[发明专利]用于电弧管理的电气装置、系统和方法

说明书

本文涉及到用于主断路器线路侧功率导体的被动电弧保护。在开关柜中，主断路器上游的线路侧功率导体被衰减/灭除电弧的通道和位于在导体与主断路器的接头之前的位置的防护管道围绕。因此，可在断路器之前具有被动电弧衰减，可预测和控制个人防护装置(PPE)级别，且大幅减少了在电弧事件期间对断路器动作的需求。

本申请要求在先申请CRC-0266[美国，2012年4月20日提交的]13/452,145和CRC-0275[WO，2013年7月17日提交的]PCT/US13/50797的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及配电装置和被包含在本文一般称之为机柜的壳体内的导体，然而这种壳体不必要地具有得益于本发明而设计的门。本发明更具体地涉及通过在输入功率导体上使用用于电气外壳的遂道式灭弧系统来被动防止并控制电气柜中意外的电弧故障的作用。

背景技术

在电气柜中的不期望的和/或不受控制的电弧事件(即，通过气体放电)，也被称之为电弧故障，是众所周知的，并且其包含由电弧闪光和电弧爆炸(后文为了方便起见将其称为电弧爆炸)引起的潜在的对装置的破坏和对操作环境中的人员的伤害。本领域中熟知的是被动电弧控制方式和主动电弧控制方式两种。被动方式包含对机柜的电弧爆炸能量和出气的遏制和定向排气。其他被动方式可包含致力于承受爆炸的机柜结构的加固。上述被动方式中任何一种均不限制故障持续时间。当然，越快地控制住电弧，则电弧事件造成的损坏则可能越少。

申请人先前已经在其在先申请[2012年4月20日提交的美国序列号13/452,145；以及2013年7月17日提交的WO国际申请第PCT/US13/50797](文件号分别为CRC-0266和CRC-0275)中公开了被动电弧衰减和灭除方式。申请人详述描述的被动灭弧的先前申请主要聚焦于断路器对电源母线的连接。这两个申请通过引用整个地被并入本文。

主动电弧控制方式通常包含用于控制电流的探测和切换机构的一些形式。关于主动方式的问题可包含耗费、令人讨厌的跳闸、速度和未被检测到的系统故障。

其他的关注是缺乏对分支系统的选择性中断。本质上，无论何时在断路器的线路侧上具有电弧故障，在本文中统一被称为“紧邻上游电路中断设备”或为了简洁称为“紧邻上游设备”的紧邻最高级别的中断设备(即，例如，上游断路器、熔断器等等)必须打开电路，以保护配电基础设施和下游电路/负载。出于解释的目的，紧邻上游设备将被称为断路器，尽管，再次地，应理解的是其可以是熔断器或其他类型的电路中断设备。然后，问题当然是当电弧只发生在一个位置(即，分支)时，该动作可能中断若干个分支(即，位置)的电力。

图1示出的是一般由数字100指示的示例性电力防护和分配系统。例如通过断路器113将来自电力网112的电功率传输到三个建筑物115A、115B、115C。每一个建筑物具有其自己的配电装置，一般在本文统一称之为机柜内的机构或开关柜114，如图2中更详细地所示。开关柜114容纳主断路器116、配电母线118和一个或多个下游断路器120A、120B...120N。

主断路器116保护整个设施，并额定通过最高预期持续电流。例如，配电母线118可包括能够传导大电流的实心铜条。每一个下游断路器120A、120B...120N被额定用于较低电流，且分别在独立的配电电路分支122A、122B…122N上将电力分配给多个电气负载124。

主断路器116的任何点上游(即，在线路侧)具有断路器113，因为其是紧邻上游设备。因为，断路器(或者一般地中断设备)仅感测其负载侧的故障状态，如果电弧故障发生在主断路器116的线路侧，那么只有在本文中是断路器113的紧邻上游设备打开以挽救下游装置。当断路器113打开(中断电流)时，三个建筑物其电力全部被中断。这是选择性问题。人们可以假设，在支状结构中，任何断路器的线路侧具有紧邻上游设备。

发明内容