Силовая шина щита управления с переносом дуги для пассивного гашения дуги
Изобретение относится к способу и системе для ограничения повреждения, вызываемого дугами в группах шин, предлагается элемент переноса дуги с каждой стороны группы шин. Элемент переноса дуги захватывает любые дуги, образующиеся вблизи точек соединения сборных шин, и переносит дугу от точек соединения сборных шин во внутреннее пространство группы шин. Межфазные барьеры по длине внутреннего пространства группы шин при этом направляют дуги в направлении окончания группы шин. Сборные шины и канальный элемент образуют извилистый проход для дуги с прерыванием цепи. Дуга переносится за счет давления дугового разряда в извилистом проходе для дуги с-образный коридор через зазоры в канальном элементе. Технический результат заключается в ограничении повреждения, вызываемого дугами, образуемыми в электрическом распределительном оборудовании. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
[0001] Настоящая заявка относится по объекту изобретения к принадлежащим одному и тому же правообладателю Заявке США № 13/452,145, именуемой «Пассивная система устранения дуги с дымовой камерой» и поданной 20 апреля 2012 г.; Международной Заявке № PCT/US13/50797, именуемой «Устранение внутренней дуги и вентиляция для электрооборудования» и поданной 17 июля 2013 г.; Заявке США № 14/501,946, именуемой «Пассивная защита от дуги для силовых проводов стороны линии главного выключателя» и поданной 30 сентября 2014 г.; Заявке США № 14/585,477, именуемой «Дугогаситель на окончании шины» и поданной одновременно с ней; и Заявке США № 14/585,518, именуемой «Способ обработки внутренних дуг» и поданной одновременно с ней (соответственно, №№ CRC-0266, CRC-0275, CRC-0299, CRC-0300 и CRC-0301 в Реестре), и все они полностью включены в настоящий документ путем данной ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится, в основном, к способам и системам для управления и ограничения воздействия дугообразования в электрическом распределительном оборудовании и, в частности, к способу и системе для уменьшения опасности явлений внутреннего дугообразования, включая воздействие падающей энергии на находящийся поблизости персонал, а также повреждение и простой оборудования.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Дугообразование или дуговое замыкание представляет собой электрический разряд через нормально непроводящий газ, обычно воздух. Такое дугообразование может возникать внутри низковольтного электрического распределительного оборудования между открытыми проводами различных электрических потенциалов, например, между смежными сборными шинами или между сборной шиной и заземлением. В тех случаях, когда дуга перескакивает с одного провода на другой через воздушный зазор, она может растягиваться и обвиваться вокруг препятствий, чтобы следовать по пути наименьшего сопротивления через воздушный зазор.
[0004] Внутреннее дугообразование часто возникает вблизи точки соединения, например, в том месте, где вставной соединитель питания прерывателя цепи соединяется со сборной шиной, вследствие закорачивающего элемента, загрязнения поверхности и т.п. Вставные соединители питания, как правило, находятся в непосредственной близости от персонала, и, следовательно, отведение дуги от вставных соединителей питания поможет снизить опасность для персонала и оборудования. Такие опасности возникают в результате внутреннего дугообразования, связанного с дуговой вспышкой и дуговым разрядом, и могут причинять значительные повреждения. Дуговые разряды, например, могут выделять значительное количество энергии, которая создает сильные давления, чрезвычайно горячие газы, парообразные металлы/полимеры и другие вредные побочные продукты.
[0005] Известны методы гашения дуги, включающие в себя пассивные и активные методы гашения дуги. Активные методы гашения дуги обычно включают в себя тот или иной механизм измерения и переключения для регулирования тока дуги. Проблемы, связанные с активными методами, могут включать в себя более высокие издержки, ложные срабатывания прерывателя цепи, быстродействие и необнаруженные отказы системы. Пассивные методы могут включать в себя удержание и направленный отвод энергии и газов дуги. Прочие пассивные методы гашения дуги могут включать в себя усиление конструкции шкафа с целью улучшения противостояния побочным продуктам от дуги. Ни один из вышеуказанных пассивных методов не ограничивает явление дугообразования.
[0006] Кроме того, некоторые устройства устранения внутренней дуги, такие как дугостойкое коммутационное устройство и т.п., используют вентиляционные трубопроводы и/или трубы для отвода дуговых побочных продуктов. Однако горячие газы, парообразные металлы/полимеры и другие побочные продукты остаются достаточно горячими даже после выхода из труб или трубопроводов, чтобы со временем повредить другие компоненты. Для решения этих проблем могут потребоваться дополнительные расходы на работы, связанные с компонентами и узлами.
[0007] Таким образом, существует необходимость в усовершенствованном способе устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами в электрическом распределительном оборудовании.
СУЩНОСТЬ ОПИСЫВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0008] Варианты осуществления, описываемые в настоящем документе, относятся к способам и системам для устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами, образуемыми в электрическом распределительном оборудовании типа щитов управления, включая серию I-Line щитов управления компании Schneider Electric USA, Inc. В способах и системах предлагается щит управления, имеющий элемент переноса дуги, позволяющий переносить или иным образом перемещать дуги, образующиеся в щите управления, от находящихся в них точек соединения сборных шин таким образом, что дуги не повреждают оборудование и не причиняют вреда персоналу. В некоторых случаях обнаружено, что перенос дуги может осуществляться безопаснее, быстрее и стабильнее, чем, например, гашение дуги в ее исходном положении. Наличие щита управления, который дает возможность стабильнее переносить дуги, особенно важно с учетом большого разнообразия типов прерывателей цепи, которые могут устанавливаться на щите управления рядом друг с другом. Кроме того, поскольку исходное положение дуги, как правило, является более близким к персоналу, перенос дуги также снижает воздействие на такой персонал дуги и дуговых побочных продуктов.
[0009] Такие щиты управления, как I-Line, и подобные щиты управления имеют группу шин, состоящую из параллельных и разнесенных сборных шин. Прерыватели цепи могут соединяться с такими щитами управления с помощью вставных соединителей питания или подобных соединителей, имеющих проводящие зажимные губки, которые схватывают боковые кромки сборных шин. Указанные зажимные губки частично скрыты или иным образом защищены изоляционным кожухом на каждом прерывателе цепи. В частности, каждый кожух имеет элементы кожуха, напоминающие пластины и проходящие сбоку внутрь в направлении сборных шин по существу параллельно сборным шинам. Смежные элементы кожуха ограничивают щель между ними, в которую могут быть углублены одни или более зажимных губок. В 3-полюсном прерывателе цепи, например, до трех пар смежных элементов кожуха (т.е., шесть элементов кожуха) могут ограничивать три параллельные щели соответственно - одну щель поверх другой. В тех случаях, когда прерыватель цепи соединен со сборными шинами, зажимные губки вставных соединителей схватывают сборные шины, в то время как элементы кожуха выступают над и под сборными шинами.
[0010] Любое неиспользуемое установочное пространство прерывателей цепи на щите управления обычно заполняется заполнителями свободного места для сохранения механической целостности щита управления. Заполнители свободного места действуют и как барьер для защиты от электрического удара, предотвращающий физическое прикосновение к сборным шинам, и как барьер для защиты от дуговой вспышки, предотвращающий воздействие дуг. Заполнители свободного места могут предусматриваться с такими же изоляционными кожухами и элементами кожухов, как и прерыватели цепи, но без углубленных в них зажимных губок. Аналогичным образом, зоны между соседними парами элементов кожуха и на заполнителях свободного места, и на прерывателях цепи свободны от зажимных губок.
[0011] В некоторых реализациях изоляционные кожухи прерывателей цепи и заполнители свободного места могут быть снабжены перекрывающимися уплотнениями, подобными дымовым каналам, описываемым в вышеупомянутой Заявке США № 13/452,145 (№ CRC-0266 в Реестре). Перекрывающиеся уплотнения могут, например, иметь перемежающуюся структуру пазогребневого типа, снабженную структурами на смежных элементах перекрывающихся уплотнений, которые будут способствовать закрытию любых путей утечки между прерывателями цепи, заполнителями свободного места и щитом управления, по которым могут выходить побочные продукты, и, кроме того, обеспечивать обходной и узкоканальный маршрут для охлаждения выходящих горячих газов. При установке на кожух перекрывающиеся уплотнения выполнены точно подогнанными друг к другу и к верхней крышке кожухов для обеспечения уплотнения любых зазоров, которые могут существовать между смежными прерывателями цепи, смежными заполнителями свободного места, смежными прерывателями цепи и заполнителями свободного места, а также между прерывателями цепи, смежными заполнителями свободного места и щитом управления. Такие перекрывающиеся уплотнения способствуют охлаждению любых побочных продуктов, которые могут выходить из щита управления, обеспечивая меньший риск или отсутствие риска для персонала и оборудования со стороны любых выходящих дуговых побочных продуктов.
[0012] Прерыватели цепи и заполнители свободного места вместе с верхними и нижними прижимными планками, проходящими в продольном направлении по верху и под группой шин, образуют корпус, по существу вмещающий группу шин. Внутри корпуса группы шин изолированный межфазный барьер, напоминающий непроводящую сборную шину, проходит в продольном направлении между смежными сборными шинами по существу параллельно им и на равном расстоянии от них. Каждый межфазный барьер охватывает менее (например, около половины) ширины сборных шин, что оставляет незакрытую зону, проходящую вдоль каждой стороны межфазного барьера, там, где межфазный барьер не проходит между смежными сборными шинами. Изолирующий канальный элемент по существу в форме «С» пригнан или иным образом предусмотрен между смежными сборными шинами в незакрытой зоне таким образом, что имеются коридоры, захватывающие каждый межфазный барьер по его сторонам. Каждый межфазный барьер проходит в продольном направлении между смежными сборными шинами для образования по существу С-образного коридора вдоль каждой стороны межфазного барьера. Указанные канальные элементы эффективно отгораживают межфазный барьер от прерывателей цепи на другой стороне канальных элементов.
[0013] Дуговой барьер, напоминающий ступеньку, выступает наружу из места вблизи середины каждого изолирующего канального элемента параллельно сборным шинам в направлении прерывателей цепи. Дуговые барьеры проходят в незанятые зоны между соседними парами элементов кожуха на прерывателе цепи. Это создает общую видимость элементов кожуха, перемежающихся со сборными шинами и дуговыми барьерами в щите управления. Каждый дуговой барьер является по существу граничащим со сборными шинами таким образом, что элементы кожуха проходят над и под дуговым барьером без физического соприкосновения с дуговым барьером. Отсутствие физического соприкосновения оставляет между смежными сборными шинами извилистый проход, образуемый элементами кожуха с одной стороны; и сборными шинами, С-образными коридорами и дуговыми барьерами с другой стороны; там, где могут образовываться дуги.
[0014] При обычной работе извилистый проход для дуги обеспечивает область или зону, в которой дуги могут загораться, а С-образный коридор обеспечивает примыкающую область или зону, в которую дуга может проходить. Любые дуги, образующиеся в зоне загорания дуги, должны начинаться на одной из сборных шин, как правило, вблизи точки соединения с прерывателем цепи, а затем извиваться по извилистому проходу для дуги до достижения смежной сборной шины. Внутри извилистого прохода для дуги быстро создается сильное давление из-за газа и плазмы, создаваемых дугой и называемых также «дуговым разрядом». Сильное давление выталкивает газ и плазму дуги наружу из извилистого прохода для дуги в направлении С-образных коридоров внутри изолирующих канальных элементов группы шин и вокруг межфазных барьеров. Зазоры в изолирующих канальных элементах позволяют газу и плазме проходить в С-образный коридор с другой стороны. Обратные клапаны, такие как дроссельные заслонки, над зазорами захватывают газ и плазму и препятствуют их возврату в извилистый проход для дуги. Захваченные газ и плазма порождают вторую дугу, которая электрически параллельна исходной дуге, но имеет меньший импеданс и напряжение, ввиду того, что второй дуге не приходится полностью растягиваться вокруг дугового барьера. Более низкое напряжение второй дуги становится «действующим» системным напряжением, что означает, что напряжение исходной дуги в данном случае выше, чем системное напряжение. Поскольку напряжение исходной дуги теперь превышает системное напряжение, ток от исходной дуги доводится до нуля, и исходная дуга гаснет. Вторая дуга после этого продвигается электромагнитными силами вдоль С-образного коридора в направлении конца сборных шин, направляемая межфазным барьером, проходящим вдоль коридора. Прохождение второй дуги через эту область или зону прохождения продолжается до тех пор, пока дуга не достигнет конца сборных шин. После этого дуга переходит в коробчатую структуру гашения дуги, называемую дугогасителем на окончании шины, где дуга разрушается и рассеивается, как описано в Заявке США № 14/585,518, именуемой «Дугогаситель на окончании шины» (№ CRC-0300 в Реестре) и упомянутой выше.
[0015] В некоторых реализациях формы «С» канальных элементов перекрывают часть межфазного барьера таким образом, что внутри С-образного коридора путь при распространении в пределах прямой видимости между смежными сборными шинами отсутствует. Отсутствие пути при распространении в пределах прямой видимости заставляет любые дуги, которые могут образовываться между смежными сборными шинами в С-образном коридоре, принимать дугообразную или волнообразную форму в коридорах, тем самым растягивая ее и увеличивая напряжение дуги. Увеличенное напряжение снижает ток дуги, приводя к более низкой полной энергии, выделяемой дугой.
[0016] В некоторых реализациях группа шин может являться 3-фазной/3-проводной системой, а в других реализациях группа шин может являться однофазной/2-проводной системой, однофазной/3-проводной системой, 3-фазной/4-проводной системой и т.п.
[0017] Вообще говоря, в одном аспекте описываемые варианты осуществления относятся к дугостойкому щиту управления, имеющему элемент переноса дуги. Дугостойкий щит управления содержит, в частности, группу шин на щите управления, причем группа шин имеет множество находящихся в ней параллельных и разнесенных сборных шин, и межфазный барьер, расположенный в продольном направлении между смежными сборными шинами по существу параллельно сборным шинам и на равном расстоянии от них. Дугостойкий щит управления также содержит канальный элемент, установленный в продольном направлении между смежными сборными шинами и захватывающий боковую сторону межфазного барьера таким образом, что канальный элемент образует имеющий определенную форму коридор, при этом межфазный барьер проходит в продольном направлении между смежными сборными шинами. Дугостойкий щит управления дополнительно содержит дуговой барьер, выступающий над задней стороной канального элемента по существу перпендикулярно ей таким образом, что в тех случаях, когда прерыватель цепи соединен с группой шин, дуговой барьер, сборные шины и канальный элемент образуют извилистый проход для дуги с прерывателем цепи, в котором захватывается любая дуга, образующаяся между смежными сборными шинами. Любая дуга, захватываемая в извилистом проходе для дуги между смежными сборными шинами, переносится за счет давления дугового разряда в извилистом проходе для дуги в имеющий определенную форму коридор через зазоры в канальном элементе.
[0018] Вообще говоря, в еще одном аспекте описываемые варианты осуществления относятся к способу переноса дуги от точек соединения прерывателя цепи на смежных сборных шинах в группе шин щита управления. Данный способ включает в себя, в частности, захват дуги в извилистом проходе для дуги между смежными сборными шинами на боковой поверхности группы шин, перенос дуги из извилистого прохода для дуги в имеющий определенную форму коридор внутри группы шин и направление дуги в имеющем определенную форму коридоре в направлении окончания группы шин, где дуга может гаситься.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0019] Вышеописанные и другие преимущества описанных вариантов осуществления станут понятными после прочтения нижеследующего подробного описания и со ссылкой на чертежи, на которых:
[0020] на фиг. 1 изображен пример щита управления, имеющего элемент переноса дуги, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе;
[0021] на фиг. 2 изображен вид изнутри примера щита управления, имеющего элемент переноса дуги, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе;
[0022] на фиг. 3А-3В изображен пример прерывателя цепи и заполнителя свободного места, используемых вместе с элементом переноса дуги, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе; и
[0023] на фиг. 4А-4С изображен пример канального элемента, используемого вместе с элементом переноса дуги, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе; и
[0024] на фиг. 5 изображен вид в поперечном разрезе примера группы шин, имеющей элемент переноса дуги, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе;
[0025] на фиг. 6А-6В изображена дуга, переносимая примером группы шин, в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе; и
[0026] на фиг. 7 изображен пример структурной схемы способа переноса дуги в соответствии с одним или более вариантов осуществления, описываемых в настоящем документе.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАСКРЫВАЕМЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0027] Прежде всего, понятно, что разработка действительного, реального промышленного применения, включающего в себя аспекты описываемых вариантов осуществления, потребует множества конкретных решений по реализации для достижения конечной цели разработчика для промышленного осуществления. Такие конкретные решения по реализации могут включать в себя, видимо, не ограничиваясь этим, удовлетворение связанных с системой, связанных с бизнесом, связанных с правительством и иных ограничений, которые могут изменяться в зависимости от конкретной реализации, местоположения и время от времени. Хотя в абсолютном смысле усилия разработчика могут оказаться сложными и требующими много времени, такие усилия, тем не менее, могут являться рутинным занятием для специалистов в данной области техники, извлекающих пользу из данного изобретения.
[0028] Следует также понимать, что варианты осуществления, описываемые и предлагаемые в настоящем документе, подвержены множеству различных модификаций и альтернативных форм. Так, использование термина в единственном числе, например, не ограничивает количества элементов. Аналогичным образом, любые относительные термины, например, помимо прочего, «верх», «низ», «левая сторона», «правая сторона», «выше», «ниже», «вниз», «вверх», «сторона» и подобные им, используемые в письменном описании, приводятся для ясности в конкретной ссылке на чертежи и не ограничивают объем изобретения.
[0029] На фиг. 1 изображен пример щита 100 управления, имеющего элемент переноса дуги для устранения и ограничения повреждения, вызываемого дугами, в соответствии с описываемыми вариантами осуществления. В частности, щит 100 управления предназначен для перемещения или иного переноса дуг, которые образуются в щите 100 управления, от находящихся в нем точек соединения сборных шин. Как упоминалось выше, в некоторых случаях обнаружено, что перенос дуги может осуществляться безопаснее, быстрее и стабильнее, чем, например, гашение дуги в ее исходном положении. Способность щита 100 управления стабильнее перемещать дуги особенно важна при наличии большого разнообразия типов прерывателей цепи, которые могут устанавливаться рядом в щите 100 управления. Кроме того, поскольку исходное местоположение дуги, как правило, ближе к персоналу, перенос дуги также уменьшает воздействие на такой персонал дуг и дуговых побочных продуктов. В некоторых вариантах осуществления щит 100 управления может напоминать серию I-Line щитов управлении компании Schneider Electric USA, Inc. или подобные щиты управления. Такие щиты 100 управления имеют группу шин (показанную на фиг. 2), состоящую из параллельных и разнесенных сборных шин.
[0030] В приведенном на фиг. 1 примере щит 100 управления имеет установочную панель 102, имеющую ряд выполненных в ней установочных отверстий 104. Установочные отверстия 104 позволяют устанавливать один или более прерывателей 106 цепи на установочной панели 102 с помощью установочных кронштейнов 108, прикрепленных к прерывателям 106 цепи. Прерыватели 106 цепи входят в состав корпуса 110, который вмещает группу шин с заполнителями 320 свободного места, заполняющими любое неиспользуемое установочное пространство прерывателей цепи на щите 100 управления для сохранения механической целостности корпуса 110. Коробчатая дугогасительная структура, называемая дугогасителем 116 на окончании шины, перекрывает корпус 110. Болты или иные крепежные механизмы, один из которых обозначен позицией 118, проходят через весь узел, включая верхнюю и нижнюю прижимные планки 120а и 120b (см. фиг. 5), проходящие в продольном направлении вдоль верхней части корпуса 110 для прикрепления узла. В некоторых вариантах осуществления перекрывающиеся уплотнения, имеющие параллельные и перемежающиеся выступы, снабженные структурами на сопрягаемых поверхностях примыкающих прерывателей цепи или заполнителей свободного места или и того, и другого, которые напоминают пазогребневую структуру, могут предусматриваться для закрытия любых путей утечки между прерывателями 106 цепи, заполнителями 320 свободного места и щитом 100 управления, через которые могут выходить дуговые побочные продукты. Перекрывающиеся уплотнения обеспечивают обходной и узкоканальный маршрут для охлаждения любых выходящих горячих газов.
[0031] На фиг. 2 изображен вид изнутри щита 100 управления в соответствии с описываемыми вариантами осуществления. На данном виде показана группа 200 шин, состоящая из трех параллельных и разнесенных сборных шин 200а-с. Изображенная на данном чертеже группа 200 шин предназначена для 3-фазной/3-проводной системы, но принципы и идеи, изложенные в настоящем документе, в равной мере применимы к другим типам систем, включая однофазную/2-проводную систему, однофазную/3-проводную систему, 3-фазную/4-проводную систему и т.п. Группа 200 шин находится между верхним изолятором 202а и нижним изолятором 202b, которые изолируют группу 200 шин от верхней прижимной планки и установочной планки соответственно. Прерыватели 106 цепи могут при этом соединяться с указанными сборными шинами 200а-с, как описывается ниже в настоящем документе.
[0032] Изолированные межфазные барьеры 210а и 210b, напоминающие непроводящую сборную шину, проходят в продольном направлении между смежными сборными шинами 200а-с по существу параллельно сборным шинам 200а-с. Каждый межфазный барьер 210а-b охватывает менее (например, около половины) ширины сборных шин 200а-с, что оставляет незакрытую зону вдоль каждой стороны межфазного барьера 210а-b, там, где межфазный барьер не проходит между смежными сборными шинами 200а-с. Изолирующий канальный элемент 400 по существу в форме «С» пригнан или иным образом предусмотрен между смежными сборными шинами 200а-с в незакрытой зоне таким образом, что имеются канальные элементы 400, захватывающие каждый межфазный барьер 210а-b по его сторонам. Указанные канальные элементы 400 эффективно отгораживают межфазный барьер 210а-b от прерывателей 106 цепи на другой стороне канальных элементов 400.
[0033] Пример прерывателя 106 цепи изображен на фиг. 3А. В данном типе прерывателя цепи используются вставные соединители питания или подобные соединители, которые имеют проводящие зажимные губки 300а, 300b и 300с для схватывания боковых кромок сборных шин 200а-с. Указанные зажимные губки 300а-с частично скрыты изоляционным кожухом 302 на каждом прерывателе цепи. В частности, каждый кожух 302 имеет ряд элементов кожуха, напоминающих пластины и проходящих по существу параллельно друг другу. Пары смежных элементов кожуха ограничивают щель, в которую могут быть углублены одни или более зажимных губок. В приведенном в настоящем документе примере три пары смежных элементов кожуха 304а и 304b, 306а и 306b, а также 308а и 308b ограничивают три параллельные щели 310а, 310b и 310с, в которые углублены губки 300а-с соответственно. В тех случаях, когда прерыватель 106 цепи соединен со щитом 100 управления, зажимные губки 300а-с схватывают сборные шины 200а-с, в то время как элементы кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b выступают над и под сборными шинами 200а-с.
[0034] Любое неиспользуемое установочное пространство прерывателей цепи на щите 100 управления заполняется вышеупомянутыми заполнителями 320 свободного места, более детальный пример которых изображен на фиг. 3В, для сохранения механической целостности щита 100 управления. Как видно на фиг. 3В, в некоторых вариантах осуществления заполнители 320 свободного места могут иметь рамочный корпус 322, имеющий образованное в нем углубление 342, хотя, разумеется, возможны и иные конструкции заполнителей свободного места. На противоположной стороне углубления 324 заполнители 320 свободного места могут быть снабжены аналогичным изоляционным кожухом 302 и элементами кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b, как и прерыватель цепи, за исключением того, что отсутствуют зажимные губки, углубленные в заполнители 320 свободного места. Аналогичным образом, зоны между соседними парами элементов кожуха и на заполнителях 320 свободного места, и на прерывателях 106 цепи свободны от зажимных губок. В приведенном примере элементы кожуха 304b и 306а имеют между ними зону 314а, которая свободна от зажимных губок, а элементы кожуха 306b и 308а имеют между ними зону 314b, которая свободна от зажимных губок. Верхняя крышка 326 вблизи верхней части заполнителя 320 свободного места проходит над элементами кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b по существу параллельно этим элементам, которые могут состыковываться с верхней прижимной планкой 120а (см. фиг. 2) корпуса 110 группы 200 шин.
[0035] В некоторых вариантах осуществления изоляционные кожухи 302 прерывателей 106 цепи и заполнителей 320 свободного места могут пригнаны к вышеупомянутым перекрывающимся уплотнениям для закрытия любых путей утечки между прерывателями 106 цепи, заполнителями 320 свободного места и щитом 100 управления, через которые могут выходить дуговые побочные продукты. Перекрывающиеся уплотнения проходят вдоль кромок кожухов 302 и имеют размеры, которые могут варьироваться в зависимости от ширины прерывателей цепи (например, 3 дюйма (7,62 см), 4,5 дюйма (11,43 см), 6 дюймов (15,24 см), 7,5 дюйма (19,05 см), 9 дюймов (22,86 см), 15 дюймов (38,1 см) и т.д.) и ширины любых заполнителей свободного места (например, 3 дюйма (7,62 см), 4,5 дюйма (11,43 см) и т.д.), используемых в щите 100 управления. При надлежащей установке перекрывающиеся уплотнения точно пригнаны друг к другу и к верхней крышке 326 кожухов 302 для обеспечения уплотнения для любых зазоров, которые могут существовать между смежными прерывателями 106 цепи, смежными заполнителями 320 свободного места, смежными прерывателями цепи и заполнителями свободного места, а также между прерывателями цепи, заполнителями свободного места и щитом 100 управления. Такие перекрывающиеся уплотнения способствуют охлаждению любых дуговых побочных продуктов, которые могут выходить из щита 100 управления, обеспечивая меньший риск или отсутствие риска для персонала и оборудования со стороны любых выходящих дуговых побочных продуктов.
[0036] Как указано выше, С-образный канальный элемент 400 может быть установлен между смежными сборными шинами 200а-с по обеим сторонам межфазных барьеров 210а-b в описанном щите 100 управления. На фиг. 4А показана задняя поверхность канального элемента 400, а на фиг. 4В и 4С показана боковая поверхность канального элемента 400. Как показано, С-образный канальный элемент 400 состоит из вертикальной секции 402, имеющей горизонтальные секции 404 и 406, проходящие по существу перпендикулярно от верхнего и нижнего концов вертикальной секции 402. Ряд равноотстоящих установочных колонок, две из которых изображены на данном чертеже с позициями 408 и 410, выступают вдоль верхней поверхности и нижней поверхности горизонтальных секций 404 и 406 соответственно. Указанные установочные колонки 408 и 410 проходят в соответствующие зазоры (вплоть до фиг. 5 явно не показаны) в сборных шинах 200а-с для сохранения канального элемента 400 на своем месте между сборными шинами 200а-с.
[0037] Аналогичным образом, расположенные на равном расстоянии друг от друга зазоры, два из которых изображены на данном чертеже с позициями 412 и 414, предусмотрены вдоль вертикальной секции 402. Зазоры 412 и 414 расположены в два ряда - по одному ряду в верхней и нижней половинах вертикальной секции 402, причем каждый набор верхних и нижних зазоров 412 и 414 предпочтительно имеет прерыватель 106 цепи, расположенный на одной линии напротив зазоров. Аналогичным образом, расположенные на равном расстоянии друг от друга обратные клапаны, один из которого изображен на данном чертеже с позицией 416, прикреплены к вертикальной секции 402 над каждым набором верхних и нижних зазоров 412 и 414. В некоторых вариантах осуществления обратные клапаны 416 могут представлять собой дроссельные заслонки, которые обеспечивают протекание дугового разряда через канальный элемент 400 только в одном направлении по направлению к передней или открытой стороне формы «С», как показано стрелками, помеченными «А», на фиг. 4С. Дуговой барьер 418, напоминающий ступеньку, выступает наружу над задней стороной канального элемента 400 вблизи середины вертикальной секции 402 по существу перпендикулярно ей.
[0038] Дуговые барьеры 418 показаны на фиг. 5, на которой изображен вид поперечного разреза корпуса 110 группы шин. На этом виде канальные элементы 400 показаны проходящими в продольном направлении между смежными сборными шинами 200а-с для создания по существу С-образного коридора, показанного пунктирной линией, помеченной «С», вдоль каждой боковой поверхности межфазного барьера 210а-b. Изоляционные кольцевые опоры 500 сборных шин расположены между каждой сборной шиной 200а-с и межфазным барьером 210а-b. Такие опоры 500 сборных шин могут располагаться на равных интервалах по длине сборных шин 200а-с для поддержания сборных шин и межфазных барьеров 210а-b разнесенными и электрически изолированными друг от друга. Крепежные механизмы 118 проходят через указанные опоры 500 сборных шин, а также через верхнюю и нижнюю прижимные планки 120а-b, верхний и нижний изоляторы 202а-b и установочную пластину 102 для сохранения целостности всего узла.
[0039] Как показано на фиг. 5, дуговые барьеры 418 проходят параллельно сборным шинам 200а-с в направлении элементов кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b прерывателя 106 цепи и являются по существу граничащими со сборными шинами 200а-с. В частности, каждый дуговой барьер 418 проходит в незанятую зону между соседними парами элементов кожуха 304а-b и 306а-b, а также 306а-b и 308а-b таким образом, что элементы кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b перемежаются со сборными шинами 200а-с и дуговыми барьерами 418, но не соприкасаются со сборными шинами 200а-с и дуговыми барьерами 418. Отсутствие физического соприкосновения оставляет между смежными сборными шинами 200а-с извилистый проход (например, менее 10 мм), образуемый элементами кожуха 304а-b, 306а-b и 308а-b с одной стороны; и сборными шинами 200а-с, С-образными канальными элементами 400 и дуговыми барьерами 418 с другой стороны; там, где могут образовываться дуги, как показано пунктирной линией, помеченной «Р».
[0040] Далее, в соответствии с фиг. 6А и 6В, извилистый проход для дуги обеспечивает область или зону 600, в которой дуги могут загораться, а С-образный коридор обеспечивает примыкающую область или зону 602, в которую дуга может проходить. Дуга 604, образующаяся в этой зоне 600 загорания дуги, должна начинаться на одной из сборных шин 200а-с, как правило, вблизи точки соединения прерывателя 106 цепи, изгиба или поворота в извилистом проходе для дуги перед достижением смежной сборной шины 200а-с. Внутри извилистого прохода для дуги немедленно создается сильное давление из-за газа и плазмы, создаваемых дугой. Сильное давление дугового разряда выталкивает газ и плазму дуги наружу из извилистого прохода для дуги в направлении С-образных канальных элементов 400. Зазоры 412 и 414 (см. фиг. 4А-4С) в канальных элементах 400 позволяют газу и плазме проходить в С-образный коридор с другой стороны, как показано стрелками, помеченными «А» (см. фиг. 6В).
[0041] Обратные клапаны 416 над зазорами 412 и 414 захватывают газ и плазму и препятствуют их возврату в извилистый проход для дуги. Вследствие этого захваченные газ и плазма порождают вторую дугу 606, которая электрически параллельна исходной дуге 604, но имеет меньшие импеданс и напряжение. Более низкое напряжение второй дуги 606 становится «действующим» системным напряжением, приводя к тому, что напряжение исходной дуги 604 внезапно становится выше, чем системное напряжение. Поскольку напряжение исходной дуги 604 теперь превышает системное напряжение, ток от исходной дуги 604 доводится до нуля, и исходная дуга гасится. Вторая дуга 606 после этого продвигается электромагнитной силой вдоль С-образного коридора в направлении конца сборных шин 200а-с, направляемая межфазным барьером 210a-b, проходящим вдоль коридора. Прохождение второй дуги 606 через эту зону 602 прохождения продолжается до тех пор, пока дуга не достигнет конца сборных шин 200а-с. После этого дуга переходит в дугогаситель 116 на окончании шины (см. фиг. 1), где она разрушается и рассеивается.
[0042] В некоторых вариантах осуществления для облегчения прохождения второй дуги 606 в дугогаситель 116 на окончании шины С-образные коридоры в щите 100 управления могут быть подобными своим соответствующим коридорам в дугогасителе 116 на окончании шины. Например, в некоторых вариантах осуществления горизонтальные секции 404 и 406 С-образных канальных элементов 400 перекрывают часть межфазного барьера, как показано стрелкой, помеченной «В», таким образом, что внутри С-образного коридора путь при распространении в пределах прямой видимости между смежными сборными шинами 200а-с отсутствует. Отсутствие пути при распространении в пределах прямой видимости заставляет любые дуги, которые могут образовываться между смежными сборными шинами 200а-с в С-образном коридоре, обвиваться вокруг межфазного барьера, принимая дугообразную или волнообразную форму в процессе, который растягивает дугу и увеличивает ее напряжение. Увеличенное напряжение снижает ток дуги, приводя к более низкой полной энергии, выделяемой дугой.
[0043] Исходя из предшествующего описания, можно увидеть, что способ и система переноса дуги, описанные в настоящем документе, могут быть реализованы различными способами. На фиг. 7 в виде структурной схемы 700 предлагаются общие принципы, которые могут использоваться при любой реализации в соответствии с описываемыми вариантами осуществления. Как показано на структурной схеме 700, перенос дуги начинается на этапе 702 с захвата дуги в зоне загорания дуги. Газ и плазма, создаваемые дугой, после этого переносятся из зоны загорания дуги в зону прохождения дуги на этапе 704. На этапе 706 предотвращается повторное поступление дугового газа и плазмы в зону загорания дуги. Обеспечивается образование второй дуги в зоне прохождения дуги на этапе 708 из дугового газа и плазмы, захваченных в зоне прохождения дуги, которая гасит исходную дугу в процессе, объясняемом выше. На этапе 710 вторая дуга направляется вдоль зоны прохождения дуги в направлении дугогасителя на окончании шины, где она гасится.
[0044] Несмотря на то, что проиллюстрированы и описаны конкретные аспекты, реализации и применения настоящего изобретения, следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается определенной конструкцией и составом, описанными в настоящем документе, и что различные модификации, изменения и варианты могут стать очевидными из предшествующих описаний в пределах сущности и объема описанных вариантов осуществления, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
1. Дугостойкий щит управления, имеющий элемент переноса дуги и содержащий:
группу шин на щите управления, причем группа шин имеет множество находящихся в ней параллельных и разнесенных сборных шин;
межфазный барьер, расположенный в продольном направлении между смежными сборными шинами по существу параллельно сборным шинам и на равном расстоянии от них;
канальный элемент, установленный в продольном направлении между смежными сборными шинами и захватывающий боковую сторону межфазного барьера таким образом, что канальный элемент образует С-образный коридор, при этом межфазный барьер проходит в продольном направлении между смежными сборными шинами; и
дуговой барьер, выступающий от задней стороны канального элемента по существу перпендикулярно ей таким образом, что в тех случаях, когда прерыватель цепи соединен с группой шин, дуговой барьер, сборные шины и канальный элемент образуют извилистый проход для дуги с прерывателем цепи, в котором захватывается любая дуга, образующаяся между смежными сборными шинами;
причем любая дуга, захватываемая в извилистом проходе для дуги между смежными сборными шинами, переносится за счет давления дугового разряда в извилистом проходе для дуги в С-образный коридор через зазоры в канальном элементе.
2. Дугостойкий щит управления по п. 1, в котором межфазный барьер направляет любую дугу, переносимую в С-образный коридор, в направлении окончания группы шин.
3. Дугостойкий щит управления по п. 1, дополнительно содержащий обратные клапаны, расположенные в зазорах в канальном элементе, причем обратные клапаны блокируют протекание дугового газа и плазмы из С-образного коридора в извилистый проход для дуги.
4. Дугостойкий щит управления по п. 1, в котором канальный элемент перекрывает часть межфазного барьера таким образом, что путь распространения в пределах прямой видимости между смежными сборными шинами в С-образном коридоре отсутствует.
5. Дугостойкий щит управления по п. 1, дополнительно содержащий прерыватель цепи, соединенный с группой шин, причем прерыватель цепи имеет кожух по существу с параллельными элементами кожуха, выступающими над ним, причем элементы кожуха перемежаются со сборными шинами и дуговым барьером для образования извилистого прохода между смежными сборными шинами.
6. Дугостойкий щит управления по п. 5, дополнительно содержащий заполнитель свободного места, имеющий такой же кожух и элементы кожуха, как и прерыватель цепи, причем элементы кожуха заполнителя свободного места перемежаются со сборными шинами и дуговым барьером, когда заполнитель свободного места прикреплен к группе шин для образования извилистого прохода для дуги вместе со сборными шинами, канальным элементом и дуговым барьером.
7. Дугостойкий щит управления по п. 1, в котором канальный элемент представляет собой С-образный канальный элемент.
8. Дугостойкий щит управления по п. 1, дополнительно содержащий установочные колонки, расположенные на верхней стороне и нижней стороне канального элемента, причем установочные колонки проходят в соответствующие зазоры в смежных сборных шинах для сохранения канального элемента на своем месте между смежными сборными шинами.
9. Дугостойкий щит управления по п. 1, в котором группа шин представляет собой одну из: 3-фазной/3-проводной системы, 3-фазной/4-проводной системы, однофазных/2-проводных систем и однофазной/3-проводной системы.
10. Способ переноса дуги от точек соединения прерывателя цепи на смежных сборных шинах в группе шин щита управления, включающий в себя:
захват дуги в извилистом проходе для дуги между смежными сборными шинами на боковой поверхности группы шин;
перенос дуги из извилистого прохода для дуги в С-образный коридор внутри группы шин; и
направление дуги в С-образном коридоре в направлении окончания группы шин, где дуга может гаситься.
11. Способ по п. 10, в котором перенос дуги из извилистого прохода для дуги в С-образный коридор включает в себя обеспечение прохождения дугового газа и плазмы в С-образный коридор через зазоры в канальном элементе, который образует С-образный коридор.
12. Способ по п. 10, в котором перенос дуги из извилистого прохода для дуги в С-образный коридор дополнительно включает в себя блокирование прохождения дугового газа и плазмы назад в извилистый проход для дуги с помощью обратных клапанов в зазорах в канальном элементе.
13. Способ по п. 10, в котором перенос дуги из извилистого прохода для дуги в С-образный коридор дополнительно включает в себя обеспечение образования другой дуги в С-образном коридоре из дугового газа и плазмы, проходящих в С-образный коридор.
14. Способ по п. 10, в котором захват дуги в извилистом проходе для дуги включает в себя перемежение элементов кожуха, проходящих от кожуха прерывателя цепи, соединенного с группой шин, при этом сборные шины и дуговой барьер выступают от задней стороны канального элемента для образования извилистого прохода для дуги.
15. Способ по п. 10, в котором направление дуги в С-образном коридоре включает в себя обеспечение перемещения дуги вдоль межфазного барьера, расположенного в продольном направлении между смежными сборными шинами по существу параллельно сборным шинам и на равном расстоянии от них.
