CN109802325A - 用于减少配电单元中的故障电弧的装置 - Google Patents

Abstract

在用于减少配电单元中的故障电弧的装置(1)中，包括壳体(2)、第一汇流排(3)和第二汇流排(4)，其中第一汇流排(3)具有第一电连接点(5)并且第二汇流排(4)具有第二电连接点(6)，其中第一汇流排(3)定位在距第二汇流排(4)一定距离处，建议在壳体(2)内，在用于故障电弧的预定燃耗点(7)处，第一汇流排(3)和第二汇流排(4)之间的击穿电压值最低，并且壳体(2)打开。

Description

用于减少配电单元中的故障电弧的装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于减少配电单元中的故障电弧的装置。

背景技术

在配电单元(例如电柜)中发生的故障电弧由于产生突然且不可预测的高功率而具有很大的危险，这可能具有爆炸效应。一方面，由于故障电弧造成的损坏，可能会发生长时间的不起作用和昂贵的维护。此外，在不正确执行维护工作的情况下经常发生故障电弧，因此操作员经常受伤。

在配电单元内产生故障电弧可能具有各种原因。通常，当配电单元接通时，留在配电单元中的工具或其他松散物体可能引起故障电弧。产生故障电弧的另一种可能性是，在关闭低压电源开关时，电离空气从配电单元排出并降低相之间的击穿电压。由于当关闭低压电源开关时也可能发生感应电压峰值，由于这两种效应的组合，可能在相之间产生故障电弧。

已知用于减少故障电弧的装置，其检测故障电弧的发生并在检测到故障电弧时使配电单元的相短路，从而从故障电弧中去除能量。

这种必须尽可能快地使相短路的装置非常复杂且制造昂贵。此外，快速关闭需要使用电子元件。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于减少上述类型的故障电弧的装置，通过该装置可以防止所述缺点，并且可以减少由故障电弧的发生造成的损坏，同时生产非常简单。

根据本发明，该目的通过权利要求1的特征实现。

因此，获得的优点是可以为故障电弧提供配电单元内的预定位置，即装置中的燃耗点，其中故障电弧可以在可控环境中燃烧直到配电单元关闭或故障电弧自熄。这是通过在第一汇流排和第二汇流排之间形成具有最低击穿电压的预定点的事实来实现的，在此点，故障电弧可以在存在电离气体的情况下产生，或者可以在配电单元内的另一个位置产生的情况下被捕获。通过敞开的壳体，一方面，电离气体可以进入和/或沿着配电单元的相位移动的故障电弧可以从配电单元的相引导到壳体内的燃耗点。因此，可以控制故障电弧的破坏性影响，并且可以保护设备和人员免受损坏而不使用诸如检测器之类的易于故障的部件。

从属权利要求涉及本发明的其他有利实施例。

在此明确地参考权利要求的措辞，由此认为权利要求是逐字再现的并且在此时通过引用的方式插入到说明书中。

附图说明

现在参考附图更详细地解释本发明，附图仅说明性地表示优选实施例。具体而言：

图1以轴测图示出了该装置的优选实施例；

图2以分解图示出了该装置的优选实施例；和

图3以平面图示出了该装置的优选实施例的一部分。

具体实施方式

图1至图3示出了用于减少配电单元内的故障电弧的装置1的优选实施例的至少部分，其包括壳体2、第一汇流排3和第二汇流排4，其中第一汇流排3具有第一电连接点5和第二汇流排4具有第二电连接点6，其中第一汇流排3定位在距第二汇流排4一定距离处。

装置1用于减少配电单元内的故障电弧。减少的发生在于防止了故障电弧的不受控传播，并且故障电弧可以在预定点释放其已被装置减小的能量。故障电弧是不需要的电弧。装置1包括壳体2，壳体2优选地具有上壳体部分13和下壳体部分14，它们可拆卸地彼此固定。

装置1还具有第一汇流排3和第二汇流排4。在这种情况下，汇流排3、4、10被认为是非绝缘的和实心的导体，适用于高电流，例如在汇流排配电系统中低压配电单元内使用的那些。第一汇流排3具有第一电连接点5，其设置用于连接到配电单元的第一相。第二汇流排5具有第二连接点6，其设置用于连接到配电单元的第二相。

第一汇流排3也定位在距第二汇流排4一定距离处，使得第一汇流排3不与第二汇流排4电接触。

在壳体2内，在用于故障电弧的预定燃耗点7处，第一汇流排3和第二汇流排4之间的击穿电压最低，并且壳体2打开。

因此，第一汇流排3和第二汇流排4以这样的方式形成：在被称为用于故障电弧的燃耗点7的预定点处，第一汇流排3和第二汇流排4之间的击穿电压具有最低值。击穿电压是产生电弧所需的电压。在这种情况下，特别假设存在电离空气以计算击穿电压。击穿电压主要由第一汇流排3和第二汇流排4的几何形状决定，特别是由第一汇流排3和第二汇流排4之间的最小距离决定。因此用于故障电弧的燃耗点7可以具体是其中第一汇流排3和第二汇流排4之间的距离最小的限制点。因此，故障电弧(如果存在的话)基本上仅在燃耗点7处燃烧而不离开装置1。

第一汇流排3和第二汇流排4之间的击穿电压在用于故障电弧的燃耗点7处最小的事实尤其意味着除了燃耗点7之外它相对于第一汇流排3和第二汇流排4之间的击穿电压处于最小值，以及特别是相对于预期要使用的配电单元的击穿电压。

壳体2打开的事实意味着壳体2具有用于未封闭的气体和/或故障电弧的入口15。因此，特别是在电源开关和/或故障电弧的故障切断过程的情况下可能产生的电离气体可以从外部引入壳体2中并且因此也引导到燃耗点7。在这种情况下，故障切断过程被认为是电源开关的关闭过程，其中发生异常高的电离气体放电。

由此获得的优点是可以为配电单元内的故障电弧提供预定点，即装置1内的燃耗点7，其中故障电弧可以在可控环境中燃烧直到配电单元关闭或发生故障电弧的自熄。这是通过在第一汇流排和第二汇流排之间形成具有最低击穿电压的预定点的事实来实现的，在此点，故障电弧可以在存在电离气体的情况下产生，或者可以在配电单元内的另一个位置产生的情况下被捕获。通过敞开的壳体2，一方面，电离气体可以进入和/或沿着配电单元的相位移动的故障电弧可以从配电单元的相引导到壳体内的燃耗点7。因此，可以控制故障电弧的破坏性影响，并且可以保护设备和人员免受损坏而不使用诸如检测器之类的易于故障的部件。

优选地，可以提供的是，装置1包括具有第三电连接点11的第三汇流排10，第三汇流排10定位在距第一汇流排3和第二汇流排4一定距离处，在壳体2内在用于故障电弧的另一预定燃耗点12处，第三汇流排10和第二汇流排4之间的击穿电压最低，其中，特别地，另一燃耗点12基本上以与第一汇流排3和第二汇流排4之间的燃耗点7相同的方式形成。结果，装置1可适用于具有三相的配电单元。

连接点5、6、11尤其可以定位在壳体2的外部。汇流排3、4、10然后可以从连接点5、6、11引导到壳体中。

为了形成连接点5、6、11，汇流排3、4、10可以在端部设置有槽，通过槽可以提供与相的螺纹连接。

汇流排3、4、10可以优选地主要由铜制成。

进一步优选地，配电单元，特别是包括用于减少故障电弧的装置1的电柜，设置在配电单元内。配电单元尤其可以具有相，其也由汇流排组成。这种配电单元通常用于主配电设施或工业设备中的低压应用中。

该装置可以优选地单独连接到相，即它可以没有额外的接地或PEN导体。

特别地，优选的是，配电单元具有电源开关，并且用于减少故障电弧的装置1位于电源开关区域中的配电单元内，特别是在电源开关的未受保护的路径中。电源开关尤其可以是开路电源开关和/或低压电源开关。在这种电源开关中，在关闭过程中产生的电弧通过开口借助空气吹出，使得电离空气在电源开关的区域中释放。在这种情况下，装置1可以连接到电源开关的相同相位。在这种情况下，装置1在电源开关区域中的布置意味着装置1靠近电源开关。特别地，装置1可以位于电源开关的未受保护的路径中。

在这种情况下，电源开关的未受保护的路径是电源开关处的配电单元的即使在电源开关关闭时也处于欠电压的部分。具体地，如果电源开关在下游路径上吹，因此受到保护，则由于电源开关的关闭过程，该断电路径不会受到危害，但是位于电源开关上游的未受保护的路径受到危害。故障电弧可以以受控方式在那里燃烧，直到另外的保护装置也使该部分断电。

装置1具体地可以由模块组成。在这种情况下，装置1已经作为成品单元提供，并且仅需要与配电单元的相连接。模块化装置1的优点在于它可以快速安装或更换。这是特别有利的，因为在发生故障电弧之后必须更换装置1。

或者，装置1可以直接安装在配电单元中。

特别地，有利的是，壳体2具有耐高温且电绝缘的包层部分8。包层部分8具有尽可能长地防止由于故障电弧而破坏壳体2的任务和从外部隔绝壳体2内部的任务。包层部分8还可以具有吸收由故障电弧释放的一部分热能并因此冷却故障电弧的功能。包层部分8也可以特别地由多个部分组成。

包层部分8尤其可以由陶瓷或石头构成，优选为耐火粘土。

优选地，包层部分8尤其可以由硬质塑料材料制成，该硬质塑料材料优选地由纤维增强，例如特别是Durostone。因此，包层部分8可以另外更好地抵抗由电弧引起的压力波。

根据装置1的优选实施例，壳体2具有围绕耐高温且电绝缘的包层部分8的附加外盖17。

或者，壳体2可以仅由包层部分8构成。

特别地，优选的是，第一汇流排3和/或第二汇流排4在燃耗点7处具有电极9。电极9尤其可以是汇流排3、4、10的一部分，其由与汇流排3、4、10的其余部分不同的材料制成。结果，可以更好地保护汇流排3、4、10的由于故障电弧而承受最高应力的部分以抵抗这些应力。

优选地，可以提供电极9由熔点高于1,200℃的金属或金属合金制成。

还可以优选地提供电极9具有凸起形状。由于凸起形状，可以提供用于故障电弧的限定的和更大的接触表面，从而减少磨损。而且，由于凸起形状，电场强度增加，结果可以降低击穿电压。凸起形状尤其可以具有基本上50mm的半径。

优选地，电极9由滑架螺栓16的头部形成。因此，电极9可以特别容易地形成。

与电极9相对的一侧可以优选地由对电极20形成。

对电极20尤其也可以具有凸起形状。

电极9和对电极20之间的最小距离优选地保持尽可能小，以便仍然符合所需的最小泄漏路径和气隙要求。

电极9和对电极20之间的最小距离可以特别地在10mm和15mm之间，优选地基本上为11.5mm。

此外，电极9可具有低于10^7A/(Vm)的电导率。因此，该电导率小于铜，其为约6×10^7A/(Vm)。由于导电率降低，故障电弧的电流值减小，从而减少了磨损。

特别有利的是电极9由钢，特别是不锈钢制成的情况。钢，特别是不锈钢,特别合适，因为由于其高机械强度、热阻和相对低的导电性而由故障电弧引起的磨损较低。

特别优选地，可以提供的是，在第一汇流排3和第二汇流排4之间布置有没有内置部件并且从连接点5、6延伸到燃耗点7的故障电弧传播区域。在这种情况下，电弧传播区域是从连接点5、6延伸到燃耗点7的自由空间，沿着该自由空间，在装置1外部产生的故障电弧可以不受阻碍地传播到燃耗点7。在这种情况下，尤其可以提供，在壳体2上汇流排3、4、10从外部穿入壳体2的位置处，汇流排3、4、10之间的空间不被壳体2包围。因此，可以在汇流排3、4、10之间形成未闭合的入口15。因此，最初在配电单元中传播的故障电弧可以被引导到燃耗点，然后保留它。

优选地，壳体2可以在连接点5、6、11的区域中设置有槽，汇流排3、4、10穿过该槽。槽尤其可以形成在壳体上部13和壳体下部14之间。

汇流排3、4、10的第一部分18可以具有板状形状，并且特别地，它们可以放置在平面中，其中优选地，第二汇流排4位于第一汇流排3和第三汇流排10之间。

第一汇流排3和第三汇流排10可以优选地基本上仅由第一部件18形成。

第二汇流排4可以优选地具有第二部件19，该第二部件19从平面突出并且在第一汇流排3和第三汇流排10上延伸。电极9可以位于第二部件19上。因此，燃耗点7、12可以很容易地生产。

通过绝缘间隔件21可以获得汇流排3、4、10之间的可靠间隔。

此外，具有孔的电绝缘分离件可以位于第一汇流排3和第二汇流排4之间的燃耗点7处。分离件未在图1-3中示出。故障电弧可以在孔中燃烧，其中分离件防止故障电弧的横向传播，从而限制其能力。

此外，分离件中的孔可以小于电极9，以防止电极9和对电极20之间的不希望的碰撞。

分离件中的孔尤其可以具有开口边缘。因此，故障电弧可以从外部移动到孔中。

或者，分离件中的孔可以是闭合的，即仅代表洞。这阻碍了故障电弧从外部移动到燃耗点7。然而，故障电弧仍然可以在燃耗点7中形成，其中闭合孔可靠地将故障电弧保持在燃耗点7处。

Claims (11)

1.一种用于减少配电单元中的故障电弧的装置(1)，其包括壳体(2)、第一汇流排(3)和第二汇流排(4)，其中第一汇流排(3)具有第一电连接点(5)和第二汇流排(4)具有第二电连接点(6)，其中第一汇流排(3)定位在距第二汇流排(4)一定距离处，其特征在于，在壳体(2)内，在用于故障电弧的预定燃耗点(7)处，第一汇流排(3)和第二汇流排(4)之间的击穿电压值最低，并且壳体(2)打开。

2.根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于所述壳体(2)具有耐高温且电绝缘的包层部分(8)。

3.根据权利要求1或2所述的装置(1)，其特征在于所述第一汇流排(3)和/或所述第二汇流排(4)在所述燃耗点(7)处具有电极(9)。

4.根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于所述电极(9)具有凸起形状。

5.根据权利要求3或4所述的装置(1)，其特征在于所述电极(9)的电导率低于10^7A/(Vm)。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置(1)，其特征在于所述电极(9)由钢，特别是不锈钢制成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(1)，其特征在于没有内置部件并且从连接点(5、6)延伸到燃耗点(7)的故障电弧传播区域位于第一汇流排(3)和第二汇流排(4)之间。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(1)，其特征在于具有孔的电绝缘分离件位于所述第一汇流排(3)和所述第二汇流排(4)之间的燃耗点(7)处。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置(1)，其特征在于所述装置(1)具有第三汇流排(10)，所述第三汇流排(10)具有第三电连接点(11)，所述第三汇流排(10)位于距离第一汇流排(3)和第二汇流排(4)一定距离，在壳体(2)内，第三汇流排(10)和第二汇流排(4)之间的击穿电压在用于故障电弧的预定的另一燃耗点(12)处最低，其中特别地所述另一燃耗点(12)基本上以与第一汇流排(3)和第二汇流排(4)之间的燃耗点(7)相同的方式形成。

10.一种配电单元，特别是电柜，其包括根据权利要求1至9中任一项所述的用于减少配电单元中的故障电弧的装置(1)。

11.根据权利要求10所述的配电单元，其特征在于所述配电单元具有电源开关，并且用于减少配电单元中的故障电弧的装置(1)位于所述电源开关的区域中，特别是在所述电源开关的未受保护路径内。