等离子体生成设备制造技术

本发明专利技术名称是“等离子体生成设备”。所提供的是一种设备，比如电弧减轻装置，它包括定义内腔和纵轴的环状主体，环状主体具有沿纵轴的主体长度。电极能够同轴设置在内腔内。电极可在主体中延伸至少为主体长度的大约50％的电极长度，并且可具有小于或等于环状主体的内径的大约50％的直径。消融材料部分能够设置在环状主体与电极之间。环状主体和电极可经过配置，使得当电弧存在于环状主体与电极之间时，消融材料部分经受消融并且由此生成等离子体。

【技术实现步骤摘要】

一般来说，本文提出的实施例涉及等离子体枪，更具体来说，涉及消融等离子体枪。
技术介绍
电力电路和开关设备通常涉及通过绝缘分隔的导体。在一些区域中，空气隙常常充当这种绝缘的部分或全部。如果导体相互太靠近或者电压差超过绝缘性能，则电弧可能在导体之间发生。导体之间的空气或者任何绝缘(气体或固体电介质)可能变为电离的， 使绝缘导电并且由此使得能够电弧放电。电弧温度能够高达20000°C，使导体和相邻材料蒸发，并且释放能够破坏电路的爆炸能量。电弧闪光是由相-相、相-中性点或相-地之间的电弧放电故障引起的快速能量释放的结果。电弧闪光能够产生高热量、强光、压力波和声波/冲击波，与爆炸所产生的结果相似。但是，与短路电流相比，电弧故障电流的量值通常小得多，并且因此预期断路器会延迟跳间或不跳间，除非断路器被选择成处理电弧故障状况。通常，电弧闪光减轻技术使用标准熔丝和断路器。但是，这类技术具有缓慢响应时间，并且可能不会足够快地减轻电弧闪光。已经用于减轻电弧故障的一种其它技术是采用放置在电力母线与地之间或者相之间的短接(机械短路器，mechanical crowbar)开关。在发生电弧故障时，短路器开关短接电力母线上的线电压，并且将能量从电弧闪光引开，因而防止设备因电弧爆炸引起的损坏。电力母线上所产生的短接引起上游断路器清除突发故障(bolted fault)。大并且高成本的这类开关位于主电力母线上，在被触发时引起突发故障状况。因此，已知机械短路器在上游变压器上引起极端应力。需要具有改进的响应时间和节省成本的改进的电弧闪光防止机制。
技术实现思路
在一个方面，提供一种设备、如电弧减轻装置。该设备能够包括定义内腔和纵轴的环状主体，环状主体能够具有沿纵轴的主体长度。电极能够同轴设置在内腔内。电极可在主体中延伸至少为主体长度的大约50%的电极长度，并且可具有小于或等于环状主体的内径的大约50%的直径。电极能够包括主区域和发起区域，所述发起区域的至少一部分设置成比所述主区域更靠近所述环状主体。在一些实施例中，环状主体能够包括相对的第一端和第二端，其中，电极从第一端延伸到环状主体中，并且喷嘴设置在第二端。消融材料部分能够设置在环状主体与电极之间。消融材料部分能够沿环状主体的内壁设置，例如，设置在内壁的大约50%至大约90%之上。消融材料部分能够包括消融材料，诸如，例如，聚四氟乙烯、聚甲醛聚酰胺和/或聚甲基丙烯酸甲酯。在一些实施例中，环状主体和电极可集成到等离子体生成装置中。设备还能够包括主电极，其中所述等离子体生成装置与所述主电极分隔至少大约30mm，并且配置成发射等离子体，以便一般占据所述等离子体生成装置与所述主电极之间的空间。环状主体和所述电极可配置成作为阴极和阳极中的一个和另一个来充电。能量源能够连接到环状主体和电极并且配置成维持它们之间的电弧。在一个实施例中，能量源能够配置成产生小于或等于大约IkV的电压以及至少大约4kA的电流。环状主体和电极可经过配置，使得当电弧存在于环状主体与电极之间时，消融材料部分经受消融并且由此生成等离子体。在另一方面，提供一种设备、如电弧减轻装置。该设备能够包括等离子体生成装置，其中包括定义内腔和纵轴的环状主体。环状主体能够具有沿纵轴的主体长度。电极能够同轴设置在内腔内，在主体中延伸至少为主体长度的大约50%的电极长度。消融材料部分能够设置在环状主体与电极之间。能量源能够连接到环状主体和电极。能量源能够配置成维持环状主体与电极之间的电弧，产生小于或等于大约Ikv的电压以及至少大约4kA的电流。当电弧存在于环状主体与电极之间时，消融材料部分可因电弧而经受消融，因而生成等离子体。等离子体生成装置可与主电极分隔至少大约30mm。等离子体生成装置可配置成发射等离子体，以便一般占据等离子体生成装置与主电极之间的空间。该设备还可包括第二等离子体生成装置以及彼此分隔至少大约50mm的两个主电极。等离子体生成装置和第二等离子体生成装置各能够实质上设置在主电极之间，并且配置成提供主电极之间的等离子体桥。附图说明通过参照附图阅读以下详细描述，会更好地理解本专利技术的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似的符号在附图中通篇表示相似的部件，其中图1是根据一个示例实施例所配置的电力系统的示意图；图2是图1的电弧减轻装置的透视图；图3是图2的等离子体生成系统的透视图；图4是图2的等离子体生成系统的透视局部分解图；图5是沿图3中采用参考标号5所标记的平面所截取的图3的等离子体枪的截面图；图6是沿图3中采用参考标号6所标记的平面所截取的图3的等离子体枪的截面图；图7是图2的等离子体生成系统的电路图；图8是图2的等离子体生成系统的电路图，描绘等离子体枪的环状主体与对应电极之间的相应电弧的形成；图9是图2的等离子体生成系统的电路图，描绘等离子体枪中的等离子体的生成；图10是描绘图2的电弧减轻装置的操作的示意侧视图；图11是图2的电弧减轻装置的示意侧视图；图12是根据另一个示例实施例所配置的等离子体生成系统的透视图；以及图13是包括图12的等离子体生成系统的电弧减轻装置的示意侧视图。具体实施例方式下面参照附图详细描述示例实施例，其中相同的参考标号在附图中通篇表示相同的部件。这些实施例中的一些可针对上述和其它需要。参照图1，示出电力系统并且一般通过参考标号100来表示。电力系统100包括电源102，它配置成经由断路器106向负载104输电。例如，电源102能够使用如图所示的三相配置或者例如经由单相配置向公共母线108输送交流(AC)电。电源102和负载104还能够经由公共母线108耦合到电弧减轻装置110。电弧减轻装置110能够被封入电弧包容装置112内。电信号监测系统114能够配置成监测电力系统100中可因电弧闪光事件116而发生的电流变化。在一个示例中，电信号监测系统114包括电流互感器。电弧闪光判定系统 118能够配置成接收来自电信号监测系统114的电参数120以及来自电弧闪光传感器IM 的参数122。本文所使用的术语‘参数’指的是电弧闪光事件的标记，诸如例如从电弧闪光事件116始发的光学光线、热辐射、声、压力和/或射频信号。因此，传感器1 能够包括例如光传感器、热辐射传感器、声传感器、压力换能器和/或射频传感器。根据参数120和122， 电弧闪光判定系统118能够生成指示电弧闪光事件116的发生的电弧故障信号126。下面进行论述，电弧故障信号126可用于激活电弧减轻装置110。参照图1和图2，电弧减轻装置110能够包括分别连接到公共母线108的导体 108a、108b、108c (不同导体对应于例如不同的相、中性点或地)的主电极128、130、132。虽然这个实施例示出三个主电极，但是其它实施例可包括电力系统所需的更多或更少电极。 对于电力系统100的正常操作可需要主电极128、130、132之间的间隙，其中必要的间隙量取决于系统电压。例如，工作在大约600V的低电压系统可需要主电极128、130、132之间的大约25-30mm的间隙，而工作在大约15kV的中电压系统可要求主电极分隔至少大约50mm， 并且在一些情况下超过IOOmm或者甚至150mm。参照图1-6，电弧减轻装置110能够包括等离子体生成系统134。等离本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种设备，包括：定义内腔（１４４）和纵轴的环状主体（１４２），所述环状主体具有沿所述纵轴的主体长度；同轴设置在所述内腔内的电极（１４６），所述电极在所述主体中延伸至少为所述主体长度的大约５０％的电极长度；以及设置在所述环状主体与所述电极之间的消融材料部分（１５２）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·K·博霍里，G·加尼里迪，T·阿索肯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US