等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和組裝方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和組裝方法。更具體而言，一種等離子體生成裝置組件(302)包括基體(308)，該基體包括頂表面(310)。等離子體生成裝置組件還包括等離子體生成裝置(206)和多個(gè)聯(lián)接部件(326)。等離子體生成裝置包括多個(gè)等離子體生成裝置端子(324)。等離子體生成裝置定位于頂表面上，并且配置成在等離子體生成裝置被啟動(dòng)時(shí)發(fā)射燒蝕等離子體。多個(gè)聯(lián)接部件配置成將等離子體生成裝置聯(lián)接到頂表面。
【專利說明】等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和組裝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)大體而言涉及功率系統(tǒng)，并且更特定而言涉及等離子體生成裝置組件、電弧緩解(mitigation)裝置和組裝等離子體生成裝置組件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的電功率電路和開關(guān)設(shè)備通常具有由諸如空氣或者氣體或固體電介質(zhì)等的絕緣體分開的導(dǎo)體。然而，如果這些導(dǎo)體過于緊密地定位在一起，或者如果導(dǎo)體之間的電壓超過導(dǎo)體之間絕緣體的絕緣性質(zhì),則電弧可發(fā)生。導(dǎo)體之間的絕緣體可變得電離,這使得絕緣體導(dǎo)電且使得電弧形成。此外，可能由于絕緣體歸因于老化的降解、嚙齒動(dòng)物對(duì)絕緣體的損壞和/或不當(dāng)?shù)木S護(hù)過程而出現(xiàn)電弧。
[0003]由于在相導(dǎo)體(phase conductor)之間、在相導(dǎo)體與中性導(dǎo)體之間或者在相導(dǎo)體與接地點(diǎn)之間的故障，電弧閃光導(dǎo)致能量的快速釋放。電弧閃光溫度可達(dá)到或超過20，000°C，這可使導(dǎo)體和相鄰設(shè)備面板汽化。此外，電弧閃光或故障與可對(duì)導(dǎo)體和相鄰設(shè)備導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p害的呈熱、強(qiáng)光、壓力波和/或聲波形式的大量能量的釋放相關(guān)聯(lián)。
[0004]一般而言，與電弧閃光事件相關(guān)聯(lián)的故障電流和能量低于與短路故障相關(guān)聯(lián)的故障電流和能量。由于在繼電器與清除電弧故障的斷路器之間固有的延遲，在故障位置可能發(fā)生大量損壞。
[0005]至少一些已知的系統(tǒng)使用電弧緩解系統(tǒng)來從電弧閃光或故障的位置轉(zhuǎn)移電弧能量。電弧緩解系統(tǒng)包括電弧容納裝置，其常常包括等離子體生成裝置，當(dāng)檢測(cè)到電弧閃光事件時(shí)，該等離子體生成裝置將燒蝕(ablative)等離子體朝向電弧容納裝置內(nèi)的電極或者止于容納裝置內(nèi)側(cè)的帶電端子發(fā)射。燒蝕等離子體減小或中斷在電極之間的介質(zhì)或絕緣體的介電強(qiáng)度，并且介質(zhì)擊穿使得在電極之間形成電弧。電弧將能量從電弧閃光位置轉(zhuǎn)移，直到能量源減弱或斷開連接。
[0006]至少一些已知的等離子體生成裝置由燒蝕材料與電極或者薄導(dǎo)電材料的交替層形成。燒蝕材料層通常從燒蝕材料片切下。已知的等離子體生成裝置是手動(dòng)組裝的，這需要額外的時(shí)間、技巧和工藝品質(zhì)。燒蝕層和電極層膠合或以其它方式結(jié)合在一起以形成等離子體生成裝置。聚合的燒蝕層可能并不以足夠的強(qiáng)度結(jié)合到電極，這可能在層之間導(dǎo)致開裂和/或剝離。此外，在等離子體生成裝置的操作期間，膠可能會(huì)開裂或降解，這導(dǎo)致沿著燒蝕層的表面從高壓端子到靠近高壓端子的其它端子的電壓蠕變。此外，燒蝕層的切割可導(dǎo)致層具有不均勻的表面或邊緣，從而在等離子體生成裝置的操作期間抑制燒蝕等離子體的生成。
[0007]而且，等離子體生成裝置的手動(dòng)組裝可導(dǎo)致在等離子體生成裝置的電極或?qū)щ娐窂街g不均勻的空隙、和/或在電極與等離子體生成裝置所聯(lián)接到的表面之間的未對(duì)準(zhǔn)。此外，手動(dòng)組裝過程可導(dǎo)致大量等離子體生成裝置由于例如在等離子體生成裝置的電極之間失配而不符合規(guī)范。這種失配可導(dǎo)致等離子體生成裝置生成不足以使短路能夠在電弧緩解裝置電極的相之間形成的等離子體。等離子體生成裝置電極的失配可導(dǎo)致在電極與螺柱或者將等離子體生成裝置聯(lián)接到表面的其它聯(lián)接部件之間的接觸區(qū)域由于用于等離子體生成裝置的高電流源而變得焊接在一起。此外，等離子體生成裝置的電極可能由于在燒蝕片之間手動(dòng)定位電極而變得錯(cuò)位。等離子體生成裝置電極的錯(cuò)位阻擋了電極的狹縫區(qū)域并且可能阻擋或不利地分散等離子體從等離子體生成裝置的噴射。結(jié)合材料向等離子體生成裝置電極的不均勻施加也可隔離和/或阻擋等離子體生成裝置生成等離子體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個(gè)方面，等離子體生成裝置組件包括基體，該基體包括頂表面。等離子體生成裝置組件還包括等離子體生成裝置和多個(gè)聯(lián)接部件。等離子體生成裝置包括由燒蝕材料整體地形成的主體、以及聯(lián)接到主體的多個(gè)等離子體生成裝置端子。等離子體生成裝置定位于頂表面上，并且配置成在等離子體生成裝置被啟動(dòng)時(shí)發(fā)射燒蝕等離子體。多個(gè)聯(lián)接部件配置成將等離子體生成裝置聯(lián)接到頂表面。
[0009]在另一方面，提供一種用于從電故障排放能量的電弧緩解裝置，其包括:容納腔室；定位于容納腔室內(nèi)的多個(gè)電極；以及定位于容納腔室內(nèi)的等離子體生成裝置組件。等離子體生成裝置組件包括基體，該基體包括頂表面。等離子體生成裝置組件還包括等離子體生成裝置和多個(gè)聯(lián)接部件。等離子體生成裝置包括由燒蝕材料整體地形成的主體、以及聯(lián)接到主體的多個(gè)等離子體生成裝置端子。等離子體生成裝置定位于頂表面上，并且配置成在等離子體生成裝置被啟動(dòng)時(shí)發(fā)射燒蝕等離子體。多個(gè)聯(lián)接部件配置成將等離子體生成裝置聯(lián)接到頂表面。
[0010]在又一方面，提供一種組裝等離子體生成裝置組件的方法，其包括:由燒蝕材料整體地形成主體；將多個(gè)端子聯(lián)接到等離子體生成裝置主體；以及使用多個(gè)聯(lián)接部件將等離子體生成裝置聯(lián)接到帽蓋。該方法還包括將多個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體聯(lián)接到多個(gè)端子、以及將帽蓋聯(lián)接到基座(pedestal)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為示例性功率分配系統(tǒng)的示意框圖。
[0012]圖2是可用于圖1所示的功率分配系統(tǒng)的示例性電弧緩解系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖3是可用于圖1所示的功率分配系統(tǒng)的、包括等離子體生成裝置組件的示例性電弧緩解裝置的頂部透視圖。
[0014]圖4為圖3所示的等離子體生成裝置組件的一部分的底部透視圖。
[0015]圖5為可用于圖3所示的等離子體生成裝置組件的示例性等離子體生成裝置的透視圖。
[0016]圖6為圖5所示的等離子體生成裝置的一部分的截面圖。
[0017]圖7為圖5所示的等離子體生成裝置的另一部分的截面圖。
[0018]圖8為可用于組裝圖3所示的等離子體生成裝置組件的、組裝電弧緩解裝置的一部分的示例性方法的流程圖。
[0019]圖9為圖2所示的等離子體生成裝置和等離子體生成裝置的示例性覆蓋物的透視圖。
[0020]圖10為沿著線10-10截取的圖9的等離子體生成裝置和覆蓋物的一部分的截面圖。
[0021]圖11為圖2所示的等離子體生成裝置和用于等離子體生成裝置的另一示例性覆
蓋物的側(cè)視圖，其中覆蓋物處于伸展位置。
[0022]圖12為圖11所示的等離子體生成裝置和覆蓋物的側(cè)視圖，其中覆蓋物處于縮回位置。
[0023]附圖標(biāo)記:
100電功率分配系統(tǒng) 102電功率源 104負(fù)載 106配電線 110導(dǎo)體 112第一相導(dǎo)體 114第二相導(dǎo)體 116第三相導(dǎo)體 118設(shè)備保護(hù)系統(tǒng) 120電弧閃光事件 122控制器 124處理器 126存儲(chǔ)器 128電路中斷裝置 130電弧緩解系統(tǒng) 132電流傳感器 134第二傳感器 202電弧緩解裝置 204容納腔室 206等離子體生成裝置 208電極 210第一相電極 212第二相電極 214第三相電極 216腔
218觸發(fā)電路 220電壓源 222電流源
302等離子體生成裝置組件
303基體
304基座
306帽蓋
308基體310頂表面312底表面
314等離子體生成裝置導(dǎo)體
316臂
318中心
320槽
322端部
324等離子體生成裝置端子326聯(lián)接部件328 開口
402等離子體生成裝置主體
404第一臂
406第二臂
408第三臂
410第一端子
412第二端子
414第三端子
416第四端子
418第五端子
420第六端子
422第七端子
424覆蓋物
502平面
504第一平面
506底表面
508第二平面
510第三平面
512頂表面
514距離
600方法
602形成等離子體生成裝置主體
604將端子聯(lián)接到等離子體生成裝置主體
606將等離子體生成裝置聯(lián)接到帽蓋
608將導(dǎo)體聯(lián)接到端子
610將帽蓋聯(lián)接到基座
612將導(dǎo)體聯(lián)接到觸發(fā)電路
702覆蓋物
704間隙
706斜部 708底表面 802覆蓋物 804緊固件 806間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在本文中描述等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和用于組裝等離子體生成裝置組件的方法的示例性實(shí)施例。電弧緩解裝置包括容納腔室、定位于容納腔室內(nèi)的多個(gè)電極、以及定位于容納腔室內(nèi)的等離子體生成裝置組件。等離子體生成裝置組件包括中空基座、帽蓋和等離子體生成裝置。多個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體延伸穿過基座且聯(lián)接到觸發(fā)電路。觸發(fā)電路配置成啟動(dòng)等離子體生成裝置以朝向容納腔室內(nèi)的電極排放燒蝕等離子體。燒蝕等離子體便于使電弧能夠在電極之間形成以從電故障轉(zhuǎn)移或排放能量。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置的主體由燒蝕材料整體地形成。因此，由于等離子體生成裝置主體不包括膠合在一起的多個(gè)燒蝕和導(dǎo)電層，因而等離子體生成裝置主體便于通過等離子體生成裝置的多次啟動(dòng)而實(shí)現(xiàn)燒蝕等離子體的一致生成。此外，在示例性示例中，整體形成的等離子體生成裝置主體被模制或以其它方式形成，而不使用多個(gè)燒蝕材料層(且不需要上文所描述的手動(dòng)組裝過程)，從而實(shí)現(xiàn)燒蝕等離子體從等離子體生成裝置主體的基本均勻生成。例如，模制的等離子體生成裝置不需要燒蝕層的切割或膠合或者燒蝕層和/或電極的手動(dòng)定位，并且便于在等離子體生成裝置內(nèi)提供基本均勻的等離子體生成槽。
[0025]圖1為可用于將從電功率源102接收的電功率(即，電流和電壓)分配到一個(gè)或多個(gè)負(fù)載104的示例性功率分配系統(tǒng)100的示意框圖。功率分配系統(tǒng)100包括多根配電線106，其從電功率源102接收電流，例如三相交流(AC)。備選地，功率分配系統(tǒng)100可通過使功率分配系統(tǒng)100能夠如本文所述起作用的任何合適數(shù)量的配電線106來接收任意任意數(shù)量相的電流。
[0026]電功率源102包括例如電功率分配網(wǎng)絡(luò)或“電網(wǎng)”、蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)、風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)、水電發(fā)電機(jī)或太陽能電池板陣列和/或生成電功率的任何其它裝置或系統(tǒng)。負(fù)載104可包括例如機(jī)械、馬達(dá)、燈光和/或制造、發(fā)電或分配設(shè)施的其它電氣和機(jī)電設(shè)備。
[0027]配電線106被布置為多個(gè)導(dǎo)體110。在示例性實(shí)施例中，導(dǎo)體110包括第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116。第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116聯(lián)接到設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118，以用于分別將電流的第一相、電流的第二相和電流的第三相傳輸?shù)皆O(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118。
[0028]在示例性實(shí)施例中，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118為開關(guān)設(shè)備單元，其保護(hù)功率分配系統(tǒng)100和/或負(fù)載104避免在功率分配系統(tǒng)100內(nèi)可能發(fā)生的電故障。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118為中壓開關(guān)設(shè)備單元，其可在約I千伏(kV)與約52kV之間的電壓下操作或額定操作。備選地，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118能夠在任何合適電壓下操作或額定操作。在示例性實(shí)施例中，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118在若檢測(cè)到電弧閃光事件120時(shí)使負(fù)載104與配電線106(和與電功率源102)斷開電連接以中斷電流。備選地，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118為使功率分配系統(tǒng)100能夠選擇性地防止電流流到負(fù)載104的任何其它保護(hù)系統(tǒng)。[0029]如本文所用，“電弧閃光事件”是指歸因于兩個(gè)電導(dǎo)體之間的故障的能量快速釋放。能量的快速釋放可導(dǎo)致聲波和光靠近故障生成，例如在設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118和/或功率分配系統(tǒng)100內(nèi)。
[0030]在示例性實(shí)施例中，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118包括控制器122，其包括處理器124和聯(lián)接到處理器124的存儲(chǔ)器126。處理器124控制和/或監(jiān)視設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118的操作。備選地，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118包括用于控制和/或監(jiān)視設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118的操作的任何其它合適的電路或裝置。
[0031]應(yīng)了解，術(shù)語“處理器”大體上指任何可編程的系統(tǒng)，包括系統(tǒng)和微處理器、精簡(jiǎn)指令集電路(RISC)、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯電路、以及能夠執(zhí)行本文所述功能的任何其它電路或處理器。上述示例只是示例性的，且因此并不意圖以任何方式限制術(shù)語“處理器”的定義和/或含義。
[0032]設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118包括聯(lián)接到第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116的電路中斷裝置128。電路中斷裝置128由控制器122控制或啟動(dòng)，以中斷流動(dòng)通過第一相導(dǎo)體122、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116的電流。在示例性實(shí)施例中，電路中斷裝置128包括斷路器、接觸器、開關(guān)和/或使電流能夠被控制器122可控地中斷的任何其它裝置。
[0033]電弧緩解系統(tǒng)130或電氣故障緩解系統(tǒng)130由第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116聯(lián)接到電路中斷裝置128。此外，控制器122通信地聯(lián)接到電弧緩解系統(tǒng)130。
[0034]在示例性實(shí)施例中，設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118還包括至少一個(gè)第一或電流傳感器132和至少一個(gè)第二傳感器134。第二傳感器134可包括但不限于光學(xué)、聲學(xué)、電壓和/或壓力傳感器。電流傳感器132聯(lián)接到第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116或定位于其附近，以測(cè)量和/或檢測(cè)流動(dòng)通過導(dǎo)體112、114和116的電流。備選地，單獨(dú)的電流傳感器132聯(lián)接到第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116中的每一個(gè)或定位于其附近，以測(cè)量和/或檢測(cè)流動(dòng)通過其的電流。在示例性實(shí)施例中，電流傳感器132為電流互感器、羅戈夫斯基線圈、霍爾效應(yīng)傳感器和/或分流器。備選地，電流傳感器132可包括使設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118能夠如本文所述起作用的任何其它傳感器。在示例性實(shí)施例中，每個(gè)電流傳感器132生成表示所測(cè)量或檢測(cè)的流動(dòng)通過第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和/或第三相導(dǎo)體116的電流的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(在下文中被稱作“電流信號(hào)”)，并且將電流信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?22。
[0035]第二傳感器134在示例性實(shí)施例中通過測(cè)量一個(gè)或多個(gè)物理特性(例如由電弧閃光事件120在設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118內(nèi)生成的光量、聲壓、功率分配系統(tǒng)100的電壓降低和/或大氣壓)來測(cè)量和/或檢測(cè)電弧閃光事件。第二傳感器134生成表示所測(cè)量或檢測(cè)的物理特性的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)(在下文中被稱作“傳感器信號(hào)”)，并且將傳感器信號(hào)傳輸?shù)娇刂破?122。
[0036]控制器122分析電流信號(hào)和傳感器信號(hào)，以確定和/或檢測(cè)是否已發(fā)生電弧閃光事件120。更具體而言，控制器122比較傳感器信號(hào)和/或電流信號(hào)與一個(gè)或多個(gè)規(guī)則或閾值，以確定傳感器信號(hào)和/或電流信號(hào)是否包含電弧閃光事件120的指示。如果控制器122基于傳感器信號(hào)和/或電流信號(hào)確定已發(fā)生電弧閃光事件120，則控制器122將跳閘信號(hào)傳輸?shù)诫娐分袛嘌b置128并將啟動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)诫娀【徑庀到y(tǒng)130。電路中斷裝置128響應(yīng)于跳閘信號(hào)而中斷流動(dòng)通過第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和第三相導(dǎo)體116的電流。電弧緩解系統(tǒng)130將來自電弧閃光事件120的能量轉(zhuǎn)移和/或排放到電弧緩解系統(tǒng)130中，如在本文中更全面描述的。
[0037]圖2是可用于功率分配系統(tǒng)100(圖1中示出)的示例性電弧緩解系統(tǒng)130的示意圖。在示例性實(shí)施例中，電弧緩解系統(tǒng)130包括電弧緩解裝置202。
[0038]在示例性實(shí)施例中，電弧緩解裝置202通信地聯(lián)接到控制器122且由控制器122控制。電弧緩解裝置202包括:一個(gè)或多個(gè)容納腔室204，其封閉等離子體生成裝置206 (有時(shí)候被稱作“等離子體槍”)；和多個(gè)電極208，例如第一相電極210、第二相電極212和第三相電極214。更具體而言，第一相電極210、第二相電極212、第三相電極214和等離子體生成裝置206定位于在容納腔室204內(nèi)限定的腔216內(nèi)。第一相電極210聯(lián)接到第一相導(dǎo)體112，第二相電極212聯(lián)接到第二相導(dǎo)體114，并且第三相電極214聯(lián)接到第三相導(dǎo)體116。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置206為星形配置的縱向等離子體生成裝置。備選地，等離子體生成裝置206以使等離子體生成裝置206能夠如本文所述起作用的任何其它合適方式來配置。
[0039]在示例性實(shí)施例中，觸發(fā)電路218聯(lián)接到電弧緩解裝置202，并且更具體而言聯(lián)接到等離子體生成裝置206，以啟動(dòng)等離子體生成裝置206。更具體而言，觸發(fā)電路218從控制器122接收啟動(dòng)信號(hào)并且利用電壓信號(hào)和/或電流信號(hào)(有時(shí)候被稱作“觸發(fā)信號(hào)”)給等離子體生成裝置206通電。在示例性實(shí)施例中，觸發(fā)電路218為包括電壓源220和電流源22的雙源電路。響應(yīng)于啟動(dòng)信號(hào)，電壓源220跨過等離子體生成裝置206的多個(gè)電極(未示出)施加電壓，使得安置于等離子體生成裝置電極之間的截留空氣和/或其它絕緣材料的電擊穿發(fā)生。響應(yīng)于啟動(dòng)信號(hào)，電壓源220便于跨過等離子體生成裝置電極產(chǎn)生高量值電流或高量值電流脈沖(例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在約I千安培(kA)與約IOkA之間)，其具有在約10微秒與約100微秒之間的持續(xù)時(shí)間。等離子體生成裝置206內(nèi)的高量值電流導(dǎo)致高密度燒蝕等離子體在等離子體生成裝置206內(nèi)生成。等離子體生成裝置206被設(shè)計(jì)成在電極208之間引導(dǎo)或排放生成的燒蝕等離子體。在示例性實(shí)施例中，觸發(fā)電路218定位于容納腔室204外側(cè)，并且由多個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體(在圖2中未圖示)聯(lián)接到等離子體生成裝置206。備選地，觸發(fā)電路218定位于容納腔室204內(nèi)。
[0040]在操作期間，如果電弧閃光事件120發(fā)生，則控制器122 (均在圖1中示出)將啟動(dòng)信號(hào)傳輸給等離子體生成裝置206，并且等離子體生成裝置206將燒蝕等離子體發(fā)射到電極208之間的間隙內(nèi)。燒蝕等離子體“擊穿”或減小電極208之間的空氣或其它絕緣材料的介電強(qiáng)度，并且導(dǎo)致低阻抗路徑以供電流在電極208之間行進(jìn)。低阻抗路徑具有比與電弧閃光事件120相關(guān)聯(lián)的有效阻抗更低的有效阻抗。因此，等離子體生成裝置206導(dǎo)致電流的第一相被電聯(lián)接到電流的第二相，電流的第二相被電聯(lián)接到電流的第三相，和/或電流的第三相被電聯(lián)接到電流的第一相。因此，電流被遠(yuǎn)離電弧閃光事件120引導(dǎo)至電極208，使得電弧形成于電極208之間。因此，在容納腔室204內(nèi)排放電弧閃光事件120的能量，從而將能量從電弧閃光事件120的位置傳輸?shù)诫娀【徑庋b置202內(nèi)的電弧，并且緩解在設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118和/或功率分配系統(tǒng)110內(nèi)的電弧閃光事件120的原本不希望的結(jié)果。
[0041]在容納腔室204內(nèi)(S卩，腔216內(nèi))生成的一個(gè)或多個(gè)電弧可導(dǎo)致腔216內(nèi)的空氣或其它氣體徑向膨脹，從而導(dǎo)致氣體被加熱且壓力增加。此外，電極208可至少部分地腐蝕且導(dǎo)致金屬碎片形成。如在本文中更全面描述的，等離子體生成裝置206基本上為密封的或氣密的，使得圍繞等離子體生成裝置206的受熱氣體被防止進(jìn)入或流動(dòng)通過等離子體生成裝置206。而是，受熱氣體通過容納腔室204的通風(fēng)口(未示出)被排放。因此，在電弧閃光事件120期間可能存在的大量能量可在容納腔室204內(nèi)排放，而不是以不受限制的方式在電弧閃光事件120的地點(diǎn)排放。便于減少電弧閃光事件120對(duì)設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118和/或功率分配系統(tǒng)Iio的損壞。
[0042]圖3是可用于功率分配系統(tǒng)100(圖1中示出)的、包括等離子體生成裝置組件302的示例性電弧緩解裝置202的頂部透視圖。圖4為等離子體生成裝置組件302的一部分的底部透視圖。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置組件302相對(duì)于電弧緩解裝置202的第一相電極210、第二相電極212和第三相電極214定位。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置組件302安裝于設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)118內(nèi)。
[0043]等離子體生成裝置組件302包括等離子體生成裝置206和基體303。基體303包括基座304和聯(lián)接到基座304的帽蓋306。更具體而言，帽蓋306密封地聯(lián)接到基座304，以防止諸如空氣的氣體從圍繞等離子體生成裝置206的腔216進(jìn)入在帽蓋306和/或基座304內(nèi)限定的內(nèi)部。
[0044]基座304定位于腔216內(nèi)且聯(lián)接到容納腔室204的基體308。帽蓋306聯(lián)接到基座，并且帽蓋306包括頂表面310 (在圖3中示出)和底表面312 (在圖4中示出)。更具體而言，帽蓋306在底表面312或其鄰近處聯(lián)接到基座304，例如通過將帽蓋306膠合、卡扣配合、栓接和/或螺接到基座304上。在示例性實(shí)施例中，帽蓋306螺紋聯(lián)接到(即，螺接到)基座304上，以使帽蓋306能夠相對(duì)于基座304升高、降低和/或?qū)?zhǔn)?；?04為基本中空的，以使多個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體314能夠延伸穿過基座304以聯(lián)接到觸發(fā)電路218 (在圖2中示出)。在示例性實(shí)施例中，基座304和帽蓋306由絕緣材料或由復(fù)合材料(即，金屬和聚合物的組合)制成，絕緣材料例如聚四氟乙烯或聚酰胺材料，如尼龍。備選地，基座304和/或帽蓋306由具有高介電性質(zhì)、弧阻、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、熱強(qiáng)度和/或低可燃性的任何其它合適材料制成。
[0045]參考圖3，等離子體生成裝置206聯(lián)接到帽蓋306的頂表面310，使得等離子體生成裝置206延伸到腔216內(nèi)。等離子體生成裝置206包括從等離子體生成裝置206的中心318向外延伸以形成基本上三角形或星形形狀的多個(gè)臂316。槽320形成于每個(gè)臂316內(nèi)，并且每個(gè)槽320從中心318朝向相關(guān)聯(lián)臂316的端部322延伸。在示例性實(shí)施例中，在等離子體生成裝置206的操作期間生成的燒蝕等離子體通過槽320排放到腔216內(nèi)，朝向第一相電極210、第二相電極212和第三相電極214。
[0046]在示例性實(shí)施例中，臂316由諸如燒蝕聚合物的燒蝕材料和/或使得電弧緩解裝置202能夠如本文所述起作用的任何其它材料制成。當(dāng)檢測(cè)到電弧閃光事件120且觸發(fā)信號(hào)由觸發(fā)電路218生成時(shí),臂316的燒蝕材料的至少一部分被燒蝕且朝向第一相電極210、第二相電極212和/或第三相電極214排放，如在本文中更全面描述的。
[0047]等離子體生成裝置206包括從等離子體生成裝置臂316延伸的多個(gè)端子324。更具體而言，如文中更全面描述的，一對(duì)等離子體生成裝置端子324聯(lián)接到每個(gè)臂316以為每個(gè)臂316提供電壓差或偏壓。在示例性實(shí)施例中，這對(duì)等離子體生成裝置端子324由等離子體生成裝置導(dǎo)體314聯(lián)接到電流源222 (在圖2中示出)。此外，至少一個(gè)等離子體生成裝置端子324由至少一個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體314聯(lián)接到電壓源220 (在圖2中示出)。每個(gè)等離子體生成裝置端子324還由聯(lián)接部件326聯(lián)接到帽蓋306，使得等離子體生成裝置206由聯(lián)接部件326聯(lián)接到帽蓋306。
[0048]在示例性實(shí)施例中，聯(lián)接部件326包括但不限于一個(gè)或多個(gè)螺栓、螺母、螺柱、銷、螺釘和/或使端子324能夠被聯(lián)接到帽蓋306的任何其它構(gòu)件。聯(lián)接部件326通過在帽蓋306中限定的孔口或開口 328插入，使得聯(lián)接部件326 (和開口 328)從頂表面310延伸到底表面312。在一個(gè)實(shí)施例中，聯(lián)接部件326將端子324可移除地聯(lián)接到帽蓋306。此外，當(dāng)聯(lián)接部件326穿過開口 328插入以將端子324和等離子體生成裝置206密封地聯(lián)接到帽蓋306時(shí)，聯(lián)接部件326基本上密封開口 328。因此，腔316內(nèi)的空氣或其它氣體被防止進(jìn)入或流過帽蓋306中的開口 328。
[0049]此外，在示例性實(shí)施例中，聯(lián)接部件326(和帽蓋306中的開口 328)攻有螺紋，以使等離子體生成裝置206能夠相對(duì)于帽蓋306調(diào)整且便于使得帽蓋306氣密。因此，在等離子體生成裝置206與第一相電極210、第二相電極212和/或第二相電極214之間的距離可通過在帽蓋306的開口 328內(nèi)調(diào)整(例如，旋緊或旋松)聯(lián)接部件326來調(diào)整。
[0050]參考圖4，等離子體生成裝置導(dǎo)體314由聯(lián)接部件326聯(lián)接到等離子體生成裝置206。更具體而言，等離子體生成裝置導(dǎo)體314在帽蓋306的底表面312處由聯(lián)接部件326聯(lián)接到每個(gè)等離子體生成裝置端子324。每個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體314延伸穿過基座304且聯(lián)接到觸發(fā)電路218 (即，到電壓源220或電流源222)。因此，等離子體生成裝置導(dǎo)體314被基座304和帽蓋306保護(hù)避免在腔216內(nèi)形成的熱氣體和/或電弧。
[0051]圖5為可用于等離子體生成裝置組件302(圖3中示出)的示例性等離子體生成裝置206的透視圖。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置206包括主體402，其包括從中心318延伸的第一臂404、第二臂406和第三臂408。此外，等離子體生成裝置206包括多個(gè)等離子體生成裝置端子324 (也被稱作等離子體生成裝置電極)，例如第一端子410、第二端子412、第三端子414、第四端子416、第五端子418、第六端子420和第七端子422。在示例性實(shí)施例中，第一端子410、第二端子412和第三端子414聯(lián)接到第一臂404且從其延伸。第四端子416和第五端子418聯(lián)接到第二臂406且從其延伸，并且第六端子420和第七端子422聯(lián)接到第三臂408且從其延伸。第一端子410聯(lián)接到電壓源220，且其余端子324聯(lián)接到電流源222 (均在圖2中示出)。
[0052]等離子體生成裝置主體402由燒蝕材料整體地形成，例如但不限于聚甲醛材料或聚四氟乙烯材料。因此，與現(xiàn)有技術(shù)等離子體生成裝置相比，等離子體生成裝置206不包括不同材料層(例如，燒蝕層和電極層)，并且主體402總體上可用于在等離子體生成裝置206的操作期間生成燒蝕等離子體。在一個(gè)實(shí)施例中，使用模或模具來模制等離子體生成裝置主體402，?；蚰＞呔哂杏糜诙俗拥恼嘉粎^(qū)或切口。備選地，等離子體生成裝置主體402使用合適的鑄造過程來鑄造。端子324由導(dǎo)電材料形成，例如銅或另一金屬。在一個(gè)實(shí)施例中，端子324放置于形成等離子體生成裝置主體402的?；蚰＞咧?，并且在等離子體生成裝置主體402的模制期間聯(lián)接到或與等離子體生成裝置主體402 —體地形成。
[0053]如本文所用，術(shù)語“整體地形成”是指由單種材料形成諸如等離子體生成裝置主體402的構(gòu)件，使得主體形成一個(gè)整體件或構(gòu)件。例如，等離子體生成裝置主體402由單種燒蝕材料整體地形成，與包括膠合在一起的燒蝕材料和電極材料的交替層的至少一些已知的等離子體生成裝置不同。
[0054]在示例性實(shí)施例中，覆蓋物424或屏蔽件聯(lián)接到等離子體生成裝置主體402以至少部分地覆蓋槽320。覆蓋物424配置成使得在等離子體生成裝置206的操作期間燒蝕等離子體能夠穿過覆蓋物且朝向第一相電極210、第二相電極212和/或第三相電極214排放。此外，覆蓋物424配置成防止微粒和/或其它碎屑進(jìn)入槽320。在一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋物424為具有開口的網(wǎng)狀物，開口的尺寸適合于使燒蝕等離子體能夠穿過開口且防止碎屑通過開口進(jìn)入。在另一實(shí)施例中，覆蓋物424為單向覆蓋物424，其使得材料(例如，燒蝕等離子體)能夠沿第一方向(例如，從槽320朝向第一相電極210、第二相電極212和/或第三相電極214)穿過且防止材料(例如碎屑)沿第二方向(例如，從第一相電極210、第二相電極212和/或第三相電極214朝向槽320)穿過。因此，覆蓋物424減小或防止碎屑堵塞槽320和/或?qū)е碌入x子體生成裝置206的端子之間不希望的短路。
[0055]圖6為沿著線6-6截取的等離子體生成裝置206(圖5中示出)的截面圖。圖7為沿著線7-7截取的等離子體生成裝置206(圖6中示出)的截面圖。
[0056]參考圖6和圖7，等離子體生成裝置端子324沿著穿過第一臂404、第二臂406和第三臂408縱向延伸的多個(gè)平面502定位且與其對(duì)準(zhǔn)。在示例性實(shí)施例中，第一平面504限定為靠近等離子體生成裝置206的底表面506，第二平面508限定于第一平面504上方，并且第三平面510限定于第二平面508上方且靠近等離子體生成裝置206的頂表面。底表面506聯(lián)接到帽蓋306的頂表面310 (圖3中示出)，并且等離子體生成裝置206的頂表面512面向第一相導(dǎo)體112、第二相導(dǎo)體114和/或第三相導(dǎo)體116。在不例性實(shí)施中，每個(gè)平面502平行于或基本平行于每個(gè)其它平面502、底表面506和頂表面512。如本文所用的，術(shù)語“上方”是指從等離子體生成裝置206的底表面506朝向頂表面512的方向。
[0057]在示例性實(shí)施例中，第三端子414、第五端子418和第七端子422沿著第一平面504定位。第二端子412、第四端子416和第六端子420沿著第二平面508定位，并且第一端子410沿著第三平面510定位。此外，聯(lián)接到電流源222的成對(duì)的端子324以基本均勻的距離514間隔開。更具體而言，第二端子412與第三端子414以距離514間隔開，第四端子416與第五端子418以距離514間隔開，并且第六端子420與第七端子422以距離514間隔開。因此，電流源222在相關(guān)聯(lián)的成對(duì)的等離子體生成裝置端子324之間生成基本均勻的電壓，以便于從第一臂404、第二臂406和第三臂408中的每一個(gè)生成燒蝕等離子體。
[0058]圖8為組裝電弧減緩裝置例如電弧緩解裝置202 (在圖2中示出)的至少一部分的示例性方法600的流程圖。例如，方法600可用于組裝等離子體生成裝置組件302 (在圖3圖中示出)。
[0059]方法600包括由燒蝕材料例如聚甲醛材料或者聚四氟乙烯材料整體形成602等離子體生成裝置主體402。多個(gè)等離子體生成裝置端子324聯(lián)接604到等離子體生成裝置主體402。在示例性實(shí)施例中，等離子體生成裝置端子324沿著穿過等離子體生成裝置主體402的臂縱向延伸的多個(gè)平面502定位。在一個(gè)實(shí)施例中，等離子體生成裝置端子324在模制過程中(即，當(dāng)?shù)入x子體生成裝置主體402由燒蝕材料整體形成602時(shí))聯(lián)接到等離子體生成裝置主體402，使得端子324和等離子體生成裝置主體402 —起一體地形成。
[0060]等離子體生成裝置206使用多個(gè)聯(lián)接部件326聯(lián)接606到帽蓋306。更具體而言，聯(lián)接部件326通過在帽蓋306內(nèi)限定的開口 328插入以密封開口 328。[0061]多個(gè)等離子體生成裝置導(dǎo)體314聯(lián)接608到等離子體生成裝置端子324。等離子體生成裝置導(dǎo)體314延伸穿過基座304，并且帽蓋306聯(lián)接610到基座304。等離子體生成裝置導(dǎo)體314聯(lián)接612到觸發(fā)電路218，以使觸發(fā)電路218能夠響應(yīng)于所檢測(cè)到的電弧閃光事件120而啟動(dòng)等離子體生成裝置206。
[0062]圖9為包括示例性覆蓋物702或屏蔽件的等離子體生成裝置206的透視圖。除非另外規(guī)定，覆蓋物702可用于代替覆蓋物424 (在圖5中示出)，并且覆蓋物702基本上類似于覆蓋物424操作。圖10為沿著線10-10截取的等離子體生成裝置206和覆蓋物702的一部分的截面圖。
[0063]如圖9所示，間隙704限定于覆蓋物702與等離子體生成裝置主體402之間，使得當(dāng)?shù)入x子體生成裝置206定位于腔216內(nèi)時(shí)，槽320至少部分地開向腔216(圖2中示出)或與其流動(dòng)連通。覆蓋物702通過阻擋煙灰、碎片、熔融金屬和/或其它碎屑從槽320累積或進(jìn)入而便于增加等離子體生成裝置206的可靠性。
[0064]如圖10所示，等離子體生成裝置主體402包括從每個(gè)槽320向外且傾斜地延伸的一對(duì)斜部706，并且面向槽320的覆蓋物702的底表面708至少部分地傾斜。等離子體生成裝置主體402的斜部706和底表面708便于將等離子體生成裝置206生成的等離子體傳播到腔216內(nèi)。
[0065]圖11為包括處于伸展(或升高)位置的另一示例性覆蓋物802或屏蔽件的等離子體生成裝置206的側(cè)視圖。除非另外規(guī)定，覆蓋物802可用于代替覆蓋物702 (在圖9中示出)，并且覆蓋物802基本上類似于覆蓋物702操作。圖12為等離子體生成裝置206的側(cè)視圖，其中覆蓋物802處于縮回(或降低)位置。
[0066]如圖11和圖12所示，覆蓋物802可相對(duì)于等離子體生成裝置主體402移動(dòng)。覆蓋物802包括多個(gè)緊固件804，其使得覆蓋物802能夠相對(duì)于等離子體生成裝置主體402豎直移動(dòng)。緊固件804限制覆蓋物802的移動(dòng)，使得覆蓋物802被防止升高到圖11所示伸展位置的上方。在圖12所示的縮回位置，覆蓋物802與等離子體生成裝置主體402基本上齊平(即接觸)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在伸展位置，間隙806限定于覆蓋物802與等離子體生成裝置主體402之間。
[0067]在操作期間，由等離子體生成裝置主體206生成的等離子體通過槽320 (在圖3中示出)的排出導(dǎo)致覆蓋物802移動(dòng)到伸展位置。等離子體通過間隙806從等離子體生成裝置206導(dǎo)出且到腔216內(nèi)。當(dāng)?shù)入x子體生成裝置206不生成等離子體時(shí)，覆蓋物802的重量導(dǎo)致覆蓋物802移動(dòng)到縮回位置。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如彈簧的偏壓部件(未示出)聯(lián)接到覆蓋物802和等離子體生成裝置主體402。當(dāng)?shù)入x子體生成裝置206不生成等離子體時(shí)，偏壓部件導(dǎo)致覆蓋物802移動(dòng)到縮回位置。
[0068]等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和組裝等離子體生成裝置組件的方法的示例性實(shí)施例在上文中詳細(xì)地描述。等離子體生成裝置組件、電弧緩解裝置和方法不限于本文所描述的具體實(shí)施例，而是，方法的步驟和/或等離子體生成裝置組件和/或電弧緩解裝置的構(gòu)件可與本文所描述的其它步驟和/或構(gòu)件單獨(dú)地和獨(dú)立地利用。此外，所描述的操作和/或構(gòu)件還可限定在其它系統(tǒng)、方法和/或裝置中或與其聯(lián)用，并且不限于僅用如本文所述的方法和系統(tǒng)來實(shí)踐。
[0069]盡管本發(fā)明結(jié)合示例性功率分配系統(tǒng)來描述，但本發(fā)明的實(shí)施例可結(jié)合許多其它功率系統(tǒng)或其它系統(tǒng)和裝置來操作。本文中描述的功率分配系統(tǒng)并不意圖提出對(duì)本發(fā)明任何方面的用途或功能范圍的任何限制。此外，功率分配系統(tǒng)不應(yīng)被解釋為具有與示例性操作環(huán)境中所示的任一構(gòu)件或構(gòu)件組合相關(guān)的任何依賴性或要求。
[0070]在本文所示和所描述的本發(fā)明的實(shí)施例中的實(shí)施或執(zhí)行次序并非至關(guān)重要的，除非另外規(guī)定。即，除非另外規(guī)定，可以以任何次序來執(zhí)行步驟，且本發(fā)明的實(shí)施例可包括比本文所公開的那些更多或更少的步驟。例如，在本發(fā)明方面的范圍內(nèi)設(shè)想到在另一步之前、同時(shí)或之后實(shí)施或執(zhí)行特定步驟。
[0071]盡管在一些附圖中而未在其它附圖中示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例的具體特征，但這只是出于方便目的。根據(jù)本發(fā)明的原理，附圖的任何特征可與任何其它附圖的任何特征相結(jié)合地提及和/或要求保護(hù)。
[0072]本書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括做出和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何并入的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有與權(quán)利要求的字面語言并無不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言并無實(shí)質(zhì)不同的等效結(jié)構(gòu)元件，那么這樣的其它示例意圖在權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體生成裝置(302)組件，包括: 基體(308)，其包括頂表面(310)； 等離子體生成裝置(206)，其包括: 主體(402)，其由燒蝕材料整體地形成；以及 聯(lián)接到所述主體的多個(gè)等離子體生成裝置端子(324)，所述等離子體生成裝置定位于所述頂表面上并且配置成當(dāng)所述等離子體生成裝置被啟動(dòng)時(shí)發(fā)射燒蝕等離子體；以及 多個(gè)聯(lián)接部件(326)，其配置成將所述等離子體生成裝置聯(lián)接到所述頂表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述主體(402)包括形成于所述主體(402)的頂表面內(nèi)的至少一個(gè)槽(320)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，還包括槽覆蓋物(424)，其配置成聯(lián)接到所述主體(402)且至少部分地覆蓋所述至少一個(gè)槽(320)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述主體(402)包括從所述至少一個(gè)槽(320)傾斜地延伸的至少一個(gè)斜部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述槽覆蓋物(424)能夠相對(duì)于所述主體(402)移動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述槽覆蓋物(424)可移動(dòng)地聯(lián)接到所述主體(402)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述槽覆蓋物(424)能夠在縮回位置與伸展位置之間移動(dòng)，并且其中，偏壓部件聯(lián)接到所述槽覆蓋物(424)和所述等離子體生成裝置主體(402)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，還包括至少一個(gè)緊固件，其配置成將所述槽覆蓋物(424)可移動(dòng)地聯(lián)接到所述主體(402)，使得所述槽覆蓋物能夠在所述縮回位置與所述伸展位置之間移動(dòng)，所述至少一個(gè)緊固件還配置成防止所述槽覆蓋物移動(dòng)超出所述伸展位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述主體(402)包括多個(gè)臂(316)，所述多個(gè)臂中的每個(gè)臂包括所述多個(gè)等離子體生成裝置端子中的至少兩個(gè)等離子體生成裝置端子(324)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體生成裝置組件(302)，其特征在于，所述主體(402)包括多個(gè)臂(316)，所述多個(gè)等離子體生成裝置端子(324)沿著穿過所述多個(gè)臂縱向延伸的多個(gè)平面(502)定位。
【文檔編號(hào)】H05H1/24GK103796409SQ201310523249
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】R.庫(kù)馬, S.N.帕爾瓦迪, S.S.帕楚努里 申請(qǐng)人:通用電氣公司