电弧闪光检测系统、设备和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于断路器的电弧闪光系统和操作方法。这种电弧闪光系统包括第一传感器例如光检测器，和检测断路器参数的第二传感器。这种电弧闪光系统响应于来自第一传感器和第二传感器的信号以确定是否发生电弧闪光事件，以避免断路器的有害的跳闸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及防止和减轻电弧闪光的技术，并且特别涉及防止低电 压断路器中的有损害的跳闸。
技术介绍
电力线路和开关装置具有^R绝缘体隔离的导体。在一些区域空气 间隙时常一皮作为部分或所有这种绝缘体。如果导体彼此过于靠近，或 者电压超过绝缘特性，那么在导体之间可能发生电弧。导体之间的空 气或任何绝缘体(气体或固体电介质)都可能变成电离的，使其成为传导性的，其可导致产生电弧。电弧温度可能高达20,000。C，使导体和相邻材料气化，并释^:大量的能量。电弧闪光是由于在相-相、相-零或相-地之间的电弧放电而引起的 快速能量释放的结果。电弧闪光可产生高热、强光、压力波和声波/ 冲击波。然而，电弧闪光电流通常比短路电流小得多，因此断路器的 延迟或不跳闸是可预期的，除非选择断路器处理电弧闪光状况。诸如国家环境政策法案(NEPA)、职业安全与卫生条例管理局(OSHA)以及 电气及电子工程师学会(IEEE)等机构和标准通过个人防护衣和设备来 调节电弧闪光问题，但条例没有确立消除电弧闪光的装置。典型地，电弧闪光至少部分地通过使用光传感器或光检测器而得 到检测，光传感器或光检测器检测由电弧发射出的光。这些光传感器 对于光是非常敏感的，并可被来自周围环境的明亮的光触发。这种对 周围光线状况的敏感性导致了断路器有害的跳闸，致使不必要的电功 率损失到保护电路中。因此，虽然目前的电弧闪光^r测系统适合于其预期目的，-f旦在本领域中仍存在对减少或消除电弧闪光事件的错误;险测的电弧闪光检测装置的需求。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种利用断路器检测电弧闪光的方法。该方法包括检测断路器中的光的存在。检测断路器参数，该参数指示断路器中的接触臂的位置。使电弧闪光检测器的响应延迟某一固定的时段。最后，在固定时段之后如果仍检测到光，那么使断路器跳闸。本专利技术还提供了一种具有壳的断路器。入口端子定位在壳的一端。出口端子也定位在壳的一端，其中，出口端子电联4妄在入口端子上。可移动的接触臂设置在壳中，其中，接触臂电联接在入口端子和出口端子之间。光传感器定位以检测壳中的光的存在。参数传感器被联接以测量断路器参数。电弧闪光检测器电联接在光传感器和参数传感器上，电弧闪光检测器响应于来自光传感器和所述参数传感器的信号而使断路器的跳闸延迟。本专利技术还提供了 一种具有光传感器和参数传感器的断路器。跳闸单元电联接在光传感器和参数传感器上。跳闸单元具有控制器，其响应于可执行的计算机指令，用于延迟断路器响应于接收到来自光传感器和参数传感器的信号的跳闸响应。附图说明当参照附图阅读以下详细i兌明时，将更好地理解本专利技术的这些以及其它特征、方面和优势，其中在所有附图中相同的标号表示相同的部件，其中图1是根据一个示例性实施例的带有电弧闪光检测系统的电路的示意图2是利用电压互感器的电弧闪光检测系统的一个实施例的示意图；图3是当接触臂分开时断路器的电压和电流曲线的图示； 图4是图2的实施例的电路的示意图5是断路器的平面图，其具有与断路器机构相关联的断路器参 数传感器；图6是图5的断路器的平面图，其中，断路器处于开位置；和图7是根据一个示例性实施例的电弧闪光检测方法的流程部件列表20电路22功率源24母线A26母线B28母线C30断路器32负载34电弧故障检测器36接触臂38机构40手柄42跳闸杆组件44跳闸单元46电流互感器48光传感器50断路器参数传感器具体实施例方式用于检测电弧闪光事件的系统与诸如断路器的装置是集成一体 的，以容许电功率的中断，并最大限度地减小电弧闪光造成的损害。 图1显示了带功率源22的电路20,此功率源为三个相应的受到可由信号控制的断路器30保护的母线24、 26、 28提供3-相电功率A、 B、 C。功率通过母线提供给一个或多个负载32。断路器30通常设置成在异常操作状况下，例如短路状况下^^皮断 开。然而，在电弧闪光30的情况下，断路器典型地可能不断开，因 为流过电弧闪光的电流低于短路的电流电平，短路电流会使断路器30 跳闸。为了提供这种额外的功能，电弧闪光检测器34监测断路器30 的操作状况以检测电弧闪光事件。断路器30还包括一个或多个接触臂36,其设置成可在闭合状态 和断开状态之间移动，在闭合状态下，电流从功率源22流向负载32， 在断开状态下电功率的流动被中断。接触臂36电联接到入口端子52 上，其将断路器30电连接在功率源22上。接触臂36还联接在机构 38上，机构38包括诸如弹簧和连杆等构件，以使接触臂36在受到操 作员通过例如断开开关或手柄40而激励时从闭合位置移动到断开位 置。机构还使用一种跳闸杆组件42,其容许接触臂36在异常操作状 况下快速断开。机构38还联，接在跳闸单元44上。跳闸单元44可以是电子式的， 其具有带处理器的控制器，处理器执行计算机指令，用于控制断路器 30的操作。跳闸单元44还可以是机械组件，其包含诸如磁铁等构件 或热响应装置，其在异常操作状况下激励跳闸杆组件42。在跳闸单元 44是电子单元的情况下， 一组电流互感器46提供了指示经由断路器 30流入母线24,26,28中的电流水平的信号。断路器30还包括电联接在电弧闪光检测器34上的第 一传感器48 和第二传感器50。如以下将更详细论述的那样，电弧闪光检测器34 使用接收自第 一传感器48和第二传感器50的数据以确定电弧闪光事 件是否发生，或者事件是否是正常的或预期的操作状况。在示例性实 施例中，第一传感器48是光传感器或光检测器。光传感器48响应于 撞击光传感器48中的检测器的光子而发送信号。因为电弧闪光产生 光，所以来自光传感器的信号发送指示了电弧闪光事件。然而，在断路器30的壳31中，还存在其它也可能产生光的事件。例如，当断路 器在闭合位置和断开位置之间操作时，在接触臂的触点和联4姿在断路 器的出口端子54上的固定触点之间会瞬间产生等离子弧。在电触点 分开和电流中断的任何时间都会产生这类等离子弧。应该懂得，电弧 闪光检测器34需要区分由断路器30正常操作所产生的来自光传感器 48的信号。为了将电弧闪光事件与正常操作区别开，电弧闪光检测器34利 用来自断路器参数传感器50的数据。断路器参数传感器50可以是任 何类型的提供断路器30的操作指示的传感器，这类传感器包括，但 不限于电压互感器、联接在接触臂36上的指示开关、联接在机构38 上的指示开关、联接在跳闸杆组件42上的指示开关、或者电4关接在 外部装置上的传感器，诸如过电流传感器56。应该懂得，断路器参数 传感器50的实例是示例性的，并且权利要求的范围不应受到如此的 限制。电弧闪光检测器34包括体现在可执行的计算机指令中的算法， 用于比较来自光传感器48的信号、来自电流互感器46和参数传感器 50的电流水平，如图块58中所示。如果从光传感器48接收到信号， 并且电流互感器46测量出异常的电流水平，那么电弧闪光4全测器34 确定断路器30的操作状态。如果参数传感器50指示接触臂处于闭合 位置，那么这指示电弧闪光事件正在发生，因为光传感器48所检测 的光不是由于断路器触点的分开而引起的。之后电弧闪光^f企测器34 继续至图块60，在此处，当机构38被激励时信号^Jl送至跳闸单元 44，致使断路器触点分开，并且电功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用断路器（３０）检测电弧闪光的方法，其包括：　检测所述断路器（３０）中的光的存在（１０４）；　检测指示所述断路器（３０）中的接触臂（３６）的位置的断路器参数（１０８）；　使电弧闪光检测器的响应延迟一段固定的时间（１１ ４）；　在所述一段固定的时间之后，如果仍然检测到所述光，就使所述断路器跳闸（１１０）。

【技术特征摘要】
US 2008-7-30 12/1824551.一种利用断路器(30)检测电弧闪光的方法，其包括检测所述断路器(30)中的光的存在(104)；检测指示所述断路器(30)中的接触臂(36)的位置的断路器参数(108)；使电弧闪光检测器的响应延迟一段固定的时间(114)；在所述一段固定的时间之后，如果仍然检测到所述光，就使所述断路器跳闸(110)。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测断路器参数(108)包括测量所述断路器的输入侧和输出侧之间的电压电势的步骤。3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括对所述测量的电压取导数(70)的步骤。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果所述电压导数的值响应于所述检测光的存在(104)而发生变化，那么就执行使所述电弧闪光检测器的响应延迟(l 14)。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括接收断开所述断路器的信号，并响应于接收到所述信号而执行使所述电弧闪光检测器的响应延迟(l 04)的步骤。6. —种断路器(30)，包括壳(31);位于所述壳(31)的一端的入口端子(52);位于所述壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：GW罗斯克，TF小帕帕罗，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]