KR101538212B1 - 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위한 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
전기적 결함 완화 시스템은 캐비티를 정의하는 밀폐 챔버, 캐비티 내에 위치되고 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 캐비티 내에 위치되고 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극을 포함하는 완화 디바이스를 포함한다. 완화 디바이스는 또한 제 1 전압원, 및 캐비티 내에 위치되고 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전압원을 사용하여 융삭 플라즈마를 방사하도록 구성된 플라즈마 건을 포함한다. 시스템은 또한 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전압을 인가할 때, 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 제 1 컨덕터의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하도록 구성된 제 1 전압 리미터 디바이스를 포함한다.
Description
본 발명은 전반적으로 전력 시스템에 관한 것이며, 특히, 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는데 사용하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
공지의 전력 회로 및 스위치기어(switchgear)는 일반적으로 공기, 또는 가스 또는 고체 절연물과 같은 절연에 의해 분리되는 컨덕터를 구비한다. 그러나, 컨덕터들이 서로 너무 가까이 위치되어 있거나 컨덕터들 사이의 전압이 컨덕터 사이 절연의 절연적 특성을 넘어선다면, 아크(arc)가 발생할 수 있다. 컨덕터들 사이의 절연은 이온화될 수 있는데, 이는 절연을 전도성으로 만들고 아크가 형성되도록 만든다.
아크 플래시(arc flash)는 2상 컨덕터들(two phase conductors) 사이, 상 컨덕터(phase conductor) 및 중성 컨덕터(neutral conductor) 사이 또는 상 컨덕터 및 그라운드 포인트 사이에서의 결함으로 인한 에너지의 빠른 방출(release)에 의해 야기된다. 아크 플래시 온도는 20,000℃에 다다르거나 초과할 수 있으며, 이는 컨덕터들 및 인접 장비들을 기화시킬(vaporize) 수 있다. 또한, 아크 플래시는 컨덕터들 및 인접 장비들을 손상시키기에 충분한 열, 고강도 광(intense light), 압력파(pressure waves) 및/또는 음파(sound wave)의 형태로 상당한 에너지를 방출할 수 있다. 그러나, 아크 플래시를 발생시키는 결함의 전류 레벨은 일반적으로 단락 회로(a short circuit)의 전류 레벨보다 낮고, 그래서 회로 차단기(a circuit breaker)가 아크 연결 상태를 처리하도록 구체적으로 고안된 경우 외에는 회로 차단기가 보통 작동되지 않거나 지연된 트립을 나타낸다.
퓨즈 및 회로 차단기와 같은 일반적인 회로 보호 디바이스들은 전반적으로 아크 플래시를 완화시키도록 충분히 빠르게 반응하지 않는다. 충분히 빠른 응답을 나타내는 알려진 회로 보호 디바이스 중 하나는 전기적 "크로바(crowbar)"인데, 이것은 아크 플래시 지점으로부터 전기적 에너지를 우회시키기 위해 "단락 회로(short circuit)"를 의도적으로 생성함으로써 기계적 및/또는 전기-기계적 프로세스를 이용한다. 그 이후 그러한 의도적인 단락 회로 결함은 퓨즈를 블로잉하거나 회로 차단기를 작동시킴으로써 소거된다. 그러나, 크로바를 사용하여 생성된 의도적 단락 회로 결함은 상당한 레벨의 전류가 인접한 전기 장비를 통해 흐르게 하고, 이로써 장비에 손상을 미칠 수 있다.
일 양태로, 전기적 결함 완화 시스템이 제공되는데, 이는 캐비티를 정의하는 밀폐 챔버(a containment chamber), 캐비티 내에 위치되고 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 캐비티 내에 위치되고 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극을 포함하는 완화 디바이스(a mitigation device)를 포함한다. 완화 디바이스는 또한 제 1 전압원, 및 캐비티 내에 위치되고 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전기적 아크가 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 형성될 수 있도록 제 1 전압원을 사용하여 융삭 플라즈마(ablative plasma)를 방사하도록 구성된 플라즈마 건을 포함한다. 상기 시스템은 또한 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전압 리미터 디바이스를 포함한다. 제 1 전압 리미터 디바이스는 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전압을 인가할 때, 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 제 1 컨덕터의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하도록 구성된다.
다른 양태로, 장비 보호 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 제 1 컨덕터, 제 2 컨덕터, 및 완화 디바이스를 포함한다. 완화 디바이스는, 캐비티 내에 위치되고 제 1 컨덕터에 연결되는 제 1 전극, 및 캐비티 내에 위치되고 제 2 컨덕터에 연결되는 제 2 전극을 포함한다. 완화 디바이스는 또한 제 1 전압원, 및 캐비티 내에 위치된 플라즈마 건을 포함한다. 시스템은 또한 완화 디바이스에 통신가능하게 연결된 컨트롤러를 포함한다. 컨트롤러는 전기적 결함을 검출하고 검출된 전기적 결함에 응답하여 활성화 신호를 발생시키도록 구성된다. 활성화 신호는 제 1 전압원으로 하여금 플라즈마 건에 전압을 인가하게 하고, 플라즈마 건은 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전기적 아크가 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 형성될 수 있도록 인가된 전압에 응답하여 융삭 플라즈마를 방사한다. 시스템은 또한 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전압 리미터 디바이스를 포함한다. 제 1 전압 리미터 디바이스는 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하도록 제 1 컨덕터의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하도록 구성된다.
또 다른 양태로, 제 1 컨덕터 및 제 2 컨덕터를 포함하는 전력 분배 시스템 내에서 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 방법이 제공된다. 이 방법은 전력 분배 시스템 내에서 전기적 결함을 검출하는 단계, 및 검출된 전기적 결함에 응답하여 활성화 신호를 발생시키는 단계를 포함한다. 방법은 또한 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하도록 활성화 신호를 사용하여 완화 디바이스를 활성화하는 단계를 포함한다. 완화 디바이스는 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극, 활성화 신호에 응답하여 전압을 발생시키는 제 1 전압원, 및 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전기적 아크를 생성하도록 발생된 전압에 응답하여 융삭 플라즈마를 방사하는 플라즈마 건을 포함한다. 방법은 또한 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 전압 리미터 디바이스를 사용하여 제 1 컨덕터 및 제 2 컨덕터 중 적어도 하나의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하는 단계를 포함한다.
도 1은 예시의 전력 분배 시스템의 개략적인 블록 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시의 아크 완화 시스템에 관한 개략적인 다이어그램이다.
도 3은 도 2에 도시된 전력 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시의 완화 디바이스에 관한 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 완화 시스템에 관한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전력 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 예시의 방법에 관한 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 예시의 아크 완화 시스템에 관한 개략적인 다이어그램이다.
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도 4는 도 3에 도시된 완화 시스템에 관한 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 전력 분배 시스템과 함께 사용될 수 있는 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 예시의 방법에 관한 흐름도이다.
전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는데 사용하기 위한 방법 및 시스템에 관한 예시의 실시예들이 본 명세서에서 설명된다. 일 예의 실시예에서, 장비 보호 시스템은 컨트롤러, 전류 센서, 광 센서, 및 아크 완화 시스템을 포함한다. 아크 완화 시스템은 장비 보호 시스템 내 각 컨덕터에 연결된 전압 리미터 디바이스 및 완화 디바이스를 포함한다. 아크 플래시 이벤트(an arc flash event)와 같은 전기적 결함이 발생한다면, 컨트롤러는 예를 들어 전류 센서 및/또는 광 센서를 사용하여 결함을 검출한다. 컨트롤러는 완화 디바이스로 활성화 신호를 전송하고, 완화 디바이스는 전기적 결함으로부터 에너지를 방출한다. 더 구체적으로, 완화 디바이스는 복수의 전극, 및 인접 전극 쌍 사이에 정의된 갭으로 융삭 플라즈마를 방사하는 플라즈마 건을 포함한다. 융삭 플라즈마는 낮은 임피던스가 전극들 사이에서 형성되도록 만든다. 낮은 임피던스 경로는 전기적 결함과 연관된 임피던스보다 더 낮은 임피던스를 갖는다. 따라서, 전류가 전기적 결함에서 완화 디바이스의 전극으로 흐른다.
전압 리미터 디바이스는 정상 작동 동안에 형성되는 원치 않는 아크 없이 전극들 사이의 갭이 감소되도록 할 수 있다. 예를 들어, 전압 리미터 디바이스는 컨덕터들의 전압을 제한하고 따라서 정상 작동 동안(즉, 갭과 연관된 임피던스를 감소시키도록 융삭 플라즈마가 갭으로 방사되지 않을 때)에 아크가 전극들 사이에 형성되도록 만드는 양(amount) 이상으로 전압은 증가하지 않는다. 따라서, 전압 리미터 디바이스는 완화 디바이스가 더 작은 폼 팩터(a smaller form factor)로 제조되도록 할 수 있고, 정상 작동 동안에 완화 디바이스의 거짓 트리거(false triggers)를 피함으로써 시스템의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 또한, 종래 시스템과 비교하여 갭이 감소될 수 있기 때문에, 전기적 결함이 검출될 때 아크가 전극들 사이에 형성되도록 하기 위하여 더 적은 융삭 플라즈마(및 그러므로 더 적은 에너지)가 요구된다. 그러므로, 본 명세서에서 설명되는 완화 디바이스 및 장비 보호 시스템은 비용 효율이 높은 컴팩트한 방식으로 제조될 수 있다.
도 1은 전원(102)으로부터 하나 이상의 부하(loads)(104)로 수신되는 전력(즉, 전류 및 전압)을 분배하는데 사용될 수 있는 예시의 전력 분배 시스템(100)에 관한 개략적인 블록 다이어그램이다. 전력 분배 시스템(100)은 전원(102)으로부터 3상 교류(AC)와 같은 전류를 수신하는 복수의 전기 배전선로(106)를 포함한다. 대안적으로, 전력 분배 시스템(100)이 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적절한 수의 배전선로(106)를 통해서 전력 분배 시스템(100)은 임의 수의 상 전류를 수신할 수 있다.
전원(102)은 예를 들어 전력 분배 네트워크 또는 "그리드", 증기 터빈 발전기(a steam turbine generator), 가스 터빈 발전기(a gas turbine generator), 풍력 발전기(a wind turbine generator), 수력 발전기(a hydroelectric generator), 솔라 패널 어레이(a solar panel array), 및/또는 전력을 발생시키는 임의의 다른 디바이스나 시스템을 포함한다. 부하(104)는 예를 들어 기계류, 모터, 조명, 및/또는 제조(manufacturing), 발전(power generation), 또는 유통 시설(distribution facility)의 다른 전기적 및 전기기계적 장비를 포함한다.
배전선로(106)는 복수의 컨덕터(110)로서 배치된다. 예시의 실시예에서, 컨덕터(110)는 제 1 상 컨덕터(a first phase conductor)(112), 제 2 상 컨덕터(114), 및 제 3 상 컨덕터(116)를 포함한다. 제 1 상전류, 제 2 상전류, 및 제 3 상전류 각각을 장비 보호 시스템(118)에 전송하기 위해 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 및 제 3 상 컨덕터(116)는 장비 보호 시스템(118)에 연결된다.
예시의 실시예에서, 장비 보호 시스템(118)은 전력 분배 시스템(100) 내에서 발생할 수 있는 전기적 결함으로부터 전력 분배 시스템(100) 및/또는 부하(104)를 보호하는 스위치기어 유닛이다. 더 구체적으로, 장비 보호 시스템(118)은, 아크 플래시 이벤트(120)가 검출된 경우에 전류를 인터럽트하도록 부하(104)를 배전선로(106)로부터(및 전원(102)으로부터) 전기적으로 분리시킨다. 대안적으로, 장비 보호 시스템(118)은 전력 분배 시스템(100)으로 하여금 전류가 부하(104)로 흐르는 것을 선택적으로 방지할 수 있도록 하는 임의의 다른 보호 시스템이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "아크 플래시 이벤트(arc flash event)"는 두 전기적 컨덕터 사이의 결함으로 인한 급속한 에너지 방출(a rapid release of energy)을 지칭한다. 급속한 에너지 방출은 음파 및 광이 결함에 근접하여, 예를 들어, 장비 보호 시스템(118) 및/또는 전력 분배 시스템(100) 내에서, 발생하게 할 수 있다.
일 예시의 실시예에서, 장비 보호 시스템(118)은 프로세서(124) 및 프로세서(124)에 연결된 메모리(126)를 포함하는 컨트롤러(122)를 포함한다. 프로세서(124)는 장비 보호 시스템(118)의 작동을 제어 및/또는 모니터링한다. 대안적으로, 장비 보호 시스템(118)은 장비 보호 시스템(118)의 작동을 제어 및/또는 모니터링하기 위한 임의의 다른 적절한 회로 또는 디바이스를 포함한다.
"프로세서"라는 용어는 일반적으로 시스템 및 마이크로컨트롤러, 축소명령 세트 회로(reduced instruction set circuits: RISC), 주문형 집적 회로(application specific integrated circuits: ASIC), 및 본 명세서에서 설명되는 기능을 실행할 수 있는 임의의 다른 회로 또는 프로세서를 포함하는 임의의 프로그램가능한 시스템을 지칭한다는 것은 이해되어야 한다. 위의 예들은 단순히 예시이며, "프로세서"라는 용어의 정의 및/또는 의미를 어떻게든 제한하고자하는 의도는 아니다.
장비 보호 시스템(118)은 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 및 제 3 상 컨덕터(116)에 연결된, 회로 인터럽션 디바이스(a circuit interruption device)(128)를 포함한다. 회로 인터럽션 디바이스(128)는 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 및 제 3 상 컨덕터(116)를 통해 흐르는 전류를 인터럽트하도록 컨트롤러(122)에 의해 활성화되거나 제어된다. 일 예시의 실시예에서, 회로 인터럽션 디바이스(128)는 회로 차단기, 접촉기(contactor), 스위치, 및/또는 전류가 컨트롤러(122)에 의해 제어가능하게 인터럽트될 수 있도록 하는 임의의 다른 디바이스를 포함한다.
아크 완화 시스템(130), 또는 전기적 결함 완화 시스템(130)은 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116)에 의해 회로 인터럽션 디바이스(128)에 연결된다. 또한, 컨트롤러(122)는 아크 완화 시스템(130)에 통신가능하게 연결된다.
일 예시의 실시예에서, 장비 보호 시스템(118)은 또한 적어도 하나의 제 1 센서 또는 전류 센서(132) 및 적어도 하나의 제 2 센서 또는 광 센서(134)를 포함한다. 전류 센서(132)는 컨덕터(112, 114 및 116)를 통해 흐르는 전류를 측정 및/또는 검출하기 위해 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116)에 연결되거나 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116) 주위에 위치된다. 대안적으로, 개별 전류 센서(132)가 각 상 컨덕터를 통해 흐르는 전류를 측정 및/또는 검출하기 위해 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116) 각각에 연결되거나 그 주위에 위치된다. 일 예시의 실시예에서, 전류 센서(132)는 변류기(a current transformer), 로고스키 코일(a Rogowski coil), 홀 효과 센서, 및/또는 분류기(a shunt)이다. 대안적으로, 전류 센서(132)는 장비 보호 시스템(118)이 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기능하도록 할 수 있게 하는 임의의 다른 센서를 포함할 수 있다. 일 예시의 실시예에서, 각 전류 센서(132)는 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116)를 통해 흐르는 측정되거나 검출된 전류를 나타내는 하나 이상의 신호(이후 "전류 신호"로서 언급됨)를 발생시키고, 이 전류 신호를 컨트롤러(122)에 전송한다.
일 예시의 실시예에서 광 센서(134)는 아크 플래시 이벤트(120)에 의해 발생된 광량(an amount of light)과 같이, 장비 보호 시스템(118) 내에서 발생된 광량을 측정 및/또는 검출한다. 광 센서(134)는 측정되거나 검출된 광을 나타내는 하나 이상의 신호(이후 "광 신호"로 언급됨)를 발생시키고 이 광 신호를 컨트롤러(122)에 전송한다.
컨트롤러(122)는 아크 플래시 이벤트(120)가 발생했는지를 결정 및/또는 검출하기 위해 전류 신호 및 광 신호를 분석한다. 더 구체적으로, 컨트롤러(122)는, 광 신호 및/또는 전류 신호가 아크 플래시 이벤트(120)에 관한 표시자(indicator)를 포함하고 있는지 결정하기 위해 광 신호 및/또는 전류 신호를 하나 이상의 규칙 또는 임계값과 비교한다. 컨트롤러(122)가 광 신호 및/또는 전류 신호에 기초하여 아크 플래시 이벤트(120)가 발생했다고 결정한다면, 컨트롤러(122)는 트립 신호(a trip signal)를 회로 인터럽션 디바이스(128)로 전송하고, 활성화 신호를 아크 완화 시스템(130)으로 전송한다. 회로 인터럽션 디바이스(128)는 트립 신호에 응답하여 제 1 상 컨덕터(112), 제 2 상 컨덕터(114), 제 3 상 컨덕터(116)를 흐르는 전류를 인터럽트한다. 본 명세서에서 더 완전히 설명되는 바와 같이, 아크 완화 시스템(130)은 아크 플래시 이벤트(120)로부터 아크 완화 시스템(130)으로 에너지를 우회 및/또는 방출한다.
도 2는 전력 분배 시스템(100)(도 1에 도시됨)과 함께 사용될 수 있는 예시의 아크 완화 시스템(130)에 관한 개략적인 다이어그램이다. 일 예시의 실시예에서, 아크 완화 시스템(130)은 컨덕터(110)에 연결된 복수의 전압 리미터 디바이스(204) 및 완화 디바이스(202)를 포함한다. 도 3은 완화 디바이스(202)의 단면도이다. 도 4는 라인 4-4를 따라 잘린 완화 디바이스(202)의 평면도이다.
더 구체적으로, 일 예시의 실시예에서, 전압 리미터 디바이스(204)는 제 1 상 컨덕터(112) 및 그라운드(208)에 연결된 적어도 하나의 제 1 전압 리미터 디바이스(206), 제 2 상 컨덕터(114) 및 그라운드(208)에 연결된 적어도 하나의 제 2 전압 리미터 디바이스(210), 및 제 3 상 컨덕터(116) 및 그라운드(208)에 연결된 적어도 하나의 제 3 전압 리미터 디바이스(212)를 포함한다. 일 예시의 실시예에서, 각 전압 리미터 디바이스(204)는, 전압 리미터 디바이스(204)에 걸친(즉, 각 컨덕터(110)와 그라운드(208)에 걸친) 전압이 전압 리미터 디바이스(204)의 미리 결정된 전압 임계값으로 제한되고/되거나 미리 결정된 전압 임계값 이상으로 증가하는 것을 방지하도록 구성된 적어도 하나의 금속 산화물 배리스터(metal oxide varistor: MOV)를 포함하는 라이트닝 어레스터(lightning arrester)이다. 대안적으로, 전압 리미터 디바이스(204)는 제너 다이오드, 전압 어레스터(voltage arrester), 및/또는 진공 튜브와 같이, 컨덕터(110)와 그라운드(208)에 걸친 전압을 제한하는 임의의 다른 적절한 디바이스를 포함할 수 있다. 일 예시의 실시예에서, 낙뢰(lightning strike) 또는 전력 분배 시스템(100) 내 다른 전압 서지(volatage surge)와 같이, 전압원(213)이 컨덕터(110) 및 그라운드(208)에 걸친 전압으로 하여금 컨덕터(110)에 연결된 전압 리미터 디바이스(204)의 미리 결정된 전압 임계값을 초과하게 만든다면, 전압 리미터 디바이스(204)는 전류를 그라운드(208)로 전도하고 컨덕터(110)의 전압을 미리 결정된 전압 레벨로 제한한다. 특정 실시예에서, 미리 결정된 전압 임계값은 약 42kV이며 이로써 전압이 전압 임계값을 초과한다면 전압 리미터 디바이스(204)는 컨덕터(110)의 전압을 약 42kV로 제한하거나 "고정시킨다(clamp)".
완화 디바이스(202)는 컨트롤러(122)에 통신가능하게 연결되고 컨트롤러(122)에 의해 제어된다. 완화 디바이스(202)는 플라즈마 건(216)을 에워싸는 밀폐 챔버(214)와, 제 1 전극(220), 제 2 전극(222), 및 제 3 전극(224)과 같은 복수의 전극(218)을 포함한다. 더 구체적으로, 제 1 전극(220), 제 2 전극(222), 제 3 전극(224), 및 플라즈마 건(216)은 밀폐 챔버(214) 내에 정의되는 캐비티(226) 내에 위치된다. 제 1 전극(220)은 제 1 상 컨덕터(112)에 연결되고, 제 2 전극(222)은 제 2 상 컨덕터(114)에 연결되고, 제 3 전극(224)은 제 3 상 컨덕터(116)에 연결된다. 일 예시의 실시예에서, 플라즈마 건(216)은 스타형 종축 플라즈마 건(a star-configured longitudinal plasma gun)이다. 대안적으로, 플라즈마 건(216)은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 플라즈마 건(216)이 기능할 수 있게 하는 임의의 다른 적절한 방식으로 구성된다.
일 예시의 실시예에서, 트리거 회로(228)는 완화 디바이스(202)에 연결되고, 더 구체적으로는, 플라즈마 건(216)을 활성화하도록 플라즈마 건(216)에 연결된다. 더 구체적으로, 트리거 회로(228)는 컨트롤러(122)로부터 활성화 신호를 수신하고 전압 신호 및/또는 전류 신호로 플라즈마 건에 동력을 공급한다. 일 예시의 실시예에서, 트리거 회로(228)는 전압원(230) 및 전류원(232)을 포함하는 이중-소스(dual-source) 회로이다. 활성화 신호에 응답하여, 전압원(230)은 플라즈마 건(216)의 전극(미도시)에 걸쳐 전압을 인가하고 이로써 플라즈마 건 전극들 사이에 배치된 공기의 절연 파괴(an electrical breakdown)가 발생한다. 활성화 신호에 응답하여, 전류원(232)은, 플라즈마 건 전극에 걸쳐 약 10 마이크로초 및 약 100 마이크로초 사이의 지속 기간을 갖는 높은 크기의 전류 흐름 또는 높은 크기의 전류 펄스(예를 들어, 하나의 실시예에서 약 1kA와 약 10kA 사이)를 생성하는 것을 가능하게 한다. 플라즈마 건(216) 내의 높은 크기의 전류 흐름은 고밀도 융삭 플라즈마(high-density ablative plasma)가 플라즈마 건(216)에서 발생하도록 만든다. 플라즈마 건(216)은 전극들(218) 사이에 발생한 융삭 플라즈마를 전달하도록 고안된다. 트리거 회로(228)는 밀폐 챔버(214) 내에(예를 들어 캐비티(226) 내에) 위치될 수 있거나 챔버(214) 근처에 위치될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 각 전극(218)은 캐비티(226) 내에 위치되어 갭(234)이 각 전극(218)의 단부(236) 및 인접 전극(218)의 단부(236) 사이에서 정의된다. 따라서, 각 단부(236)는 각 인접 단부(236)로부터 거리(238)만큼 간격을 둔다. 일 예시의 실시예에서, 각 거리(238)는 다른 거리(238)와 동일하여 단부들(236)은 서로로부터 실질적으로 동일한 거리만큼의 간격을 갖는다. 특정 실시예에서, 각 거리(238)는 약 40mm이고, 아크 완화 시스템(130)은 정상 작동 동안 원치 않는 아크가 발생하는 것을 방지하면서, 약 110kV의 실질적으로 순간적인 전압 서지 및 약 1분의 시간 기간 동안 약 42kV의 지속된 전압 서지를 견디도록 구성된다. 예를 들어, 약 40mm의 거리(238)(또는 갭)는 110kV의 서지 전압을 견디기에는 보통 불충분하다. 그러므로, 전압 리미터 디바이스(204)는 각 전극(218)과 병렬로 연결되고, 이로써 전압 서지가 (예를 들어, 전압원(213)으로부터) 발생하는 경우, 전압 리미터 디바이스(204)는 아크 플래시 이벤트가 없을 때에 거리(238)에 걸쳐 형성되는 원치 않는 아크 없이 전극들(218)이 거리(238)만큼 간격을 두고 떨어질 수 있도록 하는 레벨로 전압을 제한할 것이다. 따라서, 그러한 일 실시예에서, 아크 완화 시스템(130) 및 완화 디바이스(202)는 약 17.5kV와 같이 약 1kV와 약 35kV 사이의 전압에서 작동하는 것으로 평가되는 스위치기어 및/또는 전력 분배 시스템과 같은 중간 전압 스위치기어 및/또는 중간 전압 전력 분배 시스템과 함께 사용되기에 적절하다. 대안적으로, 거리(238)는 아크 플래시 이벤트(120)(도 1에 도시됨)가 전력 분배 시스템(100) 및/또는 장비 보호 시스템(118)(둘 모두 도 1에 도시됨)내에서 발생할 때 아크가 단부들(236) 사이에서 형성되도록 하는 임의의 다른 거리일 수 있다.
일 예시의 실시예에서, 밀폐 챔버(214)는 캐비티(226)를 실질적으로 에워싸고 정의하는 내부 쉘(240)을 포함한다. 하나의 실시예에서, 내부 쉘(240)이 완화 디바이스(202)의 작동 동안 캐비티(226) 내에서 유도될 수 있는 압력 파를 적어도 부분적으로 흡수 및/또는 억제하도록 내부 쉘(240)은 충격 흡수 물질(a shock absorbent material)로 제조된다. 일 예시의 실시예에서, 캐비티(226)로부터 가스를 배출하는 것이 가능하도록 하기 위해 내부 쉘(240)은 쉘(240)의 상부 부분(244)에서 정의되는 하나 이상의 배출구(242)를 포함한다. 도 3은 두 개의 배출구(242), 즉, 제 1 배출구(246) 및 제 2 배출구(248)를 도시하지만, 내부 쉘(240)은 완화 디바이스(202)가 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적절한 수의 배출구(242)를 포함할 수 있다는 것이 인식되어야 한다.
밀폐 챔버(214)의 내부 하우징(250)은 내부 쉘(240)을 실질적으로 에워싼다. 하나의 실시예에서, 갭(251)은 내부 쉘(240)과 내부 하우징(250)에서 정의된다. 대안적으로, 내부 쉘(240)은 내부 하우징(250)과 실질적으로 접촉하여 유지될 수 있고 이들 사이에 갭(251)은 형성되지 않는다. 공기(252) 및/또는 다른 가스와 같은 절연 재료(252)가 캐비티(226) 내에 배치된다. 더 구체적으로, 완화 디바이스(202) 및/또는 플라즈마 건(216)이 활성화되지 않을 때, 전극들(218) 사이의 원치 않는 아킹을 방지하기 위해 전극들(218)이 서로로부터 절연되도록 공기(252)가 전극들(218) 사이의 갭(234) 내에 배치될 수 있다. 따라서, 갭(234) 내의 공기(252)는 갭이(234) 이를 통해 흐르는 전류에 저항하는 실효 임피던스를 갖도록 만든다.
내부 하우징(250)은 캐비티(226)로부터 가스를 배출하는 것이 가능하도록 하우징(250)의 상부 부분(256) 내에서 정의되는 하나 이상의 배출구(254)를 포함한다. 도 3은 두 개의 배출구(254), 즉 제 3 배출구(258) 및 제 4 배출구(260)를 도시하지만, 내부 하우징(250)은 완화 디바이스(202)가 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 기능할 수 있도록 하는 임의의 적절한 수의 배출구(254)를 포함할 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 일 예시의 실시예에서, 내부 하우징(250)의 각 배출구(254)는 내부 쉘(240)의 배출구(242)와 흐름이 통한다. 따라서, 제 3 배출구(258)는 제 1 배출구(246)와 흐름이 통하고, 제 4 배출구(260)는 제 2 배출구(248)와 흐름이 통한다. 또한, 적어도 하나의 탈-이온화 플레이트(de-ionization plate)(262)가 내부 하우징(250)의 각 배출구(254) 내에 위치된다. 탈-이온화 플레이트(262)는 배출구(254)를 통해 캐비티(226)를 빠져나가는 가스로부터 이온을 제거하는 것이 가능하게 한다.
외부 하우징(264)은 내부 하우징(250)을 실질적으로 에워싸도록 내부 하우징(250) 주위에 위치된다. 또한, 외부 하우징(264)은 내부 하우징(250)에 대하여 간격을 두고 있으며, 이로써 채널(266)이 외부 하우징(264)과 내부 하우징(250) 사이에서 정의된다. 캐비티(226)로부터 가스를 배출하는 것이 가능하도록 하기 위해 채널(266)은 내부 하우징(250)의 배출구(254) 및 내부 쉘(240)의 배출구(242)와 흐름이 통한다. 따라서, 가열된 가스와 같은 가스(268)는 배출구(242)를 통과하여 채널(266)로 흐르고, 복수의 방출 포트(270)를 통해 채널(266) 및 밀폐 챔버(214)로부터 방출된다.
일 예시의 실시예에서, 제 1 융삭 층(a first ablative layer)(272)은 채널(266) 내에서 내부 하우징(250)의 외부 표면(274)에 연결되고, 제 2 융삭 층(276)은 채널(266) 내에서 외부 하우징(264)의 내부 표면(278)에 연결되며 이로써 제 1 융삭 층(272) 및 제 2 융삭 층(276)은 채널(266)의 대향하는 측 상에 위치된다. 제 1 융삭 층(272) 및 제 2 융삭 측(276)은 융삭을 통해 뜨거운 배출 가스를 냉각시키고 또한 배출 가스의 탈이온화를 가능하게 하는 융삭 폴리머와 같은 적절한 재료로 제조된다.
작동 중 아크 플래시 이벤트(120)가 발생한다면, 컨트롤러(122)(도 1에 도시됨)는 플라즈마 건(216)으로 활성화 신호를 전송하고, 플라즈마 건(216)은 융삭 플라즈마를 전극들(218) 사이의 갭(234)으로 방사한다. 융삭 플라즈마는 전극들(218) 사이의 절연 재료(예를 들어 공기(252))를 "절연 파괴(breaks down)"하거나 절연 재료의 실효 임피던스를 감소시키고, 전극들(218) 사이에서 이동(travel)하는 전류를 위한 낮은 임피던스 경로(a low impedance path)를 유발한다. 낮은 임피던스 경로는 아크 플래시 이벤트(120)와 연관된 실효 임피던스보다 더 낮은 실효 임피던스를 갖는다. 그러므로 플라즈마 건(216)은 제 1 위상 전류가 제 2 위상 전류와 전기적으로 연결되도록 만들고, 제 2 위상 전류가 제 3 위상 전류와 전기적으로 연결되도록 만들고, 및/또는 제 3 위상 전류가 제 4 위상 전류와 전기적으로 연결되도록 만든다. 따라서, 전류는 아크 플래시 이벤트(120)로부터 떨어져 전극들(218)로 전달되어 아크가 전극들(218) 사이에 형성된다. 그러므로 아크 플래시 이벤트(120)의 에너지는 밀폐 챔버(214) 내에서 방출되고, 이렇게 하여 그 밖의 원치 않는 아크 플래시 이벤트(120)의 결과를 완화한다.
밀폐 챔버(214) 내에서(즉, 캐비티(226) 내에서) 발생된 아크 또는 아크들은 캐비티(226) 내 공기(252) 또는 다른 가스가 가열되도록 만들 수 있다. 가열된 가스는 내부 쉘(240)의 배출구(242) 및 외부 하우징(250)의 배출구(254)를 통해 방출된다. 가스는 채널(266)을 통해 흐르고 방출 포트(270)를 통해 밀폐 챔버(214)로부터 방출된다. 따라서, 아크 플래시 이벤트(120) 동안에 존재할 수 있는 많은 양의 에너지는 아크 플래시 이벤트(120)의 위치에서 억제되지 않은 방식으로 방출되는 것 대신에 밀폐 챔버(214) 내에서 방출될 수 있다. 장비 보호 시스템(118) 및/또는 전력 분배 시스템(100)의 안전성이 높아질 수 있고, 아크 플래시 이벤트(120)로부터 장비 보호 시스템(118) 및/또는 전력 분배 시스템(100)의 컴포넌트의 손상이 감소될 수 있다.
도 5는 전력 분배 시스템(100) 및/또는 장비 보호 시스템(118)(도 1에 도시됨)과 함께 사용될 수 있는 아크 플래시 이벤트(120)과 같은 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 예시의 방법(300)에 관한 흐름도이다.
일 예시의 실시예에서, (도 1에 도시된) 전력 분배 시스템(100) 내에서 전원(102)으로부터 배선전로(106)를 통해 전류가 수신된다(302). 전류는 복수의 컨덕터(110)에 의해 장비 보호 시스템(118)을 통해 전송된다(도 1에 도시됨). 예를 들어 전압 서지가 발생한 경우, 미리 설정된 전압 임계값 이상으로 전압이 증가하는 것을 방지하기 위해 하나 이상의 컨덕터(110)의 전압은 하나 이상의 전압 리미터 디바이스(204)를 사용하여 제한된다(304). 예를 들어, 전압원(213)으로부터 낙뢰 또는 전압 서지가 발생한다면, 전압 리미터 디바이스(204)는 컨덕터들(110)의 전압이 미리 설정된 전압 임계값을 초과하는 것을 방지하고 완화 디바이스(202)의 전극(218)에 걸쳐 원치 않는 전기적 아크가 발생하는 것을 방지한다.
아크 플래시 이벤트(120)와 같은 전기적 결함이 전력 분배 시스템(100) 및/또는 장비 보호 시스템(118) 내에서 발생한다면, 결함은 검출된다(306). 결함은 예를 들어, (도 1에 도시된) 전류 센서(132) 및/또는 광 센서(134)로부터 수신된 신호에 기초하여 컨트롤러(122)에 의해 검출된다(306).
완화 디바이스(202)를 활성화(308)하기 위해 컨트롤러(122)는 활성화 신호를 완화 디바이스(202)로 전송한다. 활성화 신호에 응답하여, 트리거 회로(228)는 플라즈마 건 전극들 사이의 공기 파괴(breakdown of air)가 개시되도록 전압원(230)이 플라즈마 건 전극에 걸쳐 전압을 인가하게 한다. 또한 트리거 회로(228)는 전기적 아크로부터의 전류와 같은 에너지가 완화 디바이스(202)의 전극들 사이에 흐르도록 하기 위해 밀폐 챔버(214) 내에 융삭 플라즈마를 생성하고 방사하도록 전류원(232)이 플라즈마 건 전극들 사이에 높은 크기의 전류를 인가하게 한다. 따라서, 에너지는 전기적 결함으로부터 우회되고 완화 디바이스(202) 내에서(예를 들어, 밀폐 챔버(214) 내에서) 방출된다.
또한 컨트롤러(122)는 전기적 결함에 흐르는 전류를 인터럽트하기 위해 트립 신호를 회로 인터럽션 디바이스(128)에 전송한다(310). 따라서, 기존 시스템과 비교해 볼 때, 전력 분배 시스템(100)의 컴포넌트에 야기되는 손상을 감소시키거나 최소화하면서 전기적 결함을 없애는 것이 가능해진다.
본 명세서에서 설명된 방법 및 시스템에 관한 기술적인 효과는 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (a) 전력 분배 시스템 내에서 전기적 결함을 검출함, (b) 검출된 전기적 결함에 응답하여 활성화 신호를 발생시킴, (c) 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하도록 활성화 신호를 사용하여 완화 디바이스를 활성화하되, 완화 디바이스는 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극, 활성화 신호에 응답하여 전압을 발생시키는 제 1 전압원, 및 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 전기적 아크를 생성하도록 발생된 전압에 응답하여 융삭 플라즈마를 방사하는 플라즈마 건을 포함함, (d) 제 2 전압원이 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 전압 리미터 디바이스를 사용하여 제 1 컨덕터 및 제 2 컨덕터 중 적어도 하나의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한함.
전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위한 방법 및 시스템에 관한 예시의 실시예들이 앞에서 상세하게 설명되었다. 본 방법 및 시스템은 본 명세서에서 설명된 특정 실시예들에 한정되지 않으며, 오히려, 본 방법의 작동 및/또는 시스템의 컴포넌트들이 본 명세서에서 설명된 다른 작동 및/또는 컴포넌트로부터 독립적으로 및 개별적으로 이용될 수 있다. 더욱이, 설명된 작동 및/또는 컴포넌트들은 다른 시스템, 방법, 및/또는 디바이스와 관련하여 또한 정의될 수 있거나 사용될 수 있으며, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 시스템 및 방법만으로 실시되도록 제한되지 않는다.
본 발명이 예시의 전력 분배 시스템과 관련하여 설명되었으나, 본 발명의 실시예들은 다른 전력 시스템, 또는 많은 다른 시스템이나 디바이스와 작동할 수 있다. 본 명세서에서 설명된 전력 분배 시스템은 본 발명의 임의 양태의 기능 또는 사용의 범주에 관해 어떤 제한을 두고자 하는 의도가 아니다. 또한, 본 명세서에서 설명된 전력 분배 시스템은 예시의 작동 환경에서 도시된 컴포넌트들 중 임의의 하나 또는 그것들의 연결과 관련된 어떤 의존이나 요구를 갖는 것으로서 해석되어서는 안 된다.
달리 명시되지 않는다면, 본 명세서에서 도시되고 설명된 본 발명의 실시예들의 작동의 수행 또는 실행 순서는 필수적이지 않다. 즉, 달리 명시되지 않는다면 작동이 임의의 순서로 수행될 수 있으며, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 제시된 것에 추가의 작동 또는 더 적은 작동을 포함할 수 있다. 예를 들어, 또 다른 작동 전에, 또는 그와 동시에, 또는 그 후에 특정 작동을 실행하거나 수행하는 것은 본 발명의 양태의 범주 내에 속하는 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 다양한 실시예들의 특정 특성들이 일부 도면에 도시되고 다른 도면들에서는 도시되지 않을 수 있으나, 이는 단지 편의를 위한 것이다. 본 발명의 원리에 따라, 도면의 임의의 특성은 임의의 다른 도면의 임의의 특성과 조합하여 참조 및/또는 청구될 수 있다.
기술된 설명은 본 발명을 개시하기 위해 최상의 방식을 포함하는 예시들을 사용하고, 또한 당업자들이 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위해 임의의 디바이스 또는 시스템을 만들거나 사용하는 것 및 임의의 병합된 방법을 수행하는 것을 포함하는 예시들을 사용한다. 본 발명의 특허적인 범주는 청구항에 의해 정의되고, 당업자에게 발생하는 다른 예시들을 포함할 수 있다. 청구항의 문자 그대로의 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖거나, 또는 청구항 문자 그대로의 언어로부터 질적 차이가 없는 균등한 구조적 요소를 포함한다면 그러한 다른 예시들은 본 청구항의 범주 내에 속하는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 전기적 결함 완화 시스템(an electrical fault mitigation system)으로서,
완화 디바이스(a mitigation device) ― 상기 완화 디바이스는, 캐비티(a cavity)를 정의하는 밀폐 챔버(a containment chamber), 상기 캐비티 내에 위치되고 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 상기 캐비티 내에 위치되고 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극, 제 1 전압원, 및 상기 캐비티 내에 위치되고 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 제 1 전기적 아크가 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성될 수 있도록 상기 제 1 전압원을 사용하여 융삭 플라즈마(ablative plasma)를 방사하도록 구성된 플라즈마 건(a plasma gun)을 포함함 ― 와,
상기 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전압 리미터 디바이스(a first voltage limiter device) ― 상기 제 1 전압 리미터 디바이스는 제 2 전압원이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 전압을 인가할 때, 상기 제 2 전압원이 상기 제 1 전극 및 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 상기 제 1 컨덕터의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하도록 구성됨 ― 를 포함하는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 갭에 의해 상기 제 2 전극으로부터 떨어져 있고, 절연 재료가 상기 갭 내에 배치되어 상기 갭이 실효 임피던스(an effective impedance)를 갖고, 상기 플라즈마 건은 상기 갭에 융삭 플라즈마를 방사하여 상기 갭의 실효 임피던스를 상기 전기적 결함과 연관된 실효 임피던스보다 낮은 레벨로 감소시키도록 구성되는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 컨덕터는 제 1 위상 전류를 수신하도록 구성되고 상기 제 2 컨덕터는 제 2 위상 전류를 수신하도록 구성되고, 상기 플라즈마 건은 상기 제 1 위상 전류가 상기 제 2 위상 전류에 전기적으로 연결되게 하도록 구성되는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전압 리미터 디바이스 ― 상기 제 2 전압 리미터 디바이스는 상기 제 2 컨덕터의 전압을 제한하도록 구성됨 ― 를 더 포함하는
전기적 결함 완화 시스템. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 전압 리미터 디바이스와 상기 제 2 전압 리미터 디바이스 중 적어도 하나는 금속 산화물 배리스터(a metal oxide varistor)를 포함하는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 건을 활성화하도록 구성된 트리거 회로(a trigger circuit) ― 상기 트리거 회로는 상기 제 1 전압원 및 전류원을 포함함 ― 를 더 포함하는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 밀폐 챔버는 상기 캐비티를 에워싸는 내부 하우징(an inner housing)을 포함하고, 상기 캐비티로부터 가스를 배출하기 위해 적어도 하나의 배출구(at least one vent)가 상기 내부 하우징 내에서 정의되는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
적어도 하나의 탈-이온화 플레이트(at least one de-ionization plate) ― 상기 탈-이온화 플레이트는 상기 캐비티로부터 배출된 가스로부터 이온을 제거하도록 구성됨 ― 가 상기 적어도 하나의 배출구 내에 위치되는
전기적 결함 완화 시스템.
- 제 7 항에 있어서,
상기 밀폐 챔버는 상기 내부 하우징을 에워싸는 외부 하우징을 포함하고, 상기 외부 하우징 및 상기 내부 하우징은 상기 캐비티로부터 상기 밀폐 챔버 밖으로 배출된 상기 가스를 채널링하기(channeling) 위한 채널을 정의하는
전기적 결함 완화 시스템.
- 장비 보호 시스템으로서,
제 1 컨덕터와,
제 2 컨덕터와,
완화 디바이스 ― 상기 완화 디바이스는, 캐비티를 정의하는 밀폐 챔버, 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 상기 캐비티 내에 위치되고 상기 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극, 제 1 전압원, 상기 캐비티 내에 위치된 플라즈마 건을 포함함 ― 와,
상기 완화 디바이스에 통신가능하게 연결된 컨트롤러 ― 상기 컨트롤러는 전기적 결함을 검출하고 상기 검출된 전기적 결함에 응답하여 활성화 신호를 발생시키도록 구성되며, 상기 활성화 신호는 상기 제 1 전압원으로 하여금 상기 플라즈마 건에 전압을 인가하게 하고, 상기 플라즈마 건은 상기 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 전기적 아크가 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 형성될 수 있도록 상기 인가된 전압에 응답하여 융삭 플라즈마를 방사함 ― 와,
상기 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전압 리미터 디바이스 ― 상기 제 1 전압 리미터 디바이스는 제 2 전압원이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하도록 상기 제 1 컨덕터의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하도록 구성됨 ― 를 포함하는
장비 보호 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 갭에 의해 상기 제 2 전극으로부터 떨어져 있고, 절연 재료가 상기 갭 내에 배치되어 상기 갭이 실효 임피던스를 갖고, 상기 플라즈마 건은 상기 갭에 융삭 플라즈마를 방사하여 상기 갭의 실효 임피던스를 상기 전기적 결함과 연관된 실효 임피던스보다 낮은 레벨로 감소시키도록 구성되는
장비 보호 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 1 컨덕터는 제 1 위상 전류를 수신하도록 구성되고 상기 제 2 컨덕터는 제 2 위상 전류를 수신하도록 구성되고, 상기 플라즈마 건은 상기 제 1 위상 전류가 상기 제 2 위상 전류에 전기적으로 연결되게 하도록 구성되는
장비 보호 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전압 리미터 디바이스 ― 상기 제 2 전압 리미터 디바이스는 상기 제 2 컨덕터의 전압을 제한하도록 구성됨 ― 를 더 포함하는
장비 보호 시스템.
- 제 13 항에 있어서,
상기 제 1 전압 리미터 디바이스 및 상기 제 2 전압 리미터 디바이스 중 적어도 하나는 금속 산화물 배리스터를 포함하는
장비 보호 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 플라즈마 건을 활성화하도록 구성된 트리거 회로 ― 상기 트리거 회로는 상기 제 1 전압원 및 전류원을 포함함 ― 를 더 포함하는
장비 보호 시스템.
- 제 10 항에 있어서,
상기 밀폐 챔버는 상기 캐비티를 에워싸는 내부 하우징을 포함하고, 상기 캐비티로부터 가스를 배출하기 위해 적어도 하나의 배출구가 상기 내부 하우징 내에서 정의되는
장비 보호 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
적어도 하나의 탈-이온화 플레이트 ― 상기 탈-이온화 플레이트는 상기 캐비티로부터 배출된 가스로부터 이온을 제거하도록 구성됨 ― 가 상기 적어도 하나의 배출구 내에 위치되는
장비 보호 시스템.
- 제 16 항에 있어서,
상기 밀폐 챔버는 상기 내부 하우징을 에워싸는 외부 하우징을 포함하고, 상기 외부 하우징 및 상기 내부 하우징은 상기 캐비티로부터 상기 밀폐 챔버 밖으로 배출된 상기 가스를 채널링하기 위한 채널을 정의하는
장비 보호 시스템.
- 제 1 컨덕터 및 제 2 컨덕터를 포함하는 전력 분배 시스템 내에서 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 방법으로서,
상기 전력 분배 시스템 내에서 전기적 결함을 검출하는 단계와,
상기 검출된 전기적 결함에 응답하여 활성화 신호를 발생시키는 단계와,
상기 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하도록 상기 활성화 신호를 사용하여 완화 디바이스 ― 상기 완화 디바이스는 상기 제 1 컨덕터에 연결된 제 1 전극, 상기 제 2 컨덕터에 연결된 제 2 전극, 상기 활성화 신호에 응답하여 전압을 발생시키는 제 1 전압원, 및 상기 전기적 결함으로부터 에너지를 방출하기 위해 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 전기적 아크를 생성하도록 상기 발생된 전압에 응답하여 융삭 플라즈마를 방사하는 플라즈마 건을 포함함 ― 를 활성화하는 단계와,
제 2 전압원이 상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 사이에 제 2 전기적 아크를 발생시키는 것을 방지하기 위해 적어도 하나의 전압 리미터 디바이스를 사용하여 상기 제 1 컨덕터 및 상기 제 2 컨덕터 중 적어도 하나의 전압이 미리 결정된 임계값보다 커지는 것을 제한하는 단계를 포함하는
전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 방법.
- 제 19 항에 있어서,
상기 검출된 전기적 결함에 응답하여 회로 인터럽션 디바이스(a circuit interruption device)에 트립 신호(a trip signal) ― 상기 트립 신호는 상기 회로 인터럽션 디바이스로 하여금 상기 전기적 결함에 흐르는 전류를 인터럽트하게 함 ― 를 전송하는 단계를 더 포함하는
전기적 결함으로부터 에너지를 방출하는 방법.
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|---|---|---|---|---|
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| US9468084B2 (en) * | 2012-10-30 | 2016-10-11 | General Electric Company | Plasma generation device assembly, arc mitigation device, and method of assembling a plasma generation device assembly |
| US8981248B2 (en) * | 2012-12-07 | 2015-03-17 | General Electric Company | Arc mitigation assembly and method of assembly to avoid ground strike |
| US8993916B2 (en) * | 2012-12-07 | 2015-03-31 | General Electric Company | Variable venting and damping arc mitigation assemblies and methods of assembly |
| US20140176336A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | eLuminon, LLC. | System, method, and apparatus for remotely monitoring surge arrester conditions |
| US9697992B2 (en) * | 2013-02-22 | 2017-07-04 | General Electric Company | System and apparatus for arc elimination |
| US9570901B2 (en) | 2014-02-17 | 2017-02-14 | Eaton Corporation | Electronic circuit and low voltage arc flash system including an electromagnetic trigger |
| US9570900B2 (en) | 2014-02-17 | 2017-02-14 | Eaton Corporation | Low voltage arc flash switch |
| JP6299507B2 (ja) * | 2014-07-29 | 2018-03-28 | オムロン株式会社 | 太陽光発電システムの保護装置および太陽光発電システムの保護方法 |
| MX2017011403A (es) | 2015-03-24 | 2017-11-10 | Eaton Corp | Interruptor de atenuacion de arco electrico para apagar fallas de arco externas en conjunto de interruptores de baja tension. |
| US10748682B2 (en) * | 2017-05-31 | 2020-08-18 | Abb Schweiz Ag | Surge arrester system and circuit breaker system |
| US11411382B1 (en) | 2022-01-26 | 2022-08-09 | Arc Suppression Technologies | Arc flash suppressor, system, and method |
| CN119585836A (zh) * | 2022-07-14 | 2025-03-07 | 朗姆研究公司 | 用于等离子体处理室的基于金属氧化物变阻器(mov)的浪涌保护电路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310251A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-04 | Mitsubishi Materials Corp | サージアブソーバ |
| KR20080089194A (ko) * | 2007-03-30 | 2008-10-06 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 아크 플래쉬 제거기 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3968393A (en) | 1975-03-27 | 1976-07-06 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Spark gap device for a lightning arrestor |
| SE408982B (sv) | 1977-11-11 | 1979-07-16 | Asea Ab | Gnistgapsanordning |
| JPH0432114A (ja) | 1990-05-24 | 1992-02-04 | Ngk Insulators Ltd | 避雷碍子装置 |
| JPH05159653A (ja) | 1991-12-05 | 1993-06-25 | Ngk Insulators Ltd | 避雷装置 |
| US5933308A (en) * | 1997-11-19 | 1999-08-03 | Square D Company | Arcing fault protection system for a switchgear enclosure |
| US7929260B2 (en) * | 2007-03-30 | 2011-04-19 | General Electric Company | Arc flash elimination system, apparatus, and method |
| US20090134129A1 (en) | 2007-11-27 | 2009-05-28 | General Electric Company | Ablative plasma gun apparatus and system |
| US8563888B2 (en) * | 2008-06-11 | 2013-10-22 | General Electric Company | Arc containment device and method |
| US8618435B2 (en) * | 2009-05-26 | 2013-12-31 | General Electric Company | Ablative plasma gun |
| US8649139B2 (en) * | 2010-08-23 | 2014-02-11 | General Electric Company | Methods, systems, and apparatus for detecting arc flash events using current and voltage |
| US8330069B2 (en) * | 2010-09-16 | 2012-12-11 | General Electric Company | Apparatus and system for arc elmination and method of assembly |
| US9036309B2 (en) | 2010-09-16 | 2015-05-19 | General Electric Company | Electrode and plasma gun configuration for use with a circuit protection device |
-
2012
- 2012-06-12 US US13/494,180 patent/US8922958B2/en active Active
-
2013
- 2013-06-11 KR KR1020130066443A patent/KR101538212B1/ko active Active
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06310251A (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-04 | Mitsubishi Materials Corp | サージアブソーバ |
| KR20080089194A (ko) * | 2007-03-30 | 2008-10-06 | 제너럴 일렉트릭 캄파니 | 아크 플래쉬 제거기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20130329325A1 (en) | 2013-12-12 |
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| EP2675033A1 (en) | 2013-12-18 |
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