CN105742969B - 灭弧装置、母线组件和灭弧方法 - Google Patents

灭弧装置、母线组件和灭弧方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及母线端部灭弧室。一种用于控制和限制在配电设备中的暴露的导体上形成的电弧所造成的损害的方法和系统涉及使用电弧在远离电流源的方向朝向导体的终端移动的趋势。灭弧装置或灭弧室被放置在导体的终端上以在电弧朝向导体的终端行进时捕获电弧。在灭弧室内，电弧的形状符合被设计为拉伸和拉长电弧到它不再能够持续且被熄灭的程度的几何形状。

Description

灭弧装置、母线组件和灭弧方法
相关申请的交叉引用
本申请的主题与下列申请相关：于2012年4月20日提交的、申请号为13/452,145、题为“具有烟室的被动电弧管理系统(Passive Arc Management System with a FlueChamber)”的共同受让的美国申请；于2013年7月17日提交的、申请号为PCT/US13/50797、题为“用于电气设备的内部电弧管理和通风(Internal Arc Management and Ventilationfor Electrical Equipment)”的国际申请；于2014年9月30日提交的、申请号为14/501,946、题为“用于主断路器线路侧电源导线的被动电弧保护(Passive Arc Protection forMain Breaker Line Side Power Conductors)”的美国申请；与本申请同时提交的申请号为14/585,518、题为“用于处理内部电弧的方法(Method for Treating Internal Arcs)”的美国申请；及与本申请同时提交的申请号为14/585,703、题为“具有用于被动电弧控制的电弧传递的配电盘母线(Panelboard Power Bus with Arc Transfer for Passive ArcControl)”的美国申请(分别地，案卷号CRC-0266，CRC-0275，CRC-0299，CRC-0301，和CRC-0304)，所有申请均通过引用全部并入本文。
发明领域
本发明一般涉及用于控制和限制配电设备中的飞弧的影响的方法和系统，更具体地，涉及用于熄灭发生在这种配电设备中的导体之间的电弧的方法和系统。
发明背景
电弧或电弧故障是通过通常不导电的气体(通常是空气)的放电。这种飞弧可以在暴露的不同电位的导体之间发生，通常在低压配电设备中的相邻的母线之间或母线与地之间发生。当电弧从一个导体通过空气间隙跳跃到另一个导体，它可以产生非常热的气体、汽化了的金属/聚合物和其他有害的副产物。虽然电弧必须保持与导体接触以能维持下去，但电弧的形状可以拉伸并环绕障碍物，以沿着穿过空气间隙的最小阻力路径。
意外和/或不受控制的飞弧的危险是众所周知的，并包括在操作环境中由电弧闪光和电弧爆炸(以下简称电弧爆炸)造成的对设备的潜在损害和对人的伤害。用于控制飞弧的技术在本领域是已知的，包括被动和主动的电弧控制技术。主动的电弧控制技术通常包括一些形式的控制电弧电流的感测和切换机制。与主动技术有关的问题可能包括较高的成本、令人讨厌的断路器跳闸、速度和未被测出的系统故障。被动技术可能包括遏制和定向排放电弧爆炸能量和气体到设备机柜外。其他被动电弧控制技术可以包括加固机柜结构以试图经受爆炸。上述被动方法都不能限制飞弧事件的持续时间。
因此，需要控制和限制由配电设备中的电弧造成的损害，特别是由诸如配电设备中的两条母线之间或母线与地之间的暴露的导体上的电弧造成的损害的改进方法。
所公开的实施例概述
本文公开的实施例涉及用于控制和限制在配电设备中的暴露的导体例如两条或更多条母线之间或母线与地之间的暴露的导体上形成的电弧所造成的损害的方法和系统。所述方法和系统利用电磁力在远离电流源的方向推进电弧的倾向。该现象迫使在两个平行的导体之间形成的电弧朝向导体的终端或与电流源反向的端部行进。灭弧(arcinterruption)装置或灭弧室(arc interrupter)则可被放置在导体的终端上，如此因为电弧朝向导体的终端行进而迫使电弧进入灭弧室内。在灭弧室内，电弧的形状符合被设计为拉伸和拉长电弧的几何形状，并由此将其电流和温度衰减到它不再能够持续且最终被熄灭的程度。
在一些实现中，灭弧室包括外壳，该外壳具有用于电弧的入口和适合在导体终端上的排气口。该外壳可大体分为两个区域，包括外壳的入口的电弧转移区和包括排气口的灭弧区。
电弧转移区被设计为接收电弧并为它提供有形状的路径以使其在外壳内实质上不受阻碍地朝向导体的终端行进。类似于不导电的母线的不导电的绝缘的相屏障可以被设置在电弧转移区内用于成形电弧。绝缘的相屏障可沿外壳的纵轴实质上在平行的导体之间等距地延伸到灭弧区。相屏障具有与导体的终端实质上平齐的终端，或其终端超出导体的终端预定的距离，但具有在每一侧比导体的宽度小预定的量的宽度。实质上C形的通道构件可被设置在转移区，该通道构件与相屏障的两侧相邻并沿相屏障在纵向方向延伸以限定相屏障每一侧上的C形廊道。这迫使进入灭弧室的任何电弧在侧廊道中呈现弓形或蛇形形状，从而拉伸和提高电弧的电压。增大的电压降低了电弧电流，从而导致由电弧产生的较低的总能量。类似于锥体的汇集设备可被设置在外壳的入口处以帮助将电弧汇集到灭弧室中。回流阀也可以安装在靠近外壳的入口处，以帮助防止由电弧产生的热气体通过入口往回逸出。
灭弧区被设计为拉伸和拉长电弧到其不再能够维持并被熄灭的程度。这可能主要发生在两个阶段。在第一阶段，电弧被从电弧转移区内接收并远离相屏障的两侧处的C形侧廊道朝向外壳的中心转移。为此，导弧板(conductive arc plate)可以连接到相屏障的终端，并与相屏障在相同的方向上延伸以提供将电弧移动到外壳中心的介质。在第二阶段，电弧被拉伸并拉长到使得它不再能够持续并从而熄灭的程度。拉伸和拉长可以通过提供不导电或绝缘的相屏障延伸件来完成，该不导电或绝缘的相屏障延伸件连接到与相屏障在相同的方向上延伸的导弧板的端部。电弧不能穿透或穿过相屏障延伸件，且必须成形或重新成形到超过屏障延伸件，从而进一步拉长电弧。可选地，代替导弧板，锥形部分可以连接到相屏障以将电弧远离侧廊道并朝向外壳的中心转移。这样的锥形部分可以具有锥形或从相屏障逐步变窄的宽度，并且在一些实施例中还可能具有锥形或从相屏障逐渐变薄的厚度。排气口可以在外壳中与屏障延伸件成一直线而形成，以允许由电弧产生的膨胀的热气体从外壳逸出。
在一般操作中，在导体之间形成的电弧由电磁力迫使通过灭弧室的入口进入灭弧室的电弧转移区。一旦进入灭弧室内，电弧沿着相屏障的两侧上形成的侧廊道被引导直到它到达灭弧区。与相屏障的每一侧相邻的C形通道构件迫使侧廊道内的任何电弧呈现弓形或蛇形形状，从而在电弧沿着侧廊道行进时使电弧成形和拉伸电弧。灭弧区中的导弧板然后将电弧从侧廊道转移到外壳的中心。可选地，连接到相屏障的锥形部分可以将电弧从侧廊道转移到外壳的中心。膨胀的热气体此后通过电磁力辅助朝向绝缘的屏障延伸件推进电弧，迫使电弧成形或延伸以超过屏障延伸件。由于电弧延伸到绝缘的屏障延伸件以外，它被拉伸到这样的程度以至于它不再能够持续并随后被熄灭和消散。
在一些实现中，该灭弧室可能是具有设置在两个平行的导体或导体与地之间的单个绝缘的相屏障的单相灭弧室。在一些实现中，该灭弧室可能是具有多个绝缘的相屏障的多相灭弧室，每个绝缘的相屏障设置在两个平行的导体或导体与地之间。
大体来讲，在一个方面，所公开的实施例涉及用于配电设备的灭弧装置。该灭弧装置除了其他的事物以外包括：外壳，所述外壳具有电弧转移区和灭弧区，所述电弧转移区包括所述外壳的入口及所述灭弧区包括所述外壳的排气口。该灭弧装置还包括绝缘的相屏障，所述绝缘的相屏障被设置在所述电弧转移区内并沿着所述外壳纵向延伸到所述灭弧区中，在所述相屏障的每一侧，所述外壳具有与所述绝缘的相屏障形成侧廊道的侧壁。电弧延伸器(extender)连接到所述绝缘的相屏障，其沿着所述外壳在所述灭弧区内纵向延伸，所述电弧延伸器被配置为远离所述侧廊道并朝向所述外壳的中心转移电弧。
在一些实施例中，所述电弧延伸器包括导弧板，所述导弧板被连接到所述绝缘的相屏障并在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸。
在一些实施例中，所述电弧延伸器还包括屏障延伸件，所述屏障延伸件被连接到所述导弧板并在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸。
在一些实施例中，所述电弧延伸器包括在所述绝缘的相屏障上的、在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸的锥形部分，随着所述锥形部分在远离所述绝缘的相屏障的方向上延伸，所述锥形部分具有逐渐变窄的宽度。
在一些实施例中，所述灭弧装置还包括实质上C形的通道构件，所述C形的通道构件从所述外壳的每个侧壁突出并沿所述外壳在所述绝缘的相屏障附近纵向延伸，所述C形的通道构件为所述绝缘的相屏障的每一侧的所述侧廊道提供了实质上的C形。
在一些实施例中，所述灭弧装置还包括设置在所述外壳的所述入口处并被配置为便于电弧副产物进入所述外壳内的汇集装置。
在一些实施例中，所述灭弧装置还包括设置在所述外壳的所述入口附近的回流阀，所述回流阀可操作以阻止所述外壳内的电弧副产物通过所述外壳的所述入口往回逸出。
大体来讲，在另一个方面，所公开的实施例涉及用于配电设备的母线组件。该母线组件除了其他以外包括：多条母线，所述多条母线彼此实质上平行地间隔开，每条母线具有远离电流源延伸的终端；及灭弧室，所述灭弧室安装在至少两条母线的终端上。所述灭弧室具有沿所述灭弧室纵向延伸的电弧转移区和从所述电弧转移区沿所述灭弧室纵向延伸的灭弧区。所述电弧转移区被配置为接收发生在至少两条母线之间的电弧并朝向所述灭弧区引导电弧，且所述灭弧区被配置为熄灭所述电弧并排出由所述电弧产生的气体和副产物。
在一些实施例中，所述母线组件还包括设置在所述电弧转移区内且平行于所述母线并沿所述电弧转移区纵向延伸到所述灭弧区中的至少一个相屏障。
在一些实施例中，所述母线组件还包括从所述灭弧室的侧壁突出并沿所述电弧转移区纵向延伸的实质上C形的通道构件，所述C形的通道构件与沿所述电弧转移区纵向延伸的所述相屏障限定C形侧廊道。
在一些实施例中，所述母线组件还包括被连接到每一个相屏障并沿所述灭弧区纵向延伸的导弧板。
在一些实施例中，所述母线组件还包括被连接到所述导弧板并沿所述灭弧区纵向延伸的屏障延伸件。
在一些实施例中，所述母线组件还包括沿所述灭弧区从每个相屏障纵向延伸的锥形部分，随着所述锥形部分在远离所述相屏障的方向上延伸，所述锥形部分具有逐渐变窄的宽度。
在一些实施例中，所述母线组件还包括沿所述灭弧室的中心设置在所述灭弧室中的排气口，所述排气口被配置为排出来自所述灭弧室的电弧副产物。
在一些实施例中，所述母线组件还包括设置在所述灭弧室的入口处并被配置为便于电弧和电弧副产物进入所述灭弧室内的汇集装置。
在一些实施例中，所述母线组件还包括设置在所述灭弧室的入口处的回流阀，所述回流阀被配置为阻止所述灭弧室内的热气体通过所述灭弧室的所述入口往回逸出。
大体来讲，在又一个方面，所公开的实施例涉及熄灭发生在母线之间的电弧的方法。该方法除了其他的步骤之外包括：在灭弧室中接收电弧，所述电弧发生在至少两条母线之间，每条母线与另一条母线实质上平行地间隔开，每条母线具有远离电流源延伸的终端，所述灭弧室安装在所述母线的终端上。该方法还包括：在所述灭弧室的至少一个侧廊道内使所述电弧符合弓形形状，及将在所述至少一个侧廊道内的所述电弧朝向所述母线的终端移动。该方法还包括自所述母线的终端沿所述灭弧室的纵轴聚集所述电弧，所述聚集导致所述电弧从弓形形状改变成扩张的形状。然后电弧被延伸到足够远远超出所述母线的终端使得所述电弧被熄灭。
在一些实施例中，移动所述电弧包括沿着相屏障引导所述电弧，所述相屏障沿着所述灭弧室的长度延伸。
在一些实施例中，聚集所述电弧包括沿着所述灭弧室的中心将所述电弧转移到被连接到所述相屏障的导弧板上。
在一些实施例中，聚集所述电弧包括围绕从所述相屏障沿着所述灭弧室的纵轴延伸的锥形部分转移所述电弧。
附图说明
在阅读下面的详细说明并参考附图后，所公开的实施例的上述和其他优点将变得明显，其中：
图1是根据所公开的实施例的一些实现的示例性灭弧室的透视图；
图2是根据所公开的实施例的一些实现的灭弧室的纵向截面图；
图3A和图3B是根据所公开的实施例的一些实现的灭弧室的横向截面图；
图4是根据所公开的实施例的一些实现的灭弧室的灭弧区的纵向截面；
图5A和图5B是根据所公开的实施例的一些实现的回流阀的透视图；
图6A和图6B根据所公开的实施例的一些实现分别示出了另一个示例性灭弧室和示例性相屏障的纵向截面；
图7是根据所公开的实施例的一些实现的又一个示例性灭弧室的纵向截面图；
图8示出了根据所公开的实施例的一些实现的安装在封闭的母线组的端部的示例性灭弧室；以及
图9是根据所公开的实施例的一些实现的用于熄灭电弧的方法的流程图。
具体实施方式
作为最初的问题，将理解的是包含公开的实施例的方面的实际的、现实的商业应用的开发将需要许多特定于实现的决定，以实现开发者的用于商业实施例的最终目标。这样的特定于实现的决定可能包括，且可能不限于，与系统相关的、业务相关的、政府相关的规定和其他的限制，这可能会随着特定的实现、地点并随时间变化而改变。从绝对意义上讲，虽然开发者的努力可能是复杂的和耗时的，但是这样的努力对于受益于本公开的本领域技术人员而言将是常规的工作。
还应理解，本文公开和教导的实施例是易受许多和各种修改和替代形式的。因此，使用单数术语，例如，但不限于，“一”之类的，不旨在限制项目的数量。同样，在书面说明中使用的任何关系术语，例如，但不限于“顶部”、“底部”、“左”、“右”、“上”、“下”、“向下”、“向上”、“侧”等，是在具体参考附图时用于清晰的目的且不旨在限制本发明的范围。
现参考图1，根据所公开的实施例，灭弧室100被示出用于熄灭可能在配电设备中的两条或更多条母线或母线与地之间形成的电弧。如前所提到的，灭弧室100利用在两条平行母线之间形成电弧的自然趋势以使电弧远离电流源并朝向母线的终端行进。然后，灭弧室100可以被放置在母线的终端上以捕获电弧、使电弧的形状符合被设计为拉伸和拉长电弧的几何形状，并从而将其电流和温度衰减到不再能维持下去的程度。
在图1中可以看到，灭弧室100包括外壳102，大体上可分为两个区域即电弧转移区104和灭弧区106。电弧转移区104是电弧在外壳102内被接收的地方且包括允许电弧进入外壳102的入口108，而灭弧区106是电弧被破坏的地方，并包括用于排放电弧气体和副产物的排气口110。外壳102本身被安装或者以其它方式被设置在平行母线112a、112b的终端上，这两终端远离电流源延伸。母线112a-b依次与外壳102的纵向轴线A-A实质上平行地延伸。值得注意的是，虽然在示出的实例中外壳102被设计用于两条母线112a-b，这对于单相/2导体系统是典型的，本文公开的发明构思同样适用其他类型的系统，包括单相/3导体系统、3相/3导体系统、3相/4导体系统等。
图2是灭弧室100沿纵向轴线A-A的横截面图，其示出了安装在母线112a-b的终端上的外壳102。从这个视图，可以看到相屏障200在纵向方向在母线112a-b之间与其基本平行地延伸。在一些实施例中，相屏障200可能类似于大致等间距地布置在平行母线112a-b之间的不导电或绝缘的母线112a-b。相屏障200从外壳102的入口108附近开始，穿过转移区104，并在母线112a-b的终端附近终止。在该端部，导弧板202可以沿纵向轴线A-A连接到相屏障200，和不导电屏障延伸件204可以沿纵向轴线A-A连接到导弧板202。
可提供几个环形母线支撑件206，在相屏障200和每条母线112a-b之间以及每条母线112a-b和外壳102之间各一个。这些不导电母线支撑件206保持母线112a-b与相屏障200间隔开并被设计为当螺栓(没有明确示出)穿过母线支撑件206被部署时，保持外壳102、母线112a-b和相屏障200在合适的位置并相对于彼此电隔离。同样，支撑块208可以在外壳102的入口处连接到相屏障200，以帮助支撑和保持相屏障200的端部与母线112a-b间隔开。在一些实施例中，支撑块208可以是连接到相屏障200的单独的一块，或者在一些实施例中，它可能被形成为相屏障200的组成部分。
图3A和3B示出了灭弧室100的侧截面或横截面图。从这些图看出，在相屏障200的每一侧，相屏障200通过母线支撑件206与母线112a-b间隔开。相屏障200也具有在每一侧比母线112a-b的宽度小预定距离“W”的宽度(见图3A)。实质上为“C”形状的通道构件300a和300b分别从外壳102的侧壁301a和301b朝向相屏障200延伸或突出。通道构件300a-b托住母线112a-b之间的相屏障200的每一侧并沿相屏障200的长度延伸。每一个C形的通道构件300a-b面向或开口朝向相屏障200并与相屏障200间隔预定的距离“X”和“Y”(见图3B)。C形的通道构件300a-b限定沿相屏障200的长度的在相屏障200的每一侧的C形廊道302a和302b。在一些实施例中，每个C形通道构件300a-b也可以具有延伸超过相屏障200预定的距离“Z”的偏移部分303，从而阻挡母线112a-b之间的任何直接可见的路径。在一些实施例中，预定的距离W、X、Y、Z可能分别大约在21毫米、5毫米、7.15毫米和6.5毫米，虽然可当然地使用其他的度量值而没有偏离公开的实施例的范围。
在灭弧室100中的母线112a-b之间缺乏直接可见的路径迫使进入或在灭弧室100中以其它方式形成的任意电弧304符合C形侧廊道302a-b内的弓形或蛇形形状。弓形或蛇形形状在电弧304的中部创建弯曲部，其拉伸灭弧室100内的电弧304并提高电弧304的电压。电压增加减小了电弧电流，从而导致由电弧产生的总能量降低。然后电弧304被电磁力沿侧廊道302a-b之一向母线112a-b的终端驱赶，在该终端，电弧304进入灭弧室100的灭弧区106，如图4所示。
在图4中可以看到，灭弧区106是电弧304从侧廊道302a-b沿着灭弧室100的两侧转移到灭弧室100的中部的地方。在转移期间，随着电弧沿着灭弧室100的纵向轴线A-A或在灭弧室100的纵向轴线A-A上成形，电弧304失去弓形或蛇形形状而呈现更多的膨胀或扩张形状。在一些实施例中，通过上文提到的连接到相屏障200的端部的导弧板202来完成转移。与灭弧室100侧部的侧廊道302a-b相比，导弧板202基本上提供了在母线112a-b之间的较短的最小阻力路径，所以廊道中的任何电弧304自然地移动到导弧板202，如以304’指示的。此导弧板202与相屏障200可以具有大致相同的宽度和厚度，并且可以从相屏障200延伸远到排气口110，或在某些实施例中延伸长达大约30毫米。
在一些实施例中，相屏障200本身可能延伸超过母线112a-b预定的距离(例如，15毫米)以确保转移的圆弧304’被输送到超过母线112a-b。来自灭弧室100内部的由初始电弧304产生并由电磁力辅助的膨胀的热气体推动转移的电弧304’离开导弧板202并朝向在排气口110中附接到导弧板202的不导电屏障延伸件204推进。与导弧板202类似，不导电屏障延伸件204可能与相屏障200具有大致相同的宽度和厚度，并且在一些实施例中，可能延伸约15毫米的长度。因为屏障延伸件204是不导电的，转移的电弧304’被迫成形、重新成形或以其它方式延伸超过屏障延伸件204，如以304”指示的。这样做时，延伸的电弧304”被拉伸超过母线112a-b远至使得其不能再持续并被熄灭和消散。任何电弧气体和其他电弧副产物在这之后通过排气口110排出。
在某些实施例中，螺栓或螺钉400或其它紧固机构可用于将屏障延伸件204和导弧板202固定到相屏障200。同时，在一些实施例中，能量吸收过滤器可被设置在排气口110中以将电弧气体和副产物冷却到它们不再导电且不再能够重新点燃的温度(例如，2000° F)，如在上面提到的第14/585,518号、题为“用于处理内部电弧的方法(Method for TreatingInternal Arcs)”(案卷号CRC-0301)的美国申请中描述的。
在一些实施例中，阀门可以被设置在灭弧室的入口处以防止灭弧室100内的任何电弧气体和其他电弧副产物通过入口108往回逸出。这在图5A-5B中示出，其中回流阀500a和500b被示出安装到外壳102(为了便于查看，顶部母线已被删除)。任何合适的单向不导电阀可以用作回流阀500a-b而不偏离公开的实施例的范围。在这里示出的示例中，每个回流阀500a-b类似柔性矩形片，其沿以“B”指示的线弯曲一角度以限定固定部分502和活动部分504。固定部分502被固定地连接到外壳102，而活动部分504保持如双箭头“C”指示的自由摆动。插槽506被设置在活动部分504中以容纳相屏障200。当正确地安装到外壳102与相屏障200的支撑块208相邻时，活动部分504的角度在支撑块208的每一侧上留出开口508a和508b，这允许来自在外壳外形成的电弧的任何电弧气体和电弧副产物进入外壳。相反，已经在外壳中的任何电弧气体和电弧副产物迫使活动部分504自动关闭开口508a-b。
在一些实施例中，代替导弧板，电弧从灭弧室两侧的C形廊道到灭弧室的中部的转移可通过在灭弧区中将相屏障的一部分变尖来完成。这些实施例中的一个例子在图6A中描绘，其中灭弧室600被示出具有安装在母线112a-b终端上的外壳602。与前面的实施例一样，相屏障604在母线112a-b之间与它们实质上平行且与它们大致等距地纵向延伸。这部分构成电弧转移区且可包括从相屏障604的侧壁延伸的由C形通道构件形成的C形侧廊道(这里不可见)，类似于图3A和3B中的它们的对应部分。相屏障604再次从外壳602的入口606附近开始，但延伸超过母线112a-b的终端进入灭弧区直到排气口608。漏斗状的内部开口610可以在排气口608之前在外壳602内形成，以将任何电弧气体和电弧副产物汇集到排气口608。类似地，类似于锥体的汇集装置612可在外壳602的入口606之上，以帮助将任何电弧气体和电弧副产物汇集到外壳602中。以前讨论的回流阀(见图5A和5B)也可以在外壳602的入口处提供以防止电弧气体和副产物穿过入口606往回逸出。环形母线支撑件206可再次被提供以保持相屏障604与母线112a-b间隔开。
根据公开的实施例，代替导弧板，相屏障604可具有在会有导弧板之处并朝向相屏障的终端616延伸的不导电的锥形部分614。在图6B可以看到，锥形部分614使相屏障604的由线“M”指示的宽度变窄，因此宽度朝向终端616逐渐变窄。在一些实施例中，锥形部分614也可以使相屏障604的由线“N”指示的厚度朝向终端616变窄，因此厚度朝向终端616逐渐变小。锥形部分614与上面描述的导弧板在有助于从灭弧室600两侧的侧廊道朝向灭弧室600的纵轴转移电弧这个方面提供基本相同的功能。由于电弧不能在绝缘的锥形部分614上形成，它必须延伸超过锥形部分614，在该过程中被拉伸到这样的程度使得它不再能持续。在此处示出的方式中，相屏障支撑块618可以形成为相屏障604的组成部分，或在一些实施例中，支撑块618可以作为可以连接到相屏障604的单独的组件提供。
在上述实施例中，为了便于理解本文公开的发明构思，参照单相系统描述了灭弧室。现在在下面的图7中是可用于多相系统的灭弧室700的例子。该灭弧室700类似于上面讨论的灭弧室600，除了它具有可容纳多条母线(在这个例子中是712a、712b和712c)的终端的外壳702之外。同时，具有在多条母线712a-c之间分别与其实质上平行和从其大致等距离在纵向方向上延伸的多个相屏障704a和704b。在这些实施例中的相屏障704a-b类似于图6的相屏障604，但是当然可使用图2的相屏障200(和导弧板202)代替。每个相屏障704a-b从外壳的入口附近延伸(这里不可见)直到超过母线712a-c的终端(即进入灭弧区)，一直到它们各自的排气口708a和708b。与相屏障604一样，这里的相屏障704a-b具有锥形部分714a和714b，使相屏障704a-b的宽度朝向相屏障704a-b的终端716a和716b变窄，在一些情况下它们的厚度也变小。漏斗形的内部开口710a和710b可以在每个排气口708a-b前形成在外壳702中，以将任何电弧气体和电弧副产物汇集到排气口。内部开口710a-b帮助将外壳702中的任何电弧(见虚线)汇集在锥形部分716a-b，使得电弧被拉伸得超出母线712a-c的终端太远以致其不再可以持续，随后被熄灭并被消散。
相对的C形通道构件718a和718b可被提供，其从每个相屏障704a-b的任一侧的侧壁720a和720b延伸或突出(这里仅侧壁720a可见)以限定沿着相屏障704a-b的侧部纵向延伸的C形廊道。环形母线支撑件722可被提供以保持相屏障704a-b与母线712a-c间隔开，且螺栓724或其他紧固机构可以通过环形支撑件722被部署以将外壳712、母线712a-c和相屏障704a-b保持在合适的位置。螺栓724或其他紧固机构也可以固定安装支架726以及将外壳702固定到配电板(见图8)。在一些实施例中，狭缝728可被提供在外壳702的外部、在排气口708a-b之间以增大排气口708a-b附近的外表面面积用于改善对离开排气口708a-b的电弧气体和电弧副产物的冷却。
到目前为止，已经参考裸母线和母线组示出和描述了本文公开的灭弧室的例子。图8示出了连接到示例的配电板800的公开的灭弧室的例子。这里示出的配电板800可类似从美国施耐德电气有限公司购买的配电板的I-LineTM系列中的一个，但是将理解本文公开的发明构思同样适用于其他类型的配电板。在图8的例子中，配电板800具有安装盘802，在安装盘802中形成有一系列的安装孔804。安装孔804允许一个或多个断路器806通过连接到断路器806的安装支架808安装在安装盘802上。断路器806形成包围由其中的水平安装的、平行且间隔开的母线构成的母线组的外壳810的一部分。空隙充填器(blank filler)812可以用来填充配电板800上的任何未使用的断路器安装空间以保持外壳810的完整性。根据公开的实施例，灭弧室814可以然后在外壳810的端部连接到配电板800以熄灭和消耗可能在外壳810内形成的任何电弧，如上所述。螺栓或其它紧固件816和法兰盘818可以用来将组件固定在一起。
根据上文的描述，可以看出，本文公开的灭弧室可以以许多方式实现而没有偏离公开的实施例的范围。图9以流程图900的形式提供了一般准则，根据本公开的实施例，其可以用于任何实现来熄灭电弧。
如流程图900所示，在块902，熄灭电弧开始于在灭弧室接收电弧或以其它方式允许电弧在灭弧室中的两条母线之间形成。灭弧室中的任何回流阀最初处于打开状态以允许电弧和电弧副产物进入灭弧室，但一旦电弧在灭弧室中，这些回流阀被迫由电弧产生的压力关闭，如在块904指示的。在块906，电弧被拉长或以其它方式符合灭弧室中的侧廊道内的弓形或蛇形形状。然后在块908，由电磁力沿侧廊道朝向母线的终端引导电弧。在块910，电弧从侧廊道转移到灭弧室的中心，在此电弧失去蛇形形状而呈现膨胀或扩张形状。在块912，来自灭弧室的电弧气体的压力然后将电弧推出母线的终端以外到它不再能够维持并随后消散的程度。在块914，来自电弧的电弧气体和电弧副产物从灭弧室排出。
虽然已示出和描述了本公开的特定方面、实现和应用，应理解本公开不限于本文公开的精确的结构和组成，且从前面的描述中，各种修改、改变和变型可能是明显的，而不背离在所附权利要求中限定的公开的实施例的精神和范围。

Claims (19)

1.一种用于配电设备的灭弧装置，包括：
外壳，所述外壳具有电弧转移区和灭弧区，所述电弧转移区包括所述外壳的入口并且所述灭弧区包括所述外壳的排气口；
绝缘的相屏障，所述绝缘的相屏障被设置在所述电弧转移区内并沿着所述外壳纵向延伸到所述灭弧区中，所述外壳具有在所述绝缘的相屏障的每一侧与所述绝缘的相屏障形成侧廊道的侧壁；及
电弧延伸器，所述电弧延伸器被连接到所述绝缘的相屏障并在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸，所述电弧延伸器被配置为远离所述侧廊道并朝向所述外壳的中心转移电弧。
2.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中所述电弧延伸器包括导弧板，所述导弧板被连接到所述绝缘的相屏障并在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸。
3.根据权利要求2所述的灭弧装置，其中所述电弧延伸器还包括屏障延伸件，所述屏障延伸件被连接到所述导弧板并在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸。
4.根据权利要求1所述的灭弧装置，其中所述电弧延伸器包括在所述绝缘的相屏障上的、在所述灭弧区内沿着所述外壳纵向延伸的锥形部分，随着所述锥形部分在远离所述绝缘的相屏障的方向上延伸，所述锥形部分具有逐渐变窄的宽度。
5.根据权利要求1所述的灭弧装置，还包括C形的通道构件，所述C形的通道构件从所述外壳的每个侧壁突出并沿所述外壳在所述绝缘的相屏障附近纵向延伸，所述C形的通道构件为所述绝缘的相屏障的每一侧的所述侧廊道提供了C形。
6.根据权利要求1所述的灭弧装置，还包括设置在所述外壳的所述入口处并被配置为便于电弧副产物进入所述外壳内的汇集装置。
7.根据权利要求1所述的灭弧装置，还包括设置在所述外壳的所述入口附近的回流阀，所述回流阀可操作以阻止所述外壳内的电弧副产物通过所述外壳的所述入口往回逸出。
8.一种母线组件，具有根据权利要求1所述的灭弧装置，所述母线组件还包括多条母线和灭弧室，所述多条母线彼此平行地间隔开，所述灭弧室安装在所述多条母线中的至少两条母线的终端上，并且所述绝缘的相屏障设置在所述电弧转移区内且平行于所述多条母线并沿所述电弧转移区纵向延伸到所述灭弧区中。
9.根据权利要求8所述的母线组件，还包括从所述灭弧室的侧壁突出并沿所述电弧转移区纵向延伸的C形的通道构件，所述C形的通道构件与沿所述电弧转移区纵向延伸的所述绝缘的相屏障限定C形侧廊道。
10.根据权利要求8所述的母线组件，还包括被连接到所述绝缘的相屏障并沿所述灭弧区纵向延伸的导弧板。
11.根据权利要求10所述的母线组件，还包括被连接到所述导弧板并沿所述灭弧区纵向延伸的屏障延伸件。
12.根据权利要求8所述的母线组件，还包括沿所述灭弧区从所述绝缘的相屏障纵向延伸的锥形部分，随着所述锥形部分在远离所述绝缘的相屏障的方向上延伸，所述锥形部分具有逐渐变窄的宽度。
13.根据权利要求8所述的母线组件，还包括沿所述灭弧室的中心设置在所述灭弧室中的排气口，所述排气口被配置为排出来自所述灭弧室的电弧副产物。
14.根据权利要求8所述的母线组件，还包括设置在所述灭弧室的入口处并被配置为便于电弧和电弧副产物进入所述灭弧室内的汇集装置。
15.根据权利要求8所述的母线组件，还包括设置在所述灭弧室的入口处的回流阀，所述回流阀被配置为阻止所述灭弧室内的热气体通过所述灭弧室的所述入口往回逸出。
16.一种熄灭发生在母线之间的电弧的方法，包括：
在灭弧室中接收电弧，所述电弧发生在至少两条母线之间，每条母线与另一条母线平行地间隔开，每条母线具有远离电流源延伸的终端，所述灭弧室被安装在所述母线的所述终端上；
在所述灭弧室的至少一个侧廊道内使所述电弧符合弓形形状；
在所述至少一个侧廊道内朝向所述母线的所述终端移动所述电弧；
自所述母线的所述终端沿所述灭弧室的纵轴聚集所述电弧，所述聚集导致所述电弧从所述弓形形状改变成扩张的形状；及
将所述电弧延伸到超过所述母线的所述终端足够远使得所述电弧被熄灭。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，移动所述电弧包括沿着相屏障引导所述电弧，所述相屏障沿着所述灭弧室的长度延伸。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，聚集所述电弧包括沿着所述灭弧室的中心将所述电弧转移到被连接到所述相屏障的导弧板上。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，聚集所述电弧包括围绕从所述相屏障沿着所述灭弧室的纵轴延伸的锥形部分转移所述电弧。
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