專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體生成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來(lái)說(shuō)，本文提出的實(shí)施例涉及等離子體槍?zhuān)唧w來(lái)說(shuō)，涉及消融等離子體槍。
背景技術(shù)：
電力電路和開(kāi)關(guān)設(shè)備通常涉及通過(guò)絕緣分隔的導(dǎo)體。在一些區(qū)域中，空氣隙常常充當(dāng)這種絕緣的部分或全部。如果導(dǎo)體相互太靠近或者電壓差超過(guò)絕緣性能，則電弧可能在導(dǎo)體之間發(fā)生。導(dǎo)體之間的空氣或者任何絕緣(氣體或固體電介質(zhì))可能變?yōu)殡婋x的， 使絕緣導(dǎo)電并且由此使得能夠電弧放電。電弧溫度能夠高達(dá)20000°C，使導(dǎo)體和相鄰材料蒸發(fā)，并且釋放能夠破壞電路的爆炸能量。電弧閃光是由相-相、相-中性點(diǎn)或相-地之間的電弧放電故障引起的快速能量釋放的結(jié)果。電弧閃光能夠產(chǎn)生高熱量、強(qiáng)光、壓力波和聲波/沖擊波，與爆炸所產(chǎn)生的結(jié)果相似。但是，與短路電流相比，電弧故障電流的量值通常小得多，并且因此預(yù)期斷路器會(huì)延遲跳間或不跳間，除非斷路器被選擇成處理電弧故障狀況。通常，電弧閃光減輕技術(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)熔絲和斷路器。但是，這類(lèi)技術(shù)具有緩慢響應(yīng)時(shí)間，并且可能不會(huì)足夠快地減輕電弧閃光。已經(jīng)用于減輕電弧故障的一種其它技術(shù)是采用放置在電力母線與地之間或者相之間的短接(機(jī)械短路器，mechanical crowbar)開(kāi)關(guān)。在發(fā)生電弧故障時(shí)，短路器開(kāi)關(guān)短接電力母線上的線電壓，并且將能量從電弧閃光引開(kāi)，因而防止設(shè)備因電弧爆炸引起的損壞。電力母線上所產(chǎn)生的短接引起上游斷路器清除突發(fā)故障(bolted fault)。大并且高成本的這類(lèi)開(kāi)關(guān)位于主電力母線上，在被觸發(fā)時(shí)引起突發(fā)故障狀況。因此，已知機(jī)械短路器在上游變壓器上引起極端應(yīng)力。需要具有改進(jìn)的響應(yīng)時(shí)間和節(jié)省成本的改進(jìn)的電弧閃光防止機(jī)制。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，提供一種設(shè)備、如電弧減輕裝置。該設(shè)備能夠包括定義內(nèi)腔和縱軸的環(huán)狀主體，環(huán)狀主體能夠具有沿縱軸的主體長(zhǎng)度。電極能夠同軸設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)。電極可在主體中延伸至少為主體長(zhǎng)度的大約50%的電極長(zhǎng)度，并且可具有小于或等于環(huán)狀主體的內(nèi)徑的大約50%的直徑。電極能夠包括主區(qū)域和發(fā)起區(qū)域，所述發(fā)起區(qū)域的至少一部分設(shè)置成比所述主區(qū)域更靠近所述環(huán)狀主體。在一些實(shí)施例中，環(huán)狀主體能夠包括相對(duì)的第一端和第二端，其中，電極從第一端延伸到環(huán)狀主體中，并且噴嘴設(shè)置在第二端。消融材料部分能夠設(shè)置在環(huán)狀主體與電極之間。消融材料部分能夠沿環(huán)狀主體的內(nèi)壁設(shè)置，例如，設(shè)置在內(nèi)壁的大約50%至大約90%之上。消融材料部分能夠包括消融材料，諸如，例如，聚四氟乙烯、聚甲醛聚酰胺和/或聚甲基丙烯酸甲酯。在一些實(shí)施例中，環(huán)狀主體和電極可集成到等離子體生成裝置中。設(shè)備還能夠包括主電極，其中所述等離子體生成裝置與所述主電極分隔至少大約30mm，并且配置成發(fā)射等離子體，以便一般占據(jù)所述等離子體生成裝置與所述主電極之間的空間。環(huán)狀主體和所述電極可配置成作為陰極和陽(yáng)極中的一個(gè)和另一個(gè)來(lái)充電。能量源能夠連接到環(huán)狀主體和電極并且配置成維持它們之間的電弧。在一個(gè)實(shí)施例中，能量源能夠配置成產(chǎn)生小于或等于大約IkV的電壓以及至少大約4kA的電流。環(huán)狀主體和電極可經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)電弧存在于環(huán)狀主體與電極之間時(shí)，消融材料部分經(jīng)受消融并且由此生成等離子體。在另一方面，提供一種設(shè)備、如電弧減輕裝置。該設(shè)備能夠包括等離子體生成裝置，其中包括定義內(nèi)腔和縱軸的環(huán)狀主體。環(huán)狀主體能夠具有沿縱軸的主體長(zhǎng)度。電極能夠同軸設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)，在主體中延伸至少為主體長(zhǎng)度的大約50%的電極長(zhǎng)度。消融材料部分能夠設(shè)置在環(huán)狀主體與電極之間。能量源能夠連接到環(huán)狀主體和電極。能量源能夠配置成維持環(huán)狀主體與電極之間的電弧，產(chǎn)生小于或等于大約Ikv的電壓以及至少大約4kA的電流。當(dāng)電弧存在于環(huán)狀主體與電極之間時(shí)，消融材料部分可因電弧而經(jīng)受消融，因而生成等離子體。等離子體生成裝置可與主電極分隔至少大約30mm。等離子體生成裝置可配置成發(fā)射等離子體，以便一般占據(jù)等離子體生成裝置與主電極之間的空間。該設(shè)備還可包括第二等離子體生成裝置以及彼此分隔至少大約50mm的兩個(gè)主電極。等離子體生成裝置和第二等離子體生成裝置各能夠?qū)嵸|(zhì)上設(shè)置在主電極之間，并且配置成提供主電極之間的等離子體橋。


通過(guò)參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述，會(huì)更好地理解本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中，相似的符號(hào)在附圖中通篇表示相似的部件，其中圖1是根據(jù)一個(gè)示例實(shí)施例所配置的電力系統(tǒng)的示意圖；圖2是圖1的電弧減輕裝置的透視圖；圖3是圖2的等離子體生成系統(tǒng)的透視圖；圖4是圖2的等離子體生成系統(tǒng)的透視局部分解圖；圖5是沿圖3中采用參考標(biāo)號(hào)5所標(biāo)記的平面所截取的圖3的等離子體槍的截面圖；圖6是沿圖3中采用參考標(biāo)號(hào)6所標(biāo)記的平面所截取的圖3的等離子體槍的截面圖；圖7是圖2的等離子體生成系統(tǒng)的電路圖；圖8是圖2的等離子體生成系統(tǒng)的電路圖，描繪等離子體槍的環(huán)狀主體與對(duì)應(yīng)電極之間的相應(yīng)電弧的形成；圖9是圖2的等離子體生成系統(tǒng)的電路圖，描繪等離子體槍中的等離子體的生成；圖10是描繪圖2的電弧減輕裝置的操作的示意側(cè)視圖；圖11是圖2的電弧減輕裝置的示意側(cè)視圖；圖12是根據(jù)另一個(gè)示例實(shí)施例所配置的等離子體生成系統(tǒng)的透視圖；以及圖13是包括圖12的等離子體生成系統(tǒng)的電弧減輕裝置的示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式下面參照附圖詳細(xì)描述示例實(shí)施例，其中相同的參考標(biāo)號(hào)在附圖中通篇表示相同的部件。這些實(shí)施例中的一些可針對(duì)上述和其它需要。參照?qǐng)D1，示出電力系統(tǒng)并且一般通過(guò)參考標(biāo)號(hào)100來(lái)表示。電力系統(tǒng)100包括電源102，它配置成經(jīng)由斷路器106向負(fù)載104輸電。例如，電源102能夠使用如圖所示的三相配置或者例如經(jīng)由單相配置向公共母線108輸送交流(AC)電。電源102和負(fù)載104還能夠經(jīng)由公共母線108耦合到電弧減輕裝置110。電弧減輕裝置110能夠被封入電弧包容裝置112內(nèi)。電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)114能夠配置成監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)100中可因電弧閃光事件116而發(fā)生的電流變化。在一個(gè)示例中，電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)114包括電流互感器。電弧閃光判定系統(tǒng) 118能夠配置成接收來(lái)自電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)114的電參數(shù)120以及來(lái)自電弧閃光傳感器IM 的參數(shù)122。本文所使用的術(shù)語(yǔ)‘參數(shù)’指的是電弧閃光事件的標(biāo)記，諸如例如從電弧閃光事件116始發(fā)的光學(xué)光線、熱輻射、聲、壓力和/或射頻信號(hào)。因此，傳感器1 能夠包括例如光傳感器、熱輻射傳感器、聲傳感器、壓力換能器和/或射頻傳感器。根據(jù)參數(shù)120和122， 電弧閃光判定系統(tǒng)118能夠生成指示電弧閃光事件116的發(fā)生的電弧故障信號(hào)126。下面進(jìn)行論述，電弧故障信號(hào)126可用于激活電弧減輕裝置110。參照?qǐng)D1和圖2，電弧減輕裝置110能夠包括分別連接到公共母線108的導(dǎo)體 108a、108b、108c (不同導(dǎo)體對(duì)應(yīng)于例如不同的相、中性點(diǎn)或地)的主電極128、130、132。雖然這個(gè)實(shí)施例示出三個(gè)主電極，但是其它實(shí)施例可包括電力系統(tǒng)所需的更多或更少電極。 對(duì)于電力系統(tǒng)100的正常操作可需要主電極128、130、132之間的間隙，其中必要的間隙量取決于系統(tǒng)電壓。例如，工作在大約600V的低電壓系統(tǒng)可需要主電極128、130、132之間的大約25-30mm的間隙，而工作在大約15kV的中電壓系統(tǒng)可要求主電極分隔至少大約50mm， 并且在一些情況下超過(guò)IOOmm或者甚至150mm。參照?qǐng)D1-6，電弧減輕裝置110能夠包括等離子體生成系統(tǒng)134。等離子體生成系統(tǒng)134能夠包括由殼體141支撐并且設(shè)置在主電極1觀、130、132之間的一個(gè)或多個(gè)等離子體生成裝置，例如等離子體槍136。等離子體槍136中的每個(gè)能夠包括相應(yīng)的環(huán)狀主體142。 各環(huán)狀主體142能夠定義相應(yīng)的內(nèi)腔144，比如，由相應(yīng)的環(huán)狀主體的內(nèi)壁143所定義的內(nèi)腔。各環(huán)狀主體142能夠具有主體內(nèi)徑BD，并且能夠定義縱軸a，各環(huán)狀主體沿縱軸a能夠具有主體長(zhǎng)度BL。環(huán)狀主體142能夠例如由銅和/或不銹鋼來(lái)形成，并且可包括便于與其的電連接的端子。等離子體槍136中的每個(gè)還能夠包括電極146，該電極也可例如由銅和/或不銹鋼來(lái)形成，并且也可包括便于與其的電連接的端子。電極146能夠設(shè)置在對(duì)應(yīng)內(nèi)腔144內(nèi)，以便與關(guān)聯(lián)的環(huán)狀主體142同軸。各電極146能夠在相應(yīng)主體142中延伸電極長(zhǎng)度EL。各電極146能夠包括主區(qū)域146a和發(fā)起區(qū)域146b。發(fā)起區(qū)域146b能夠設(shè)置成比主區(qū)域146a 更靠近環(huán)狀主體142，使得發(fā)起區(qū)域與環(huán)狀主體之間的距離DI小于主區(qū)域與環(huán)狀主體之間的距離DM。例如，發(fā)起區(qū)域146b能夠是具有第一直徑Dl的柱體，而主區(qū)域能夠是從發(fā)起區(qū)域延伸并且具有小于Dl的第二直徑D2的柱體，使得在發(fā)起區(qū)域與主區(qū)域之間移動(dòng)時(shí)，看到幾何形狀的急劇變化。
等離子體槍136中的每個(gè)還能夠包括噴嘴147。例如，各環(huán)狀主體142能夠包括相對(duì)的第一端和第二端138、140，其中電極146從第一端延伸到環(huán)狀主體中并且噴嘴147設(shè)置在第二端。噴嘴147能夠具有噴嘴長(zhǎng)度NL、入口直徑ID和出口直徑OD。一個(gè)或多個(gè)消融材料部分152能夠設(shè)置在各環(huán)狀主體142與對(duì)應(yīng)電極146之間。 例如，消融材料部分152能夠包括沿相應(yīng)環(huán)狀主體142的內(nèi)壁143設(shè)置的介電材料。如下面進(jìn)一步論述的，消融材料部分152能夠經(jīng)過(guò)配置，使得至少一個(gè)消融材料部分152將在充分電流的電弧存在于對(duì)應(yīng)環(huán)狀主體與電極對(duì)142和146之間時(shí)被消融。候選消融材料包括例如聚四氟乙烯、聚甲醛聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和/或其它消融聚合物。主體內(nèi)徑BD可在從大約4mm至大約6mm的范圍中，并且主體長(zhǎng)度BL可在從大約 5mm至大約IOmm的范圍中。電極長(zhǎng)度EL可在從BL的大約50%至大約100%的范圍中，其中從EL的75%至95%的任何位置由主區(qū)域146a消耗。電極直徑Dl和D2能夠分別在從 0. 5至Imm和從1至2mm的范圍中。在一些實(shí)施例中，電極長(zhǎng)度EL可以至少為主體長(zhǎng)度BL 的大約50%，而在其它實(shí)施例中，EL可以為BL的75%或者甚至100%。在一些實(shí)施例中， 電極146的直徑D2能夠小于或等于環(huán)狀主體142的內(nèi)徑BD的大約50%，而在一些實(shí)施例中，小于或等于BD的三分之一。此外，在一些情況下，消融材料部分152能夠設(shè)置在內(nèi)壁 143的至少50%至大約90%之上。參照?qǐng)D2-7，電弧減輕裝置110還能夠包括低電壓高電流脈沖能量源148。在這個(gè)上下文中，“低電壓高電流”脈沖能量源指的是配置成產(chǎn)生小于或等于大約IkV的電壓以及至少大約4kA的脈沖電流的能量源。低電壓高電流脈沖能量源148能夠經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)電弧存在于對(duì)應(yīng)環(huán)狀主體142與電極146之間時(shí)，與電弧關(guān)聯(lián)的電流足以消融至少一個(gè)消融材料部分152。下面提供低電壓高電流脈沖能量源148的一個(gè)示例。低電壓高電流脈沖能量源148可以是例如使用微法拉范圍電容器的電容放電電路，它生成相對(duì)高的電流和相對(duì)低的電壓(例如，在低于大約IkV的電壓下，大約4-5kA)。 低電壓高電流脈沖能量源148能夠包括與電源(未示出)進(jìn)行電力連接的整流器178，以及配置為電阻-電容充電電路184的電阻器180和電容器182。例如，低電壓高電流脈沖能量源148能夠從電源(未示出)接收大約480VAC的電壓，并且電容器182能夠充電一直到大約600V。另外，開(kāi)關(guān)190和電阻器192能夠串聯(lián)起來(lái)連接于整流器178兩端，以便在低電壓高電流脈沖能量源148的測(cè)試期間提供放電路徑。等離子體槍136能夠相互串聯(lián)連接，其中一個(gè)槍的電極146連接到下一個(gè)槍的環(huán)狀主體142。低電壓高電流脈沖能量源148能夠經(jīng)由導(dǎo)體194并且通過(guò)電阻器186、電感器 188和二極管189連接到作為串聯(lián)中的第一個(gè)的等離子體槍136的環(huán)狀主體142，以及經(jīng)由導(dǎo)體196連接到作為串聯(lián)中的最后一個(gè)的等離子體槍的電極146。這樣，電容器182能夠與等離子體槍136的串聯(lián)并聯(lián)連接。高電壓低電流脈沖能量源150還能夠連接于等離子體槍136的串聯(lián)的兩端，并且能夠配置成生成足以引起各環(huán)狀主體-電極對(duì)142、146之間空氣擊穿的至少瞬時(shí)電位差。 在這個(gè)上下文中，“高電壓低電流”脈沖能量源指的是配置成產(chǎn)生至少大約8kV的電壓以及小于或等于大約IA的脈沖電流的能量源。下面提供高電壓低電流脈沖能量源150的一個(gè)示例。高電壓低電流脈沖能量源150可以是例如電容器放電電路或者基于脈沖變壓器。高電壓脈沖能量源150能夠包括與電源(未示出)電力連接的整流器163、形成電阻-電容充電電路168的電阻器164和電容器166、以及設(shè)置成與電容器166串聯(lián)的開(kāi)關(guān)170。例如， 高電壓低電流脈沖能量源150能夠接收大約120-480V AC(120-480VAC)的電壓，并且電容器166能夠充電到大約MOV的預(yù)定電壓。高電壓低電流脈沖能量源150還能夠包括具有初級(jí)繞組174和次級(jí)繞組176的高電壓脈沖變壓器172。初級(jí)繞組174能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)170 與電源(未示出)進(jìn)行電力連接，并且次級(jí)繞組176能夠通過(guò)二極管177與連接到等離子體槍136的串聯(lián)中的第一個(gè)等離子體槍的導(dǎo)體194以及還與連接到該串聯(lián)中的最后一個(gè)等離子體槍的導(dǎo)體196進(jìn)行電力連接。參照?qǐng)D1和圖7-9，在操作中，電弧閃光判定系統(tǒng)118能夠(根據(jù)參數(shù)120和122) 確定電弧閃光事件116的發(fā)生，并且生成電弧故障信號(hào)126。高電壓低電流脈沖能量源150 能夠配置成接收電弧故障信號(hào)126，并且進(jìn)行響應(yīng)而生成引起各環(huán)狀主體142與相對(duì)電極 146之間空氣(或者更一般地，存在無(wú)論什么氣體)的擊穿的脈沖。例如，電弧故障信號(hào)1 可使開(kāi)關(guān)170閉合，其中脈沖通過(guò)脈沖變壓器172的初級(jí)繞組174發(fā)送。進(jìn)行響應(yīng)，第二電壓電位可經(jīng)由變壓器172的次級(jí)繞組176在各環(huán)狀主體-電極對(duì)142、146上建立。因此， 能夠創(chuàng)建高電壓(例如當(dāng)電容器166充電到大約MOV時(shí)，大約8kV)低電流脈沖。高電壓低電流脈沖起作用以對(duì)分別作為陽(yáng)極和陰極(或者在一些實(shí)施例中反過(guò)來(lái))的環(huán)狀主體142和電極146充電，其脈沖可以高到足以克服各環(huán)狀主體142與相對(duì)電極146之間空氣的擊穿電壓。結(jié)果，相對(duì)低能量的電弧198可跨越各環(huán)狀主體142與相對(duì)電極146之間的距離。二極管177、189可起作用以防止高電壓低電流脈沖例如通過(guò)沿著經(jīng)由電容器182的路徑來(lái)繞過(guò)等離子體槍136中的一些等離子體槍。各環(huán)狀主體142與相對(duì)電極146之間的電弧198的發(fā)起可通過(guò)電極146的發(fā)起區(qū)域146b的存在來(lái)促進(jìn)。設(shè)置成比主區(qū)域146a更靠近環(huán)狀主體142的發(fā)起區(qū)域146b可允許在較低電壓的電弧198的發(fā)起和/或電弧的更可靠發(fā)起。此外，在主區(qū)域146a與發(fā)起區(qū)域146b之間幾何形狀存在急劇變化的情況下，環(huán)狀主體142與相對(duì)電極146之間的電場(chǎng)可以更強(qiáng)，這可引起發(fā)起電弧198所需的電壓的降低。電極146與環(huán)狀主體142之間的電弧198的存在可引起它們之間的空間所呈現(xiàn)的阻抗的降低。阻抗的這種降低可足以允許電弧198在低電壓高電流脈沖能量源148的影響下在電極146與環(huán)狀主體142之間維持。盡管低電壓，阻抗的降低還允許高電流脈沖在電極146與環(huán)狀主體142之間流動(dòng)。因此，電弧198的能量隨著低電壓高電流脈沖能量源148 的電容器182放電而顯著增加。參照?qǐng)D2、圖5和圖8-10，一旦已經(jīng)建立電弧198，則低電壓高電流脈沖能量源148 配置成保持充分的電弧電流，以便引起關(guān)聯(lián)消融材料部分152的消融，這引起在內(nèi)腔144中生成等離子體200。等離子體200則能夠從相應(yīng)噴嘴147發(fā)射，以便占據(jù)主電極128、130、 132之間的空間。等離子體200能夠創(chuàng)建主電極128、130、132之間的導(dǎo)電等離子體橋202， 由此短接主電極，并且允許保護(hù)電弧204在它們之間形成。因此，等離子體橋202可起作用以減輕電弧閃光事件116，從而激活上游的保護(hù)裝置(例如斷路器106)，并且由此切斷提供給故障電力系統(tǒng)的電力。這種有意創(chuàng)建的故障可按照可控方式來(lái)執(zhí)行，其中與電弧閃光事件116關(guān)聯(lián)的能量能夠從故障位置引開(kāi)。保護(hù)電弧204能夠以強(qiáng)光、聲音、壓力波和沖擊波的形式發(fā)射大量能量。保護(hù)電弧204還引起主電極128、130、132的汽化，得到高壓力?？?br> 7以指出，電弧減輕裝置110能夠包括外殼或電弧包容裝置112，它配置成包容產(chǎn)生于保護(hù)電弧204的沖擊波和高壓力。在2009年5月沈日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 12/471662中提供電弧包容裝置的示例，通過(guò)引用將其完整地結(jié)合于此。從噴嘴147出來(lái)的等離子體200的噴射的諸如速率、離子濃度和擴(kuò)散之類(lèi)的特性以及等離子體橋202的特性可通過(guò)等離子體槍136的尺寸、間隔和配置、消融材料的類(lèi)型以及能量源148提供能量的方式等等來(lái)控制。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，呈現(xiàn)同軸幾何形狀、具有上述范圍中的尺寸的消融等離子體槍實(shí)施例趨向于產(chǎn)生增強(qiáng)長(zhǎng)度的等離子體噴射。增強(qiáng)長(zhǎng)度可歸因于在電弧閃光事件期間在槍內(nèi)足夠量的等離子體的生成以及槍的配置，以便將等離子體有效率地排出到周?chē)鷧^(qū)域中。因此，等離子體生成系統(tǒng)134和主電極128、130、132能夠設(shè)計(jì)成產(chǎn)生相對(duì)快和健壯的保護(hù)電弧204。參照?qǐng)D3和圖11，能夠選擇殼體141上的等離子體槍136的配置，以便產(chǎn)生分隔比如大約IOOmm的電極128、130之間的等離子體橋。參照?qǐng)D12和圖13，在另一個(gè)實(shí)施例中， 能夠在殼體241上以不同方式安排類(lèi)似的等離子體槍136，以便產(chǎn)生分隔比如大約140mm的電極228、230之間的等離子體橋。一般來(lái)說(shuō)，等離子體槍136能夠經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)電極之間的距離更大時(shí)，等離子體槍引導(dǎo)等離子體的距離增加。根據(jù)上述示例配置的實(shí)施例可便于電弧減輕裝置與配置成處理高達(dá)17. 5kV的電壓的電力系統(tǒng)配合使用，以便耐受IlOkV雷電沖擊，并且以電力頻率處理42kV至少1分鐘。 更具體來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述示例配置的實(shí)施例可促進(jìn)電弧減輕裝置，它能夠產(chǎn)生等離子體，以便橋接電極之間的IOOmm或以上的間隙。雖然本文僅說(shuō)明和描述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)想到許多修改和變更。因此要理解，所附權(quán)利要求意在涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神之內(nèi)的所有這類(lèi)
修改和變更。
配件表
電力系統(tǒng)100
電源102
負(fù)載104
斷路器106
公共母線108
導(dǎo)體 108a、108b、108c
電弧減輕裝置110
電弧包容裝置112
電信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)114
電弧閃光事件116
電弧閃光判定系統(tǒng)118
電參數(shù)120
來(lái)自電弧閃光傳感器的參數(shù)122
電弧閃光傳感器124
電弧故障信號(hào)126
主電極 128，130，132等離子體生成系統(tǒng)134 等離子體槍136 第一端和第二端138，140 殼體141 環(huán)狀主體142 內(nèi)壁143 內(nèi)腔144 電極146 主區(qū)域146a 發(fā)起區(qū)域14 噴嘴147
低電壓高電流脈沖能量源148
高電壓低電流脈沖能量源150
消融材料部分152
整流器163
電阻器164
電容器166
電阻-電容充電電路168 開(kāi)關(guān)170
高電壓脈沖變壓器172 初級(jí)繞組174 次級(jí)繞組176 二極管177 整流器178 電阻器180 電容器182
電阻-電容充電電路184
電阻器186
電感器188
二極管189
開(kāi)關(guān)190
電阻器192
導(dǎo)體194
導(dǎo)體196
電弧198
等離子體200
導(dǎo)電等離子體橋202
保護(hù)電弧204
殼體241
9
電極 228，230
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括定義內(nèi)腔(144)和縱軸的環(huán)狀主體(142)，所述環(huán)狀主體具有沿所述縱軸的主體長(zhǎng)度；同軸設(shè)置在所述內(nèi)腔內(nèi)的電極(146)，所述電極在所述主體中延伸至少為所述主體長(zhǎng)度的大約50%的電極長(zhǎng)度；以及設(shè)置在所述環(huán)狀主體與所述電極之間的消融材料部分(152)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電極具有小于或等于所述環(huán)狀主體的內(nèi)徑的大約50%的直徑。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)狀主體包括相對(duì)的第一端和第二端(138， 140)，并且所述電極從所述第一端延伸到所述環(huán)狀主體中，所述設(shè)備還包括設(shè)置在所述第二端的噴嘴(147)。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)狀主體和所述電極配置成作為陰極和陽(yáng)極中的一個(gè)和另一個(gè)被充電。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)狀主體和電極被集成到等離子體生成裝置 (134)中，所述設(shè)備還包括主電極(1 )，其中所述等離子體生成裝置與所述主電極分隔至少大約30mm，并且配置成發(fā)射等離子體，以便一般占據(jù)所述等離子體生成裝置與所述主電極之間的空間。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述電極包括主區(qū)域(146a)和發(fā)起區(qū)域(146b)， 所述發(fā)起區(qū)域的至少一部分設(shè)置成比所述主區(qū)域更靠近所述環(huán)狀主體。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述消融材料部分設(shè)置在所述環(huán)狀主體的內(nèi)壁 (143)的大約50%至大約90%之上。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括能量源(148)，所述能量源(148)連接到所述環(huán)狀主體和所述電極，并且配置成維持所述環(huán)狀主體與所述電極之間的電弧。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述能量源配置成產(chǎn)生小于或等于大約IkV的電壓以及至少大約4kA的電流。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述環(huán)狀主體和所述電極經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)電弧存在于所述環(huán)狀主體與所述電極之間時(shí)，所述消融材料部分經(jīng)受消融。
全文摘要
本發(fā)明名稱(chēng)是“等離子體生成設(shè)備”。所提供的是一種設(shè)備，比如電弧減輕裝置，它包括定義內(nèi)腔和縱軸的環(huán)狀主體，環(huán)狀主體具有沿縱軸的主體長(zhǎng)度。電極能夠同軸設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)。電極可在主體中延伸至少為主體長(zhǎng)度的大約50％的電極長(zhǎng)度，并且可具有小于或等于環(huán)狀主體的內(nèi)徑的大約50％的直徑。消融材料部分能夠設(shè)置在環(huán)狀主體與電極之間。環(huán)狀主體和電極可經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)電弧存在于環(huán)狀主體與電極之間時(shí)，消融材料部分經(jīng)受消融并且由此生成等離子體。
文檔編號(hào)H05H1/34GK102223750SQ20111010569
公開(kāi)日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2011年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者A·K·博霍里, G·加尼里迪, T·阿索肯 申請(qǐng)人:通用電氣公司