления дуги и удаления дуговых продуктов.
[0037] В соответствии с фиг. 7, дуговые каналы со стационарными барьерами реализованы в электрическом кожухе для прерывателей в литом корпусе, таких как стационарные прерыватели цепи. Например, трехфазный прерыватель 220 цепи заключен в электрическом кожухе 222, при этом каждая фаза А-С имеет собственный дуговой канал 221а-221с. Дуговые каналы 221а-221с частично ограничены боковыми стенками 223а, 223b кожуха и нижними стационарными барьерами 224а, 224b, которые разделяют фазы А-С для ослабления и/или гашения дуг. Дополнительный верхний элемент (не показан) завершает кожух 222 и герметизирует стационарные барьеры газонепроницаемым образом для формирования дуговых каналов. Нижние стационарные барьеры 224а, 224b проходят на расстояние L от прерывателя 220 в общий вытяжной канал 231 для обеспечения достаточного дугового канала для каждой фазы.
[0038] Кожух 222 прикреплен к трем верхним кабелепроводам 226а-226с и одному нижнему кабелепроводу 228. Два правых верхних кабелепровода 226b, 226с вмещают кабели 229 электропитания, которые вставлены в кожух 222 и проведены через дуговые каналы каждой фазы А-С для соединения с прерывателем 220. Левый верхний кабелепровод 226а выполняет функцию канала воздухоотвода, а нижний кабелепровод 228 выполняет функцию канала воздухозаборника в целях охлаждения.
[0039] И нижние стационарные барьеры 224a, 224b, и верхние стационарные барьеры 230a, 230b обеспечивают точки крепления для дополнительного верхнего элемента (не показан), а также физический путь для прокладки кабелей 229 между прерывателем 220 и соответствующими кабелепроводами 226b, 226c. Однако в данном примере только нижние стационарные барьеры 224a, 224b образуют дуговые каналы вокруг каждой фазы (в совокупности с деталями дополнительного верхнего элемента). Смешивание газов допускается в вытяжном канале 231 между нижними стационарными барьерами 224a, 224b и верхними стационарными барьерами 230a, 230b.
[0040] В соответствии с фиг. 8А и 8В, дуговые каналы со стационарными барьерами реализуются в электрическом кожухе, который имеет непрямоугольную форму, например, форму воронки. В соответствии с данным вариантом осуществления, электрический кожух 240 (фиг. 8А) в целом подобен кожуху 222, описанному выше со ссылкой на фиг. 7, за исключением того, что он имеет форму воронки. Фиг. 8В представляет собой дополнительный верхний элемент или защитную панель. В отличие от фиг. 7, прикрепленная кабельная разводка и кабелепроводы не показаны.
[0041] В частности, кожух 240 вмещает стационарный прерыватель 242 цепи вблизи нижней прямой торцевой стенки и содержит дуговые каналы 244а-244с - по одному каналу на фазу. Дуговые каналы 244а-244с ограничены левой боковой стенкой 246а, левым барьером 246b, правым барьером 246с и правой боковой стенкой 246d. Длина L барьеров 246а, 246b определяется для сохранения интервала между дуговыми каналами 244а-244с на достаточном протяжении от наконечников 248 проводников для надлежащего ослабления и/или гашения потенциальных дуг, возникающих на наконечниках 248 проводников при работающем прерывателе 242.
[0042] Кожух 240 дополнительно содержит верхнюю торцевую стенку воронки, которая имеет две скошенные наружу боковые стенки 250a, 250b, которые обеспечивают дополнительное внутреннее пространство для вытяжного канала, а также размещение прокладки кабелей электропитания (не показаны) и вытяжку нагретого воздуха внутри кожуха 240. Торцевая стенка воронки имеет верхнюю стенку 251 с тремя отверстиями 252а-252с для соединения соответствующих кабелепроводов (не показаны). Каждое из отверстий 252а-252с может принимать соответствующие кабели электропитания через соединенные кабелепроводы. В соответствии с другим вариантом, по меньшей мере, одно из отверстий 252а-252с может быть предназначено для выполнения функции воздухоотвода для обеспечения выхода нагретого воздуха из кожуха 240.
[0043] Кожух 240 также содержит защитную панель 260 (фиг. 8В), которая служит для закрытия и формирования геометрии дуговых каналов 244а-244с. Защитная панель 260 имеет крепежные отверстия 262 для прикрепления, например, боковых стенок 246a, 246d, 250a, 250b и/или барьеров 246c, 246d. Защитная панель 260 является съемной для обеспечения доступа к внутренней части кожуха 240. Хотя на чертеже для ясности не показано, подобная защитная панель предусматривается для кожуха 222 на фиг. 7.
[0044] Вообще говоря, каждый вариант осуществления настоящего изобретения может иметь дуговые каналы, которые представляют собой трубчатые диэлектрические барьеры, окружающие соединения электрических проводников, т.е., те места, в которых участки проводников соединяются друг с другом в прерывателях цепи и прочих компонентах. В соответствии с иллюстрированными примерами, дуговые каналы могут представлять собой имеющие стенки сегменты, которые проходят от нижней зоны проводников, в которой принимается воздушный поток Amin с низкой степенью нагрева, до верхней зоны, в которой воздушный поток Amax’ с более высокой степенью нагрева вытягивается в короб или вытяжное устройство. Короб может быть общим для нескольких фаз при условии, что он помещен на достаточном расстоянии от зоны проводников за счет дугового канала. В других примерах дуговые каналы могут размещаться только вблизи соединений проводников прерывателей (см., например, фиг. 7, иллюстрирующую соединения проводников в виде наконечников 225а-225с, которые соединяют соответствующие кабели 229 с прерывателем 220).
[0045] Дуговые каналы и соединенные вытяжные каналы способствуют пассивному ослаблению и/или гашению дуг, которые могут возникать на одном или более соединений проводников. Например, система в соответствии с настоящим изобретением предположительно может пассивно гасить дугу в течение менее одного цикла тока (16,66 миллисекунды для 60 Герц). Если исходить из промышленных испытаний, которые обычно обеспечивают общую длительность испытаний 500 миллисекунд или более, сокращение длительности является значительным (приблизительно в 50 раз), поскольку это уменьшает количество образуемой плазмы, общего риска возгораний и степень повреждения электрического оборудования.
[0046] Несмотря на то что были иллюстрированы и описаны конкретные варианты осуществления, аспекты и применения настоящего изобретения, следует понимать, что изобретение не ограничивается конкретной конструкцией и составом, описываемыми в настоящем документе, и что различные модификации, изменения и варианты могут стать очевидными из вышеизложенного описания в пределах сущности и объема изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
1. Электрическое устройство для устранения дуговых замыканий, причем устройство содержит:
электрический кожух;
электрическое оборудование внутри кожуха, имеющее одну или более электрических фаз с соответствующими электрическими проводниками;
дуговые каналы, имеющие стационарные барьеры, окружающие каждый из электрических проводников в соединении упомянутых проводников, причем каждый дуговой канал выполнен достаточной длины для ослабления дуги, образующейся в соединении проводников; и
вытяжной канал, соединенный по текучей среде с каждым дуговым каналом в конце его достаточной длины.
2. Устройство по п. 1, в котором барьеры содержат газонепроницаемые стационарные уплотнения.
3. Устройство по п. 1, в котором каждый из дуговых каналов и сообщающийся с ним вытяжной канал определяют геометрию, выполненную с возможностью обеспечения прерывания дуги на основании известного напряжения, имеющегося в кожухе.
4. Устройство по п. 1, в котором вытяжной канал содержит общий вытяжной короб, в котором дуговые продукты принимаются от одной или более электрических фаз.
5. Устройство по п. 1, в котором вытяжной канал содержит отдельные вытяжные каналы для каждой фазы.
6. Устройство по п. 1, в котором вытяжной канал является частью вентиляционного канала, соединенного внутри с дуговыми каналами, а снаружи с внешней средой за пределами электрического кожуха.
7. Устройство по п. 6, в котором вентиляционные каналы содержат канал воздухозаборника и вытяжной канал.
8. Устройство по п. 6, в котором вентиляционные каналы содержат единый впускной короб для всех фаз.
9. Устройство по п. 6, в котором вентиляционные каналы содержат отдельные впускные каналы для каждой фазы.
10. Электрическое устройство для устранения дуговых замыканий, причем устройство содержит:
электрический кожух;
устройство прерывания цепи внутри кожуха, имеющее одну или более электрических фаз, с прикрепленными к нему проводником стороны линии и проводником стороны нагрузки;
дуговые каналы, имеющие трубчатые диэлектрические барьеры, окружающие каждый проводник одной или более электрических фаз, причем барьеры расположены вблизи соединения проводников, а дуговые каналы имеют впускной конец вблизи стороны линии и вытяжной конец вблизи стороны нагрузки;
и
вытяжной канал, соединенный с вытяжным концом дуговых каналов.
11. Устройство по п. 10, дополнительно имеющее воздухозаборник, соединенный с впускным концом дуговых каналов; причем воздухозаборник является общим коробом, ведущим в кожух и находящимся в сообщении по текучей среде с каждым из дуговых каналов.
12. Устройство по п. 10, в котором вытяжной канал является общим коробом, ведущим из кожуха, в котором сосредотачиваются дуговые продукты из дуговых каналов.
13. Устройство по п. 11, в котором, по меньшей мере, один из воздухозаборника и вытяжного канала содержит вентиляционные каналы, предназначенные для каждой фазы упомянутых одной или более электрических фаз.
14. Устройство по п. 11, в котором воздухозаборник и вытяжной канал имеют длину, достаточную для достижения скоростей охлаждения дугового газа таких, что гашение дуги происходит в течение заданного периода времени.
15. Способ ограничения дугового разряда, гашения дуг и вентиляции проводников в электрическом кожухе, содержащем проводники электрических цепей и устройство прерывания цепи, соединенное с проводниками электрических цепей, причем способ включает в себя:
размещение стационарных диэлектрических каналов, соответственно, вокруг каждого проводника электрических цепей, соединенного с устройством прерывания цепи, причем стационарные диэлектрические каналы имеют впускной конец и вытяжной конец;
причем стационарные диэлектрические каналы имеют длину, достаточную для обеспечения ослабления тока дуги; и
соединение впускного конца с воздухозаборником и вытяжного конца с воздухоотводом, причем воздухозаборник и воздухоотвод имеют длину, достаточную для достижения скоростей охлаждения дугового газа таких, что гашение дуги происходит в течение заданного периода времени.
16. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя сосредоточение дугового газа из вытяжного конца каждого из стационарных диэлектрических каналов в общий вытяжной короб воздухоотвода.
17. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя прием впускаемого воздуха на впускном конце из общего впускного короба воздухозаборника.
18. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя прием дугового газа из вытяжного конца каждого из стационарных диэлектрических каналов в соответствующий вытяжной канал воздухоотвода.
19. Способ по п. 15, дополнительно включающий в себя прием дугового газа, по меньшей мере, из двух из стационарных диэлектрических каналов в единый вытяжной канал воздухоотвода.
20. Способ ограничения дугового разряда, гашения дуг и вентиляции проводников в электрическом кожухе, содержащем проводники электрических цепей и устройство прерывания цепи, соединенное с проводниками электрических цепей, причем способ включает в себя:
формирование стационарных диэлектрических каналов, соответственно, вокруг каждого проводника электрических цепей, соединенного с устройством прерывания цепи, причем стационарные диэлектрические каналы имеют первый конец и второй конец;
причем стационарные диэлектрические каналы имеют длину, достаточную для обеспечения ослабления напряжения дуги таким образом, что гашение тока дуги происходит в течение заданного периода времени; и
соединение второго конца с вытяжным коробом, причем вытяжной короб имеет объем, достаточный для достижения скоростей охлаждения плазмы, достаточных для гашения дуги в течение заданного периода времени.
