[发明专利]等离子体生成设备

说明书

技术领域

一般来说，本文提出的实施例涉及等离子体枪，更具体来说，涉及消融等离子体枪。

背景技术

电力电路和开关设备通常涉及通过绝缘分隔的导体。在一些区域中，空气隙常常充当这种绝缘的部分或全部。如果导体相互太靠近或者电压差超过绝缘性能，则电弧可能在导体之间发生。导体之间的空气或者任何绝缘(气体或固体电介质)可能变为电离的，使绝缘导电并且由此使得能够电弧放电。电弧温度能够高达20000℃，使导体和相邻材料蒸发，并且释放能够破坏电路的爆炸能量。

电弧闪光是由相-相、相-中性点或相-地之间的电弧放电故障引起的快速能量释放的结果。电弧闪光能够产生高热量、强光、压力波和声波/冲击波，与爆炸所产生的结果相似。但是，与短路电流相比，电弧故障电流的量值通常小得多，并且因此预期断路器会延迟跳闸或不跳闸，除非断路器被选择成处理电弧故障状况。通常，电弧闪光减轻技术使用标准熔丝和断路器。但是，这类技术具有缓慢响应时间，并且可能不会足够快地减轻电弧闪光。

已经用于减轻电弧故障的一种其它技术是采用放置在电力母线与地之间或者相之间的短接(机械短路器，mechanical crowbar)开关。在发生电弧故障时，短路器开关短接电力母线上的线电压，并且将能量从电弧闪光引开，因而防止设备因电弧爆炸引起的损坏。电力母线上所产生的短接引起上游断路器清除突发故障(bolted fault)。大并且高成本的这类开关位于主电力母线上，在被触发时引起突发故障状况。因此，已知机械短路器在上游变压器上引起极端应力。

需要具有改进的响应时间和节省成本的改进的电弧闪光防止机制。

发明内容

在一个方面，提供一种设备、如电弧减轻装置。该设备能够包括定义内腔和纵轴的环状主体，环状主体能够具有沿纵轴的主体长度。电极能够同轴设置在内腔内。电极可在主体中延伸至少为主体长度的大约50％的电极长度，并且可具有小于或等于环状主体的内径的大约50％的直径。电极能够包括主区域和发起区域，所述发起区域的至少一部分设置成比所述主区域更靠近所述环状主体。在一些实施例中，环状主体能够包括相对的第一端和第二端，其中，电极从第一端延伸到环状主体中，并且喷嘴设置在第二端。

消融材料部分能够设置在环状主体与电极之间。消融材料部分能够沿环状主体的内壁设置，例如，设置在内壁的大约50％至大约90％之上。消融材料部分能够包括消融材料，诸如，例如，聚四氟乙烯、聚甲醛聚酰胺和/或聚甲基丙烯酸甲酯。

在一些实施例中，环状主体和电极可集成到等离子体生成装置中。设备还能够包括主电极，其中所述等离子体生成装置与所述主电极分隔至少大约30mm，并且配置成发射等离子体，以便一般占据所述等离子体生成装置与所述主电极之间的空间。

环状主体和所述电极可配置成作为阴极和阳极中的一个和另一个来充电。能量源能够连接到环状主体和电极并且配置成维持它们之间的电弧。在一个实施例中，能量源能够配置成产生小于或等于大约1kV的电压以及至少大约4kA的电流。环状主体和电极可经过配置，使得当电弧存在于环状主体与电极之间时，消融材料部分经受消融并且由此生成等离子体。

在另一方面，提供一种设备、如电弧减轻装置。该设备能够包括等离子体生成装置，其中包括定义内腔和纵轴的环状主体。环状主体能够具有沿纵轴的主体长度。电极能够同轴设置在内腔内，在主体中延伸至少为主体长度的大约50％的电极长度。消融材料部分能够设置在环状主体与电极之间。

能量源能够连接到环状主体和电极。能量源能够配置成维持环状主体与电极之间的电弧，产生小于或等于大约1kV的电压以及至少大约4kA的电流。当电弧存在于环状主体与电极之间时，消融材料部分可因电弧而经受消融，因而生成等离子体。

等离子体生成装置可与主电极分隔至少大约30mm。等离子体生成装置可配置成发射等离子体，以便一般占据等离子体生成装置与主电极之间的空间。该设备还可包括第二等离子体生成装置以及彼此分隔至少大约50mm的两个主电极。等离子体生成装置和第二等离子体生成装置各能够实质上设置在主电极之间，并且配置成提供主电极之间的等离子体桥。

附图说明

通过参照附图阅读以下详细描述，会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似的符号在附图中通篇表示相似的部件，其中：

图1是根据一个示例实施例所配置的电力系统的示意图；

图2是图1的电弧减轻装置的透视图；

图3是图2的等离子体生成系统的透视图；

图4是图2的等离子体生成系统的透视局部分解图；