KR101996295B1 - 에너지 전환 장치 및 에너지 전환 장치 제조 방법 - Google Patents

Abstract

전력 시스템 내에서 발생하는 아크 섬광으로부터 에너지를 전환하는 장치가 제공된다. 이 장치는 제 2 아크 섬광을 생성하도록 구성된 아크 광원, 상기 아크 섬광에 응답하여 상기 아크 광원의 근처에 플라즈마를 주입하도록 구성되어 배치된 플라즈마 건, 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 수용하도록 구성되어 배치된 아크 억제 장치를 포함하며, 상기 아크 억제 장치는 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 덮도록 구성되어 배치된 커버를 포함하며, 상기 커버는 내측면 및 외측면을 포함하며, 상기 내측면은 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건의 근처에 있으며, 상기 내측면은 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 포함한다.

Description

에너지 전환 장치 및 에너지 전환 장치 제조 방법{DEVICE AND METHOD FOR CIRCUIT PROTECTION}

여기서 설명하는 실시형태들은 일반적으로 전력 설비 보호 장치, 보다 구체적으로 아크 발생 위치로부터 배기 가스 및 압력을 채널링(channeling)하는데 사용하기 위한 장치에 관한 것이다.

공지의 전력 회로 및 개폐장치(switchgear)는 일반적으로 공기, 또는 기체나 고체 유전체 같은 절연체에 의해 분리된 도체를 갖는다. 그러나 도체들이 서로 너무 근접하게 위치하는 경우, 또는 도체 사이의 전압이 도체 사이의 절연체의 절연 특성을 초과하는 경우, 아크가 발생할 수 있다. 도체 사이의 절연체는 이온화될 수 있으며, 이는 절연체를 도전성으로 만들어서 아크 섬광이 형성될 수 있게 한다.

아크 섬광은 두 개의 상 도체(phase conductor) 사이의 장애, 하나의 상 도체와 중성 전도체 사이의 장애, 또는 하나의 상 도체와 접지점 사이의 장애에 의한 급속한 에너지 방출을 포함한다. 아크 섬광 온도는 20,000℃에 도달하거나 초과하여 도체와 인접한 장비를 기화시킬 수 있다. 더욱이, 아크 섬광은 도체 및 인접 장비를 손상시키기에 충분한 열, 강한 빛, 압력파 및/또는 음파 형태의 상당한 에너지를 방출할 수 있다. 그러나, 아크 섬광을 발생시키는 장애의 전류 레벨은 단락의 전류 레벨보다 일반적으로 작으므로, 회로 차단기가 아크 장애 상태를 처리하도록 특별하게 설계되지 않으면 차단기는 트립할 수 없거나 지연된 트립을 나타낸다.

퓨즈 및 회로 차단기 같은 표준 회로 보호 장치는 일반적으로 아크 섬광을 경감시킬 수 있을 정도로 충분히 빠르게 반응하지 않는다. 충분히 급속한 응답을 나타내는 한 가지 공지의 회로 보호 장치는 전기적인 "크로우바(crowbar)"인데, 이는 전기적 "단락"을 의도적으로 만들어서 전기 에너지를 아크 섬광 지점으로부터 전환시킴에 의해 기계적 및/또는 기계전기적 공정을 이용한다. 이런 의도적인 단락 장애는 퓨즈나 회로 차단기를 트립핑함으로써 해소된다. 그러나 크로우바를 사용하여 생긴 의도적인 단락 장애는 상당한 레벨의 전류가 인접한 전기 장비를 통해 흐르게 하여 여전히 장치를 손상시킬 수 있다.

충분히 급속한 응답을 나타내는 다른 공지의 회로 보호 장치는 아크 억제 장치인데, 이는 억제된 2차 아크를 생성하여 전기 에너지를 아크 섬광 지점으로부터 멀리 전환시킨다. 예를 들어, 일부 공지의 장치들은 회로에서 검출된 1차 아크 섬광과 관련된 에너지를 소산시키는데 사용하기 위한 아크 억제 장치나 용기 내의 2차 아크 섬광 같은 아크를 발생시킨다. 적어도 일부 공지의 아크 억제 장치는 아크가 생성되는 위치에서 발생되는 고압 및 극고온의 기체에 견디기 위해 금속 상단부 또는 커버를 포함한다. 그러나 장치내에서 발생한 고온의 도전성 기체 및 도전성 잔류물 때문에, 이런 억제 장치들은 손상되거나 또는 접지에 대한 아크 트랙킹을 나타낼 수 있다. 2차 아크 섬광 중에는 고압상태의 고온의 이온화 배기 가스가 생성된다. 배기 가스는 커버에 상당한 열적 및 기계적 응력을 가한다. 아크 억제 장치 내에서 발생된 고압은 커버를 형성하는데 강하고 튼튼한 재료를 사용하게 만든다. 그러나 스틸이나 알루미늄 같은 금속으로 형성된 것 같은 단단한 커버는 아크 억제 장치 내의 고압에 견디는데 필요한 구조적 강도를 제공하지만, 고온의 배기 가스는 용융이나 용락(burn through) 같은 금속의 손상을 일으킬 수 있다. 예를 들어 스테인리스 스틸 같은 보다 높은 융점을 갖는 그 외의 금속들은 비용과 중량을 증가시키고, 따라서 커버 재료로서는 바람직하지 못하다. 커버를 고온으로부터 단열시키는 피복을 제공하는 것이 바람직하다. 추가적으로, 이온화 배기 가스는 접지된 프레임 같은 접지와의 단락에 의한 고장을 야기할 수 있는 아크 트랙킹에 대한 저항을 줄이는 커버상의 그을음 또는 그 외의 도전성 잔류물을 퇴적시킨다. 고압에 충분히 견디도록 튼튼하며, 내고온성이 있으며, 전기적 트랙킹에 대한 충분히 높은 내성이 있어서 상단 커버를 이온화 가스로부터 격리시켜서 예를 들어 접지에 대한 아크 트랙킹 고장으로부터 보호하는 아크 억제 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

금속 기판을 열적으로 보호하기 위한 한 가지 공지의 방법은 금속에 플라즈마 스프레이 열장벽 피복을 적용하는 것이다. 그러나 종래기술에 개시된 바와 같은 종래의 열장벽 피복의 조성은 접지 스트라이크(ground strike)를 피하기 위해 필요한 아크 트랙킹 저항의 증가와 아크 억제 장치에 필요한 저비용의 필요성에 추가로 대처하지 못한다.

적어도 전술한 이유 때문에, 향상된 용융저항을 갖는 아크 억제 장치에 대한 필요성이 존재한다. 추가적으로, 적어도 전술한 이유 때문에, 향상된 아크 트랙킹 저항을 갖는 아크 억제 장치에 대한 필요성이 존재한다. 또한 간단하고, 튼튼하며, 저렴하며 가동부가 없는 개량된 장치가 바람직할 것이다.

일 태양에 있어서, 전력 시스템 내에서 발생하는 아크 섬광으로부터 에너지를 전환하는 장치가 제공된다. 이 장치는 제 2 아크 섬광을 생성하도록 구성된 아크 광원, 상기 아크 섬광에 응답하여 상기 아크 광원의 근처에 플라즈마를 주입하도록 구성되어 배치된 플라즈마 건, 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 수용하도록 구성되어 배치된 아크 억제 장치를 포함하며, 상기 아크 억제 장치는 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 덮도록 구성되어 배치된 커버를 포함하며, 상기 커버는 내측면 및 외측면을 포함하며, 상기 내측면은 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건의 근처에 있으며, 상기 내측면은 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 포함한다.

다른 태양에 있어서, 장치를 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 전력 시스템 내에서 발생하는 제 1 아크 섬광으로부터 에너지를 전환하는 장치를 제조하는 방법으로서, 상기 제 1 아크 섬광에 응답하여 제 2 아크 섬광을 생성하도록 구성된 아크 광원을 배치하는 단계, 상기 제 1 아크 섬광에 응답하여 상기 아크 광원 근처에 플라즈마를 주입하도록 플라즈마 건을 배치하는 단계, 및 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 둘러싸도록 아크 억제 장치 커버를 배치하는 단계를 포함하며, 상기 아크 억제 장치는 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 덮도록 구성되어 배치된 커버를 포함하며, 상기 커버는 내측면을 포함하며, 상기 내측면은 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건 근처에 있으며, 상기 내측면은 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 포함한다.

도 1은 회로 보호 시스템을 갖는 바람직한 전자 장비 스택의 정면도.
도 2는 도 1에 도시된 회로 보호 시스템과 함께 사용될 수 있는 바람직한 아크 억제 장치의 개략 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 아크 억제 장치의 개략 단면도.
도 4는 도 2에 도시된 아크 억제 장치의 부분 분해도.
도 5는 도 1에 도시된 회로 보호 시스템의 개략 사시도.
도 6은 도 1에 도시된 회로 보호 시스템의 부분 분해도.
도 7은 도 2의 아크 억제 장치의 일부의 확대 부분 단면도.

아크 섬광의 고온 및 고압이 발생되는 회로 보호 시스템과 함께 사용하기 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시형태들을 여기서 설명한다. 예를 들어, 회로 보호 시스템은 회로 보호 시스템에 연결된 전력 시스템 내의 1차 아크 섬광의 검출을 지시하는 신호를 수신할 수 있다. 그리고 회로 보호 시스템은 아크 억제 장치 내에 2차 아크 섬광을 발생하여 1차 아크 섬광에 의해 발생된 에너지를 전력 시스템으로부터 전달할 수 있다. 여기서 설명한 실시형태들은 회로 보호 장치 내에서 고온의 이온화 가스 및 압력이 발생할 때 회로 보호 장치의 성능을 향상시킨다.

도 1은 장비 봉입체(102) 내에 수용된 바람직한 전자 장비 스택(100)의 정면도이다. 스택(100)은 하나 이상의 전자 모듈(104)과 전자 모듈(104)을 예를 들어 아크 섬광 발생으로부터 보호하는 회로 보호 시스템(106)을 포함한다. 봉입체(102)는 하측 격실(108), 회로 보호 시스템(106)을 수용하는 중앙 격실(110), 및 전자 모듈(104)을 수용하는 상측 격실(112)을 포함하는 다수의 격실을 포함한다. 봉입체(102)는 봉입체(102)의 제 1 측벽(116)과 제 2 측벽(118) 사이에서 연장되는 상단벽(114)을 갖는다. 통기구 같은 배기구(도 1에 도시하지 않음)가 상단벽(114)을 통해 연장되어 배기 플리넘(도 1에 도시하지 않음)에 유체 연통방식으로 연결된다. 배기 플리넘은 전자 모듈(102) 뒤의 상단벽(114)으로부터 하방으로 그리고 중앙 격실(110) 속으로 연장되며, 여기서 배기 플리넘은 회로 보호 시스템(106)에 대하여 위치되어 있다. 그 중에서도, 회로 보호 시스템(106)은 아크 전달 장치(도 1에 도시하지 않음)를 포함한다. 아크 전달 장치는 전자 모듈(104) 또는 전력 공급부 같은 회로 내의 검출된 아크 섬광 발생으로부터 에너지를 전달한다. 아크 전달 장치는 이하에 보다 상세하게 설명하는 아크 억제 장치가 될 수 있다. 다른 방법으로서, 아크 전달 장치는 아크 섬광 발생과 관련된 에너지를 적절한 방식으로 다른 위치로 전달하여 소산시키는 볼트고정형 장애 장치가 될 수 있다.

도 2는 도 1의 회로 보호 시스템(106)과 사용될 수 있는 바람직한 아크 억제 장치(200)의 개략 사시도, 도 3은 아크 억제 장치(200)의 개략 단면도, 도 4는 아크 억제 장치(200)의 부분 분해도이다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 아크 억제 장치(200)는 상단 커버(202)(도 2 내지 도 6), 배기 매니폴드(204)(도 3 및 도 4), 쇼크 실드(206)(도 3 및 도 4에 도시), 및 도체 조립체(208)(도 4에 도시)를 포함한다. 도 2, 도 3, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 도체 조립체(208)는 그 사이에 다수의 도전체(도시하지 않음)가 위치한 도체 베이스(210)와 도체 커버(212)를 포함한다. 각 도전체는 아크 광원 전극(216)을 지지하는 전극 지지체(214)에 연결된다(도 4). 각 아크 광원 전극(216)은 아크 광원 전극(216)을 지지하는 전극 지지체(214)에 연결된다(도 4). 각 아크 광원 전극(216)은 도체 커버(212)에 견고하게 장착되며 이격되어 전극 갭(284)을 형성하며 따라서 아크 광원 전극(216)을 형성한다. 각 도전체(도시하지 않음)는 도체 베이스(210)를 통해 연장되어 전극(216)을 전력 버스 같은 전원(도시하지 않음)에 연결한다. 도체 베이스(210) 및 도체 커버(212)는 전극(216)에 대한 전기절연성 지지체를 제공하기 위한 임의의 적절한 절연재료 및 복합체로 만들어질 수 있다.

플라즈마 건(282) 같은 아크 시동 장치가 갭(284) 부근에, 예를 들어 아크 광원 전극(216)에 대하여 중앙에 배치되며, 갭(284) 내의 공간의 일부를 이온화하도록 구성되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 건(282)은 아크 완화 기술로서 플라즈마를 주입하여 회로 보호 시스템(106)에 연결된 전력 시스템 내의 1차 아크 섬광을 지시하는 신호에 응답하여 제 2 아크 발생 장애를 형성한다. 일 실시형태에 있어서, 플라즈마 건(282)은 플라즈마 건 커버(218)로 덮여진다(도 3). 동작에 있어서 아크 광원 전극(216)은 회로에서 검출된 1차 아크 섬광과 관련된 에너지를 소산시키는데 사용하기 위한 2차 아크 섬광 같은 아크를 발생시키고, 따라서 아크 억제 장치(200) 내에 고온의 배기 가스 및 압력을 발생시킨다.

도체 커버(212)는 도체 베이스(210) 같은 지지체에 도체 커버(212)를 연결하기 위해 각각의 조임 기구를 내부에 수용하도록 된 크기를 각각 갖는 다수의 장착공(도시하지 않음)을 포함한다. 더욱이, 도체 커버(212)는 내부에 다수의 오목부(222)가 형성된 에지부(220)를 포함한다(도 4). 이하에 보다 자세히 설명하는 바와 같이, 도체 커버(212)는 배기 매니폴드(204)의 배기 포트 부재(345)에 형성된 슬롯(353) 같은 대응하는 정합 특징부와 짝을 이루도록 구성된 리브(229) 같은 하나 이상의 정합 특징부를 포함한다.

상단 커버(202)는 상단면(242), 립(244), 및 상단면(242)과 립(244) 사이에서 연장되는 측면(246)을 포함한다. 립(244)은 배기 매니폴드 포스트(232)를 덮는 크기를 가지며(도 2 및 도 4), 도체 커버(212)를 연결하기 위한 나사볼트 같은 각각의 조임 기구(249)를 수용하는 크기를 갖는 다수의 장착공(248)을 포함한다. 예를 들어, 상단 커버(202)의 각 장착공(248)은 배기 매니폴드(204)의 각 장착공과 도체 커버(212)의 각 장착공(222)과 일직선상으로 정렬된다. 동작에 있어서, 상단 커버는 프레임(302) 같은 접지로부터 격리되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 조임 기구(249)는 스틸 볼트를 포함하며, 절기절연 도체 커버(212)에 연결되어 볼트(249) 및 커버(202)를 프레임(302) 접지로부터 격리시킨다.

더욱이, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 쇼크 실드(206)는 전극(216)을 덮는 크기를 가지며, 아크 광원이 실드(206) 내에 담아지도록 전극(216) 위에 배치된다. 일 실시형태에 있어서, 쇼크 실드(206)는 도체 커버(212)의 상단면(224)에 견고하게 연결된다.

바람직한 일 실시형태에 있어서, 쇼크 실드(206)는 상단면(226) 및 측면(228)을 포함한다. 상단면(226) 및 측면(228)에는 다수의 배기구가 형성되어 있다. 배기 매니폴드(204)는 쇼크 실드(206)를 덮는 크기를 갖는다. 배기 매니폴드(204)는 다수의 포스트(232)를 포함한다(도 4). 각 포스트(232)는 배기 매니폴드(204)를 도체 커버(212)에 연결하기 위한 각 조임 기구를 내부에 수용하는 크기를 갖는 장착공(도시하지 않음)을 포함한다. 더욱이, 각 포스트(232)는 도체 커버(212)의 각 오목부(222) 내에 결합되는 크기를 갖는다.

바람직한 일 실시형태에 있어서, 그리고 도 3에 도시한 바와 같이, 상단 커버(202)는 매니폴드(204)가 커버(202) 내에 담아지도록 배기 매니폴드(204)를 덮고 그 사이에 도 3에 화살표 "P"로 지시한 통로 또는 배기로(240)로서 사용하기 위한 캐비티(238)를 형성하는 크기를 갖는다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 배기 매니폴드(204)는 또한 전체에 걸쳐서 연장되어 배기로(240)와 유체 연통되는 다수의 배기구(236)를 갖는 상단면(234)을 포함한다. 마찬가지로, 다수의 배기구(236)는 쇼크 실드(206)의 다수의 배기구(230)와 유체 연통되어 있다. 추가적으로, 배기 매니폴드(204)는 적어도 하나의 배기 포트 부재(345)를 포함한다. 배기 포트 부재(345)는 개구부 또는 갭(358)을 형성하도록 상단 커버(202)의 일부와 상호 작용하도록 구성된 제 1 배기 포트면(351)을 포함한다. 갭(358)은 배기로(240)에 유체 연통되어 있으며, 캐비티(238)로부터 그리고 아크 억제 장치(200)로부터 배기 가스, 열 및 압력을 배출하기 위한 배기 포트(350)를 제공하도록 배치되어 있다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 배기 매니폴드(204)는 배기 매니폴드(204)의 외부에 형성된 두 개의 배기 포트 부재(345)를 포함한다. 동작에 있어서, 배기 포트 부재(345)에 배치된 슬롯(353) 같은 하나 이상의 정합 특징부는 도체 커버(212)에 배치된 리브(229) 같은 대응하는 정합 특징부와 상호 작용하여 구조적 강직성을 제공하며, 배기 매니폴드(204) 내로부터 전기 접지로의 고온의 배기 가스의 바람직하지 못한 "누출(blow-by)"을 방지하며, 따라서 바람직하지 못한 접지 스트라이크(ground strike)를 방지한다.

더욱이, 아크 억제 장치(200)는 상단 커버(202)의 주변에 위치하는 하나 이상의 비전도성 배기 덕트(322)를 포함한다. 도 4 내지 도 6에 예시한 바와 같이 바람직한 일 실시형태에 있어서, 아크 억제 장치(200)는 두 개의 배기 덕트(322)를 포함한다. 각 배기 덕트(322)는 배기 가스를 배기 포트(350)로부터 안내한다.

도 5는 회로 보호 시스템(106)의 개략 사시도, 도 6은 회로 보호 시스템(106)의 부분 분해도이다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 회로 보호 시스템(106)은 컨트롤러(300) 및 아크 억제 장치(200)를 포함한다. 프레임(302)은 장비 봉입체(102)(도 1) 내에 아크 억제 장치(200)를 지지하는 크기를 갖는다. 바람직하게는, 프레임(302)은 전기적으로 접지에 연결된다. 컨트롤러(300)는 회로 보호 시스템(106)을 장비 봉입체(102)에 삽입하거나 제거할 때 프레임(302)에 연결되어 컨트롤러(300)를 아크 억제 장치(200)에 고정시킨다. 바람직한 일 실시형태에 있어서, 프레임(302)은 바닥벽(304), 제 1 측벽(306), 및 제 2 측벽(308)을 포함한다. 측벽(306, 308)은 각각 중앙 격실(110)(도 1) 같은 봉입 격실 내에 마련된 랙킹 레일(racking rail)(도시하지 않음)에 삽입되거나 함께 사용될 수 있는 크기를 갖는 하나 이상의 롤러(310)를 포함한다.

동작중에, 컨트롤러(300)는 전류 센서, 전압 센서 등 같은 하나 이상의 모니터링 장치(도시하지 않음)에 의해 모니터링되는 회로상의 1차 아크 섬광의 검출을 지시하는 신호를 예를 들어 전자 모듈(104)(도 1)로부터 수신한다. 이 검출에 따라서, 컨트롤러(300)는 플라즈마 건(282)이 제거 가능한 플라즈마의 오염 물질을 방출시키도록 한다. 구체적으로, 플라즈마 건(282)은 전극(216) 사이에 형성된 갭(284) 속으로 플라즈마를 방출한다(도 4). 이 플라즈마는 전극(216)의 팁 사이의 임피던스를 저하시켜서 2차 아크 섬광이 형성되게 한다. 2차 아크 섬광은 열, 압력, 빛 및/또는 소리를 포함한 에너지를 방출한다.

2차 아크 섬광은 또한 고온의 이온화 배기 가스가 된다. 이 배기 가스는 쇼크 실드(206)의 배기구(230)를 통해 채널링된다. 배기 가스는 또한 배기 매니폴드(204)의 배기구(236)(도 4)를 통해, 그리고 배기 매니폴드(204)와 상단 커버(202) 사이에 형성된 배기로(240)(도 2) 속으로 채널링된다. 배기 가스는 배기로(240)를 따라서 흘러서 배기 포트(350)를 통하여 제 1 방향으로 채널링된 다음 배기 덕트(322)를 통하여 제 2 방향으로 채널링되고, 그리고 아크 억제 장치(200)로부터 즉 장비 봉입체(102) 내의 배기 플리넘(도 5 및 도 6에는 도시하지 않음) 속으로 채널링된다. 예를 들어, 도 6에 예시한 바와 같은 일 실시형태에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향과 동일방향이 될 수 있다. 도 6a에 지시한 바와 같은 다른 실시형태에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향에 대하여 일정 각도로 될 수 있다. 예를 들어 일 실시형태에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향이 실질적으로 수직할 때 실질적인 수평이 될 수 있다. 다른 실시형태에 있어서, 제 2 방향은 제 1 방향이 실질적으로 수직할 때 실질적인 수평이 될 수 있다.

일 실시형태에 있어서, 커버(202)는 스틸 또는 알루미늄 같은 적절한 금속으로 형성되며, 종래의 방법을 사용하여 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 도포하여 피복을 통한 표면(360)으로의 열의 흐름을 줄이거나 한정하고 표면(360)을 따르는 아크 트랙킹에 대한 저항을 증대시킨다.

일 실시형태에 있어서, 커버(202)의 적절한 기능발휘에 필요한 비용을 저감할 뿐만 아니라 열보호 및 아크 트랙킹 저항을 제공하기 위해 플라즈마 스프레이 TBC가 사용될 수 있다. 도 7에 묘사한 바와 같이, 일 실시형태에 있어서, 피복(380)은 바람직하게는 1차 베이스 또는 접착 피복(362) 및 2차 상단 피복(372)을 갖는 2층 피복이다.

일 실시형태에 있어서, 1차 접착 피복(362)은 공지의 기술을 이용하여 커버(202)의 내면(360)에 약 천분의 3 내지 12인치(0.003 내지 0.012인치)의 두께 범위로 퇴적된 플라즈마 스프레이다. 1차 접착 피복(362)은 바람직하게는 20 내지 24wt.% Cr, 7 내지 12wt.% Al, 및 0 내지 1.5wt.% Y를 포함하는 합금 JCrAlY를 포함하는데, 여기서 J는 Ni, Co, 및 Fe 중의 하나이다. 다른 실시형태에 있어서, 1차 접착 피복은 합금 Ni5Al 및 코발트를 포함하는데, 상기 합금은 0 내지 35wt.% Ni, 0 내지 35wt.% Co, 0 내지 24wt.% Cr, 4 내지 12% Al, 및 0 내지 1.5wt.% Y를 포함한다.

2차 상단 피복(372)은 종래의 플라즈마 스프레이법을 이용하여 1차 접착 피복(362) 위에 약 천분의 5 내지 30 인치(0.005 내지 0.030 인치)의 두께 범위, 바람직하게는 약 천분의 10 내지 20 인치(0.010 내지 0.020 인치)의 두께 범위로 도포된다. 2차 상단 피복(372)은 절연성 세라믹 피복으로서, 비교적 낮은 열전도성을 갖는 치밀한 수직 크랙형(dense vertically cracked; DVC) 열장벽 피복(TBC)이 될 수 있다. DVC의 대안으로서, 2차 상단 피복(372)은 예를 들어 약 5 내지 20%의 기공률을 갖는 다공성의 미세구조를 포함할 수 있다. 구체적으로 2차 상단 피복(372)은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 마그네시아 안정화 지르코니아(MSZ), 또는 알루미나 중의 1종을 포함할 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 2차 상단 피복(372)은 7 내지 9wt.%의 이트리아와 지르코니아를 포함한다.

각 배기 덕트(322)는 도면에 비한정 예로서 일반적으로 삼각형 단면을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 각 배기 덕트(322)는 파이프, 튜브 또는 임의의 편리한 단면을 갖는 채널을 포함할 수 있다고 생각된다. 각 배기 덕트(322)는 배기 가스를 어떠한 원하는 방향으로도 안내할 수 있도록 배향되어 배치된다. 마찬가지로, 비한정 예로서의 도면의 실시형태들은 두 개의 배기 포트(350)를 예시하지만, 어떠한 개수의 배기 포트도 전술한 바와 같이 형성되고 배기로(240)와 유체 연통되도록 배치될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 비한정 예로서의 도면의 실시형태들은 대응하는 배기 포트(350)와 유체 연통되게 연결된 두 개의 배기 덕트(322)를 예시하지만, 어떠한 개수의 배기 덕트(322)도 일 실시형태에 제공될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 도 6에 도시한 바와 같은 일 실시형태에 있어서, 각 배기 덕트(322)는 하측 또는 제 1 배기 덕트부(326)와 하측 배기 덕트부(326)에 연결된 상측 또는 제 2 배기 덕트부(328)를 포함한다. 예를 들어, 하측 배기 덕트부(326)는 상단부(332)의 주변을 따라서 적어도 일부 연장되는 립(330)을 포함한다. 립(330)은 상측 덕트부(328)의 바닥 단부(334) 속에 삽입되는 크기를 갖는다. 하측 배기 덕트부(326)는 바닥 단부(338)의 적어도 일부를 따라서 플랜지(336)를 포함한다. 플랜지(336)는 상단 커버(202)에 연결하기 위한 각각의 조임 기구를 내부에 수용할 수 있는 크기를 갖는 다수의 장착공(340)을 포함한다. 예를 들어, 하측 배기 덕트부(326)의 각 장착공(340)은 상단 커버(202)의 각 장착공(248) 및 배기 매니폴드(204)의 각 장착공과 일직선상으로 정렬된다. 마찬가지로, 상측 배기 덕트부(328)는 상단부(344)의 적어도 일부를 따라서 플랜지(342)를 포함한다. 플랜지(342)는 상단 커버(202)에 연결하도록 각 조임 기구를 내부에 수용할 수 있는 크기를 갖는 다수의 장착공(346)을 포함한다. 예를 들어, 상측 배기 덕트부(328)의 각 장착공(346)은 상단 커버(202)의 각 장착공(348)과 일직선상으로 정렬된다. 바람직하게는, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상측 배기 덕트부(328)의 말단부는 배기 덕트(322) 속으로의 원치 않는 물체의 진입을 방지하기 위해 보호망 또는 스크린(347)을 구비하도록 구성된다.

비한정 예로서 도면의 실시형태들은 각 배기 덕트(322)가 두 개의 별개의 구성요소로 형성되는 것을 예시하지만, 일 실시형태에서 각 배기 덕트(322)는 단일 형태가 되거나 또는 임의의 원하는 개수의 구성요소가 서로 결합된 형태가 될 수 있음을 이해할 것이다.

아크 억제 장치(200)에 의해 모티터링 및/또는 보호되는 회로(도시하지 않음)의 다수의 도체(도시하지 않음)에 아크 억제 장치(200)를 전기적으로 연결하기 위해서 아크 억제 장치(200)에는 다수의 제 1 일차 전기 커넥터(312)가 연결된다. 더욱이, 컨트롤러(300)(도 5)는 진단 및/또는 플라즈마 건 발사 시험을 수행하는데 사용하기 위한 제 2 이차 커넥터(도시하지 않음)에 컨트롤러(300)를 연결하는 제 1 이차 전기 커넥터(314)를 포함한다. 이하에 보다 자세하게 설명하는 바와 같이 랙킹 카세트 내의 아크 억제 장치(200)의 위치를 지시하기 위해 위치 지시기(316)가 상단 커버(202)에 연결되고 랙킹 카세트(도시하지 않음)에 마련된 스위치(도시하지 않음)와 연결되도록 배향된다. 예를 들어, 위치 지시기(316)는, 전체적으로 연장되는 하나 이상의 장착공(320)을 가지며 또한 위치 지시기(316)를 상단 커버(202)에 연결하기 위해 각 조임 기구를 수용할 수 있는 크기를 갖는 플랜지(318)를 포함한다. 따라서, 상단 커버(202)는 플랜지(318)의 각 장착공(320) 아래에 위치하는 하나 이상의 대응 장착공(도시하지 않음)을 포함한다. 특히, 위치 지시기(316)는 스위치가 랙킹 카세트 내의 아크 억제 장치(200)의 위치를 지시할 수 있게 하는 아크 억제 장치(200)의 적절한 어느 부분에도 연결될 수 있다.

전력 분배 장치를 보호하는 장치에 사용하기 위한 장치의 바람직한 실시형태들은 앞에서 상세히 설명되었다. 상기 시스템, 방법 및 장치는 여기서 설명한 특정 실시형태에 한정되지 않으며, 오히려 그 방법의 동작 및/또는 시스템 및/또는 장치의 구성요소들은 여기서 설명한 다른 동작 및/또는 구성요소와 별개로 독립적으로 이용될 수 있다. 또한, 전술한 동작 및/또는 구성요소들은 또한 그 외의 시스템, 방법 및/또는 장치에 한정되거나 또는 조합시켜서 사용될 수 있으며, 전술한 바와 같은 시스템, 방법 및 저장 매체로 실시하는 데만 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 바람직한 회로 보호 환경과 관련하여 설명하였지만, 본 발명의 실시형태들은 많은 그 외의 일반적인 목적이나 특별한 목적의 회로 보호 환경 또는 구조와 함께 동작할 수 있다. 이 회로 보호 환경은 본 발명의 임의의 태양의 용도나 기능성의 범위에 대한 어떤 제한도 제시하려는 것은 아니다. 더욱이, 이 회로 보호 환경은 상기 바람직한 동작 환경에서 예시한 구성요소들의 어느 하나 또는 조합과 관련된 종속성이 요구조건을 갖는 것으로 해석되어서는 안 된다.

여기서 예시하고 설명한 본 발명의 실시형태의 실행 순서 및 동작 성능은 달리 특별한 규정이 없는 한은 필수적인 것이 아니다. 즉, 이 동작은 달리 특별한 규정이 없는 한 어떤 순서로도 수행될 수 있으며, 본 발명의 실시형태들은 추가의 동작 또는 여기서 개시한 것보다 적은 동작을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 동작 전에, 동시에 또는 후에 특정 동작을 실행하거나 수행하는 것은 본 발명의 태양의 범위 내에 있다고 생각된다.

본 발명이나 그 실시형태의 태양의 요소들을 도입함에 있어서, 관사 "a", "an", "the", 및 "said" 는 하나 이상의 요소가 있다는 것을 의미하려는 것이다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", 및 "갖는(having)"이라는 용어는 포괄적인 의미로서 상기 기재한 요소 이외의 추가의 요소들이 있을 수 있다는 것을 의미한다.

상기 기재의 설명은 최상의 양태를 포함한 본 발명을 개시하기 위해 그리고 임의의 장치 또는 시스템을 제조하여 사용하고 임의의 이용 방법을 수행하는 것을 포함한 본 발명을 어떤 당업자라도 실시할 수 있도록 하는 예를 이용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 특허청구의 범위에 의해 정해지며, 당업자에 의해 가능한 그 외의 예를 포함할 수 있다. 이런 그 외의 예들은 그 예들이 특허청구범위의 문자 그대로의 용어와 다르지 않은 구조적 요소들을 갖거나 특허청구범위의 문자 그대로의 용어와 상당한 차이를 갖는 동등한 구조적 요소를 포함하는 경우라면 특허청구범위의 범위 내에 있는 것이다.

100 : 전자 장비 스택
104 : 전자 모듈
106 : 회로 보호 시스템
200 : 아크 억제 장치
214 : 전극 지지체
216 : 아크 광원 전극
282 : 플라즈마 건

Claims (16)

1. 전력 시스템 내에서 발생하는 아크 섬광으로부터 에너지를 전환하는 장치에 있어서,
   제 2 아크 섬광을 생성하도록 구성된 아크 광원,
   상기 아크 섬광에 응답하여 상기 아크 광원의 근처에 플라즈마를 주입하도록 구성되어 배치된 플라즈마 건, 및
   상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 둘러싸도록 구성되어 배치된 아크 억제 장치를 포함하며,
   상기 아크 억제 장치는 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 덮도록 구성되어 배치된 커버를 포함하며, 상기 커버는 내측면과 외측면을 포함하며, 상기 내측면은 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건의 근처에 있으며,
   상기 내측면은 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 포함하며, 상기 피복은 1차 베이스 피복 및 2차 상단 피복을 포함하는, 에너지 전환 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 커버는 알루미늄으로 형성되는, 에너지 전환 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 커버는 접지로부터 전기적으로 격리되는, 에너지 전환 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 1차 베이스 피복은 20 내지 24wt.% Cr, 7 내지 12wt.% Al, 0 내지 1.5wt.% Y, 및 잔량의 J를 포함하는 합금 JCrAlY를 포함하며, 여기서 J는 Ni, Co, 및 Fe 중의 하나인, 에너지 전환 장치.
5. 삭제
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 2차 상단 피복은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 마그네시아 안정화 지르코니아(MSZ), 또는 알루미나 중의 1종을 포함하는, 에너지 전환 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 2차 상단 피복은 7 내지 9wt.% 이트리아와 지르코니아를 포함하는, 에너지 전환 장치.
8. 전력 시스템 내에서 발생하는 제 1 아크 섬광으로부터 에너지를 전환하는 장치를 제조하는 방법에 있어서,
   상기 제 1 아크 섬광에 응답하여 제 2 아크 섬광을 생성하도록 구성된 아크 광원을 배치하는 단계,
   상기 제 1 아크 섬광에 응답하여 상기 아크 광원 근처에 플라즈마를 주입하도록 플라즈마 건을 배치하는 단계, 및
   상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 둘러싸도록 아크 억제 장치 커버를 배치하는 단계를 포함하며,
   상기 아크 억제 장치는 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건을 덮도록 구성되어 배치된 커버를 포함하며,
   상기 커버는 내측면을 포함하며, 상기 내측면은 상기 아크 광원 및 상기 플라즈마 건 근처에 있으며,
   상기 내측면은 절연성 세라믹 플라즈마 스프레이 피복을 포함하며, 상기 피복은 1차 베이스 피복 및 2차 상단 피복을 포함하는, 에너지 전환 장치 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 커버는 알루미늄으로 형성되는, 에너지 전환 장치 제조 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 커버를 접지로부터 격리시키는 단계를 더 포함하는, 에너지 전환 장치 제조 방법.
11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 1차 베이스 피복은 20 내지 24wt.% Cr, 7 내지 12wt.% Al, 0 내지 1.5wt.% Y, 및 잔량의 J를 포함하는 합금 JCrAlY를 포함하며, 여기서 J는 Ni, Co, 및 Fe 중의 하나인, 에너지 전환 장치 제조 방법.
12. 삭제
13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 2차 상단 피복은 이트리아 안정화 지르코니아(YSZ), 마그네시아 안정화 지르코니아(MSZ), 또는 알루미나 중의 1종을 포함하는, 에너지 전환 장치 제조 방법.
    
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

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