Дугогаситель на конце шины
Изобретение относится к дугогасителю для электрического распределительного оборудования. Способ для устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами, образуемыми на открытых проводах в электрическом распределительном оборудовании, предполагает использование склонности дуги к перемещению по направлению от источника тока и по направлению к наконечникам проводов. Дугогаситель помещается над наконечниками провода для захвата дуги по мере того, как она перемещается по направлению к наконечникам проводов. Внутри дугогасителя форма дуги приводится в соответствие геометриям, предназначенным для растягивания и удлинения дуги до такой степени, когда она больше не может поддерживаться и гасится. Техническим результатом является ограничение воздействия дугообразования в электрическом распределительном оборудовании. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 12 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка относится по объекту изобретения к принадлежащим одному и тому же правообладателю Заявке США № 13/452,145, именуемой «Пассивная система устранения дуги с дымовой камерой» и поданной 20 апреля 2012 г.; Международной Заявке № PCT/US13/50797, именуемой «Устранение внутренней дуги и вентиляция для электрооборудования» и поданной 17 июля 2013 г.; Заявке США № 14/501,946, именуемой «Пассивная защита от дуги для силовых проводов стороны линии главного выключателя» и поданной 30 сентября 2014 г.; Заявке США № __________, именуемой «Способ обработки внутренних дуг» и поданной одновременно с ней; и Заявке США № __________, именуемой «Силовая шина щита управления с переносом дуги для пассивного гашения дуги» и поданной одновременно с ней (соответственно, №№ CRC-0266, CRC-0275, CRC-0299, CRC-0301 и CRC-0304 в Реестре), и все они полностью включены в настоящий документ путем данной ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится, в основном, к способам и системам для управления и ограничения воздействия дугообразования в электрическом распределительном оборудовании и, в частности, к способу и системе для гашения дуг, которые возникают между электрическими проводами в таком распределительном оборудовании.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Дугообразование или дуговое замыкание представляет собой электрический разряд через нормально непроводящий газ, обычно воздух. Такое дугообразование может возникать между открытыми проводами различных электрических потенциалов, как правило, между смежными сборными шинами или между смежной шиной и заземлением в низковольтном электрическом распределительном оборудовании. В тех случаях, когда дуга перескакивает с одного провода на другой через воздушный зазор, она может создавать чрезвычайно горячие газы, парообразные металлы/полимеры и другие вредные побочные продукты. Несмотря на то, что для устойчивости дуга должна оставаться в соприкосновении с проводами, форма дуги может растягиваться и обвиваться вокруг препятствий для следования по пути наименьшего сопротивления через воздушный зазор.
[0004] Опасности неожиданного и/или неконтролируемого дугообразования 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 средства гашения дуги, включающие в себя как пассивные, так и активные средства гашения дуги. Проблемы, связанные с активными средствами, могут включать в себя издержки, ложные срабатывания выключателя, быстродействие и необнаруженные отказы системы. Пассивные средства могут включать в себя удержание и направленный отвод энергии дугового разряда и газов из шкафа с оборудованием. Прочие пассивные средства гашения дуги могут включать в себя усиление конструкции шкафа с целью противостояния разряду. Ни один из вышеуказанных пассивных способов не ограничивает длительность явления дугообразования.
[0005] Таким образом, существует необходимость в усовершенствованном способе устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами в электрическом распределительном оборудовании и, в частности, дугами на открытых проводах, например, между двумя сборными шинами или сборной шиной и заземлением в электрическом распределительном оборудовании.
СУЩНОСТЬ РАСКРЫТЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0006] Варианты осуществления, описываемые в настоящем документе, относятся к способам и системам для устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами, образуемыми на открытых проводах, например, между двумя или более сборными шинами или сборной шиной и заземлением в электрическом распределительном оборудовании. Способы и системы используют склонность электромагнитных сил к проталкиванию дуги в направлении от источника тока. Данное явление заставляет дугу, образуемую между двумя параллельными проводами, перемещаться в направлении наконечников проводов или концов, которые находятся напротив источника тока. Дугогасительное устройство, или дугогаситель, может при этом размещаться над наконечниками провода, тем самым заставляя дугу входить в дугогаситель по мере того, как она перемещается в направлении наконечников провода. Внутри дугогасителя форма дуги приводится в соответствие геометриям, предназначенным для растягивания и удлинения дуги и посредством этого уменьшения ее тока и температуры до такой степени, когда она больше не может поддерживаться и в конечном итоге гасится.
[0007] В некоторых реализациях дугогаситель содержит кожух, имеющий вход для дуги и выпускное окно, которое пригнано к наконечникам проводов. Кожух может быть в целом разделен на две зоны - зону прохождения дуги, которая охватывает вход кожуха, и зону гашения дуги, которая охватывает выпускное окно.
[0008] Зона прохождения дуги предназначена для приема дуги и обеспечения пути определенной формы, чтобы она по существу беспрепятственно перемещалась внутри кожуха в направлении наконечников проводов. Непроводящий изолированный межфазный барьер, напоминающий непроводящую сборную шину, может размещаться в зоне прохождения дуги для придания дуге необходимой формы. Непроводящий межфазный барьер может проходить вдоль продольной оси кожуха вплоть до зоны гашения дуги по существу на равном расстоянии от параллельных проводов. Межфазный барьер имеет наконечник, который заканчивается по существу на одном уровне с наконечниками проводов или на заданном расстоянии за ними, но ширину, которая меньше ширин проводов на заданную величину с каждой стороны. По существу С-образный элемент канала может предусматриваться в зоне прохождения вблизи сторон межфазного барьера и проходить в продольном направлении вдоль межфазного барьера для ограничения С-образного коридора с каждой стороны межфазного барьера. Это заставляет любую дугу, входящую в дугогаситель, принимать дугообразную или волнообразную форму в боковых коридорах, тем самым растягивая дугу и увеличивая ее напряжение. Увеличенное напряжение уменьшает ток дуги, приводя к более низкой полной энергии, генерируемой дугой. Устройство сведения, напоминающее конус, может размещаться на входе кожуха, чтобы помогать сосредоточению дуги в дугогасителе. Вблизи входа кожуха могут также устанавливаться клапаны обратного потока, чтобы способствовать препятствованию выхода горячих газов, создаваемых дугой, назад через вход.
[0009] Зона гашения дуги предназначена для растягивания и удлинения дуги до такой степени, когда она больше не является устойчивой и гасится. Это может происходить преимущественно в два этапа. На первом этапе дуга принимается из зоны прохождения дуги и проходит от С-образных боковых коридоров по бокам межфазного барьера в направлении центра кожуха. C этой целью к наконечнику межфазного барьера может быть прикреплена проводящая дуговая пластина, проходящего в том же направлении, что и межфазный барьер, для обеспечения среды для перемещения дуги к центру кожуха. На втором этапе дуга растягивается и удлиняется до такой степени, что она больше не может поддерживаться и, следовательно, гасится. Растягивание и удлинение могут осуществляться за счет обеспечения удлинителя непроводящего или изолированного межфазного барьера, прикрепленного к концу проводящей дуговой пластины, проходящей в том же направлении, что и межфазный барьер. Дуга не может проникать или проходить через удлинитель межфазного барьера и должна формироваться или переформироваться за пределами удлинителя барьера, посредством этого дополнительно удлиняя дугу. В соответствии с другим вариантом, вместо проводящей дуговой пластины к межфазному барьеру может быть прикреплена клиновидная секция для переноса дуги от бокового коридора и в направлении центра кожуха. Такая клиновидная секция может иметь постепенно уменьшающуюся или непрерывно становящуюся все уже ширину вдали от межфазного барьера и может также иметь постепенно уменьшающуюся или непрерывно становящуюся все уже толщину вдали от межфазного барьера в некоторых вариантах осуществления. Выпускное окно может быть образовано в кожухе на одной линии с удлинителем барьера для обеспечения выхода расширяющихся горячих газов, создаваемых дугой, из кожуха.
[0010] В нормальном режиме работы дуга, образующаяся между проводами, вытесняется электромагнитными силами в зону прохождения дуги дугогасителя через его вход. Как только дуга оказывается внутри дугогасителя, она направляется вдоль бокового коридора, образованного на обеих сторонах межфазного барьера, до тех пор, пока она не достигнет зоны гашения дуги. С-образный элемент канала вблизи каждой стороны межфазного барьера заставляет любую дугу в боковых коридорах принимать дугообразную или волнообразную форму, тем самым придавая дуге форму и растягивая ее по мере ее продвижения вдоль боковых коридоров. Проводящая дуговая пластина в зоне гашения дуги после этого переносит дугу из боковых коридоров в центр кожуха. В соответствии с другим вариантом, клиновидная секция, прикрепленная к межфазному барьеру, может переносить дугу из бокового коридора в центр кожуха. Расширяющиеся горячие газы с помощью электромагнитных сил после этого выталкивают дугу в направлении удлинителя изолированного барьера, заставляя дугу формироваться или удлиняться за пределы удлинителя барьера. По мере того, как дуга удлиняется за пределы удлинителя изолированного барьера, она становится растянутой до такой степени, что она больше не может поддерживаться и в последующем гасится и рассеивается.
[0011] В некоторых реализациях дугогаситель может представлять собой однофазный дугогаситель, имеющий один изолированный межфазный барьер, расположенный между двумя параллельными проводами или проводом и заземлением. В некоторых реализациях дугогаситель может представлять собой многофазный дугогаситель, имеющий множество изолированных межфазных барьеров, причем каждый изолированный межфазный барьер расположен между двумя параллельными проводами или проводом и заземлением.
[0012] Вообще говоря, в одном аспекте описываемые варианты осуществления относятся к дугогасительному устройству для электрического распределительного оборудования. Дугогасительное устройство содержит, в частности, кожух, имеющий зону прохождения дуги и зону гашения дуги, причем зона прохождения дуги содержит вход в кожух, а зона гашения дуги содержит выпускное окно из кожуха. Дугогасительное устройство дополнительно содержит изолированный межфазный барьер, расположенный внутри зоны прохождения дуги и проходящий в продольном направлении вдоль кожуха в зону гашения дуги, причем кожух имеет боковые стенки, которые вместе c межфазным барьером образуют боковой коридор с каждой стороны межфазного барьера. Блок удлинения (расширения) дуги прикреплен к изолированному межфазному барьеру, проходящему в продольном направлении вдоль кожуха в зоне гашения дуги, причем блок удлинения дуги выполнен с возможностью переноса дуги от бокового коридора в направлении центра кожуха.
[0013] Вообще говоря, еще в одном аспекте описываемые варианты осуществления относятся к шинной сборке для электрического распределительного оборудования. Шинная сборка содержит, в частности, множество сборных шин, расположенных по существу параллельно на некотором расстоянии друг от друга, причем каждая сборная шина имеет наконечник, который проходит вдали от источника тока, и дугогаситель, установленный над наконечниками, по меньшей мере, двух из сборных шин. Дугогаситель имеет зону прохождения дуги, проходящую в продольном направлении вдоль дугогасителя, и зону гашения дуги, проходящую от зоны прохождения дуги в продольном направлении вдоль дугогасителя. Зона прохождения дуги выполнена с возможностью приема дуги, возникающей между, по меньшей мере, двумя из сборных шин, и направления дуги в направлении зоны гашения дуги, а зона гашения дуги выполнена с возможностью гашения дуги и выведения газов и побочных продуктов, возникающих в результате дуги.
[0014] Вообще говоря, еще в одном аспекте описываемые варианты осуществления относятся к способу гашения дуг, возникающих между сборными шинами. Способ включает в себя, в частности, прием дуги в дугогасителе, причем дуга возникает между, по меньшей мере, двумя сборными шинами, причем все сборные шины расположены по существу параллельно на некотором расстоянии друг от друга, причем каждая сборная шина имеет наконечник, проходящий вдали от источника тока, причем дугогаситель установлен над наконечниками сборных шин. Способ также включает в себя приведение дуги в соответствие дугообразной форме внутри, по меньшей мере, одного бокового коридора дугогасителя и перемещение дуги внутри, по меньшей мере, одного бокового коридора в направлении наконечников сборных шин. Способ дополнительно включает в себя центрирование дуги вдоль продольной оси дугогасителя на наконечниках сборных шин, причем центрирование вызывает изменение формы дуги с дугообразной формы на растянутую. Дуга после этого удлиняется далеко за пределы наконечников сборных шин таким образом, что она гасится.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0015] Вышеописанные и другие преимущества описанных вариантов осуществления станут понятными после прочтения нижеследующего подробного описания и со ссылкой на чертежи, на которых:
[0016] фиг. 1 представляет собой общий вид примера дугогасителя в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0017] фиг. 2 представляет собой вид продольного сечения дугогасителя в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0018] фиг. 3А и 3В представляют собой виды поперечного сечения дугогасителя в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0019] фиг. 4 представляет собой представляет собой вид зоны прохождения дуги дугогасителя в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0020] фиг. 5А и 5В представляют собой общий вид клапана обратного потока в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0021] на фиг. 6А и 6В показан вид продольного сечения еще одного примера дугогасителя и примера межфазного барьера, соответственно, в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0022] фиг. 7 представляет собой вид продольного сечения еще одного примера дугогасителя в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления;
[0023] на фиг. 8 изображен пример дугогасителя, установленного на конце находящейся в кожухе группы шин в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления; и
[0024] фиг. 9 представляет собой вид структурную схему способа гашения дуги в соответствии с некоторыми реализациями описываемых вариантов осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАСКРЫТЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0025] Прежде всего, понятно, что разработка реального промышленного применения, включающего в себя аспекты описываемых вариантов осуществления, потребует множества конкретных решений по реализации для достижения конечной цели разработчика для промышленного осуществления. Такие конкретные решения по реализации могут включать в себя, видимо, не ограничиваясь этим, удовлетворение связанных с системой, связанных с бизнесом, связанных с правительством и иных ограничений, которые могут изменяться в зависимости от конкретной реализации, местоположения и время от времени. Хотя в абсолютном смысле усилия разработчика могут оказаться сложными и требующими много времени, такие усилия, тем не менее, могут являться рутинным занятием для специалистов в данной области техники, извлекающих пользу из данного изобретения.
[0026] Следует также понимать, что варианты осуществления, описываемые и предлагаемые в настоящем документе, подвержены множеству различных модификаций и альтернативных форм. Так, использование термина в единственном числе, например, не ограничивает количества элементов. Аналогичным образом, любые относительные термины, например, помимо прочего, «верх», «низ», «левая сторона», «правая сторона», «выше», «ниже», «вниз», «вверх», «сторона» и подобные им, используемые в письменном описании, приводятся для ясности в конкретной ссылке на чертежи и не ограничивают объем изобретения.
[0027] На фиг. 1 изображен дугогаситель 100 в соответствии с описываемыми вариантами осуществления для гашения дуг, которые могут образовываться между двумя или более сборными шинами или сборной шиной и заземлением в электрическом распределительном оборудовании. Как упоминалось выше, дугогаситель 100 использует естественную склонность дуги, образуемой между двумя параллельными сборными шинами, к перемещению от источника тока и в направлении наконечников сборных шин. Дугогаситель 100 может при этом размещаться над наконечниками сборных шин для захвата дуги, приведения формы дуги в соответствие геометриям, предназначенным для растягивания и удлинения дуги, и тем самым уменьшения ее тока и температуры до такой степени, когда она больше не является устойчивой дугой.
[0028] Как видно из фиг. 1, дугогаситель 100 содержит кожух 102, который может быть в целом разделен на две зоны - зону 104 прохождения дуги и зону 106 гашения дуги. Зона 104 прохождения дуги представляет собой то место, где дуга принимается в кожухе 102, и содержит вход 108 для обеспечения входа дуги в кожух 102, а зона 106 гашения дуги представляет собой то место, где дуга разрушается, и содержит выпускное окно 110 для удаления газов и побочных продуктов. Сам кожух 102 установлен или иным образом размещен на параллельных сборных шинах 112а и 112b над их наконечниками, которые представляют собой концы, проходящие от источника тока. Сборные шины 112а-b, в свою очередь, проходят по существу параллельно продольной оси А-А кожуха 102. Необходимо отметить, что хотя кожух 102 предназначен для двух сборных шин 112а-b в приведенном в настоящем документе примере, что типично для однофазной/2-проводной системы, идеи изобретения, изложенные в настоящем документе, в равной мере применимы к другим типам систем, включая однофазные/3-проводные системы, 3-фазные/3-проводные системы, 3-фазные/4-проводные системы и т.п.
[0029] Фиг. 2 представляет собой вид продольного сечения дугогасителя 100 вдоль продольной оси А-А, на котором изображен кожух 102, установленный над наконечниками сборных шин 112а-b. Из этой точки обзора может быть виден межфазный барьер 200, проходящий в продольном направлении между сборными шинами 112а-b по существу параллельно им. В некоторых вариантах осуществления межфазный барьер 200 может напоминать непроводящую или изолированную сборную шину 112а-b, расположенную по существу на равном расстоянии между параллельными борными шинами 112а-b. Межфазный барьер 200 начинается вблизи входа 108 кожуха 102, проходит через зону 104 прохождения и заканчивается вблизи наконечников сборных шин 112а-b. На этом конце проводящая дуговая пластина 202 может быть прикреплена к межфазному барьеру 200 вдоль продольной оси А-А, а непроводящий удлинитель 204 барьера может быть прикреплен к проводящей дуговой пластине 202 вдоль продольной оси А-А.
[0030] Может предусматриваться несколько кольцевых опор 206 сборной шины - по одной между межфазным барьером 200 и каждой сборной шиной 112а-b, а также между каждой сборной шиной 112а-b и кожухом 102. Указанные непроводящие опоры 206 сборной шины поддерживают сборные шины 112а-b, удаленные от межфазного барьера 200, и предназначены для удержания кожуха 102, сборных шин 112а-b и межфазного барьера 200 на месте и электрически изолированными относительно друг друга при пропускании болта (явно не показан) через опоры 206 сборной шины. Аналогичным образом, блок 208 может быть прикреплен к межфазному барьеру 200 на входе в кожух 102, чтобы способствовать опоре и удержанию этого конца межфазного барьера 200 удаленным от сборных шин 112а-b. Блок 208 может представлять собой отдельный элемент, который прикреплен к межфазному барьеру 200 в некоторых вариантах осуществления, либо он может быть выполнен в виде составной части межфазного барьера 200 в некоторых вариантах осуществления.
[0031] На фиг. 3А и 3В изображены виды поперечного, или трансверсального, сечения дугогасителя 100. Как показано на этих видах, межфазный барьер 200 удален от сборных шин 112а-b благодаря опорам 206 сборных шин с обеих сторон межфазного барьера 200. Межфазный барьер 200 также имеет ширину, которая меньше, чем ширина сборных шин 112а-b, на заданное расстояние «W» с обеих сторон (см. Фиг. 3А). Канальные элементы 300а и 300b по существу в форме «С» проходят или выступают из боковых стенок 301а и 301b соответственно кожуха 102 в направлении межфазного барьера 200. Канальные элементы 300а-b захватывают каждую сторону межфазного барьера 200 между сборными шинами 112а-b и проходят вдоль длины межфазного барьера 200. Каждый С-образный канальный элемент 300а-b обращен или развернут к межфазному барьеру 200 и удален от межфазного барьера 200 на заданные расстояния «Х» и «Y» (см. Фиг. 3В). С-образные канальные элементы 300а-b определяют С-образные коридоры 302а и 302b с каждой стороны межфазного барьера 200 по длине межфазного барьера 200. В некоторых вариантах осуществления каждый С-образный канальный элемент 300а-b может также иметь смещенную часть 303, которая проходит над межфазным барьером 200 на заданном расстоянии «Z», чтобы блокировать любую прямую траекторию при распространении в пределах прямой видимости между сборными шинами 112а-b. В некоторых вариантах осуществления заданные расстояния W, Х, Y и Z могут составлять приблизительно 21 мм, 5 мм, 7,15 мм и 6,5 мм соответственно, хотя, разумеется, могут использоваться и другие размеры в пределах объема описываемых вариантов осуществления.
[0032] Отсутствие прямой траектории при распространении в пределах прямой видимости между сборными шинами 112а-b с дугогасителе 100 заставляет любую дугу 304, входящую или иным образом образующуюся в дугогасителе 100, принимать дугообразную или волнообразную форму в С-образных боковых коридорах 302а-b. Дугообразная или волнообразная форма создает изгиб в середине дуги 304, которая растягивается и увеличивает напряжение дуги 304 внутри дугогасителя 100. Это увеличенное напряжение снижает ток дуги, приводя к более низкой полной энергии, выделяемой дугой. Дуга 304 после этого принудительно перемещается электромагнитными силами вдоль одного из боковых коридоров 302а-b в направлении наконечников сборных шин 112а-b, где дуга 304 входит в зону 106 гашения дуги дугогасителя 100, как показано на фиг. 4.
[0033] Как видно на фиг. 4, зона 106 гашения дуги - это то место, в котором дуга 304 переносится из боковых коридоров 302а-b вдоль боков дугогасителя 100 в середину дугогасителя 100. Во время этого переноса дуга 304 теряет дугообразную или волнообразную форму и принимает более выпуклую или растянутую форму по мере того, как дуга формируется вдоль дугогасителя 100 или по его продольной оси А-А. В некоторых вариантах осуществления перенос осуществляется посредством вышеупомянутой проводящей дуговой пластины 202, прикрепленной к концу межфазного барьера 200. Проводящая дуговая пластина 202, по существу, обеспечивает более короткий путь наименьшего сопротивления между сборными шинами 112а-b по сравнению с боковыми коридорами 302а-b сбоку дугогасителя 100, поэтому любая дуга 304 в коридорах естественным образом перемещается над дуговой пластиной 202, как показано позицией 304'. Указанная проводящая пластина 202 может иметь приблизительно такие же ширину и толщину, как и межфазный барьер 200, и может проходить от межфазного барьера 200 вплоть до выпускного окна 110, или около 30 мм в некоторых вариантах осуществления.
[0034] Сам межфазный барьер 200 может проходить за пределы сборных шин 112а-b на заданное расстояние (например, 15 мм) в некоторых вариантах осуществления, чтобы обеспечивать передачу перенесенной дуги 304' за пределы сборных шин 112а-b. Расширяющиеся горячие газы изнутри дугогасителя 100, образуемые в результате первоначальной дуги 304 и с помощью электромагнитных сил, проталкивают перенесенную дугу 304' с проводящей дуговой пластины 202 и в направлении непроводящего удлинителя 204 барьера, прикрепленного к ней в выпускном окне 110. Как и дуговая пластина 202, непроводящий удлинитель 204 барьера может иметь приблизительно такую же ширину и толщину, как и межфазный барьер 200, и может простираться на длину около 15 мм в некоторых вариантах осуществления. Поскольку удлинитель 204 барьера не является проводящим, перенесенная дуга 304' вынуждена формироваться, переформироваться или иным образом простираться за пределы удлинителя 204 барьера, как показано позицией 304''. При этом удлиненная дуга 304'' растягивается настолько далеко за пределы сборных шин 112а-b, что она не может больше поддерживаться и гасится и рассеивается. Любые дуговые газы и иные побочные продукты дуги после этого выводятся через выпускное окно 110.
[0035] В некоторых вариантах осуществления болт или винт 400, либо иной крепежный механизм может использоваться для прикрепления удлинителя 204 барьера и дуговой пластины 202 к межфазному барьеру 200. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления энергопоглощающий фильтр может размещаться в выпускном окне 110 для охлаждения дуговых газов и побочных продуктов до температуры, при которой они больше не являются проводящими и больше не могут повторно воспламеняться (например, 2000°F (~1093°С)), как описано в Заявке США № __________, именуемой «Способ обработки внутренних дуг» (№ CRC-0301 в Реестре), упомянутой выше.
[0036] В некоторых вариантах осуществления на входе дугогасителя могут предусматриваться клапаны для предотвращения выхода каких-либо дуговых газов и иных побочных продуктов дуги внутри дугогасителя 100 назад через вход 108. Это показано на фиг. 5А-5В, на которых показаны клапаны обратного потока 500а и 500b, установленные на кожухе 102 (для наглядности верхняя сборная шина снята). В качестве клапанов обратного потока 500а-b могут использоваться любые подходящие однонаправленные непроводящие клапаны в пределах объема описываемых вариантов осуществления. В приведенном в настоящем документе примере каждый клапан обратного потока 500а-b напоминает гибкую прямоугольную заслонку, наклоненную под некоторым углом по линии, обозначенной «В», для ограничения стационарной части 502 и подвижной части 504. Стационарная часть 502 зафиксирована на кожухе 102, а подвижная часть 504 остается свободной для поворота, как показано двунаправленной стрелкой «С». В подвижной части 504 предусмотрена щель 506 для размещения межфазного барьера 200. При надлежащей установке на кожухе 102 вблизи блока 208 межфазного барьера 200 наклонная плоскость подвижной части 504 оставляет с обеих сторон блока 208 зазор 508а и 508b, который позволяет любым дуговым газам и побочным продуктам дуги от дуги, образуемым вне кожуха, поступать в кожух. И наоборот, любые дуговые газы и побочные продукты дуги, уже находящиеся в кожухе, заставляют подвижную часть 504 автоматически закрывать зазоры 508а-b.
[0037] В некоторых вариантах осуществления вместо проводящей дуговой пластины перенос дуги из С-образных коридоров по бокам дугогасителя в середину гасителя может осуществляться путем постепенного уменьшения секции межфазного барьера в зоне гашения дуги. Пример этих вариантов осуществления приведен на фиг. 6А, на которой изображен дугогаситель 600, имеющий кожух 602, установленный над наконечниками сборных шин 112a-b. Как и в предыдущих вариантах осуществления, межфазный барьер 604 проходит в продольном направлении между сборными шинами 112a-b по существу параллельно им и по существу на равном расстоянии от них. Данная секция составляет зону прохождения дуги и может содержать С-образные боковые коридоры (на чертеже не видны), образованные С-образными канальными элементами, которые подобны аналогичным деталям на фиг. 3А и 3В, и проходящие от боковых стенок межфазного барьера 604. Межфазный барьер 604 в этом случае также начинается вблизи входа 606 кожуха 602, но проходит за пределы наконечников сборных шин 112a-b в зону гашения дуги вплоть до выпускного окна 608. Воронкообразное внутреннее отверстие 610 может быть выполнено в кожухе 602 перед выпускным окном 608 для сосредоточения любых дуговых газов и побочных продуктов дуги в выпускном окне 608. Аналогичным образом, устройство 612 сведения, напоминающее конус, может находиться перед входом 606 в кожух 602, чтобы способствовать сосредоточению любых дуговых газов и побочных продуктов дуги в кожухе 602. Клапаны обратного потока, рассматриваемые выше (см. фиг. 5А и 5В) могут также предусматриваться на входе кожуха 602 для предотвращения выхода дуговых газов и побочных продуктов назад через вход 606. Кольцевые опоры 206 сборной шины могут и в этом случае предусматриваться для поддержания межфазного барьера 604, удаленного от сборных шин 112а-b.
[0038] В соответствии с описываемыми вариантами осуществления, вместо проводящей дуговой пластины на том месте, где должна быть проводящая дуговая пластина, межфазный барьер 604 может иметь непроводящую клиновидную секцию 614, проходящую в направлении наконечника 616 межфазного барьера. Как видно на фиг. 6В, клиновидная секция 614 уменьшает ширину, показанную линией «М», межфазного барьера 604 таким образом, что ширина становится все меньше по направлению к наконечнику 616. В некоторых вариантах осуществления клиновидная секция 614 может уменьшать толщину, показанную линией «N», межфазного барьера 604 по направлению к наконечнику 616 таким образом, что толщина становится все меньше по направлению к наконечнику 616. Клиновидная секция 614 выполняет по существу ту же функцию, что и проводящая дуговая пластина, описанная выше, поскольку она способствует переносу любой дуги из боковых коридоров по бокам дугогасителя 600 в направлении продольной оси дугогасителя 600. Поскольку дуга не может образовываться над непроводящей клиновидной секцией 614, она должна проходить над клиновидной секцией 614, становясь растянутой в процессе до такой степени, что она больше не может поддерживаться. Блок 618 межфазного барьера может быть выполнен как составная часть межфазного барьера 604 описанным в настоящем документе способом, либо блок 618 может предусматриваться в виде отдельного компонента, который может быть прикреплен к межфазному барьеру 604 в некоторых вариантах осуществления.
[0039] В вышеописанных вариантах осуществления дугогаситель описан применительно к однофазной системе для облегчения понимания описываемых в настоящем документе идей изобретения. Далее, на фиг. 7 приведен пример дугогасителя 700, который может использоваться с многофазной системой. Дугогаситель 700 аналогичен дугогасителю 600, рассмотренному выше, за исключением того, что он имеет кожух 702, который может вмещать наконечники множества сборных шин - 712a, 712b и 712с в данном примере. Кроме того, имеется множество межфазных барьеров 704а и 704b, проходящих в продольном направлении между множеством сборных шин 712a-с соответственно, по существу параллельных им и по существу равноотстоящих от них. Межфазные барьеры 704а-b в данных вариантах осуществления напоминают межфазный барьер 604 на фиг. 6, но, разумеется, вместо этого можно использовать межфазный барьер 200 (и проводящую дуговую пластину 202) на фиг. 2. Каждый межфазный барьер 704а-b проходит от места вблизи входа кожуха (на чертеже не виден) до места за пределами наконечников сборных шин 712а-с (т.е., в зону гашения дуги) и вплоть до своих соответствующих выпускных окон 708а и 708b. Как и межфазный барьер 604, межфазные барьеры 704а-b в данном случае имеют клиновидные секции 714а и 714b, которые уменьшают ширину межфазных барьеров 704а-b, а также в некоторых случаях их толщину в направлении наконечников 716а и 716b межфазных барьеров 704а-b. Внутренние отверстия 710а и 710b в форме воронки могут быть выполнены в кожухе 702 перед каждым выпускным окном 708а-b для сосредоточения любых дуговых газов и побочных продуктов дуги в выпускных окнах. Внутренние отверстия 710а-b помогают сосредотачивать любые дуги (см. пунктирные линии) в кожухе 702 над клиновидной секцией 716а-b, поэтому дуга становится растянутой слишком далеко за пределы наконечников сборных шин 712а-с таким образом, что она больше не может поддерживаться и в последующем гасится и рассеивается.
[0040] Могут предусматриваться С-образные канальные элементы 718а и 718b, проходящие или выступающие из боковых стенок 720а и 720b (на чертеже видна только боковая стенка 720а) с обеих сторон каждого межфазного барьера 704a-b для ограничения проходящих в продольном направлении С-образных коридоров по бокам межфазных барьеров 704a-b. Могут предусматриваться кольцевые опоры 722 сборной шины для поддержания межфазных барьеров 704a-b, удаленных от сборных шин 712а-с, при этом болт 724 или иной крепежный механизм может проходить через кольцевые опоры 722 для удержания на месте кожуха 712, сборных шин 712а-с и межфазных барьеров 704a-b. Болт 724 или иной крепежный механизм может также закреплять монтажный кронштейн 726, а также фиксировать кожух 702 к щиту управления (см. фиг. 8). В некоторых вариантах осуществления может предусматриваться щель 728 на наружной поверхности кожуха 702 между выпускными окнами 708a-b для увеличения площади наружной поверхности вблизи выпускных окон 708a-b для улучшенного охлаждения дуговых газов и побочных продуктов дуги, выходящих из выпускных окон 708a-b.
[0041] До сих пор примеры дугогасителя, описываемые в настоящем документе, иллюстрировались и описывались применительно к сборным шинам и группам шин. На фиг. 8 приведен пример описываемого дугогасителя, прикрепленного к примеру щита 800 управления. Изображенный на чертеже щит 800 управления может напоминать один из щитов управлении серии I-Line компании Schneider Electric USA, Inc., но будет ясно, что идеи изобретения, описываемые в настоящем документе, в равной мере применимы к другим типами щитов управления. В приведенном на фиг. 8 примере щит 800 управления имеет монтажную панель 802, имеющую ряд выполненных в ней монтажных отверстий 804. Монтажные отверстия 804 позволяют устанавливать один или более выключателей 806 на монтажной панели 802 с помощью монтажных кронштейнов 808, прикрепленных к выключателям 806. Выключатели 806 входят в состав корпуса 810, который вмещает группу шин, состоящую из горизонтально установленных, параллельных и разнесенных шин. Заполнители 812 свободного места могут использоваться для заполнения любого неиспользуемого монтажного пространства выключателей на щите 800 управления для сохранения механической целостности корпуса 810. В соответствии с описываемыми вариантами осуществления, дугогаситель 814 может при этом прикрепляться к щиту 800 управления в конце корпуса 810 для гашения и рассеивания любых дуг, которые могут образовываться внутри корпуса 810, как описано выше. Для прикрепления элементов узла друг к другу могут использоваться болты или иные крепежные средства 816, а также прижимная планка 818.
[0042] Из приведенного выше описания видно, что дугогаситель, описываемый в настоящем документе, может быть реализован различными способами в пределах объема описываемых вариантов осуществления. На фиг. 9 в виде структурной схемы 900 представлены общие основные принципы, которые могут использоваться с любой реализацией для гашения дуги в соответствии с описанными вариантами осуществления.
[0043] Как показано на структурной схеме 900, гашение дуги начинается с приема дуги в дугогасителе или иного обеспечения формирования дуги между двумя сборными шинами в дугогасителе в блоке 902. Любые клапаны обратного потока в дугогасителе изначально открыты для обеспечения поступления дуги и побочных продуктов дуги в дугогаситель, но как только дуга попадает в дугогаситель, эти клапаны обратного потока принудительно закрываются с помощью давления, возникающего в результате дуги, как показано в блоке 904. В блоке 906 дуга растягивается или иным образом приводится в соответствие дугообразной или волнообразной форме внутри бокового коридора в дугогасителе. Затем дуга направляется электромагнитными силами вдоль бокового коридора в направлении наконечников сборной шины в блоке 908. В блоке 910 дуга переносится из бокового коридора в центр гасителя, где дуга теряет волнообразную форму и принимает дугообразную или растянутую форму. Давление дуговых газов в дугогасителе при этом выталкивает дугу за пределы наконечников сборной шины до такой степени, что она больше не может поддерживаться и в последующем рассеивается в блоке 912. В блоке 914 дуговые газы и побочные продукты дуги от дуги выводятся из дугогасителя.
[0044] Несмотря на то что проиллюстрированы и описаны конкретные аспекты, реализации и применения настоящего изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается определенной конструкцией и составом, описанными в настоящем документе, и что различные модификации, изменения и варианты могут стать очевидными из предшествующих описаний в пределах сущности и объема описанных вариантов осуществления, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
1. Дугогаситель для электрического распределительного оборудования, содержащий:
кожух, имеющий зону прохождения дуги и зону гашения дуги, причем зона прохождения дуги содержит вход в кожух, а зона гашения дуги содержит выпускное окно из кожуха;
изолированный межфазный барьер, расположенный внутри зоны прохождения дуги и проходящий в продольном направлении вдоль кожуха в зону гашения дуги, причем кожух имеет боковые стенки, которые вместе c межфазным барьером образуют боковой коридор с каждой стороны межфазного барьера; и
блок удлинения дуги, прикрепленный к изолированному межфазному барьеру и проходящий в продольном направлении вдоль кожуха в зоне гашения дуги, причем блок удлинения дуги выполнен с возможностью переноса дуги от бокового коридора в направлении центра кожуха.
2. Дугогаситель по п. 1, в котором блок удлинения дуги содержит проводящую дуговую пластину, прикрепленную к изолированному межфазному барьеру и проходящую в продольном направлении вдоль кожуха в зоне гашения дуги.
3. Дугогаситель по п. 2, в котором блок удлинения дуги дополнительно содержит удлинитель барьера, прикрепленный к проводящей дуговой пластине и проходящий в продольном направлении вдоль кожуха в зоне гашения дуги.
4. Дугогаситель по п. 1, в котором блок удлинения дуги содержит на изолированном межфазном барьере клиновидную секцию, проходящую в продольном направлении вдоль кожуха в зоне гашения дуги, причем клиновидная секция имеет постепенно уменьшающуюся ширину по мере того, как клиновидная секция проходит в направлении от межфазного барьера.
5. Дугогаситель по п. 1, дополнительно содержащий по существу С-образный канальный элемент, выступающий из каждой боковой стенки кожуха и проходящий в продольном направлении вдоль кожуха вблизи межфазного барьера, причем С-образный канальный элемент обеспечивает по существу С-образную форму для бокового коридора с каждой стороны межфазного барьера.
6. Дугогаситель по п. 1, дополнительно содержащий устройство сведения, расположенное на входе кожуха и выполненное с возможностью облегчения входа побочных продуктов дуги в кожух.
7. Дугогаситель по п. 1, дополнительно содержащий клапаны обратного потока, расположенные вблизи входа кожуха и выполненные с возможностью предотвращения выхода побочных продуктов дуги в кожухе назад через вход кожуха.
8. Шинная сборка для электрического распределительного оборудования, содержащая:
множество сборных шин, расположенных по существу параллельно на некотором расстоянии друг от друга, причем каждая сборная шина имеет наконечник, который проходит вдали от источника тока;
дугогаситель по п. 1, установленный над наконечниками, по меньшей мере, двух из сборных шин, причем дугогаситель имеет зону прохождения дуги, проходящую в продольном направлении вдоль дугогасителя, и зону гашения дуги, проходящую от зоны прохождения дуги в продольном направлении вдоль дугогасителя, причем зона прохождения дуги выполнена с возможностью приема дуги, возникающей между, по меньшей мере, двумя из сборных шин, и направления дуги в направлении зоны гашения дуги, а зона гашения дуги выполнена с возможностью гашения дуги и выведения газов и побочных продуктов, возникающих в результате дуги.
9. Шинная сборка по п. 8, дополнительно содержащая, по меньшей мере, один межфазный барьер, расположенный внутри зоны прохождения дуги параллельно сборным шинам и проходящий в продольном направлении вдоль зоны прохождения дуги в зону гашения дуги.
10. Шинная сборка по п. 9, дополнительно содержащая по существу С-образный канальный элемент, выступающий из боковой стенки дугогасителя и проходящий в продольном направлении вдоль зоны прохождения дуги, причем С-образный канальный элемент ограничивает С-образный боковой коридор вместе с межфазным барьером, проходящим в продольном направлении вдоль зоны прохождения дуги.
11. Шинная сборка по п. 9, дополнительно содержащая проводящую дуговую пластину, прикрепленную к каждому межфазному барьеру и проходящую в продольном направлении вдоль зоны гашения дуги.
12. Шинная сборка по п. 11, дополнительно содержащая удлинитель барьера, прикрепленный к проводящей дуговой пластине и проходящий в продольном направлении вдоль зоны гашения дуги.
13. Шинная сборка по п. 9, дополнительно содержащая клиновидную секцию, проходящую от каждого межфазного барьера в продольном направлении вдоль зоны гашения дуги, причем клиновидная секция имеет постепенно уменьшающуюся ширину по мере того, как клиновидная секция проходит в направлении от межфазного барьера.
14. Шинная сборка по п. 7, дополнительно содержащая выпускное окно, расположенное в дугогасителе вдоль центра дугогасителя, причем выпускное окно выполнено с возможностью выведения побочных продуктов дуги из дугогасителя.
15. Шинная сборка по п. 7, дополнительно содержащая устройство сведения, расположенное на входе дугогасителя и выполненное с возможностью облегчения входа дуги и побочных продуктов дуги в дугогаситель.
16. Шинная сборка по п. 7, дополнительно содержащая клапаны обратного потока, расположенные на входе дугогасителя и выполненные с возможностью предотвращения выхода горячих газов в дугогасителе назад через вход дугогасителя.
17. Способ гашения дуг, возникающих между сборными шинами, включающий в себя:
прием дуги в дугогасителе по п. 1, причем дуга возникает между, по меньшей мере, двумя сборными шинами, причем все сборные шины расположены по существу параллельно на некотором расстоянии друг от друга, причем каждая сборная шина имеет наконечник, проходящий вдали от источника тока, причем дугогаситель установлен над наконечниками сборных шин;
приведение дуги в соответствие дугообразной форме внутри, по меньшей мере, одного бокового коридора дугогасителя;
перемещение дуги внутри, по меньшей мере, одного бокового коридора в направлении наконечников сборных шин;
центрирование дуги вдоль продольной оси дугогасителя на наконечниках сборных шин, причем центрирование вызывает изменение формы дуги с дугообразной формы на растянутую форму; и
удлинение дуги достаточно далеко за пределы наконечников сборных шин таким образом, что дуга гасится.
18. Способ по п. 17, в котором перемещение дуги включает в себя направление дуги вдоль межфазного барьера, проходящего по длине дугогасителя.
19. Способ по п. 18, в котором центрирование дуги включает в себя перенос дуги над проводящей дуговой пластиной, прикрепленной к межфазному барьеру вдоль центра дугогасителя.
20. Способ по п. 18, в котором центрирование дуги включает в себя перенос дуги вокруг клиновидной секции, проходящей от межфазного барьера вдоль продольной оси дугогасителя.
