CN105743007B - 耐电弧配电设备和用于限制电弧爆炸的损害的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于处理内部电弧的方法。用于控制和限制由配电设备中的电弧造成的损害的方法和系统提供了使用过滤器或其他多孔基底以从电弧副产物吸收能量的冷却组件。基于滤波器的冷却组件可与具有腔室和通风口的被动电弧管理装置一起使用，该腔室具有控制和/或熄灭电弧的尺寸和形状，并且通风口用于将电弧副产物排出到冷却过滤器组件内。基于过滤器的冷却组件可以与电弧管理装置中的任何通风管道或管成直线地安装，或安装在其端部，或作为其替代物，或安装在电弧管理装置的背板等，以从电弧副产物吸收能量、将它们冷却到安全温度并将它们排放到设备机柜内。

Description

耐电弧配电设备和用于限制电弧爆炸的损害的方法

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13/452145、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14/501946、题为“用于主断路器线路侧电源导体的被动电弧保护(Passive Arc Protection for MainBreaker Line Side Power Conductors)”的美国申请；与本申请同时提交的申请号为14/585477、题为“母线端灭弧室”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电源母线(Panelboard Power Bus withArc Transfer for Passive Arc Control)”的美国申请(分别地，案卷号CRC-0266，、CRC-0275，、CRC-0299，、CRC-0300和CRC-0304)，所有申请均通过引用全部并入本文。

发明领域

本发明大体涉及用于控制和限制由配电设备中的飞弧造成的损害的方法和系统，并且更具体地，涉及用于冷却由这种飞弧产生的副产物的方法和系统。

发明背景

飞弧或电弧故障是通过通常不导电的气体(通常为空气)的放电。这种飞弧可以发生在低压配电设备内部的不同电位的暴露的导体之间，如相邻的母线或母线与地之间。当电弧穿过空气间隙从一个导体跳跃到另一个时，它可以拉伸并弯曲以沿着穿过空气间隙的最小阻力路径。

意外和/或不受控制的内部飞弧的危险是众所周知的，并且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。典型的配电设备中的电弧爆炸可以释放大量的能量，其可产生强烈的压力、极热的气体、汽化了的金属/聚合物和其他有害的副产物。

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。被动技术可包括遏制和定向排放电弧能量和气体。其他被动电弧控制技术可以包括加固结构以更好经受来自电弧的副产物。上述被动方法都不能限制飞弧事件的持续时间。

此外，一些被动内部电弧管理装置，例如耐弧开关设备及类似物，使用通风管道和/或管来排放电弧副产物。然而，热气体、汽化了的金属/聚合物和其它副产物即使在离开管或管道后仍然保持足够热而保持导电、潜在地损坏其他部件。在部件和装配劳动力上必须花费额外的费用以解决这些问题。

因此，存在用于控制和限制由配电设备中的电弧造成的损害以及尤其是由这些电弧产生的非常热的副产物造成的损害的改进的方式的需求。

所公开实施例的概述

本文公开的实施例针对涉及用于控制和限制由配电设备中的电弧造成的损害的方法和系统。该方法和系统提供了使用过滤器或其他多孔基底吸收来自由电弧产生的极热的气体、汽化了的金属/聚合物和其他有害的副产物的能量的冷却组件。基于过滤器的冷却组件可以设置在任何具有电弧室和通风口的被动电弧管理装置上，安装到该被动电弧管理装置中，和以其他方式与该被动电弧管理装置一起使用，所述电弧室具有控制和/或熄灭电弧的尺寸和形状，通风口用于将电弧副产物排出。例如，这些电弧管理装置可包括来自美国施耐德电气公司的ArcBlok^TM技术和在上面提到的相关申请中更详细描述的类似技术。电弧管理装置可以将过滤后的和冷却的电弧副产物排出或转移到配电设备的诸如周围的机柜的外壳内的通风区。基于过滤器的冷却组件可以安装在与电弧管理装置一起使用的“封闭系统”通风管的适当位置，无论是位于电弧管理装置的背板中，在电弧管理装置的母线端通风口，或类似地方。电弧副产物可以通过基于过滤器的冷却组件过滤以将它们冷却到在它们从电弧管理装置被释放后它们不再导电且不再能够重燃(例如，2000°F)的温度。

在一些实现中，基于过滤器的冷却组件可采用具有足够高的表面积与横截面比的蜂窝式过滤器以将电弧副产物快速冷却到它们不再导电且不再能够重燃的温度。蜂窝式过滤器可以是不锈钢蜂窝过滤器或芳纶纤维蜂窝过滤器，如可从密歇根的泽兰的Plascore公司购买的那些。两个或多个蜂窝式过滤器然后可以以重叠或交错的方式彼此堆叠来增加电弧副产物在每个过滤器内必须通过的通道数量。这种重叠或交错具有逐渐增加在电弧副产物通过过滤器时从它们吸收能量的比率的效果。壳体或外壳可用于容纳或以其他方式将重叠的蜂窝过滤器保持在冷却组件内。然后，基于过滤器的冷却组件可以与电弧管理装置中的任何通风管成直线地安装，或安装在任何通风管的端部，或作为任何通风管的替代物，以在电弧副产物从电弧管理装置被排放时从它们吸收能量。

在一些实现中，基于过滤器的冷却组件可以采用具有足够低的孔隙率的筛网或滤网型过滤器，以在很短的时间内将电弧副产物冷却到它们不再导电且不再能够重燃的温度。滤网型过滤器可以是由逐渐变细的金属滤网层组成的多滤网过滤器，其类似于用作从美国施耐德电气公司购买的断路器专用过滤器的过滤器。已发现这种滤网型过滤器在用于冷却目的时能够吸收大量的能量。与蜂窝式过滤器一样，基于滤网型过滤器的冷却组件可以随电弧管理装置安装，以在电弧副产物从被动电弧管理装置被排放时从它们吸收能量。

在一般操作中，当在耐电弧配电设备中出现电弧时，电弧副产物通过电弧管理装置的基于过滤器的冷却组件被排放。基于过滤器的冷却组件从副产物迅速吸收能量以将它们的温度从约5000°F或更高降低到它们不再导电且不再能够重燃的温度。

在某些情况下，与基于过滤器的冷却组件一起使用的特定类型的过滤器可能过分限制或阻塞配电设备中正常的对流气流，这可与多滤网过滤器的情况一样。在这种情况下，可在冷却组件中提供止回阀或类似物以方便对流气流。在正常的对流气流期间，止回阀保持打开，但在电弧管理装置的压力突然增加时，例如可能由电弧爆炸引起的，立即关闭正常气流。

概括地讲，一方面，公开的实施例涉及一种耐电弧配电设备。除其他组件外，该耐电弧配电设备包括：被动电弧管理装置，其被安装在耐电弧配电设备上；通风口，其在电弧管理装置中形成，并具有排出由耐电弧配电设备中发生的电弧产生的电弧副产物的尺寸和形状；以及过滤器外壳，其位于电弧管理装置上，过滤器外壳具有容纳在其中的冷却过滤器，冷却过滤器被定位成接收从所述通风口排出的电弧副产物。所述冷却过滤器具有足够高的热吸收能力以将所述电弧副产物冷却到所述电弧副产物不再能够重燃的温度。

在一些实施例中，所述过滤器外壳是导流阀，所述导流阀被配置为在正常操作期间为对流气流保持打开，并且在所述电弧管理装置中出现突然的压力增大时，关闭对流气流。

在一些实施例中，所述冷却过滤器包括蜂窝式过滤器。

在一些实施例中，所述冷却过滤器包括以交错的方式彼此层叠的多个蜂窝式过滤器。

在一些实施例中，所述冷却过滤器包括具有多个逐渐变细的滤网层的滤网型过滤器。

在一些实施例中，所述冷却过滤器主要由以下材料之一组成：不锈钢和芳纶纤维。

在一些实施例中，所述电弧管理装置包括通风管道且所述过滤器外壳被安装在所述电弧管理装置的所述通风管道上。

在一些实施例中，所述电弧管理装置包括用于导体母线组件的后部模具，且所述过滤器外壳被安装在所述电弧管理装置的所述后部模具中。概括地讲，另一方面，公开的实施例涉及一种限制来自配电设备中的电弧爆炸的损害的方法。该方法除其他事情外包括，在电弧管理装置的腔室中接收电弧，将从所述电弧产生的电弧副产物引导到所述电弧管理装置中的通风口，过滤所述电弧副产物到所述电弧副产物不再能够重燃的温度，及从所述电弧管理装置中释放所过滤的电弧副产物。

在一些实施例中，所过滤的电弧副产物被释放到所述配电设备的机柜中。

在一些实施例中，使用蜂窝式过滤器执行过滤。

在一些实施例中，使用以交错的方式彼此层叠的多个蜂窝式过滤器执行过滤。

在一些实施例中，使用具有多个逐渐变细的滤网层的滤网型过滤器执行过滤。

在一些实施例中，在所述电弧副产物离开被连接到所述电弧管理装置的通风管道时，过滤发生。

在一些实施例中，在所述电弧副产物离开所述电弧管理装置的后部模具时，过滤发生。

在一些实施例中，所述方法还包括当在所述电弧管理装置中存在突然的压力增大时，关闭所述电弧管理装置中的对流气流。

附图简述

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示出了根据本文公开的一个或多个实施例的具有电弧管理装置的设备柜和断路器，电弧管理装置带有冷却组件；

图2是根据本文公开的一个或多个实施例的具有示例性的冷却组件的断路器和电弧管理装置；

图3是根据本文公开的一个或多个实施例的具有示例性的冷却组件的另一断路器和电弧管理装置；

图4是根据本文公开的一个或多个实施例的具有示例性的冷却组件的电弧管理装置；

图5是根据本文公开的一个或多个实施例的示例性的冷却组件；

图6A-6C示出了根据本文公开的一个或多个实施例的用于冷却组件的示例性过滤器；

图7A-7B示出了根据本文公开的一个或多个实施例的可选的示例性的止回阀冷却组件；

图8是根据本文公开的一个或多个实施例的具有可选布置的冷却组件的断路器和电弧管理装置；

图9是根据本文公开的一个或多个实施例的具有可选布置的冷却组件的另一种断路器和电弧管理装置；

图10是根据本文公开的一个或多个实施例的具有可选布置的冷却组件的又一种断路器和电弧管理装置；及

图11是根据本文公开的一个或多个实施例的用于将电弧副产物冷却到低于重燃的导电温度的示例性方法的流程图。

公开的实施例详细描述

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化的最终目标。这样的特定于实现的决定可包括，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容易产生许多和各种修改和替代形式。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，是为了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，用于配电设备的诸如抽出式断路器(draw out circuit breaker)的示例性机柜100的内部的局部视图被示出。机柜100被设计为容纳多个抽出式断路器，其中一个被指示为104。例如，这样的机柜100可以是可以提供电弧闪光保护的电动机控制中心(MCC)机柜、负荷中心机柜、开关设备机柜，如美国施耐德电气公司的Power-Zone耐电弧低压开关设备，等等。

抽出式断路器104被专门设计为放在机柜100的架子上和从架子取出用于维修和其他目的。现在已知这样的抽出式断路器104被配备有被动电弧管理装置106以帮助控制和限制由飞弧造成的损害。可以与抽出式断路器104一起使用的被动电弧管理装置的例子包括美国施耐德电气公司的电弧管理装置的ArcBlok^TM族，如上面提到的。对于抽出式断路器，电弧管理装置106可以具有由以下形成的电弧室：断路器的背面、自断路器的背面延伸的集群挡板(surrounds)，且这两部分被接合成自后部模具(back-mold)延伸的相屏障和后部模具本身，如在上面提到的第13/452145号(案卷号CRC-0266)美国申请中描述的。电弧管理装置106安装有分别从装置的顶部和底部突出的通风管或通风管道108和110，以将电弧副产物排出或转移到如本文所述的冷却过滤器中。然后冷却过滤器可以将电弧副产物释放到开关设备机柜内部的通风区112。

根据公开的实施例，一个或多个电弧副产物冷却组件，也被称为冷却过滤器，可以被设置在电弧管理装置106和其管道上，安装在电弧管理装置106和其管道中，或以其它方式与电弧管理装置106和其管道一起使用，以在电弧副产物被释放到机柜内部112的通风区之前将它们冷却。冷却组件采用过滤器或其他多孔基底以从电弧产生的热气体、汽化了的金属/聚合物和其他有害的副产物吸收能量。基于过滤器的冷却组件则可以用来将电弧副产物从它们的典型温度(如5000°F)冷却到在它们被释放到机柜内部112之后它们不再导电且不再能够重燃(例如，2000°F)的温度。

图2示出了如本文所公开的配备有具有冷却组件的电弧管理装置的抽出式断路器200的例子。抽出式断路器200，这里没有示出抽出式底盘，具有其中可以容纳用于三相电源的单独的断路器极(没有明确显示)的外壳202。如第13/452145号美国申请中描述的，断路器200通过其集群防护罩组件207在母线组件的后部模具211处与相屏障接合，从而形成电弧管理装置204。电弧管理装置204具有上面固定有几个安装法兰210a、210b和210c的顶盖206，以及上面固定有几个止回阀212a、212b和212c(这里只有一个止回阀212a可见)的底盖208。安装法兰210a-c被定位在顶盖206的通风孔或通风口(这里不可见)上方，每个通风口一个法兰，而止回阀212a-c被定位在底盖208的通风孔或通风口，每个通风口一个阀且每个导电相(conductive phase)一个通风口。这些止回阀212a-c通过以下方式进行操作：在平常操作中通过保持打开以允许对流气流越过每个母线导体相(未显示)，但在存在电弧爆炸的高压力时立即关闭，并迫使电弧副产物通过顶盖206中的通风孔或通风口。

顶盖206中的通风孔或通风口通向管状延伸部214a、214b和214c，管状延伸部214a、214b和214c从安装法兰210a-c垂直延伸到与管状延伸部214a、214b和214c垂直走向的公共通风管或管道216。公共通风管216、管状延伸部214a-c和安装法兰210a-c允许电弧副产物从电弧管理装置204移动到机柜内部112(图1)，且根据实施例，可以形成为单一件或单独的部件。如本文将进一步描述的，基于过滤器的冷却组件218则可设置在公共通风管216的端部上面以在电弧副产物进入机柜内部通风区112时将它们冷却。

在一般的操作中，当在其中一个抽出式断路器200中发生电弧时，在电弧管理装置204内产生巨大的压力。强烈的压力使通常为对流气流打开的止回阀212a-c立即关闭。这迫使电弧产生的电弧副产物通过顶盖206中的通风孔或通风口涌入公共通风管216，通过基于过滤器的冷却组件218，并出来后进入机柜通风区112。由于电弧副产物通过基于过滤器的冷却组件218，来自电弧副产物的能量被迅速吸收，以将其温度从约5000°F或更高降低到它们不再导电且不再能够重燃的较低温度(例如，2000°F)。冷却的和不导电的电弧副产物然后被释放在机柜内部，如果需要的话，被释放到机柜外部。

注意通风管216和基于过滤器的冷却组件218不需要从电弧管理装置204的顶部突出，且在一些实施例中，例如，可能与止回阀212a-c互换位置，使得通风管216从电弧管理装置204的底部突出。

如图3所描绘的，基于过滤器的冷却组件也可以直接部署在电弧管理装置上而不是在通风管的端部。根据本实施例的抽出式断路器300可类似于前一实施例中的抽出式断路器200，并具有在其后部形成的电弧管理装置304。与前一实施例一样，该断路器300通过其集群防护罩组件307在母线组件的后部模具311处与相屏障接合以形成电弧管理装置304。电弧管理装置304可具有底盖308，几个止回阀312a、312b和312c(这里只有一个止回阀312a可见)在底盖308中的通风孔或通风口上方被安装在底盖308上，每个通风口一个阀且每个导电相一个通风口。然而，代替通风管216，该实施例中的电弧管理装置304具有几个安装在电弧管理装置304上的基于过滤器的冷却组件318a、318b和318c。例如，这些基于过滤器的冷却组件318a-c可以在顶盖306中的通风孔或通风口上方直接附接到顶盖306。基于过滤器的冷却组件318a-c然后可以用来在来自电弧管理装置304的电弧副产物被释放到机柜内部(见图1)之前冷却电弧副产物。

在图4中以400示出电弧管理装置的一部分的内部视图。注意只有电弧管理装置400的一半在图4中示出，另一半附接到抽出式断路器的背面。图4所示的电弧管理装置400的一半可能包括几乎相同的平行和等距的相屏障402。这些相屏障，有时被称为相挡板402，与顶盖406和底盖408一起将电弧管理装置400的后部模具一半的内部划分为三个单独的灭弧室404a、404b和404c，其有助于捕获在任何一相导体中出现的电弧副产物并使其流通。基于过滤器的冷却组件418a、418b和418c然后可以在灭弧室404a-c的正上方安装在顶盖406上，每室一个冷却组件。同样，止回阀412a、412b和412c(或类似阀)可以在灭弧室404a-c的正下方安装在底盖408上。通风口被定位在顶盖和底盖406和408中，分别在冷却过滤器组件418a-c的下方和止回阀412a-c和上方，以使周围的气流通过灭弧室404a-c。这里仅底盖408中的通风口405a、405b和405c是可见的。

图5示出了根据本文公开的实施例的基于过滤器的冷却组件500的示例性实现。当然理解的是，除了这里示出的之外的其他布置也可以使用，而不背离公开的实施例的范围。在图5中，冷却组件500具有大致圆柱形的外壳502，外壳502在大致为矩形的安装法兰504上且具有大致为圆形的开口506。冷却组件500还包括密封圈508、冷却过滤器510或其他多孔基底、支撑环512和托架514。当这些各种组件组装在外壳502内时，支撑环512坐于托架514上，而冷却过滤器510安装于支撑环512内(即在支撑环的内径内)，以及密封圈508被放在支撑环的顶部512。密封圈508具有小于冷却过滤器510的外径的内径，这有助于将过滤器510固定到支撑环514。同样地，圆形开口506具有小于密封圈508的外径的直径，这有助于将密封圈508固定在外壳502内，并因此将冷却过滤器510固定在外壳502内。外壳502可然后通过安装法兰504被紧固或以其它方式在电弧管理装置中的通风口518上方被固定到电弧管理装置(例如，在其顶盖上)。

具有足够高的热吸收能力的任何适合的过滤器或其他多孔基底可用于冷却过滤器510。主要的要求是冷却过滤器510能够在很短的时间内(如几毫秒)将电弧副产物从典型的电弧爆炸温度(如5000°F)冷却到它们不再导电且不再能够重燃的温度(例如，2000°F)。适当的冷却过滤器510的例子可以包括筛网或滤网型过滤器，其具有足够低的孔隙率以在较短的时间内将电弧副产物冷却到需要的温度(或更低)。冷却过滤器510也可能是具有足够高的表面积与横截面比以在较短的时间内将电弧副产物冷却到需要的温度或更低的蜂窝式过滤器。也可以使用能够进行所需的冷却的其他类型的过滤器，而不偏离公开的实施例的范围。

用作冷却过滤器的蜂窝式过滤器的例子在图6A-6C中以600处示出。从图6A的透视图中可以看出，蜂窝式过滤器600类似于连接在一起的一系列的六边形单元602，所以在单元602之间没有空间或间隙。这样的蜂窝式过滤器600优选是不锈钢蜂窝式过滤器或芳纶纤维蜂窝式过滤器，如可从Plascore公司购买的蜂窝式过滤器，但其他合适的材料也可以使用，而不背离公开的实施例的范围。虽然在本文中使用术语“蜂窝式”，不旨在公开的实施例的这方面被限制到六角形壁结构。在任何情况下，两个或两个以上的这些蜂窝式过滤器600a、600b和600c可以以重叠和交错的方式彼此堆叠在一起，如图6B的侧视图所描绘的，以形成可用于本文公开的基于过滤器的冷却组件的冷却过滤器610。蜂窝式过滤器600a-c的重叠或交错的堆叠通过六边形单元602中的开口的偏移层使渠道化加倍，通过其电弧副产物必须通过每一个蜂窝式过滤器600a-c，如图6C的平面图所描绘的。这具有在电弧副产物通过每个蜂窝式过滤器600a-c时逐渐增大从电弧副产物吸收的能量的比率的效果。

另一方面，筛网或滤网型过滤器不一定有类似于蜂窝式过滤器600a-c的偏移的开口。这些滤网型过滤器可能仅仅有逐渐变小的开口。滤网型过滤器依靠导致大的总表面积的极低的孔隙率，以将电弧副产物冷却到必要的温度或更低。滤网型过滤器可以是由逐渐变细的金属滤网层组成的多滤网过滤器，其类似于用作从美国施耐德电气公司购买的断路器专用过滤器的过滤器。这种断路器(滤网型)过滤器已被观察到在用于冷却目的时吸收大量的能量。

根据本文公开的实施例，使用了上面所描述的滤网型过滤器的基于过滤器的冷却组件700的示例性实现在图7A-7B中示出。当然还可以使用除这里示出的示例性的布置之外的其他布置，而不背离公开的实施例的范围。由于滤网型冷却过滤器具有非常低的孔隙率，如果以与蜂窝式过滤器相同的方式实施的话，在正常操作条件下它可能会阻碍或阻止对流气流。因此，基于过滤器的冷却组件700优选实现为阀型，其在正常操作条件下允许对流气流，但在电弧事件发生时将通过滤网型冷却过滤器使所有流转向。这样的“导流阀”的例子在图7A示出。

在图7A可以看到，基于过滤器的冷却组件700类似于图5的基于过滤器的冷却组件500，除了它被构造成导流阀外。大致圆柱形的外壳702在大致为矩形的安装法兰704上且具有大致为圆形的开口706，及密封圈710、支撑环714和托架716。不同于基于过滤器的冷却组件500，基于过滤器的冷却组件700使用渐进的滤网型过滤器作为冷却过滤器712。当各种部件被组装在外壳702内时，滤网型冷却过滤器712在支撑环714的内径内被安装在其内侧，并且密封圈710被放在支撑环714的顶部。密封圈710具有比滤网型冷却过滤器712的外径大的内径，这有助于将冷却过滤器712固定到支撑环714。同样，开口706具有小于密封圈710的外径的直径，这有助于将密封圈710固定到支撑环714，并因而将冷却过滤器712固定到支撑环714。支撑环714依次坐于托架716上。弹簧或其他偏置机构708在外壳702中的密封圈710和开口706之间提供以偏置或以其他方式推动密封圈710，并因此偏置或以其他方式推动冷却过滤器712，远离开口706以促进密封圈710和冷却过滤器712周围的对流气流。外壳702可然后通过安装法兰704在电弧管理装置中的通风口720上方被紧固或以其它方式被固定到电弧管理装置(例如，在其顶盖上)。

上述导流阀的操作在图7B被描绘。在正常操作条件下，对流空气可在密封圈710和冷却过滤器712周围循环和流动，并从开口706出来。当电弧发生时，由电弧产生的强烈压力朝向外壳702推动支撑环714、冷却过滤器712和密封圈710，如标记为“P”的箭头指示的，从而阻止进一步的对流气流。所有随后的流，包括电弧副产物流，被强制通过冷却过滤器712，如标记为“B”的箭头所指示的，导致电弧副产物通过冷却过滤器712冷却。

应注意对于蜂窝式冷却过滤器510不需要使用导流阀，如参照图5讨论的。蜂窝式冷却过滤器510不具有与滤网型冷却过滤器712相同的低孔隙率，因此不将对流气流阻碍或限制到与滤网型冷却过滤器712相同的程度。由于这个原因，蜂窝式冷却过滤器也不需要使用止回阀，如参照图2和3讨论的。蜂窝式冷却过滤器510可以因此被包含到电弧管理装置而无需任何阀，这相对于包含滤网型冷却过滤器712的导流阀的电弧管理装置而言，可显著提高电弧管理装置的操作可靠性(即，较少的活动部件)。

在图8-10中示出滤网型冷却过滤器的应用。其中示出了配备了电弧管理装置的抽出式断路器的例子，该电弧管理装置采用本文公开的基于过滤器的冷却组件。

首先参考图8，示出了抽出式断路器800，其具有安装到抽出式底盘806的外壳802。外壳802具有容纳在其中的多个单独的断路器极(没有显示)以及附接到其上的电弧管理装置804。电弧管理装置804具有几个面向后部的从其顶部突出的L形通风管812a、812b和812c，一个通风管用于断路器和导电母线相的每一极。每个通风管812a-c具有安装在其端部用于冷却从通风管道离开的电弧副产物的基于过滤器的冷却组件814a、814b和814c。当这些冷却组件814a-c采用上面所讨论的滤网型冷却过滤器时，在这些实施例中它们被实现为导流阀。

图9示出了基于过滤器的冷却组件的例子，其安装在电弧管理装置904的后部模具901正上方，而不是在通风管的端部。在这里，代替通风管，基于过滤器的冷却组件914a、914b和914c被直接安装到用于每个导体相的电弧管理装置904的顶部。再次，当这些冷却组件914a-c采用可能阻碍对流气流的滤网型冷却过滤器时，它们被实现为在正常操作中会以其他方式允许对流气流的导流阀。

图10示出了一个例子，其中本文讨论的滤网型冷却过滤器被提供在电弧管理装置1004的后部模具1001内的后通风口中。在这些实施例中，除了电弧管理装置1004的顶部的止回阀1014a-c下的外界通风口外，电弧管理装置1004也具有在装置的后部模具1001中的后通风口1010a、1010b和1010c。后通风口1010a-c被定位在后部模具1001中使得有一个后通风口用于排出或转移来自每个导体相的电弧副产物。滤网型冷却过滤器1012a、1012b和1012c则可被安装在每个后通风口1010a-c中用于在电弧副产物离开后通风口时将它们冷却。并且因为这些滤网型冷却过滤器1012a-c可阻碍对流气流，常规的止回阀1014a、1014b和1014c已被提供以允许在正常操作期间对流气流通过电弧管理装置1004，并在有电弧爆炸时迫使高压副产物通过冷却过滤器1012a-c。

基于前面的描述，可以看出，本文公开的电弧副产物冷却实施例可以以多种方式在电弧管理装置中实现。图11以流程图1100的形式提供了可以与根据公开的实施例的用于冷却电弧副产物的电弧管理装置的任何实现一起使用的一般准则。

如流程图1100所示，冷却电弧副产物开始于在块1102接收或捕获电弧管理装置中的电弧副产物。在块1104，电弧副产物被引导到电弧管理装置的通风口。这些通风口可位于电弧管理装置的顶部、底部和/或其后部模具中，且采用如本文所述的一个或多个冷却过滤器以在电弧副产物逸出通风口时将它们冷却。在块1106，本文公开的冷却过滤器从电弧副产物吸收能量以将它们冷却到低于它们不再导电且不再能够重燃的温度。在块1108，这样过滤的电弧副产物然后被释放或以其他方式从电弧管理装置转移到机柜内部(见图1)。

虽然已经示出和描述了本公开的特定的方面、实现和应用，将理解本公开不局限于本文公开的精确的构造和组成，且从前面的描述中，各种修改、变化和变型可能是明显的，而不偏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 (12)

1.一种耐电弧配电设备，包括：

被动电弧管理装置，其被安装在所述耐电弧配电设备上；

通风口，其在所述被动电弧管理装置中形成，并具有排出由所述耐电弧配电设备中发生的电弧产生的电弧副产物的尺寸和形状；以及

过滤器外壳，其位于所述被动电弧管理装置上，所述过滤器外壳具有容纳在其中的冷却过滤器，所述冷却过滤器被定位成接收从所述通风口排出的所述电弧副产物；

其中所述冷却过滤器具有足够高的热吸收能力以将所述电弧副产物冷却到所述电弧副产物不再能够重燃的温度，所述冷却过滤器包括以下之一：蜂窝式过滤器或具有多个逐渐变细的滤网层的滤网型过滤器。

2.根据权利要求1所述的耐电弧配电设备，其中所述过滤器外壳是导流阀，所述导流阀被配置为在正常操作期间为对流气流保持打开，并且在所述被动电弧管理装置中出现突然的压力增大时，关闭对流气流。

3.根据权利要求1所述的耐电弧配电设备，其中所述蜂窝式过滤器包括以交错的方式彼此层叠的多个蜂窝式过滤器。

4.根据权利要求1所述的耐电弧配电设备，其中所述蜂窝式过滤器主要由以下材料之一组成：不锈钢和芳纶纤维。

5.根据权利要求1所述的耐电弧配电设备，其中所述被动电弧管理装置包括通风管道且所述过滤器外壳被安装在所述被动电弧管理装置的所述通风管道上。

6.根据权利要求1所述的耐电弧配电设备，其中所述被动电弧管理装置包括用于导体母线组件的后部模具，且所述过滤器外壳被安装在所述被动电弧管理装置的所述后部模具中。

7.一种限制来自配电设备中的电弧爆炸的损害的方法，包括：

在电弧管理装置的腔室中接收电弧；

将从所述电弧产生的电弧副产物引导到所述电弧管理装置中的通风口；

使用冷却过滤器过滤所述电弧副产物到所述电弧副产物不再能够重燃的温度，所述冷却过滤器包括以下之一：蜂窝式过滤器或具有多个逐渐变细的滤网层的滤网型过滤器；以及

从所述电弧管理装置释放所过滤的电弧副产物。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所过滤的电弧副产物被释放到所述配电设备的机柜中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用以交错的方式彼此层叠的多个蜂窝式过滤器执行过滤。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述电弧副产物离开被连接到所述电弧管理装置的通风管道时，过滤发生。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，在所述电弧副产物离开所述电弧管理装置的后部模具时，过滤发生。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括当在所述电弧管理装置中存在突然的压力增大时，关闭所述电弧管理装置中的对流气流。