CN206412758U - 灭弧装置以及供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种灭弧装置以及供电系统，涉及安全供电的技术领域。该灭弧装置，包括耦合电路和灭弧芯片，所述灭弧芯片中设置有灭弧材料；所述耦合电路用于连接第一交流输出端，所述灭弧芯片的输入端用于连接第二交流输出端；所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧，经所述耦合电路耦合至所述灭弧芯片，并由所述灭弧材料吸收所述电弧。本实用新型能够有效消除输电线路中产生的电弧，提高了输电线路的安全性。

Description

灭弧装置以及供电系统

技术领域

本实用新型涉及安全供电技术领域，尤其是涉及一种灭弧装置以及供电系统。

背景技术

随着电力技术的发展，工频交流电(即市电)已经遍布每一个家庭和单位，用电的安全性也变得越来越重要。

目前的市电通常由两条输出线供电，其中一条为火线，另一条为零线。当火线与零线之间发生短路时，会产生电弧；或者由于线路老化或破损，造成火线与零线的裸露部分发生带电摩擦时，也会产生电弧。

电弧的本质是一种气体放电现象，是电流通过绝缘介质(例如空气) 所产生的瞬间火花。同时，电弧也是一种自持气体导电(电离气体中的电传导)，其大多数载流子为一次电子发射所产生的电子。金属导线表面因一次电子发射(热离子发射、场致发射或光电发射)导致电子逸出，火线与零线的间隙中气体原子或分子会因电离(碰撞电离、光电离和热电离)而产生电子和离子。另外，电子或离子轰击发射表面又会引起二次电子发射，当间隙中离子浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。而电弧会对周围的物体会进行高压放电，严重时会产生火灾，因此电弧是现在造成火灾的主要原因。

现有的电弧防护技术，通常只是对输电线路中的特定位置(例如变压器、输电线塔、变电箱等)进行防护，其防护方式也是采用隔离罩、隔离栅等器件，防护效果十分有限。此外，对于短路、线路老化、破损等原因造成的电弧，其发生的位置难以预知，因此现有技术难以有效防护输电线路中产生的电弧。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种灭弧装置以及供电系统，能够有效消除输电线路中产生的电弧，提高了输电线路的安全性。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种灭弧装置，包括耦合电路和灭弧芯片，所述灭弧芯片中设置有灭弧材料；

所述耦合电路用于连接第一交流输出端，所述灭弧芯片的输入端用于连接第二交流输出端；

所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧，经所述耦合电路耦合至所述灭弧芯片，并由所述灭弧材料吸收所述电弧。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述灭弧材料中包括铑钛合金。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述灭弧材料中还包括银。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述耦合电路包括并联的耦合电阻和耦合电容。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该灭弧装置还包括可变电阻，所述可变电阻用于连接在所述灭弧芯片的输入端与第二交流输出端之间。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述灭弧芯片中还包括电弧检测单元和计数单元；

所述电弧检测单元检测所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧的电流；

所述计数单元记录所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧的数量。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述灭弧芯片还包括触发单元，所述灭弧芯片的输出端用于连接继电器；

所述触发单元根据所述电弧检测单元检测的电流和所述计数单元记录的数量，生成断电信号，并由所述灭弧芯片的输出端向继电器输出所述断电信号。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种供电系统，包括变压器以及上述的灭弧装置；

所述变压器的初级线圈连接电网，所述变压器的次级线圈的两端分别连接第一交流输出端与第二交流输出端。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该供电系统还包括第一继电器和第二继电器；

所述第一继电器的控制线圈连接所述灭弧装置中的灭弧芯片的输出端，所述第一继电器的输出端与所述第二继电器的控制线圈串联，所述第二继电器的输出端与所述初级线圈串联。

结合第二方面，本实用新型实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述第一继电器为常闭型继电器，所述第二继电器为常开型继电器。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型实施例提供的灭弧装置中，耦合电路用于连接第一交流输出端，灭弧芯片的输入端用于连接第二交流输出端，即耦合电路和灭弧芯片分别连接供电线路的两条输出线。通过耦合电路能够对第一交流输出端与第二交流输出端之间产生的电弧进行耦合，并将电弧的电流信号传输至灭弧芯片，灭弧芯片中的灭弧材料吸收电弧。由于灭弧材料的响应时间非常短，能够在两条输出线之间形成电弧的初期完成对电弧的吸收，因此能够有效减弱电弧的电流和电压，或者能够完全阻止电弧的发生，从而提高了输电线路的安全性。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的灭弧装置的示意图；

图2为本实用新型实施例二提供的灭弧装置的示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的灭弧装置的优选实施方式的示意图；

图4为本实用新型实施例三提供的供电系统的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

目前电弧防护技术，通常只是对输电线路中的特定位置(例如变压器、输电线塔、变电箱等)进行防护，其防护方式也是采用隔离罩、隔离栅等器件，防护效果十分有限。此外，对于短路、线路老化、破损等原因造成的电弧，其发生的位置难以预知，因此现有技术难以有效防护输电线路中产生的电弧。

基于此，本实用新型实施例提供一种灭弧装置以及供电系统，能够有效消除输电线路中产生的电弧，提高了输电线路的安全性。

实施例一：

本实用新型实施例提供一种灭弧装置，可应用于家庭、办公、工厂等供电场景。如图1所示，该灭弧装置包括耦合电路和灭弧芯片，并且灭弧芯片中设置有灭弧材料T。

耦合电路用于连接第一交流输出端d，灭弧芯片的输入端用于连接第二交流输出端b。交流输出端b与交流输出端d之间产生的电弧，经耦合电路耦合至灭弧芯片，并由灭弧材料T吸收电弧。

本实施例中，耦合电路包括并联的耦合电阻R0和耦合电容C0。相互并联的耦合电阻R0和耦合电容C0能够在交流输出端b与交流输出端d之间发生电弧时，将该电弧的电流耦合至灭弧芯片的输入端，使灭弧芯片能够感测到该电弧。

本实用新型实施例提供的灭弧装置中，耦合电路用于连接交流输出端 d，灭弧芯片的输入端用于连接交流输出端b，即耦合电路和灭弧芯片分别连接供电线路的两条输出线。通过耦合电路能够对交流输出端d与交流输出端b之间产生的电弧进行耦合，并将电弧的电流信号传输至灭弧芯片，灭弧芯片中的灭弧材料T吸收电弧。由于灭弧材料T的响应时间非常短，能够在两条输出线之间形成电弧的初期完成对电弧的吸收，因此能够有效减弱电弧的电流和电压，或者能够完全阻止电弧的发生，从而提高了输电线路的安全性。

实施例二：

本实用新型实施例提供一种灭弧装置，本实施例与实施例一基本相同，其不同点在于：如图2所示，在实施例一的基础上，该灭弧装置还包括可变电阻R1，可变电阻R1用于连接在灭弧芯片的输入端与交流输出端b之间。可变电阻R1的阻值可在2kΩ至5.1kΩ之间调节，用以为灭弧芯片提供一定的阻值，防止输入灭弧芯片的电流过大，对灭弧芯片造成损坏。可变电阻R1的阻值可以在出厂时，根据应用场景的电压、电流情况进行调节设置。

作为一个优选方案，本实施例中的灭弧材料T中包括铑钛合金。铑钛合金为包晶组织合金，具有硬度高、抗氧化、耐腐蚀等优点，并且铑钛合金具有极佳的灭弧性能。经试验验证，铑钛合金在同类导体材料中具有极好的吸收电弧的能力，普通电流范围内的电弧，都可以由铑钛合金完全吸收。

进一步的是，本实施例中的灭弧材料T中还包括银，即灭弧材料T由铑钛合金和银组成。铑钛合金与银河组合方式可以是分层设置，也可以是在铑钛合金外电镀一层银。通过与银相结合，能够进一步提高铑钛合金的灭弧能力，比单独使用铑钛合金的灭弧能力更好。

如图3所示，在本实用新型实施例提供的另一优选方案中，灭弧芯片中还包括电弧检测单元和计数单元。

电弧检测单元能够检测交流输出端d与交流输出端b之间产生的电弧的电流。具体的，电弧检测单元的A端通过可变电阻R1连接交流输出端b，电弧检测单元的B端通过感应电容C1连接交流输出端b。A端可通过感应电容C1获得交流输出端b的标准信号，作为基准参考信号。当交流输出端 d与交流输出端b之间产生的电弧时，电弧检测单元内部的比较器(图中未示出)将A端与B端接收到的信号进行比较，从而判断电弧的发生，并检测出电弧的电流。

计数单元记录交流输出端d与交流输出端b之间产生的电弧的数量。每当电弧检测单元检测到电弧，计数单元就会记录当前累计的电弧数量。

本实施例中，灭弧芯片还进一步包括触发单元，且灭弧芯片的输出端用于连接第一继电器J1。触发单元根据电弧检测单元检测的电流和计数单元记录的数量，生成断电信号，并由灭弧芯片的输出端向第一继电器J1输出断电信号，进而通过第一继电器J1切断供电线路，以实现供电线路的保护。

断电信号的生成调节可以同时参考电弧的数量和电流大小。例如，当发生连续的弱电流电弧时，可设置累计3次弱电流电弧时生成断电信号；当发生强电流电弧时，可设置发生1次强电流电弧就生成断电信号。

此外，灭弧芯片还连接有电源模块，电源模块向灭弧芯片输出直流电源，用于向电弧检测单元、计数单元和触发单元供电。

本实用新型实施例提供的灭弧装置中，通过耦合电路能够对交流输出端d与交流输出端b之间产生的电弧进行耦合，并将电弧的电流信号传输至灭弧芯片，灭弧芯片中的灭弧材料T吸收电弧。由于本实施例中采用铑钛合金，或铑钛合金与银的组合作为灭弧材料T，其响应时间非常短，能够在两条输出线之间形成电弧的初期完成对电弧的吸收，因此能够有效减弱电弧的电流和电压，或者能够完全阻止电弧的发生，从而提高了输电线路的安全性。

另外，本实施例中通过在灭弧芯片中设置电弧检测单元和计数单元，能够检测电弧的电流，并记录电弧发生的次数，进而由触发单元向继电器发出断电信号，通过第一继电器J1切断供电线路，以实现供电线路的保护，进一步提高供电线路的安全性。

实施例三：

如图4所示，本实用新型实施例提供一种供电系统，包括变压器以及上述的灭弧装置。其中，变压器的初级线圈连接电网，变压器的次级线圈的两端分别连接交流输出端d与交流输出端b。

进一步的是，本实施例提供的供电系统还包括第一继电器J1和第二继电器J2。第一继电器J1的控制线圈连接灭弧装置中的灭弧芯片的输出端，第一继电器J1的输出端与第二继电器J2的控制线圈以及控制电源串联，第二继电器J2的输出端与变压器的初级线圈串联。

作为一个优选方案，第一继电器J1为常闭型继电器，即线圈不通电时第一继电器J1的输出端处于闭合状态。同时，第二继电器J2为常开型继电器，即线圈不通电时第一继电器J1的输出端处于断开状态。

在供电系统正常供电的情况下，第一继电器J1的线圈不通电，第一继电器J1的输出端处于闭合状态，因此控制电源可通过第一继电器J1向第二继电器J2的线圈供电。第二继电器J2的线圈在通电的情况下，其输出端处于闭合状态，以维持变压器的初级线圈持续供电。同时，灭弧芯片的输出端无断电信号输出。

当灭弧芯片中的触发单元发出断电信号时，第一继电器J1的线圈通电，使第一继电器J1的输出端断开。由于第一继电器J1的输出端断开，因此第二继电器J2的线圈断电，使第二继电器J2的输出端断开，从而切断电网与变压器的初级线圈的连接，以切断供电系统的供电，实现供电线路的保护。

本实施例中，第一继电器J1采用常闭型继电器，第二继电器J2采用常开型继电器还具有以下优点：在实际的供电系统中，可以在第一继电器J1 的输出端与第二继电器J2的线圈之间串联多个不同用途的继电器，比如用于过载保护的继电器、过压保护的继电器，以及用于短路保护的继电器。这些继电器也都采用常闭型继电器，并且每个继电器的输出端都与第二继电器J2的线圈串联，则其中任意一个继电器断开时，都可以使第二继电器 J2的线圈断电，从而切断电力系统的供电。

本实用新型实施例提供的供电系统，与上述实施例提供的灭弧装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种灭弧装置，其特征在于，包括耦合电路和灭弧芯片，所述灭弧芯片中设置有灭弧材料；

所述耦合电路用于连接第一交流输出端，所述灭弧芯片的输入端用于连接第二交流输出端；

所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧，经所述耦合电路耦合至所述灭弧芯片，并由所述灭弧材料吸收所述电弧。

2.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧材料中包括铑钛合金。

3.根据权利要求2所述的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧材料中还包括银。

4.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述耦合电路包括并联的耦合电阻和耦合电容。

5.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，还包括可变电阻，所述可变电阻用于连接在所述灭弧芯片的输入端与第二交流输出端之间。

6.根据权利要求1所述的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧芯片中还包括电弧检测单元和计数单元；

所述电弧检测单元检测所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧的电流；

所述计数单元记录所述第一交流输出端与所述第二交流输出端之间产生的电弧的数量。

7.根据权利要求6所述的灭弧装置，其特征在于，所述灭弧芯片还包括触发单元，所述灭弧芯片的输出端用于连接继电器；

所述触发单元根据所述电弧检测单元检测的电流和所述计数单元记录的数量，生成断电信号，并由所述灭弧芯片的输出端向继电器输出所述断电信号。

8.一种供电系统，其特征在于，包括变压器以及如权利要求1至7任一项所述的灭弧装置；

所述变压器的初级线圈连接电网，所述变压器的次级线圈的两端分别连接第一交流输出端与第二交流输出端。

9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，还包括第一继电器和第二继电器；

所述第一继电器的控制线圈连接所述灭弧装置中的灭弧芯片的输出端，所述第一继电器的输出端与所述第二继电器的控制线圈串联，所述第二继电器的输出端与所述初级线圈串联。

10.根据权利要求9所述的供电系统，其特征在于，所述第一继电器为常闭型继电器，所述第二继电器为常开型继电器。