[发明专利]用于排放来自电气故障的能量的方法及系统

说明书

技术领域

本申请大体涉及功率系统，并且更特别地，涉及用于在排放来自电气故障的能量时使用的方法及系统。

背景技术

已知的电功率电路和开关装置大体具有由绝缘体(诸如空气或气体电介质或固体电介质)分离的导体。然而，如果导体太紧密地定位在一起，或者如果导体之间的电压超过导体之间的绝缘体的绝缘特性，则电弧可发生。导体之间的绝缘体可变为电离的，这使绝缘体导电并且使得能够形成电弧。

电弧闪光由由于两个相导体之间、相导体与中性导体之间或相导体与接地点之间的故障而产生的快速能量释放引起。电弧闪光温度可达到或超过20000°C，这可使导体和相邻的装备汽化。另外，电弧闪光可释放足以损坏导体和相邻装备的、呈热、强光、压力波和/或声波的形式的相当大的能量。然而，生成电弧闪光的故障的电流水平大体小于短路的电流水平，使得电路断路器大体不跳闸或呈现延迟跳闸，除非电路断路器特别地设计成处理电弧故障状态。

诸如熔丝和电路断路器的标准电路保护装置大体不足够快速地反应以缓解电弧闪光。呈现足够快速的响应的一个已知电路保护装置为电"撬"，其通过有意地形成电"短路"而利用机械过程和/或机电过程来使电能远离电弧闪光点转移。接着，通过使熔丝烧断或使电路断路器跳闸而清除这种有意的短路故障。然而，使用电撬形成的有意短路故障可允许显著的电流水平流经相邻的电气装备，由此使得能够损坏装备。

发明内容

在一方面，提供了一种电气故障缓解系统，其包括缓解装置，该缓解装置包括限定腔体的容纳室、定位在腔体内并且联接于第一导体的第一电极，以及定位在腔体内并且联接于第二导体的第二电极。缓解装置还包括第一电压源和等离子枪，该等离子枪定位在腔体内并且构造成使用第一电压源发射烧蚀等离子，以使第一电弧能够形成在第一电极与第二电极之间以排放来自电气故障的能量。系统还包括联接于第一导体的第一电压限制器装置。第一电压限制器装置构造成限制第一导体的电压免于增大到预定阈值以上，以在第二电压源施加横跨第一电极和第二电极的电压时，防止第二电压源在第一电极与第二电极之间生成第二电弧。

在另一方面，提供了一种装备保护系统，其包括第一导体、第二导体和缓解装置。缓解装置包括限定腔体的容纳室、定位在腔体内并且联接于第一导体的第一电极，以及定位在腔体内并且联接于第二导体的第二电极。缓解装置还包括第一电压源和定位在腔体内的等离子枪。系统还包括通信地联接于缓解装置的控制器。控制器构造成检测电气故障并响应于检测到的电气故障生成启动信号。启动信号使第一电压源将电压施加至等离子枪，其中，等离子枪响应于施加的电压发射烧蚀等离子，以使电弧能够形成在第一电极与第二电极之间以排放来自电气故障的能量。系统还包括联接于第一导体的第一电压限制器装置。第一电压限制器装置构造成限制第一导体的电压免于增大到预定阈值以上，以防止第二电压源在第一电极与第二电极之间生成第二电弧。

在又一方面，提供了一种排放来自包括第一导体和第二导体的配电系统内的电气故障的能量的方法。该方法包括检测配电系统内的电气故障和响应于检测到的电气故障生成启动信号。该方法还包括使用启动信号启动缓解装置以排放来自电气故障的能量。缓解装置包括联接于第一导体的第一电极、联接于第二导体的第二电极、响应于启动信号生成电压的第一电压源，以及等离子枪，该等离子枪响应于生成的电压发射烧蚀等离子，以在第一电极与第二电极之间形成电弧以排放来自电气故障的能量。该方法还包括使用至少一个电压限制器装置限制第一导体和第二导体中的至少一个的电压免于增大到预定阈值以上，以防止第二电压源在第一电极与第二电极之间生成第二电弧。

一种电气故障缓解系统，其包括：缓解装置，其包括：限定腔体的容纳室；第一电极，其定位在腔体内并且联接于第一导体；第二电极，其定位在腔体内并且联接于第二导体；第一电压源；以及等离子枪，其定位在腔体内并且构造成使用第一电压源发射烧蚀等离子，以使第一电弧能够形成在第一电极与第二电极之间以排放来自电气故障的能量；以及第一电压限制器装置，其联接于第一导体，其中，第一电压限制器装置构造成限制第一导体的电压免于增大到预定阈值以上，以在第二电压源施加横跨第一电极和第二电极的电压时，防止第二电压源在第一电极与第二电极之间生成第二电弧。

优选地，第一电极与第二电极分开一间隙，并且绝缘材料配置在间隙内使得间隙具有有效阻抗，等离子枪构造成将烧蚀等离子发射到间隙中以使间隙的有效阻抗降低至低于与电气故障相关的有效阻抗的水平。