CN1672228A - 消除配电装置中闪络故障的短路开关和系统 - Google Patents

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CN1672228A CNA038185059A CN03818505A CN1672228A CN 1672228 A CN1672228 A CN 1672228A CN A038185059 A CNA038185059 A CN A038185059A CN 03818505 A CN03818505 A CN 03818505A CN 1672228 A CN1672228 A CN 1672228A
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Abstract

一种短路开关(2)，包括具有固定和可动触点组件(8、10)的真空开关(4)和从动元件(26)。弹簧套管(38)和套管(36)安装所述从动元件(26)，以便使所述从动元件(26)沿着与所述可动触点组件(10)的纵轴基本平行的路线直线运动。所述从动元件(26)使所述可动触点组件(10)在开路与闭路位置之间移动。压缩弹簧(40)具有压缩状态和释放状态，其将所述从动元件(26)和可动触点组件(10)移动到所述闭路位置。释放螺栓(32)中具有开口(68)，所述释放螺栓(32)被连接到所述从动元件(26)并通常将所述压缩弹簧(40)维持在所述压缩状态。装料(60)布置在所述释放螺栓(32)的所述开口中，所述装料被激励以使所述释放螺栓断裂并将所述压缩弹簧(40)释放到释放状态。第一和第二端子(16、22)分别与所述固定和可动触点组件(8、10)电连接。

Description

消除配电装置中闪络故障的短路开关和系统
相关申请的交叉参考
本申请涉及以下共同转让的、同时提交的申请：
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿”(代理人案号01-EDP-213)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Shorting Switch And System To Eliminate Arcing Faults In LowVoltage Power Distribution Equipment”(代理人案号01-EDP-385)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Shorting Switch And System To Eliminate Arcing Faults In LowVoltage Power Distribution Equipment”(代理人案号01-EDP-386)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Bullet Assembly For A Vacuum Arc Interrupter”(代理人案号01-EDP-425)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Vacuum Arc Interrupter Having A Tapered Conducting BulletAssembly”(代理人案号01-EDP-428)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Vacuum Arc Interrupter Actuated By A Gas Generated DrivingForce”(代理人案号01-EDP-429)；
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Blade Tip For Puncturing Cupro-Nickel Seal Cup)”(代理人案号01-EDP-471)；以及
美国专利申请No.＿/＿＿＿，申请日＿/＿＿＿＿，2002，标题为“Vacuum Arc Eliminator Having A Bullet Assembly Actuated By AGas Generating Device”(代理人案号01-EDP-472)。
技术领域
本发明涉及短路开关，具体地说，涉及用于消除配电装置中闪络故障的短路开关。本发明还涉及用于消除配电装置中闪络故障的短路系统。
背景技术
电动机控制中心(MCC)的电力母线之间、另外的中压(MV)机柜(例如，MV断路器配电盘)以及其他内含MV配电组件的工业机柜可能发生闪络故障。在带电电路上或附近进行维护时尤其如此。通常，工人不经意地造成电力母线短路，从而在机柜内产生闪络故障。所引起的电弧冲击会产生异常严重的危险并可能导致人员受伤甚至死亡。由于在维护时机柜柜门通常处于打开状态，从而加剧了上述问题的发生。
因此，需要一种用于中压的高速短路开关来替代防弧开关设备机柜。目前，制造商正在开发更耐用的机柜，其在发生内部闪络故障(例如，母线之间、断路器、电缆相间或相对地的短路)时可以抑制热气和火焰，并将它们从机柜顶部导出。这些故障产生的来源很广泛，例如，爬入机柜中的动物、维修人员遗留的工具、绝缘故障、地震以及其他机械损坏。
与尝试抑制并引导冲击不同，其他制造商已构想出了一种完全消除闪络故障的新设想。这通过使高压母线相间或者相对地短路来实现。公知的短路开关使用闭合和保持技术，这两种技术的购买和维护都非常昂贵。
采用置于电力母线与地之间或相间的高速短路开关以便限制或防止由于电弧冲击造成的设备损坏和人员受伤是公知的。此类开关(其体积庞大且非常昂贵)被放置在主电力母线上，在发生故障(即使故障只发生在分支电路的负载端)时停止整个电力母线系统。
采用各种类型的消弧开关用于此目的也是公知的。这些开关短路电力母线上的线电压，消除电弧并避免损害。所造成的电力母线上的短路使得上游断路器可以清除故障。
中压设备的实例包括带有真空断路器触点的蓄能机构，以及用于磁压导体的机构。
低压设备的一个实例是蓄能气囊致动器，其驱动具有销和凸缘的导电元件，以便使两个触点短路。第一个触点的形式为用于接纳从动导电元件的销的接纳部。第二个触点具有开口，其允许销从中通过，但是会接纳从动元件的凸缘。
响应闪络故障并足够快地切换以便保护工人和设备免受与配电装置相关的电弧冲击的短路开关和系统中存在改进的空间。
发明内容
本发明满足了上述需要以及其他需要，其提供了用于消除配电装置中闪络故障的短路开关和系统。所述短路开关包括具有固定和可动触点组件的真空开关、从动元件以及安装所述从动元件以便其沿着与所述可动触点组件的纵轴基本平行的路线直线运动的安装部。所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的所述直线运动，使所述可动触点组件在开路与闭路位置之间移动。弹簧元件具有压缩状态和释放状态，其将所述从动元件和所述可动触点组件移动到所述闭路位置。释放机构保持和释放所述从动元件和所述弹簧元件。第一和第二端子分别与所述固定触点组件和所述可动触点组件电连接。
作为本发明的一个方面，用于消除配电装置中闪络故障的短路开关包括：真空开关，其包括真空密封外壳，所述真空密封外壳包含固定触点组件和可动触点组件，所述可动触点组件可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置以及与所述固定触点组件间隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；从动元件；安装部，安装所述从动元件以便其沿着与所述可动触点组件的纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的所述直线运动，使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；弹簧元件，其具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件将所述从动元件和所述可动触点组件移动到所述闭路位置；释放元件，其中具有开口，所述释放元件被连接到所述从动元件并通常使所述弹簧元件保持在所述压缩状态；装料，布置在所述释放元件的所述开口中，所述装料被激励以便使所述释放元件断裂并将所述弹簧元件释放到所述释放状态；以及第一和第二端子，分别与所述固定触点组件和所述可动触点组件电连接。
所述弹簧元件可以是具有第一端和第二端的压缩弹簧。所述释放元件可以是具有第一端和第二端的释放螺栓。所述安装部可以包括具有纵向开口的套管以及具有闭合端和开口端的纵向管，所述纵向管中包含所述压缩弹簧、所述释放螺栓以及所述装料。所述压缩弹簧的所述第一端可以接合所述纵向管的所述闭合端。所述释放螺栓的所述第一端可以被连接到所述纵向管的所述闭合端。所述从动元件的所述第一端可以被连接到所述释放螺栓的所述第二端。所述套管可以放置在所述纵向管的所述开口端中，所述从动元件可以放置在所述套管的所述纵向开口中，并且所述压缩弹簧的所述第二端可以偏压所述从动元件以便在激励所述装料之后将所述可动触点组件移动到所述闭路位置。
所述装料可以是电激发的化学料。可以激发所述装料以提供冲击波来使所述释放元件断裂。所述释放元件可以是具有本体和断裂线的释放螺栓，所述断裂线设置在所述本体上以响应所述冲击波来定位和控制所述释放螺栓的断裂。所述断裂线可以在所述释放螺栓的所述本体中具有预定的深度。所述弹簧元件可以具有预定的压缩力，同时所述释放螺栓被构造成在激发所述装料之前至少维持所述压缩力。
作为本发明的另一个方面，用于消除配电装置中闪络故障的短路系统包括：真空开关，其包括真空密封外壳，所述真空密封外壳包含固定触点组件和可动触点组件，所述可动触点组件可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置以及与所述固定触点组件间隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；从动元件；安装部，安装所述从动元件以便其沿着与所述可动触点组件的纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的所述直线运动，使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；弹簧元件，其具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件将所述从动元件和所述可动触点组件移动到所述闭路位置；释放元件，其中具有开口，所述释放元件被连接到所述从动元件并通常使所述弹簧元件保持在所述压缩状态；装料，布置在所述释放元件的所述开口中，所述装料被激励以便使所述释放元件断裂并将所述弹簧元件释放到所述释放状态；第一和第二端子，分别与所述固定触点组件和所述可动触点组件电连接；以及一装置，用于检测闪络故障并响应地激发布置在所述释放元件的所述开口中的所述装料，其中所述被激发的装料使所述释放元件断裂，这释放了所述弹簧元件，所述弹簧元件驱动所述从动元件将所述可动触点组件移动到所述闭路位置以便消除所述闪络故障。
所述装料可以包括电输入端，所述用于检测闪络故障并响应地激发所述装料的装置可以包括用于检测所述闪络故障并响应地输出触发信号的装置，以及用于检测所述触发信号并响应地将激发信号输出到所述装料的所述电输入端的装置。
作为本发明的另一个方面，用于消除配电装置中闪络故障的短路开关包括：真空开关，其包括真空密封外壳，所述真空密封外壳包含固定触点组件和可动触点组件，所述可动触点组件可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置以及与所述固定触点组件间隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；从动元件，其具有纵向开口，所述开口上带有周向沟槽；安装部，安装所述从动元件以便其沿着与所述可动触点组件的纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的所述直线运动，使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；弹簧元件，其具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件将所述从动元件和所述可动触点组件移动到所述闭路位置；球锁(ball-lock)元件，其具有多个球轴承和推杆，所述推杆上带有周向沟槽，所述球轴承与所述从动元件的所述纵向开口的所述周向沟槽接合，以将所述弹簧元件保持在所述压缩状态并且将所述可动触点组件保持在所述开路位置；一装置，用于将所述球锁元件的所述推杆推入所述释放元件的所述纵向开口，以使所述球轴承与所述球锁元件的所述推杆的所述周向沟槽接合并释放所述从动元件，以便将所述可动触点组件移动到所述闭路位置；以及第一和第二端子，分别与所述固定触点组件和所述可动触点组件电连接。
所述用于推动所述推杆的装置可以是具有插棒式铁芯的螺线管，当所述螺线管被激励时，所述插棒式铁芯将所述球锁元件的所述推杆推入所述释放元件的所述纵向开口。
作为本发明的另一个方面，用于消除配电装置中闪络故障的短路系统包括：壳体；真空开关，其包括真空密封外壳，所述真空密封外壳包含固定触点组件和可动触点组件，所述可动触点组件可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置以及与所述固定触点组件间隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；从动元件；安装部，将所述从动元件安装在所述壳体中以便其沿着与所述可动触点组件的纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的所述直线运动，使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；弹簧元件，其具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件将所述从动元件和所述可动触点组件移动到所述闭路位置；闩锁元件，其通常锁住所述从动元件，以便将所述弹簧元件保持在所述压缩状态并且将所述可动触点组件保持在所述开路位置，所述闩锁元件释放所述从动元件以将所述可动触点组件移动到所述闭路位置，同时所述闩锁元件具有与所述从动元件接合的端部以及在所述壳体中的枢轴；一装置，用于检测闪络故障并响应地解除锁住所述闩锁元件的所述端部以释放所述从动元件，以便将所述可动触点组件移动到所述闭路位置；以及第一和第二端子，分别与所述固定触点组件和所述可动触点组件电连接。
所述闩锁元件的所述端部可以是第一端，并且所述闩锁元件还可以具有第二端。所述用于解除锁住所述闩锁元件以释放从动元件的装置可以是具有插棒式铁芯的螺线管，所述插棒式铁芯移动所述闩锁元件的所述第二端以绕所述枢轴转动所述闩锁元件，并使所述闩锁元件的所述第一端释放所述从动元件。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下对优选实施例的说明，可以获得对本发明的完整理解，这些附图是：
图1是根据本发明的采用单个真空断路器(VI)的单相、弹簧加载的高速真空短路开关的分解正视图；
图2是图1的释放螺栓的平面图，该释放螺栓用于使弹簧保持压缩，图中示出了装料被激发后该释放螺栓的断裂状态；
图3是图1的释放螺栓的断裂力矩相对断裂线深度的图形；
图4是采用三个图1的短路开关的三相、弹簧加载的高速真空短路开关的正视图；
图5A是适合与图1的短路开关一起使用的闪络故障传感器的示意图；
图5B是适合与图1的短路开关一起使用的另一个闪络故障传感器的示意图；
图5C是图5B的闪络故障传感器的修改后的形式的示意图；
图6是包括图1的短路开关的短路系统的方框图；
图7A是类似于图1的短路开关的短路开关在500V和38KA时在5个周期上的母线电压和电流的图形；
图7B是类似于图1的短路开关的短路开关在500V和38KA时在27个周期上的母线电压和电流的图形；
图7C是类似于图7A和7B的短路开关的短路开关在500V和38KA时在27个周期上的母线电压和电流的图形，只是采用了对称长度的移动和固定VI电杆；
图8是图6的检测电路的示意形式的方框图；
图9A-9C是图6的激发电路的示意形式的方框图；
图10是根据本发明的另一个实施例的采用单个真空断路器(VI)和球锁机构的单相、弹簧加载的高速真空短路开关的截面图；
图11A示出了图10的球锁机构，其中VI触点打开，螺线管插棒式铁芯静止，并且球锁未被释放；
图11B示出了图10的球锁机构，其中VI触点打开，螺线管插棒式铁芯推击球锁推杆，并且球轴承在推杆轴上滑动；
图11C示出了图10的球锁机构，其中VI触点打开，螺线管插棒式铁芯推动球锁推杆，并且球轴承滚入推杆轴的周向沟槽；
图11D示出了图10的球锁机构，其中VI触点闭合，螺线管插棒式铁芯停止，并且球锁推杆轴释放了弹簧；
图12是根据本发明的另一个实施例的采用机械闩锁释放机构、螺线管以及单个真空断路器(VI)的单相、高速真空短路开关的方框图；
图13是用于驱动图10和12的螺线管的电路的示意图；
图14A-14C是用于分析图12的螺线管的运动的螺线管间隙、插棒式铁芯力以及螺线管线圈电流的图形。
具体实施方式
参考图1，单相的弹簧加载的高速真空短路开关2消除了配电装置(未示出)内的闪络故障。短路开关2包括单个真空开关，诸如传统的真空断路器(VI)4(例如，伊顿/卡特拉-汉莫制造的3″VI瓶)。如公知的那样，真空断路器4包括真空密封外壳或密封的真空室(例如，真空瓶6)，该真空密封外壳或真空室包含固定触点组件8和可动触点组件10，可动触点组件10可以在与固定触点组件8电接触的闭路位置(未示出)和与固定触点组件8间隔开的开路位置(如图1所示)之间沿纵轴移动。
固定触点组件8包括密封在密封真空瓶6中的固定触点12和连接到固定触点一端的导电体14。导电体14密封地穿过密封真空瓶6并在固定触点组件8的另一端的第一端子16处终止。可动触点组件10包括密封在密封真空瓶6中并且可以在第一位置(如图1所示，与固定触点12没有电联系)和第二位置(未示出，与固定触点12具有电联系)之间移动的可动触点18。可动触点组件10进一步包括连接到可动触点18一端的可动电杆20。可动电杆20密封地穿过密封真空瓶6并在可动触点组件10的另一端的第二端子22处终止。优选地，第二端子22是包括多个螺纹24的铜杆。
尽管示出了传统的VI 4，但是可以去除(例如，作为一种成本降低)屏蔽体(未示出)和触点12、18，可以调整(例如，缩短)可动电杆20的长度，可以调整(例如，加长)固定或静止杆或端子16的长度，以便提供较宽的长度范围(例如，不对称的长度)。
可对传统的VI 4进行其他修改以进一步降低短路开关2的移动质量和/或成本。例如，减小质量将减小闭合时间。这可以包括制造相对较短的可动电杆20，加长静止或固定端子16，去除触点12、18，去除屏蔽体(未示出)和/或采用缩小直径的端子16、22(例如，直径约5/8″)。
从动元件(例如具有加工出螺纹的纵向开口28的铝制转接轴(adaptershaft)26)的一端被螺纹连接到可动电杆20的螺纹24。铝制转接轴26的另一端还被螺纹连接到释放元件(如释放螺栓32)的螺纹30。
适当的安装部34(其包括套管36(例如，尼龙制)和弹簧套管38)安装转接轴26，以使其沿着与可动触点组件10的纵轴基本平行的路线直线运动。转接轴26被连接到可动触点组件10，以便借助该轴的直线运动使可动触点组件10在真空断路器4的开路与闭路位置之间移动。
诸如压缩弹簧40的弹簧元件具有压缩状态(如图1所示)和释放状态(未示出)，其将转接轴26和可动触点组件10移动到闭路位置。连接到轴26的释放螺栓32通常使压缩弹簧40维持在压缩状态。压缩弹簧40的两端被放置在一对垫圈42、44(例如，钢制)之间。转接轴26的头部46通常接合垫圈42，释放螺栓32的头部48接合垫圈44。
纵向管38具有闭合端50和开口端52，开口端52带有凸缘部分53(例如，钢制)。端50内的开口54螺纹连接地接纳加工有螺纹的止动螺栓56(例如，钢制)并被其封闭，止动螺栓56被螺纹连接到释放螺栓32的纵向开口58的加工有螺纹的部分57，从而将释放螺栓32的头部48连接到纵向管38的闭合端50。压缩弹簧40的下端(就图1而言)接合垫圈44(并且因此在纵向管38的闭合端50处接合释放螺栓32的头部48)。
放置在释放螺栓开口58内的是适当的装料，例如电激发的化学料60。装料60被激励以使释放螺栓32断裂并将压缩弹簧40释放到释放状态。纵向管38包含压缩弹簧40、释放螺栓32以及装料60，当然，纵向管38在该装料的激发期间是有益的。
套管36包括上部分62和下部分64(例如，就图1而言)。上部分62安放在纵向管38的凸缘部分53上，下部分64安放在所述管的开口端52中。纵向开口66穿过套管36的上部分和下部分62、64。如图4所示，转接轴26安放在套管36的纵向开口66中。
释放螺栓32的开口58沿着该释放螺栓的纵轴提供了纵向空腔68(如图4所示)。装料60被激发以提供冲击波以便使释放螺栓32断裂。优选地，如图2和图4所示，释放螺栓32的本体70上设置有断裂线72，以便响应于冲击波来定位和控制释放螺栓32的断裂。断裂线72在释放螺栓本体70内具有预定的深度，并且压缩弹簧40具有预定的压缩力，同时释放螺栓32被构造成在激发装料60之前至少维持所述压缩力。
释放螺栓32通常压缩压缩弹簧40。在激发释放螺栓32内的装料60之后，该螺栓在断裂线72处或在断裂线72附近断裂(如图2所示)，从而释放压缩弹簧40。依次地，在激励装料60之后，弹簧40的上端(就图1而言)偏压垫圈42和转接轴26，以便将可动触点组件10移动到闭路位置。
示例性的装料60是小型的电激发的化学料，例如由ReynoldsIndustries Systems，Inc.(RISI)制造的型号为RP-501的炸药。RP-501是标准的尾部点燃式爆炸桥丝(EBW)雷管，用于普通应用中(例如，它能够引爆压缩的TNT和COMP C-4)。尽管采用了示例性的雷管炸药，但可采用任何适当的装料来使任何适当的释放元件断裂。
如图1所示，释放螺栓32用来使可分开的触点12、18保持分开并压缩弹簧40。在激发螺栓32内的装料60时，该螺栓优选地在预定位置(如断裂线72)处断裂，从而释放压缩弹簧40的能量。示例性的弹簧40使用约512磅的力来闭合触点12、18并使它们保持闭合。此保持力避免了所述触点重新分开和汽化，同时维持适当的较低的接触电阻。例如，可以认为，在约38kARMS对称额定电流下，至少需要约300磅的力来保持触点12、18闭合。
如图4所示，装料60包括电输入端，例如一对导线74，其穿过释放螺栓32的开口58并穿过螺栓56的开口76。装料60由导线74上的电信号适当地激发，以便提供冲击波来使释放螺栓32断裂。
在示例性的实施例中，螺栓本体70具有0.5英寸的直径，螺旋空腔68具有0.295英寸的直径。示例性的螺栓32的长度为4.5英寸，同时空腔68距螺栓头部48的深度为2.0英寸，断裂线72距螺栓头部48的深度为1.9英寸。当从装料60产生的冲击波使金属释放螺栓32断裂时，采用了示例性的断裂线72来定位和控制断裂区。
分别与固定触点组件8和可动触点组件10电连接的第一和第二端子16、22适合分别与第一和第二电力线78、80电连接。例如，第一电力线78可以是铜制电力母线(例如，某一单相；三相电力母线中的一相)，第二电力线80可以是铜制接地母线。尽管示出了接地母线，但是可以采用中线母线或其他相。
如图1所示，真空断路器4具有一对安装双头螺栓82、84(例如，钢制)，它们穿过第二电力线80的相应开口86、88和穿过套管96的相应开口90、91，并通过适当的紧固件92固定在开口90、91处。真空断路器4的第二端子22穿过第二电力线80的适当大小的开口94，并穿过套管96(例如，尼龙制)的开口95。套管96相对于第二端子22由螺母98(例如，黄铜制)来固定。螺母98被适当地连接(例如，焊接；铜焊)到柔性的分路器99(例如，铜制层板)上，该分路器99通过其相对端处的一对紧固件100(例如，黄铜制)适当地与第二电力线80电连接。如上所述，第二端子22被连接到转接轴26以便随转接轴26运动，并通过柔性的分路器99与第二电力线80电连接。柔性的分路器99可以在上下尼龙套管96、36之间移动并优选地由上下尼龙套管96、36来绝缘。
图3示出了通过测试使直径为1/2″的螺栓(具有直径为0.295″的装料孔)断裂所需的力矩而得到的结果。当从装料60产生的冲击波使金属断裂时，采用了断裂线(例如，图2和图4的72)来定位和控制断裂区。垂线(MT)表示适合完全压缩压缩弹簧40的释放螺栓32上的最小力矩。该图示出了在维持约1200磅的弹性力以及带有适当安全系数的情况下，断裂线72的最大深度。示例性的释放螺栓32为“5级”并可以安全地承受约120,000 PSI的拉应力而不会断裂。优选地，采用约0.025英寸或0.03英寸的最佳断裂线深度以便使用示例性的装料60可靠地使示例性的螺栓32断裂，且仍允许弹簧40被紧密压缩和保持该状态并带有适当的安全裕量。
图4示出了采用三个图1的短路开关2的三相的弹簧加载的高速真空短路开关101。例如，三个短路开关2的三个第一端子16可分别与三个相应的电力母线(例如，相A、B和C)电连接。三个短路开关2的三个第二端子22可通过公共的柔性分路器99’与公共接地母线(未示出)电连接。三相短路开关101可以采用例如没有操作机构的传统的成型壳体102。
图1的短路开关2的闭合时间取决于被移动的质量以及由压缩弹簧40施加的力。例如，示例性的短路开关2、101能够在中压开关设备内出现闪络故障时被启动，并且能够在中压运行电路参数(例如，在38kARMS时，15kVRMS)下维持触点闭合。
图5A示出了适合与短路开关2、101一起使用的闪络故障传感器单元的一种形式。传感器单元103包括第一光伏器件104，其包括至少一个或多个串联的光伏电池105；以及第一滤光器107，其过滤入射到光伏电池105上的光。第一滤光器107具有以起弧材料的特征波长(例如，521.820nm)为中心的通带。
传感器103包括第二光伏器件109，其同样包括一个或多个串联的光伏电池111；以及第二滤光器113，其过滤入射到光伏电池111上的光并且具有不包括起弧材料的特征波长的通带(例如，在示例性的系统中，以约600nm为中心)。
第一光伏器件104产生读出的光电信号以响应过滤后的入射光，同样，第二光伏器件109产生背景光电信号，其幅值取决于第二滤光器113的通带中的光的辐照度。电路115(具有连接串联的第一光伏电池104的第一支路1151和类似地连接串联的第二光伏电池111的第二支路1152)将这两个相反的电信号连接到诸如发光二极管(LED)117之类的发光器件。出现闪络时，由第一光伏器件104产生的读出的光电信号将超过由第二光伏器件109产生的背景光电信号，超过的阈值量足以导通LED 117。没有出现闪络时，由于第一滤光器107的通带中的某些辐照度，第一光伏器件104会产生读出的光电信号，该光电信号将不足以克服由第二光伏器件109产生的背景光信号在LED 117上的反向偏压效应。实际上，在背景光是荧光、来自白炽灯或闪光灯的光的情况下(所有这些光在第一滤光器107的通带中具有非常低的辐照度，但是在第二滤光器113的通带中具有显著的辐照度)，背景光电信号将显著超过读出的光电信号并强烈地反向偏压LED117。滤光器107和113可以是干涉滤光器，尽管也可以利用成本更低的带通滤光器。
图5B示出的传感器单元103′的一个替代实施例添加了偏压发生器119，其形式为一个或多个附加的光伏电池121(与电路115的第一支路1151中的第一光伏器件104串联)。这在LED 117上施加了正向偏压，以便可以使用更少或更小的滤光光伏电池105和111。这也减小了尺寸并因此降低了滤光器107和113的成本。由于附加的光伏电池121不具有滤光器，所以降低了传感器的总成本。可以如图5C所示来修改图5B的实施例，将传感器103″的产生偏压的电池121放置成与滤光光伏电池105和111两者串联，但仍然提供相同的正向偏压LED 117的效果。
通过利用光伏电池105、111和121，图5A-5C的传感器103和103′是自激的。
图6示出了包括一个或多个图1的短路开关2的短路系统140(图6中只示出了一个开关(SW)2)。短路系统140消除了中压配电装置144(例如，开关设备)内的闪络故障142。短路系统140还包括用于检测闪络故障142并响应地激发短路开关装料(C)60的检测和激发电路146，以便被激发的装料60可以消除闪络故障，如上面结合图1-3所述。电路146包括检测(OD)电路148(用于检测闪络故障142并响应地输出一个或多个触发信号150)和激发电路(ACT)152(用于检测一个或多个触发信号150并响应地将激发信号154输出到装料60的电输入端155)。检测电路148利用传感器单元(例如图5A-5C的传感器单元103、103′和103″中的一个)中的光伏电池。
图7A-7C是测试波形，示出了类似于图1的短路开关2的短路开关能够在适当的时间(例如，没有限制的情况下，小于约4ms)内工作，并可以在约38kARMS故障电流下保持闭合约0.5秒。图4的传统成型的壳体102可以方便地安装到开关设备(例如，图6的144)的母线(例如，图1的78)而没有任何附加的成型成本。
图7A和7B示出了在500V和38KA时，分别在5个周期和27个周期上的母线电压和电流的图形。在图7A的测试中，用于产生测试目的的弧光的塑壳断路器(未示出)中的窗口非常清晰(干净)。
对于图7B的测试，传感器单元的窗口被阻挡，以便防止弧光到达检测器(其对准弧光观察窗口)。断路器(未示出)在线路一侧的相间形成弧光，传感器单元检测到此弧光。因为光线被阻挡，传感器不会响应通过断路器中的窗口的弧光。但是，由于断路器在相间形成弧光，该弧光随后被外部地检测到，虽然是在稍后的时间(4.4ms总响应时间对3.20ms)。作为响应，短路开关2响应地抑制闪络故障，由此保护断路器。
图7C示出了短路开关在500V和38KA时，在27个周期上的母线电压和电流的图形，该短路开关类似于图7A和7B的短路开关，只是在真空断路器中采用了对称长度的可动和固定电杆。在该测试中，使传感器单元的窗口变暗。传感器响应时间更长(0.82ms对0.60ms)，并且因为采用了更小的移动质量，总响应时间少于图7A和7B的响应时间。
表1概括了图7A-7C的实例的短路系统工作时间。
                           表1
传感器时间(ms) 切换时间(ms) 总工作时间(ms)     弧光源
    0.601.580.82     2.602.842.06     3.204.422.88   干净的窗口窗口黑色，相间暗的窗口
示例性的弹簧加载的真空短路开关2成功地在约3.2ms(包括读出时间)内工作(图7A)，并且在38kARMS时的27个周期中保持闭合(图7B和图7C)。如表1所示，触发后，短路开关在约2.06ms和约2.84ms之间切换，并且每个开关都在故障电流的持续时间内保持闭合。
参考图8，其中示出了检测电路148。在示例性的实施例中，图7的中压配电装置144包括两个断路器单元156、157，两个上部电缆单元158、159，以及两个下部电缆单元160、161，尽管本发明可应用于广泛的具有任意数量(例如，一个或多个)单元(其中可能发生闪络故障)的中压配电装置。作为另一个实例，美国专利6,229,680(在此引入作为参考)披露了一种具有前部隔间、中间隔间以及后部隔间的开关设备室。前部隔间被垂直分为三个单元，每个单元都包含诸如断路器之类的电开关装置。
检测电路148包括六个光电传感器162、164、166、168、170、172，分别适合于检测单元156、158、160、157、159、161中的闪络故障并输出光触发信号174、176、178、180、182、184。这些光电传感器162、164、166、168、170、172通过弧光自给能量并具有输出端186(如与传感器162一起示出的)，输出端186具有响应弧光的相应的光触发信号174、176、178、180、182、184。在示例性的实施例中，图5A-5C示出了适当的光电传感器，尽管可以采用用于检测闪络故障的任何特征的任何适当的传感器。在示例性的实施例中，检测电路148被用于每个开关设备柜(未示出)，每个断路器单元具有三个光电传感器。
检测电路148进一步包括适当的光学多工器(optical multiplexer)188，其具有多个光纤输入端190、192、194、196、198、200以及光纤输出端202。在光电传感器162、164、166、168、170、172的输出端186与光学多工器188的输入端190、192、194、196、198、200之间分别连接有多个适当的光缆204、206、208、210、212、214。光缆(如与电缆210一起示出的)包括连接到相应光电传感器输出端(如与传感器168的输出端186一起示出的)的第一连接器216，以及连接到相应光学多工器输入端(如与输入端196一起示出的)的第二连接器218。
光学多工器188的输出端202将光触发信号220输出到另一光缆222，光缆222包括连接到多工器输出端202的第一连接器224。光缆222的另一端(如图9A所示)包括连接到激发电路152的第二连接器226。光学多工器188的功能是将第一光触发信号174、176、178、180、182、184中的任何信号转发到第二光触发信号220。在运行中，光电传感器162、164、166、168、170、172和光学多工器188在闪络故障事件的开始之后到第二光触发信号220的激发，具有约550μs的检测时间，尽管本发明可以应用于较宽范围的响应时间。检测时间作为电弧电流大小和传感器到电弧的视线方向的函数而变化(例如，约300μs到约2ms)。
检测电路148进一步包括适当的电源，在示例性的实施例中，该电源是交流/直流电源228，其输入交流线电压230并将适当的直流电压240输出到节点241处的光学多工器188。例如，对于输入端194(A)，光学多工器188具有电输出端242，其通过电阻器261与晶体管244的栅极电连接。多工器的其他五个输入端192、190、196、198、200分别具有类似的输出端242B、242C、242D、242E、242F。晶体管244的发射极与电源228的公共点246电连接，并且晶体管244的集电极通过电阻器248与光学多工器188的输出光电二极管250的负极电连接。光电二极管250的正极以及光学多工器188的输入光电晶体管251A-251F(例如，类似于图9A的光电晶体管408)的集电极与直流电压节点241电连接。电阻器252被电连接在晶体管244的栅极与发射极之间。齐纳二极管254与电阻器252并联电连接。
检测电路148优选地包括多个适当的指示电路，例如用于多工器输入端A的258，其具有输入端259以及一个或多个指示输出端260，输出端260用于指示闪络故障触发事件的出现，该事件由光学多工器输出端242处的适当电压(跨电阻器261与252测量)来确定。为其他多工器输入端提供了其他电路258，这些输入端使电阻器261B、261C、261D、261E、261F被电连接在相应输出端242B、242C、242D、242E、242F与晶体管244的栅极之间。通常，触发器(FF)262具有复位状态，该状态可由按钮264来建立。另外，响应于闪络触发事件，跨电阻器261与252的正电压(由运算放大器266隔离)使触发器输出端268、270改变状态。作为响应，绿色LED 272熄灭，红色LED 274变亮。在手动操作按钮264之后，触发器输出端268、270再次改变状态，红色LED 274熄灭，绿色LED 272变亮。
图9A-9B示出了图7的激发电路152，该电路检测出一个或多个触发信号(例如图8的光触发信号220)，并响应地将激发信号154输出到装料60的电输入端155。在示例性的实施例中，激发电路152与三相断路器(未示出)一起使用，该三相断路器的三相A、B、C中的每一相的每个短路开关2都具有一对装料60，尽管本发明可应用于任何数量的短路开关2(例如，一个或多个)、任何数量的相(例如，一、二、三或更多)、每相具有任何数量的短路开关(例如，一、二或更多)、每个短路开关具有任何数量的装料(例如，一个或多个)。
激发电路152包括适当的高压电源280(图9B-9C)，该电源通过输入电压288(例如，在没有限制的情况下，120VACRMS)在节点284、286之间产生适当的充电电压282(例如，在没有限制的情况下，2000VDC)。可触发的火花隙290(例如由Perkin Elmer of Salem，Massachusetts销售的型号为GP-486的火花隙)具有电连接到节点284的输入端292、电连接到装料60的第一输入端296的输出端294以及触发控制输入端298。另一节点286被电连接到装料60的第二输入端300。通常，火花隙290在输入端292与输出端294之间提供开路。响应于触发控制输入端298与输出端296之间的适当触发电压(每个装料本质上在输入端296、300之间提供了近似的短路)，火花隙290变成短路，从而将节点284电连接到第一装料输入端296，并因此将充电电压282电连接到装料电输入端155。
电路302检测一个或多个触发信号220并响应地将控制信号304(相对于节点286)输出到火花隙290的控制输入端298。如上所述，响应于控制信号304，火花隙290将激发信号154输出到装料60的电输入端155。
电路302，其优选地被包含在适当的EMI/磁屏蔽体(未示出)中，包括一个或多个电路306、306A、306B，分别用于检测一个或多个触发信号220(仅示出了一个触发信号)。例如，在中压配电装置(例如，图7的144)包括六个以上示例性的闪络故障检测位置时，可以采用零个、一个或多个(例如，306A、306B)附加的电路。电路306、306A、306B包括公共输出端308，公共输出端308具有检测到的触发信号310。
电路312具有输入端314，其与电路306、306A、306B的公共输出端308电连接。电路312输出控制信号304以响应检测到的触发信号310。
图9B的电源280包括线路调节滤波器316、MOV 318、熔断器320、变压器322、全波电桥324、电容器326以及直流/直流调节器(REG)332。当触点334、336闭合时，电源280的功能是在电源节点340与公共节点342之间输出适当的直流电压338(例如，+17 VDC)。依次地，直流/直流调节器338将适当的直流电压346(例如，+12 VDC)输出到图9C的适当的高压直流/直流调节器348。依次地，调节器348在节点284、286之间产生充电电压282。电阻器350和LED352的串联组合与电容器326并联电连接，以便指示直流电压338和测试模式(由触点334的闭合状态来选择)。
优选地，出于安全考虑，适当的开关354配备有常开(NO)触点334、336以及适当的常闭(NC)触点358(例如，一个常闭触点或多个串联电连接的常闭触点)。开关354优选地包括一个键(key)(未示出)，该键具有三个位置，包括第一断开位置364、第二测试位置366以及第三臂位置368，并且该键可以在断开和臂位置364、368中移动。触点334、336、358的状态在三个键位置364、366、368的每一个位置中是固定的。
在断开位置364，常开触点334、336打开，从而禁用了电源280、调节器332、348以及电路302，并且常闭触点358闭合，从而确保激发信号154适当地与公共节点286电连接。
在测试位置366，常开触点334闭合，从而在电源节点340处启用了直流电压338(例如，+17 VDC)以及电路302。但是，由于常开触点336保持打开，调节器332、348仍被禁用。
在臂位置368，首先，常闭触点358打开，然后常开触点336闭合。这在启用调节器332、348之前安全地消除了节点296、286之间的短路。
电路306优选地包括适当的指示电路369，其类似于图8的指示电路258。电路369具有一个或多个指示输出端370，用于指示触发信号220已被接收到(由节点410处的适当的电压来确定)。通常，触发器372具有复位状态，该状态由按钮374来建立。另外，响应于触发信号220，电压409(由运算放大器376隔离)导致触发器输出端378、380改变状态。作为响应，绿色LED 382熄灭，红色LED 384变亮。在手动操作按钮374之后，触发器输出端378、380再次改变状态，红色LED 384熄灭，绿色LED 382变亮。
电路302包括一对电源386、388，这两个电源都从电源280的节点390和392来供电。电路302还包括滤波器套管(filter bushing)394(其进一步对节点390、392之间的切换的线电压进行滤波)以及熔断器396。第一电源386具有输出端398，输出端398具有适当的相对于接地节点400的未调节的直流电压399(例如，+17 VDC)。电压399为电路312的一部分供电。第二电源388具有输出端402，输出端402具有适当的相对于接地节点400的未调节的直流电压403(例如，+24 VDC)。电压403为具有输出端406的直流/直流调节器405供电，输出端406具有适当的相对于接地节点400的调节后的直流电压407(例如，+15 VDC)。电压407为电路306、306A、306B供电。
如上所述，电路306、306A、306B检测一个或多个光触发信号220(如与电路306一起示出的)并具有公共输出端308(具有检测到的触发信号310)。电路306包括适当的光电晶体管408，在示例性的实施例中，光电晶体管408是型号为OP802WSL(由Morristown，New Jersey的Honeywell销售)的光电晶体管，尽管可以采用任何适当的用于光信号的光电晶体管。只要光触发信号220有效，光电晶体管408就通过提供电流流过电阻器412到达接地节点400，在输出端410处产生相应的电压409。电压409由运算放大器414的同相(+)输入端隔离，运算放大器414在公共输出端308处提供相应的检测到的触发信号310。光电晶体管408和运算放大器414都从具有调节后的直流电压407的电源输出端406来供电。电路306A和306B类似于电路306。
电路312(其输出控制信号304以响应检测到的触发信号310)包括单稳态多谐振荡器416、晶体管418、电阻器419、电容器420以及变压器422。响应于检测到的触发信号310(如在输入端423处检测到的)的上升沿，多谐振荡器416在输出端424(其由线425连接到晶体管418的栅极)处提供适当的脉冲。依次地，晶体管418导通，从而有效地将电阻器419的集电极一侧电连接到接地节点400。电容器420的变压器一侧上的电压(例如，约-170 VDC)的阶跃变化被传递给变压器422的初级绕组426。作为响应，变压器(已反向)次级绕组428向双绞导线430(其与火花隙290的控制输入端298和装料60的第二输入端300电连接)提供适当的正压脉冲，即控制信号304。优选地，激发电路152的电路306、312在光触发信号220的有效与控制信号304的有效之间提供微小的延迟(例如，在没有限制情况下，约40μs)。
优选地，电路302包括电路432，电路432用于断开上游断路器(未示出)以响应检测到的触发信号310和多谐振荡器输出端424的输出脉冲。电路432包括晶体管434以及具有线圈438和触点440的继电器436。电源386包括电阻器442与电容器444的串联组合，该组合被电连接在节点398、400之间。电阻器-电容器组合的公共节点446向继电器线圈438的一侧提供适当的电压448(例如，约+170 VDC)。继电器线圈438的另一侧由晶体管434切换到接地节点400以响应多谐振荡器输出端424的输出脉冲。响应于激励线圈438，常开(NO)触点440闭合。依次地，触点440被电连接到端子450、452，端子450、452适合于通过适当的电缆(未示出)电连接到上游断路器。
优选地，激发电路152的电路306、312、432在光触发信号220的有效与常开触点440的闭合之间提供适当的延迟(例如，在没有限制情况下，约6至10ms)。这允许装料60通过图1的(多个)短路开关2启动相对高速的闪络故障的短路，同时迅速地(虽然相对较慢)通过断开上游断路器(未示出)来消除由所述(多个)开关2所引起的(多个)短路。
优选地，激发电路152包括输出继电器和触点(未示出)，该触点用于为图7的中压配电装置144启用上游断路器(未示出)。激发电路152优选地进一步包括报警器电路(未示出)，该报警器电路在所述上游断路器未被启用时报警。优选地，只要激发电路152的各个电源电压(例如，+12 VDC、+17 VDC、+170 VDC、+2000 VDC)被适当地激励，所述上游断路器就被启用。
图10示出了单相、弹簧加载的高速真空短路开关502，其采用了图1的传统的真空断路器(VI)4以及球锁机构504。开关502包括具有纵向开口508(其中具有周向沟槽510)的从动元件506。适当的安装部512(其包括框架514和弹簧套管516)安装从动元件506，以便从动元件506沿着与可动触点组件10的纵轴基本平行的路线直线运动。从动元件506被适当地连接(例如，通过螺杆518)到可动触点组件10的第二端子22，以便借助从动元件506(如图11B-11D中所示)的直线运动使可动触点组件10在开路位置(如图10中所示)与闭路位置(如图11D中的虚线所示)之间移动。
适当的弹簧元件(例如压缩弹簧520)具有压缩状态(如图10中所示)和释放状态(如图11D中所示)，其将从动元件506和可动触点组件10移动到上述闭路位置。
球锁机构504具有多个球轴承(例如522、524)以及推杆526(其中具有周向沟槽528)。如图10中所示，球轴承522、524通常接合从动元件506的纵向开口508的周向沟槽510，以便将弹簧元件520保持在压缩状态(在球锁机构504的凸缘部分530与从动元件506的凸缘部分532之间)。这也将可动触点组件10保持在图10的开路位置。
适当的机电机构(例如螺线管534)包括插棒式铁芯536，用于将球锁推杆526推入从动元件506的纵向开口508，以使球轴承522、524与球锁推杆526的周向沟槽528接合并释放从动元件506，以便将可动触点组件10移动到上述闭路位置。
每当导线538(其激励螺线管线圈540)上的适当启动信号启动螺线管534时，螺线管插棒式铁芯536就将球锁推杆526推入(如图11B和11C所示)从动元件纵向开口508。
纵向弹簧管516具有第一端542和第二端544，并包含压缩弹簧520和球锁机构504。第一弹簧端546接合球锁机构504的凸缘部分530，凸缘部分530被适当地连接到第一管端542。框架514在第二管端544处具有开口548，同时从动元件506的上(就图10而言)端部分550穿过该开口。每当球锁机构504释放从动元件506时，第二弹簧端552就适当地偏压从动元件506以便将可动触点组件10移动到上述闭路位置。
与图1的短路开关2类似，第一VI端子16适合电连接(例如，通过适当的导电紧固件554)到第一电力线(例如，电力母线78)，第二VI端子22适合电连接到适当的柔性的分路器556(例如，铜制层板)。通过这种方式，从动元件506和可动触点组件10可以自由移动，独立于硬质第二电力线558(例如，接地母线或中线母线)。
图11A示出了球锁机构504的锁定位置，其中螺线管插棒式铁芯536静止，球轴承522、524位于周向沟槽510中，并且图10的分开的触点12、18打开。球锁推杆526穿过球锁机构504的凸缘部分530中的开口560，以便由螺线管插棒式铁芯536接合，如图11B-11D中所示。
在图11B中，螺线管线圈540被激励，螺线管插棒式铁芯536被启动以便接合球锁推杆526，从而使球轴承522、524在该推杆的轴562上滑动。在此阶段，从动元件506尚未被释放，并且图10的分开的触点12、18保持打开。
接着，如图11C中所示，螺线管线圈540仍被激励，被启动的螺线管插棒式铁芯536继续推动球锁推杆526，从而使球轴承522、524滚入推杆周向沟槽522并释放从动元件506，尽管图10的分开的触点12、18保持打开。因此，如图11B和11C所示，被启动的螺线管插棒式铁芯536推击推杆526，使得球轴承522、524进入周向沟槽522，从而释放从动元件506和压缩弹簧520。
最后，如图11D中所示，压缩弹簧520推动从动元件506以闭合图10的分开的触点12、18。
虽然图10和11A-11D中示出了球锁机构504，但是可以采用任何适当的球锁结构。如图10中所示，球锁机构504包括具有中心通孔566的带有头部的杆(headed shank)564。杆564相对该头部的一端具有一对径向相对的通道568，通道568从中心通孔566径向地向外延伸。优选地，通道568由恒定直径的孔形成，并接纳类似尺寸的球轴承522、524之一。球轴承522、524被插入相应的通道568，并且每个所述通道的外边沿被局部地弯曲。这截留了球轴承522、524(在它们的最宽直径处)，以使通道568仍将允许球轴承的径向最外表面延伸出杆564的外表面。随后，推杆526被插入中心通孔566，这将球轴承522、524截留在径向向外的位置，以使它们的径向最外表面延伸出杆564的径向外表面。
推杆526通过螺线管插棒式铁芯536被轴向地止动在图11A的位置。但是，径向向内延伸的周向沟槽522允许借助螺线管插棒式铁芯536轴向地移动推杆526来径向向内地移动球轴承522、524(如图11B和11C中所示)，以便使沟槽522在球轴承对522、524的下面对中(图11C)。
图12示出了单相、弹簧加载的高速真空短路开关602，其采用了图1的传统的真空断路器(VI)4、诸如压缩弹簧604的弹簧元件、机械闩锁释放机构605以及诸如螺线管606的机电机构。
从动元件608包括圆形凸缘部分610、上轴部分612以及连接器614。上轴部分612被适当地固定(例如，通过焊接)到圆形凸缘部分610。连接器614被适当地固定(例如，螺纹连接)到从动元件608和可动触点组件10的端子22两者，以便借助从动元件608的直线运动使可动触点组件10在开路位置和闭路位置之间移动。
适当的安装部616(其包括图10的框架514和弹簧管617)相对于壳体618来安装从动元件608并且因此安装第二端子22，以便第二端子22沿着与可动触点组件10的纵轴基本平行的路线直线运动。压缩弹簧604被放置在弹簧管617内，其一端为圆形凸缘部分610而另一端为壳体618的表面620。压缩弹簧604具有压缩状态(如图12中所示)和释放状态(未示出)，该释放状态将从动元件608和可动触点组件10移动到闭路位置(未示出)。
机械闩锁释放机构605包括闩锁元件，例如下轴部分622，其具有上部钩形部分624，上部钩形部分624通常锁住从动元件608的上轴部分612的相应下部钩形部分626。这将压缩弹簧604保持在压缩状态，并将可动触点组件10保持在开路位置。另外，下轴部分622释放上轴部分612以便释放从动元件608，以将可动触点组件10移动到闭路位置。
下轴部分622包括中心开口627和下部销628。在上部钩形部分624与壳体618的表面632之间连接有弹簧630(例如，大约三磅的力)，以便就图12而言顺时针偏压下轴部分622，从而适当地接合相应的钩形部分624、626。螺线管606具有常延伸的插棒式铁芯634和线圈636。每当导线637(其激励螺线管线圈636)上的适当启动信号启动螺线管606时，该螺线管收回插棒式铁芯634(例如，朝向图12的右侧)。
插棒式铁芯634具有开口638，开口638在其中容纳下轴部分622的销628。当插棒式铁芯634收回时，插棒式铁芯端部639与销628接合，这使下轴部分622围绕壳体618的回转中心点640逆时针旋转以克服弹簧630的偏压。当插棒式铁芯634适当收回并且下轴部分622适当相应逆时针旋转时，下轴部分622的上部钩形部分624解除锁住上轴部分612的下部钩形部分626，从而释放了从动元件608。依次地，压缩弹簧604向上(就图12而言)推动从动元件608，以便使短路开关602的分开的触点12、18闭合。与图10的短路开关502类似，第一端子16适合被电连接到电力线(例如78)，并且第二端子适合被电连接到柔性的导体(例如556)。
图10的短路开关502和图12的短路开关602可以与检测和激发电路一起工作，该检测和激发电路类似于图6、8以及9A-9B中的电路146。电路146包括图8的检测(OD)电路148(可检测闪络故障142并响应地输出一个或多个触发信号150)，以及图9A-9C的激发电路(ACT)152(可检测一个或多个触发信号150并响应地输出激发信号154)。但是，不同之处在于短路开关502、602采用相应的螺线管534、606，而不是装料60。图13示出了适当的电路641，用于通过图9A的单稳态多谐振荡器416的输出端424来驱动任一的螺线管534、606。
在电路148检测到闪络故障142并响应地输出触发信号150之后，多谐振荡器输出端424提供具有适当持续时间(例如，约1.2μs)的脉冲。依次地，电路642触发晶闸管644，这使电容器(C)646将电流排放到螺线管线圈648(例如，图10的线圈540或图12的线圈636)内。
表2示出了螺线管电路分析的结果，以便确定在少于约1ms的时间内移动螺线管插棒式铁芯650所需的电流。假设插棒式铁芯质量(m)为0.016kg；铁芯长度(lCORE)为1.3cm；铁芯直径(dCORE)为2.64cm。虽然示出了示例性的值，但可以采用较宽范围的值和/或其他适当的机电机构。
                         表2
  符号     值     单位     说明
    Vo     300     V     电容器C的初始电压
    C     3300     μF     电容器C的电容
    R     31     MΩ     线圈648的电阻
    Lc     3.9     μH     线圈648的电感
    Lstray     2     μH     杂散电路电感
    Δt    0.000006     s     电路分析的时间增量
    τ    0.0002     s     时间常数(L/R)
    ω    6645.06     rad/s     频率
    Cl    7590.37     A     系数＝Vo/ωL
    N     20     #     线圈648的匝数
    DCOIL     2     cm     线圈648的直径
    LCOIL     4     cm     线圈648的长度
    μr     1     #     线圈648的磁导率
表2中L的值由Lc+Lstray来限定。
图14A-14C分别示出了螺线管间隙(g)、插棒式铁芯650的力以及线圈648的电流的图形，用于分析螺线管534、606的运动。
示例性的短路开关2、101、502、602在提供储能和释放机构方面采用相对简单且低成本的方法。压缩弹簧40、520、604在真空断路器(VI)4或改进的VI(例如，无屏蔽体；无触点或改进的触点)(未示出)上提供适当的闭合力和保持力，以便与诸如开关设备之类的中压配电装置一起使用。
虽然已详细说明了本发明的特定实施例，但是本领域的技术人员将理解，可以根据所披露的总体教导开发这些详细说明的各种修改物和替代物。因此，所披露的特定布置仅旨在是示例性的，并非旨在限制本发明的范围，本发明的范围将由所附权利要求的完整范围及其任何和所有等效物给出。
标记列表
2 单相、弹簧加载的高速真空短路开关
4 单个真空开关，例如传统的真空断路器
6 真空密封外壳或密封真空室(例如，真空瓶)
8 固定触点组件
10  可动触点组件
12  固定触点
14  导电体
16  第一端子
18  可动触点
20  可动电杆
22  第二端子
24  螺纹
26  从动元件，例如铝制转接轴
28  加工有螺纹的纵向开口
30  螺纹
32  释放螺栓
34  适当的安装部
36  套管
38  弹簧套管
40  压缩弹簧
42  垫圈
44  垫圈
46  头部
48  头部
50  闭合端
52  开口端
53  凸缘部分
54  开口
56  加工有螺纹的止动螺栓
57  加工有螺纹的部分
58  纵向开口
60  适当的装料，例如电激发的化学料
62  上部分
64  下部分
66  纵向开口
68  纵向空腔
70  本体
72  断裂线
74  电输入端，例如一对导线
76  螺栓的开口
78  第一电力线
80  第二电力线
82  安装双头螺栓
84  安装双头螺栓
86  开口
88  开口
90  开口
91  开口
92  紧固件
94  开口
95  开口
96  套管
98  螺母
99  柔性的分路器
99′柔性的分路器
100 紧固件
101 三相、弹簧加载的高速真空短路开关
102 传统的成型壳体
103 传感器单元
104 第一光伏器件
105 光伏电池
107 第一滤光器
109 第二光伏器件
111 光伏电池
113 滤光器
115 电路
117 LED
119 偏压发生器
121 附加的光伏电池
140 短路系统
142 闪络故障
144 配电装置
146 检测和激发电路
148 检测电路
150 一个或多个触发信号
152 激发电路
154 激发信号
155 电输入端
156 断路器单元
157 断路器单元
158 上部电缆单元
159 上部电缆单元
160 下部电缆单元
161 下部电缆单元
162 光电传感器
164 光电传感器
166 光电传感器
168 光电传感器
170 光电传感器
172 光电传感器
174 光触发信号
176 光触发信号
178 光触发信号
180 光触发信号
182 光触发信号
184 光触发信号
186 输出端
188 光学多工器
190 光纤输入端
192 光纤输入端
194 光纤输入端
196 光纤输入端
198 光纤输入端
200 光纤输入端
202 光纤输出端
204 光缆
206 光缆
208 光缆
210 光缆
212 光缆
214 光缆
216 第一连接器
218 第二连接器
220 光触发信号
222 光缆
224 第一连接器
226 第二连接器
228 交流/直流电源
230 交流线电压
240 直流电压
241 直流电压节点
242 电输出端
244 晶体管
246 电源公共点
248 电阻器
250 输出光电二极管
251 光电晶体管
252 电阻器
254 齐纳二极管
258 指示电路
259 输入端
260 指示输出端
261 电阻器
262 触发器
264 按钮
266 运算放大器
268 触发器输出端
270 触发器输出端
272 绿色LED
274 红色LED
280 高压电源
282 充电电压
284 节点
286 节点
288 输入电压
290 可触发的火花隙
292 输入端
294 输出端
296 第一输入端
298 触发控制输入端
300 第二输入端
302 电路
304 控制信号
306 用于检测多个触发信号中的一个触发信号的电路
306A 用于检测多个触发信号中的一个触发信号的电路
306B 用于检测多个触发信号中的一个触发信号的电路
308 公共输出端
310 检测到的触发信号
312 电路
314 输入端
316 线路调节滤波器
318 MOV
320 熔断器
322 变压器
324 全波电桥
326 电容器
332 直流/直流调节器(REG)
334 触点
336 触点
338 直流电压(例如，+17 VDC)
340 电源节点
342 公共节点
346 直流电压(例如，+12 VDC)
348 高压直流/直流调节器
350 电阻器
352 LED
354 开关
358 常闭(NC)触点
364 第一断开位置
366 第二测试位置
368 第三臂位置
369 指示电路
370 一个或多个指示输出端
372 触发器
374 按钮
376 运算放大器
378 触发器输出端
380 触发器输出端
382 绿色LED
384 红色LED
386 电源
388 电源
390 节点
392 节点
394 滤波器套管
396 熔断器
398 输出端
399 未调节的直流电压(例如，+170 VDC)
400 接地节点
402 输出端
403 未调节的直流电压(例如，+24 VDC)
405 直流/直流调节器
406 输出端
407 调节后的直流电压
408 光电晶体管
409 电压
410 输出端
412 电阻器
414 运算放大器
416 单稳态多谐振荡器
418 晶体管
419 电阻器
420 电容器
422 变压器
423 输入端
424 输出端
425 线
426 初级绕组
428 (已反向)次级绕组
430 双绞导线
432 用于断开上游断路器的电路
434 晶体管
436 继电器
438 线圈
440 触点
442 电阻器
444 电容器
446 公共节点
448 电压
450 端子
452 端子
502 单相、弹簧加载的高速真空短路开关
504 球锁机构
506 从动元件
508 纵向开口
510 周向沟槽
512 适当的安装部
514 框架
516 弹簧套管
518 螺杆
520 压缩弹簧
522 球轴承
524 球轴承
526 推杆
528 周向沟槽
530 凸缘部分
532 凸缘部分
534 诸如螺线管之类的机电机构
536 插棒式铁芯
538 导线
540 螺线管线圈
542 第一端
544 第二端
546 第一弹簧端
548 开口
550 端部分
552 第二弹簧端
554 适当的导电紧固件
556 适当的柔性的分路器(例如，铜制层板)
558 硬质电力线(例如，接地母线或中线母线)
560 凸缘部分中的开口
562 推杆轴
564 带头杆
566 中心通孔
568 径向相对的通道
602 单相、弹簧加载的高速真空短路开关
604 诸如压缩弹簧之类的弹簧元件
605 机械闩锁释放机构
606 诸如螺线管之类的机电机构
608 从动元件
610 圆形凸缘部分
612 上轴部分
614 连接器
616 适当的安装部
617 弹簧管
618 壳体
620 壳体表面
622 下轴部分
624 上部钩形部分
626 下部钩形部分
627 中心开口
628 下部销
630 弹簧
632 表面
634 常延伸的插棒式铁芯
636 线圈
637 导线
638 开口
639 插棒式铁芯端部
640 回转中心点
641 用于驱动螺线管的电路
642 用于触发晶闸管的电路
644 晶闸管
646 电容器(C)
648 螺线管线圈
650 螺线管插棒式铁芯

Claims (30)

1.一种用于消除配电装置(144)内的闪络故障的短路开关(2)，所述短路开关(2)包括：
真空开关(4)，其包括真空密封外壳(6)，所述真空密封外壳(6)包含固定触点组件(8)和可动触点组件(10)，所述可动触点组件(10)可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置和与所述固定触点组件分隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；
从动元件(26)；
安装部(34)，安装所述从动元件(26)，以便使所述从动元件(26)沿着与所述可动触点组件(10)的所述纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件(26)被连接到所述可动触点组件(10)，以便借助所述从动元件(26)的直线运动使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；
弹簧元件(40)，具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件(40)将所述从动元件(26)和所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；
释放元件(32)，其中具有开口(68)，所述释放元件(32)被连接到所述从动元件(26)并通常使所述弹簧元件(40)保持在所述压缩状态；
装料(60)，布置在所述释放元件(32)的所述开口(68)中，所述装料(60)被激励以使所述释放元件(32)断裂并将所述弹簧元件(40)释放到所述释放状态；以及
第一和第二端子(16、22)，分别与所述固定触点组件(8)和所述可动触点组件(10)电连接。
2.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述真空密封外壳(6)是密封真空室；其中所述固定触点组件(8)包括：密封在所述密封真空室(6)内的固定触点(12)以及连接到所述固定触点的一端的导电体(14)，所述导电体密封地穿过所述密封真空室并在所述固定触点的另一端的所述第一端子(16)处终止；其中所述可动触点组件(10)包括可动触点(18)，所述可动触点(18)密封在所述密封真空室(6)内并且可以在与所述固定触点(12)没有电联系的第一位置和与所述固定触点具有电联系的第二位置之间移动，所述可动触点组件(10)进一步包括连接到所述可动触点(18)的一端的可动电杆(20)，所述可动电杆密封地穿过所述密封真空室(6)并在所述可动触点的另一端的所述第二端子(22)处终止；并且其中所述从动元件(26)被连接到所述可动电杆(20)。
3.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述弹簧元件(40)是具有第一端和第二端的压缩弹簧；其中所述释放元件(32)是具有第一端和第二端的释放螺栓；并且其中所述安装部(34)包括具有纵向开口(66)的套管(36)，并且进一步包括具有闭合端(50)和开口端(52)的纵向管(38)，所述纵向管包含所述压缩弹簧(40)、所述释放螺栓(32)以及所述装料(60)，所述压缩弹簧的所述第一端接合所述纵向管的所述闭合端，所述释放螺栓的所述第一端连接到所述纵向管的所述闭合端，所述从动元件的所述第一端连接到所述释放螺栓的所述第二端，所述套管安放在所述纵向管的所述开口端中，所述从动元件安放在所述套管的所述纵向开口中，所述压缩弹簧的所述第二端偏压所述从动元件(26)，以便在激励所述装料之后将所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置。
4.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述装料(60)是电激发的化学料(60)。
5.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述第一和第二端子(16、22)适合分别电连接到第一和第二电力线(78、80)。
6.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述第一端子(16)适合电连接到电力线(78)；并且其中所述第二端子(22)适合电连接到柔性的导体(99)。
7.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述第一和第二端子(16、22)适合电连接到电力线(78)和中性线或地(80)。
8.如权利要求1所述的短路开关(2)，其中所述释放元件(32)具有纵轴；并且其中所述释放元件(32)的开口(68)是沿着所述释放元件(32)的所述纵轴的纵向空腔(68)。
9.如权利要求8所述的短路开关(2)，其中所述装料(60)被激发以提供冲击波来使所述释放元件(32)断裂；并且其中所述释放元件(32)是释放螺栓(32)，其具有本体(70)和设置在所述本体(70)上的断裂线(72)，所述断裂线(72)定位和控制响应于所述冲击波的所述释放螺栓(32)的断裂。
10.如权利要求8所述的短路开关(2)，其中所述断裂线(72)在所述释放螺栓(32)的本体(70)中具有预定深度；并且其中所述弹簧元件(40)具有预定的压缩力，同时所述释放螺栓(32)被构造成在激发所述装料(60)之前至少维持所述压缩力。
11.一种用于消除配电装置(144)内的闪络故障(142)的短路系统(140)，所述短路系统(140)包括：
真空开关(4)，其包括真空密封外壳(6)，所述真空密封外壳(6)包含固定触点组件(8)和可动触点组件(10)，所述可动触点组件(10)可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置和与所述固定触点组件分隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；
从动元件(26)；
安装部(34)，安装所述从动元件(26)，以便使所述从动元件(26)沿着与所述可动触点组件(10)的所述纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件(26)被连接到所述可动触点组件(10)，以便借助所述从动元件(26)的直线运动使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；
弹簧元件(40)，具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件(40)将所述从动元件(26)和所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；
释放元件(32)，其中具有开口(68)，所述释放元件(32)被连接到所述从动元件(26)并通常使所述弹簧元件(40)保持在所述压缩状态；
装料(60)，布置在所述释放元件(32)的所述开口(68)中，所述装料(60)被激励以使所述释放元件(32)断裂并将所述弹簧元件(40)释放到所述释放状态；
第一和第二端子(16、22)，分别与所述固定触点组件(8)和所述可动触点组件(10)电连接；以及
装置(146)，用于检测闪络故障并响应地激发布置在所述释放元件(32)的开口(68)中的所述装料(60)，
其中所述被激发的装料(60)使所述释放元件(32)断裂，释放了所述弹簧元件(40)，所述弹簧元件(40)推动所述从动元件(26)以便将所述可动触点元件(10)移动到所述闭路位置以消除所述闪络故障。
12.如权利要求11所述的短路系统(140)，其中所述装料(60)包括电输入端(155)；并且其中所述用于检测闪络故障并响应地激发所述装料(60)的装置(146)包括用于检测所述闪络故障(142)并响应地输出触发信号(150、220)的装置(148)，以及用于检测所述触发信号(150、220)并响应地将激发信号(154)输出到所述装料(60)的所述电输入端(155)的装置(152)。
13.如权利要求12所述的短路系统(140)，其中所述装料(60)是电激发的化学料(60)。
14.如权利要求11所述的短路系统(140)，其中所述真空开关(4)适合与所述中压配电装置(144)一起运行。
15.如权利要求11所述的短路系统(140)，其中所述用于检测闪络故障并响应地激发所述装料(60)的装置(146)在闪络故障事件的开始之后具有约550μs的激发延迟。
16.如权利要求12所述的短路系统(140)，其中所述用于检测所述闪络故障并响应地输出触发信号(150、220)的装置(148)包括至少一个光电传感器(162、164、166、168、170、172)，所述光电传感器适合于检测所述闪络故障并输出光信号(174)作为所述触发信号(220)。
17.如权利要求16所述的短路系统(140)，其中所述闪络故障包括弧光；并且其中所述至少一个光电传感器(162、164、166、168、170、172)是通过所述弧光自给能量的光电传感器，所述光电传感器具有输出端(186)，所述输出端(186)具有响应所述弧光的所述触发信号。
18.如权利要求12所述的短路系统(140)，其中所述用于检测所述闪络故障并响应地输出触发信号(150、220)的装置(148)包括：多个光电传感器(162、164、166、168、170、172)，所述光电传感器适合于检测所述闪络故障并在多个输出端(186)上输出多个第一光信号(174、176、178、180、182、184)；光学多工器(188)，具有多个输入端(190、192、194、196、198、200)以及输出端(202)；多个光缆(204、206、208、210、212、214)，连接在所述光电传感器(162、164、166、168、170、172)的所述输出端(186)与所述光学多工器(188)的所述输入端(190、192、194、196、198、200)之间，所述光学多工器(188)的所述输出端(202)输出第二光信号(220)作为所述触发信号(220)。
19.如权利要求12所述的短路系统(140)，其中所述用于检测所述触发信号(150、220)并响应地将激发信号(154)输出到所述装料(60)的所述电输入端(155)的装置(152)包括：装置(280)，用于产生充电电压(282)；火花隙(290)，适合于将所述充电电压电连接到所述装料的所述电输入端，所述火花隙具有控制输入端(298)；以及装置(302)，用于检测所述触发信号(220)并响应地将控制信号(304)输出到所述火花隙的所述控制输入端，所述火花隙将所述激发信号(154)输出到所述装料的所述电输入端以响应所述控制信号(304)。
20.如权利要求19所述的短路系统(140)，其中所述用于检测所述触发信号并响应地输出控制信号的装置(302)包括用于检测所述触发信号(220)的装置(306)，以及用于输出所述控制信号以响应所述检测到的触发信号(310)的装置(312)。
21.如权利要求20所述的短路系统(140)，其中所述用于检测所述触发信号并响应地输出控制信号的装置(302)进一步包括用于断开所述配电装置的上游断路器以响应所述检测到的触发信号(310)的装置(432)。
22.如权利要求12所述的短路系统(140)，其中所述装料(60)包括电输入端(155)；并且其中所述用于检测闪络故障并响应地激发所述装料(60)的装置(146)包括用于检测所述闪络故障并响应地输出多个触发信号(220)的装置(148)，以及用于检测所述触发信号(220)并响应地将激发信号(154)输出到所述装料的所述电输入端的装置(306、306A、306B、312、290)。
23.一种用于消除配电装置中的闪络故障的短路开关(502)，所述短路开关(502)包括：
真空开关(4)，其包括真空密封外壳(6)，所述真空密封外壳(6)包含固定触点组件(8)和可动触点组件(10)，所述可动触点组件(10)可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置和与所述固定触点组件分隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；
从动元件(506)，具有纵向开口(508)，所述纵向开口(508)中具有周向沟槽(510)；
安装部(512)，安装所述从动元件(506)，以便使所述从动元件(506)沿着与所述可动触点组件(10)的所述纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件被连接到所述可动触点组件，以便借助所述从动元件的直线运动使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；
弹簧元件(520)，具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件(520)将所述从动元件(506)和所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；
球锁元件(504)，具有多个球轴承(522、524)和推杆(526)，推杆(526)中具有周向沟槽(528)，所述球轴承与所述从动元件(506)的所述纵向开口(508)的所述周向沟槽(510)接合，以便将所述弹簧元件(520)保持在所述压缩状态并将所述可动触点组件(10)保持在所述开路位置；
装置(534)，用于将所述球锁元件(504)的所述推杆(526)推入所述从动元件(506)的所述纵向开口(508)，以使所述球轴承(522、524)与所述球锁元件(504)的所述推杆(526)的所述周向沟槽(528)接合并释放所述从动元件(506)，以便将所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；以及
第一和第二端子(16、22)，分别与所述固定触点组件(8)和所述可动触点组件(10)电连接。
24.如权利要求23所述的短路开关(502)，其中所述用于推动所述推杆的装置(534)是具有插棒式铁芯(536)的螺线管(534)，当激励所述螺线管(534)时，所述插棒式铁芯(536)将所述球锁元件(504)的所述推杆(526)推入所述从动元件(506)的所述纵向开口(508)。
25.如权利要求23所述的短路开关(502)，其中所述弹簧元件(520)是具有第一端(546)和第二端(552)的压缩弹簧(520)；其中所述球锁元件(504)具有第一端(530)和第二端；其中所述从动元件(506)具有第一端和第二端，所述第一端具有所述纵向开口(508)；并且其中所述安装部(512)包括具有第一端(542)和开放第二端(544)的纵向管(576)，所述纵向管(576)包含所述压缩弹簧(520)和所述球锁元件(504)，所述压缩弹簧的所述第一端接合所述纵向管的所述第一端，所述球锁元件的所述第一端连接到所述纵向管的所述第一端，所述从动元件的所述第二端连接到所述可动触点组件，所述从动元件的所述第一端穿过所述纵向管的所述开放第二端，所述压缩弹簧的所述第二端偏压所述从动元件以便将所述可动触点组件移动到所述闭路位置。
26.如权利要求25所述的短路开关(502)，其中所述球锁元件(504)的所述推杆(526)穿过所述纵向管(576)的所述第一端；并且其中所述用于推动所述推杆的装置(534)是具有插棒式铁芯(536)的螺线管，当激励所述螺线管(534)时，所述插棒式铁芯(536)将所述球锁元件(504)的所述推杆(526)推入所述从动元件(506)的所述纵向开口(508)。
27.如权利要求23所述的短路开关(502)，其中所述第一端子(16)适合电连接到电力线(78)；并且其中所述第二端子(22)适合电连接到柔性的导体(556)。
28.一种用于消除配电装置(144)内的闪络故障的短路系统(602、641)，所述短路系统(602、641)包括：
壳体(618)；
真空开关(4)，其包括真空密封外壳(6)，所述真空密封外壳(6)包含固定触点组件(8)和可动触点组件(10)，所述可动触点组件(10)可以在与所述固定触点组件电接触的闭路位置和与所述固定触点组件分隔开的开路位置之间沿着纵轴移动；
从动元件(608)；
安装部(616)，将所述从动元件(608)安装在所述壳体(618)中，以便使所述从动元件(608)沿着与所述可动触点组件(10)的所述纵轴基本平行的路线直线运动，所述从动元件(608)被连接到所述可动触点组件(10)，以便借助所述从动元件(608)的直线运动使所述可动触点组件在所述开路位置与所述闭路位置之间移动；
弹簧元件(604)，具有压缩状态和释放状态，所述弹簧元件(604)将所述从动元件(608)和所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；
闩锁元件(605)，通常锁住所述从动元件(608)，以便将所述弹簧元件(604)保持在所述压缩状态并将所述可动触点组件(10)保持在所述开路位置，所述闩锁元件(605)释放所述从动元件(608)以便将所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置，所述闩锁元件(605)具有端(624)，所述端(624)与所述从动元件(608)以及所述壳体(618)中的枢轴(640)接合；
装置(641、606)，用于检测闪络故障并响应地解除锁住所述闩锁元件(605)的所述端(624)以释放所述从动元件(608)，以便将所述可动触点组件(10)移动到所述闭路位置；以及
第一和第二端子(16、22)，分别与所述固定触点组件(8)和所述可动触点组件(10)电连接。
29.如权利要求28所述的短路系统(602、641)，其中所述闩锁元件(605)的所述端是第一端(624)；其中所述闩锁元件(605)还具有第二端(628)；并且其中所述用于检测闪络故障并响应地解除锁住所述闩锁元件以释放所述从动元件的装置(641、606)包括具有插棒式铁芯(634)的螺线管(606)，所述插棒式铁芯(634)移动所述闩锁元件(605)的所述第二端(628)以绕所述枢轴(640)转动所述闩锁元件，并使所述闩锁元件的所述第一端(624)释放所述从动元件(608)。
30.如权利要求28所述的短路系统(602、641)，其中所述第一端子(16)适合电连接到电力线(78)；并且其中所述第二端子(22)适合电连接到柔性的导体(556)。
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DE (1) DE60305699T2 (zh)
WO (1) WO2003107374A1 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101925972A (zh) * 2008-01-22 2010-12-22 西门子公司 烟火触发的短路器
CN102204045A (zh) * 2008-09-26 2011-09-28 伊顿工业(荷兰)公司 具有电弧保护的开关设备和电弧保护方法
CN101454859B (zh) * 2006-05-30 2012-10-03 Abb技术股份公司 短路开关装置
US8390968B2 (en) 2007-04-16 2013-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for protection of converter modules
CN103247474A (zh) * 2012-02-01 2013-08-14 Abb技术股份公司 具有由推进剂装料驱动的开关器件的开关装置
CN104022498A (zh) * 2014-06-10 2014-09-03 高盛输变电设备（浙江）有限公司 一种用于开关柜内电弧放电保护的装置
CN104067471A (zh) * 2011-11-22 2014-09-24 施耐德电器工业公司 防止电弧的设备和方法
CN104428860A (zh) * 2012-06-12 2015-03-18 豪倍公司 中压或高压开关衬套
CN105262053A (zh) * 2007-08-30 2016-01-20 通用电气公司 电弧闪光消除系统，装置和方法
CN105788963A (zh) * 2015-01-12 2016-07-20 Ls产电株式会社 用于hvdc输电的旁路开关
CN105849844A (zh) * 2013-12-26 2016-08-10 三菱电机株式会社 旁通开关
CN107086164A (zh) * 2016-02-16 2017-08-22 Ls 产电株式会社 旁路开关
CN114614277B (zh) * 2022-03-16 2023-08-22 国网安徽省电力有限公司岳西县供电公司 一种消弧开关连接器及其使用方法

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6853524B2 (en) * 2002-06-14 2005-02-08 Eaton Corporation Vacuum arc interrupter having a tapered conducting bullet assembly
US6813127B2 (en) * 2002-06-14 2004-11-02 Eaton Corporation Blade tip for puncturing cupro-nickel seal cup
US6853525B2 (en) * 2002-06-14 2005-02-08 Eaton Corporation Vacuum arc interrupter actuated by a gas generated driving force
US6724604B2 (en) * 2002-06-14 2004-04-20 Eaton Corporation Shorting switch and system to eliminate arcing faults in power distribution equipment
US7035068B2 (en) * 2003-12-05 2006-04-25 Eaton Corporation Apparatus and method employing an optical fiber for closed-loop feedback detection of arcing faults
US7145757B2 (en) * 2004-01-13 2006-12-05 Eaton Corporation System for eliminating arcing faults and power distribution system employing the same
US7115828B2 (en) * 2004-04-30 2006-10-03 Southern States, Inc. Internally switched electric power interrupter
US7417848B2 (en) * 2005-11-11 2008-08-26 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multiple height, high density horizontal low voltage motor control center
US7821749B2 (en) * 2007-03-30 2010-10-26 General Electric Company Arc flash elimination apparatus and method
US20080288189A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Ravinuthala Ramakrishna Rao Arc detector
FR2925987B1 (fr) * 2008-01-02 2010-06-11 Areva T & D Sa Systeme et procede de detection et de suppression d'un defaut electrique dans un equipement de distribution electrique moyenne ou haute tension et dispositif de mise a la terre d'un cable electrique
EP2267746B1 (en) * 2008-03-19 2015-07-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Contact device
US8563888B2 (en) * 2008-06-11 2013-10-22 General Electric Company Arc containment device and method
ES2440725T3 (es) 2008-12-18 2014-01-30 Abb Technology Ag Disposición de conmutadores para dispositivos de conmutación de media y alta tensión
FR2946455B1 (fr) * 2009-06-08 2011-07-01 Areva T & D Sa Commutateur de court-circuit a securite amelioree.
US8638561B2 (en) * 2009-11-06 2014-01-28 Rockwell Automation Technologies, Inc. Motor control center unit withdraw with door closed
US8228652B2 (en) 2010-06-02 2012-07-24 Eaton Corporation Arc flash detection apparatus and electrical system including the same
EP2551879B1 (en) * 2011-07-27 2014-07-09 ABB Technology AG Pushrod assembly for circuit breaker
US8492672B2 (en) 2011-08-05 2013-07-23 Eaton Corporation Insulated arc flash arrester
US8861144B2 (en) 2011-11-15 2014-10-14 Eaton Corporation Triggered arc flash arrester and switchgear system including the same
EP2682974A1 (en) 2012-07-06 2014-01-08 ABB Technology AG Pushrod assembly for a medium voltage vacuum circuit breaker
US20140043714A1 (en) 2012-08-07 2014-02-13 James J. Benke Switchgear including a circuit breaker having a trip unit with an interface to a number of arc fault sensors
US8933360B2 (en) 2012-08-23 2015-01-13 Schneider Electric USA, Inc. Crowbar disconnect switch
US9053881B2 (en) * 2012-08-24 2015-06-09 Schneider Electric USA, Inc. Arc detection with resistance to nuisance activation through light subtraction
DE102012113057B4 (de) * 2012-12-21 2018-02-15 Methode Electronics Malta Ltd. Auslösevorrichtung für ein Schütz
EP2806449B8 (en) * 2013-05-22 2017-05-31 ABB Schweiz AG A coil actuator a for low and medium voltage switching apparatus and an arc fault coil suppression device comprising said coil actuator
US9543745B2 (en) 2013-08-13 2017-01-10 Cooper Technologies Company Arrester bypass devices
EP3143631B1 (en) * 2014-05-14 2018-05-09 ABB Schweiz AG Thomson coil based actuator
DE102014016738B4 (de) * 2014-09-18 2018-10-11 DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG. Anordnung zum Anlagen- und Personenschutz in einer mehrphasigen Niederspannungs-Versorgungseinrichtung
DE102014115396A1 (de) 2014-10-22 2014-12-18 Peter Lell Trennschalter für hohe Gleich- oder Wechselströme bei hohen Spannungen
EP3104390B1 (en) * 2015-06-11 2017-08-09 ABB Schweiz AG A switching device and an electric power distribution switchgear
US10892540B2 (en) * 2016-12-30 2021-01-12 Qortek, Inc. High voltage antenna protection device
SE541760C2 (en) * 2017-07-24 2019-12-10 Scibreak Ab Breaker
US10535988B2 (en) 2017-08-03 2020-01-14 Eaton Intelligent Power Limited Arc flash detection apparatus and electrical system including the same
DE102018216211B3 (de) 2018-09-24 2020-02-20 Siemens Aktiengesellschaft Kurzschließereinrichtung und Umrichter

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1060856A (fr) * 1951-04-13 1954-04-07 Bendix Aviat Corp Perfectionnements aux mécanismes de commande
DE1052531B (de) * 1955-01-26 1959-03-12 Calor Emag Elektrizitaets Ag Schalteinrichtung mit einer axialsymmetrisch an einer Drehstabfeder sitzenden Kontaktbruecke
US3638501A (en) * 1970-04-27 1972-02-01 Gen Motors Corp Sensor
DE3006336C2 (de) * 1980-02-20 1985-08-01 Calor-Emag Elektrizitäts-Aktiengesellschaft, 4030 Ratingen Schaltgerät
US4339638A (en) * 1980-10-15 1982-07-13 Mcdonnell Douglas Corporation Electrical switch
DE3041006A1 (de) * 1980-10-31 1982-06-09 Westfälische Berggewerkschaftskasse, 4630 Bochum Verriegelungsvorrichtung
US4433607A (en) * 1981-10-06 1984-02-28 Westinghouse Electric Corp. Switch for very large DC currents
FR2612570A1 (fr) * 1987-03-17 1988-09-23 Alsthom Dispositif de stockage d'energie mecanique a force d'accrochage nulle
US5852266A (en) * 1993-07-14 1998-12-22 Hitachi, Ltd. Vacuum circuit breaker as well as vacuum valve and electric contact used in same
EP0711464B1 (en) 1993-07-22 1998-09-16 Abb Power Transmission Pty. Limited Arc containing device
FR2714522B1 (fr) * 1993-12-27 1996-02-02 Gec Alsthom T & D Sa Dispositif de commande linéaire pour disjoncteur.
US5510946A (en) 1994-09-19 1996-04-23 Franklin; Frederick F. Circuit breaker protection against "arc short circuit" hazards
US5940547A (en) 1995-03-30 1999-08-17 Klockner-Moeller Gmbh Optical fiber accidental arc detector for an electric power distribution switching device
US5933308A (en) 1997-11-19 1999-08-03 Square D Company Arcing fault protection system for a switchgear enclosure
SE9704685L (sv) 1997-12-15 1999-06-16 Asea Brown Boveri Kopplingsanordning och -förfarande
US6140715A (en) 1998-11-06 2000-10-31 Asea Brown Boveri Ab Electric switching device and a method for performing electric disconnection of a load
US6084756A (en) * 1999-01-22 2000-07-04 Eaton Corporation Apparatus for testing protection of an electric power distribution circuit by an arc fault circuit breaker
DE19921173A1 (de) * 1999-05-07 2000-11-09 Abb Patent Gmbh Einrichtung zum Löschen eines Störlichtbogens
US6229680B1 (en) 1999-08-16 2001-05-08 Eaton Corporation Apparatus and method for optically detecting arcing faults in electric power systems in the presence of other light sources
FR2807204B1 (fr) * 2000-03-31 2002-05-24 Schneider Electric Ind Sa Appareillage electrique de coupure multipolaire muni d'un mecanisme d'entrainement et de modules de coupure
US6535369B1 (en) * 2000-06-16 2003-03-18 Teal Electronics Corporation Adaptive surge suppressor

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101454859B (zh) * 2006-05-30 2012-10-03 Abb技术股份公司 短路开关装置
US8390968B2 (en) 2007-04-16 2013-03-05 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for protection of converter modules
CN101669184B (zh) * 2007-04-16 2013-03-06 西门子公司 用于保护变流器模块的装置
CN105262053A (zh) * 2007-08-30 2016-01-20 通用电气公司 电弧闪光消除系统，装置和方法
CN101925972A (zh) * 2008-01-22 2010-12-22 西门子公司 烟火触发的短路器
CN102204045A (zh) * 2008-09-26 2011-09-28 伊顿工业(荷兰)公司 具有电弧保护的开关设备和电弧保护方法
CN102204045B (zh) * 2008-09-26 2014-05-28 伊顿工业(荷兰)公司 具有电弧保护的开关设备和电弧保护方法
CN104067471A (zh) * 2011-11-22 2014-09-24 施耐德电器工业公司 防止电弧的设备和方法
CN103247474A (zh) * 2012-02-01 2013-08-14 Abb技术股份公司 具有由推进剂装料驱动的开关器件的开关装置
CN103247474B (zh) * 2012-02-01 2017-08-15 Abb技术股份公司 具有由推进剂装料驱动的开关器件的开关装置
CN104428860A (zh) * 2012-06-12 2015-03-18 豪倍公司 中压或高压开关衬套
US9691574B2 (en) 2012-06-12 2017-06-27 Hubbell Incorporated Medium or high voltage switch bushing
CN105849844A (zh) * 2013-12-26 2016-08-10 三菱电机株式会社 旁通开关
CN105849844B (zh) * 2013-12-26 2018-09-04 三菱电机株式会社 旁通开关
CN104022498A (zh) * 2014-06-10 2014-09-03 高盛输变电设备（浙江）有限公司 一种用于开关柜内电弧放电保护的装置
CN105788963A (zh) * 2015-01-12 2016-07-20 Ls产电株式会社 用于hvdc输电的旁路开关
US9799473B2 (en) 2015-01-12 2017-10-24 Lsis Co., Ltd. Bypass switch for HVDC transmission
CN105788963B (zh) * 2015-01-12 2018-02-23 Ls产电株式会社 用于hvdc输电的旁路开关
CN107086164A (zh) * 2016-02-16 2017-08-22 Ls 产电株式会社 旁路开关
CN107086164B (zh) * 2016-02-16 2020-03-27 Ls 产电株式会社 旁路开关
CN114614277B (zh) * 2022-03-16 2023-08-22 国网安徽省电力有限公司岳西县供电公司 一种消弧开关连接器及其使用方法

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