[发明专利]等离子体生成设备

说明书

技术领域

本发明的实施例主要涉及等离子体枪，并且更具体地涉及烧蚀性等离子体枪。

背景技术

电力线路和开关装置通常涉及由绝缘体隔离的导体。在一些区域中，空气空间通常用作此种绝缘体的一部分或全部。如果导体彼此过于接近，或电压差超过绝缘性能，则在导体之间可能会出现电弧。导体之间的空气或任何绝缘体(气体或固体电介质)可变成电离的，使得绝缘体导通，且从而产生电弧。电弧温度可高达20,000℃，使导体和相邻的材料气化，以及释放出能破坏电路的爆炸性能量。

电弧闪光是由相-相、相-中性点或相-地之间的电弧故障造成的快速能量释放的结果。电弧闪光可产生类似于爆炸那样的高热、强光、压力波和声波/冲击波。然而，电弧故障电流在大小方面通常比短路电流要小得多，且因此预计电路断路器会延迟或不会跳闸，但该断路器选择为用以处理电弧故障状态除外。通常，电弧闪光减轻技术使用标准的熔断器和电路断路器。然而，这些技术的响应时间缓慢并不会快到足以减轻电弧闪光。

已经用于减轻电弧故障的一种其它技术是采用短接(机械短路器(crowbar))开关，该开关定位在电力母线与地面之间，或在相与相之间。在发生电弧故障时，短路器开关使电力母线上的线电压短路，且使能量转移远离电弧闪光，因此保护器材免受电弧爆炸造成的破坏。在电力母线上所产生的短路导致上游电路断路器消除栓接故障。大且昂贵的这些开关定位在主电力母线上，导致触发时的栓接故障状态。结果，公知的是机械短路器在上游变压器上引起极端应力。

需要一种改进的电弧闪光防止机构，其具有改善的响应时间且成本效益合算。

发明内容

一方面，提供了一种设备，如电弧减轻装置。电弧减轻装置可包括第一等离子体生成装置和第二等离子体生成装置，以及在一些情形中具有第三等离子体生成装置。等离子体生成装置可构造成用以发射在其中生成的等离子体，以便提供在主电极之间的等离子体桥，该主电极隔开至少大约50mm。例如，电弧减轻装置可包括主电极。

第二等离子体生成装置可包括一对相对且间隔开的电极。低电压高电流的能量源可连接在相对的电极之间。通道可构造成以便在第一等离子体生成装置与其它等离子体生成装置之间引导等离子体。例如，第二等离子体生成装置可构造成用以接收由第一等离子体生成装置所产生的等离子体，以便减小在第二等离子体生成装置的相对电极之间的区域的阻抗。例如，该阻抗可减小到足以容许由于低电压高电流的能量源而在第二等离子体生成装置的相对电极之间形成电弧。第二等离子体生成装置可包括烧蚀性材料，其构造成用以在该对相对电极之间存在电弧时被烧蚀。

第一等离子体生成装置可包括第一电极、与第一电极间隔开的基电极，以及高电压低电流的能量源，该能量源构造成用以在第一电极与基电极之间产生足以导致其间空气击穿的电势差(比如说，在电流小于或等于大约1A时为至少大约8kV)。第一等离子体生成装置还可包括第二电极，该第二电极与基电极相对且间隔开。低电压高电流的能量源(比如说，构造成用以产生小于或等于大约1kV的电压和至少大约4kA的电流)可连接在第二电极与基电极之间，其中，第二电极和基电极都设置成以便在第一电极与基电极之间存在电弧时导致击穿其间的空气。第一等离子体生成装置还可包括构造成用以在第二电极与基电极之间存在电弧时被烧蚀的烧蚀性材料。

在一些实施例中，低电压高电流的能量源可连接在第一电极与第二电极之间，与高电压低电流的能量源并联。高电压低电流的能量源可构造成用以提供跨过第一电极和基电极的高电压低电流脉冲，而低电压高电流的能量源可构造成用以响应于该高电压低电流脉冲提供跨过第一电极和基电极的低电压高电流脉冲。

另一方面，提供了一种设备，如电弧减轻装置。电弧减轻装置可包括第一等离子体生成装置和第二等离子体生成装置。第二等离子体生成装置可包括一对相对且间隔开的电极，以及连接在其间的低电压高电流的能量源。通道可构造成用以在第一等离子体生成装置与第二等离子体生成装置之间引导等离子体，使得第二等离子体生成装置接收由第一等离子体生成装置所产生的等离子体。来自于第一等离子体生成装置的等离子体可用来将在该对相对电极之间的区域的阻抗减小到足以容许由于低电压高电流的能量源而引起在其间形成电弧。

附图说明

当参照附图阅读如下详细描述时，本发明的这些及其它特征、方面和优点将变得更容易理解，所有附图中的相似标号表示相似的零件，在附图中：

图1为根据示例性实施例所构造的电力系统的简图；

图2为图1中的电弧减轻装置的透视图；

图3为图2中的等离子体生成系统的透视图；