CN102263380A - 具有改进的电弧保护组件的电开关装置面板 - Google Patents
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Abstract
一种开关装置面板，其包括：外壳，所述外壳具有适于容纳对应的电气或电子设备的内部容积；以及与外壳的壁操作性地相联的电弧保护组件。所述电弧组件至少包括第一阻挡元件和第二阻挡元件，所述第一阻挡元件具有第一表面，所述第一表面设置有各自限定各个相同的第一排出区域的一个或更多的第一通口，而所述第二阻挡元件包括第二表面，所述第二表面设置有各自限定各个相同的第二排出区域的一个或更多的第二通口。每个第一通口的第一排出区域与第二通口的第二排出区域不同。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有改进的电弧保护组件的电开关装置面板。
背景技术
如已知，在电能分配***中，开关装置面板是用作节点的电气部件，而电缆和架空线代表各个节的连接。
从结构的观点来看，也能够由配电盘、或简单地由开关装置或配电板的等同术语或者由类似定义表示的已知的开关装置面板通常包括金属外壳，所述金属外壳在内部分隔为容置各种装置和设备的若干隔室或单元。例如，一个隔室容置例如断路器等切换单元；第二隔室容置例如母线等从电源供给电力的主电缆；另一个隔室容置适于连接于例如电动机等负载的电缆***。根据应用，开关装置面板可以包括其它部件，例如变流器、熔丝、变压器等。
在开关装置面板的工作期限中，可能会出现一些电气故障或失灵，例如短路、电流过载并且尤其是电弧活动。当电流电弧例如在开关装置柜内部的两个导体之间(例如相导体之间、相导体与中性导体之间等)、所使用的断路器的触头之间、或者导体与地面之间等放电时，会出现例如电弧故障或闪光等电弧活动。当出现电弧故障时，尤其是在所涉及的能量级别相当高的中压至高压电力应用中，与此关联的电离气体可能会以大的压力和温度释放，这足以严重损坏或毁坏开关装置面板本身以及/或者容置在内部的器件和设备，并且还对操作人员或外壳外部的设备构成潜在危险。尤其是，牵涉在或者暴露于电弧的材料产生塑料的和/或金属的气态以及微粒状的热分解产物，与热气以及火焰一起或者除了热气以及火焰之外，所述热分解产物可以排放至外壳的外部。
由于这些问题，已引入了若干安全标准以及相关测试；例如，一种典型的标准测试预知了高度易燃的指示物的使用，例如棉花片或等同材料，所述指示物从外壳的部分侧壁或全部侧壁以特定距离围绕外壳的周边放置在开关装置外壳外部。在测试过程中，当使内部电弧放电时，这些易燃指示物必须不能燃烧。
因此，这种标准已强制开关装置生产采用适于防止并且/或者减轻可能的电弧的影响的保护***。
尤其是，许多已知的解决方案专注于对发生的电弧进行早期检测，并且进行随后的快速干涉从而在早期阶段防止或减轻其不期望的影响。
例如，第一解决方案预知了指示电弧活动的导体中的电流扰动的估计；但是，该解决方案可能会需要繁琐的处理请求，从而导致用于识别电弧活动的反应时间不期望地变长。另一种解决方案使用压力传感器以监控指示电弧活动的压力的增加；同样，该解决方案在压力增加至可探检测的级别之前可能会需要大量时间，从而导致在减轻电弧活动之前的长的反应时间。
用于检测电弧活动最常用的解决方案之一涉及使用例如光纤等光学检测器以检测可见光，由此感测与电弧活动关联的电弧闪光。但是，由于光传感器可以检测到来自与电弧无关的来源的光，该解决方案可能会导致错误的检测。这将导致保护单元无根据的切断，从而将会使整个开关装置面板或其一部分不能工作。
在一些情况中，使用了不同类型的电弧保护***的结合；例如，通过将对可能与发生的电弧关联的光进行的检测与对流入所监控的电***的零部件的电流等级进行的监控结合在一起来部分地限制不期望的干涉。
相反，其它解决方案着重于对电弧产生的影响进行限制。例如，广泛使用能够通过机械方式抵抗与电弧故障关联的热气的压力波以及温度的耐电弧开关装置柜；在一些其它情况中，设置有可以由于发生在外壳内部的电弧而***的外壳的特定零部件。
除此之外或可替代地，也设置有用于朝向期望区域将由电弧故障产生的热气和火焰自内室引出和排出的合适的路径。例如，设置有经由外壳的顶部或者在一些情况下甚至经由底部，即朝向远离可能出现操作人员的区域，将热气、火焰和微粒导向外部环境的板片或导管。
发明内容
尽管已知的解决方案以相当令人满意的方式起作用，但是仍然需要和期望进一步的改进；例如，开关装置面板所位于的房间的天花板和墙壁可能会使热气、火焰和微粒向下偏转至在面板附近工作的人员，从而仍具有潜在危险。
通过根据本发明的开关装置面板实现了这种期望，所述开关装置面板包括外壳，所述外壳具有界定适于容纳对应的电气或电子设备的内部容积的多个壁，所述多个壁的至少第一壁设置有一个或更多的开口。具体而言，根据本发明的开关装置面板包括电弧保护组件，所述电弧保护组件至少与所述第一壁操作性地相联并且至少包括第一阻挡元件和第二阻挡元件，所述第一阻挡元件具有第一表面，所述第一表面设置有各自限定第一排出区域的一个或更多的第一通口，而所述第二阻挡元件与所述第一阻挡元件操作性地相联并且包括第二表面，所述第二表面设置有各自限定第二排出区域的一个或更多的第二通口。所述一个或更多的第一通口中的每个第一通口的第一排出区域与所述一个或更多的第二通口中的每个第二通口的第二排出区域不同。
附图说明
通过对附图中提供了其非限制性示例的根据本发明的开关装置面板的优选但非不排它的实施方式的描述，将显示出本发明的其它特性和优点，在所述附图中：
图1是示出了根据本发明的设置有电弧保护组件的电开关装置面板的立体图；
图2是图1所示的电弧保护组件的第一阻挡元件的立体图，其中对所述第一阻挡元件的一部分进行了放大以便更好地示出第一阻挡元件的结构；
图3是图1所示的电弧保护组件的第二阻挡元件的立体图，其中对所述第二阻挡元件的一部分进行了放大以便更好地示出第二阻挡元件的结构；
图4是图1所示的电弧保护组件的第三阻挡元件的立体图，其中对所述第三阻挡元件的一部分进行了放大以便更好地示出第三阻挡元件的结构；
图5和图6分别是图1所示的电弧保护组件的上部盖和下部盖的立体图；
图7和图8示出了组装过程中的图1所示的电弧保护组件；
图9示出了组装完成时的图1所示的电弧保护组件。
具体实施方式
图1示出了由总附图标记100表示的根据本发明的电开关装置面板的示例，根据已知的解决方案，所述电开关装置面板包括：外壳，所述外壳具有多个壁，即后壁1、前壁2、两个侧壁3、6、顶壁4和底壁5，所述多个壁共同限定了适于容纳例如断路器、母线、电缆、电子继电器等各种电气或电子设备和/或器件的内部容积。
在所示实施方式中，优选地为后壁1(在下文中称为“第一壁”)的外壳的至少一个壁设置有一个或更多的开口7，例如，如图1中以虚线示意性地示出的两个；此一个或更多的开口7适于允许将在电弧在面板100内部放电时可能会产生的热气、火焰以及微粒等排出外壳外部。
有利地，根据本发明的开关装置面板100包括电弧保护组件，所述电弧保护组件整体由附图标记10表示并且与面板100的外壳操作性地相联。
在所示实施方式中，电弧保护组件10定位于外壳外部且与至少第一壁1操作性地相联，并且如将通过下文的描述而变得更加显而易见的，所述电弧保护组件10设计为用以减轻由外壳内部的任何电弧放电产生的影响，例如热气、火焰、微粒。
电弧保护组件10优选地至少包括其一些示例性实施方式分别示于图2和图3中的第一阻挡元件11和第二阻挡元件21。
如图2所示，第一阻挡元件11包括设置有一个或更多的第一通口12的第一表面15。
为了简明以及更好地示出，在图2中已对第一表面15的部分(A)进行了放大；必须理解，如果不是几乎完全在整个第一表面15上延伸，放大部分(A)至少在整个第一表面15的占主导地位(即大于50％)的部分上延伸。每个第一开口12的周缘界定了贯通区域13，即来自外壳的内部的热气、火焰、微粒能够流经的排出区域13；由每一个第一开口12进行限定的各排出区域13彼此相等。
优选地，界定所有各个相等的排出区域13的一个或更多的第一通口12随机地定位于第一表面15上。
在所示实施方式中，第一阻挡元件11由从俯视平面图或仰视平面图以截面看时成U形的金属板构成。U形板的中央侧构成第一表面15并且适当地被穿孔从而具有优选地为多个的一个或更多的第一通口12。
优选地，如图2所示，第一通口12由圆形通孔12构成，其中每个圆的前部区域形成相应排出区域13(一个示例性排出区域13在放大部分(A)中以点标出)。
可替代地，只要符合本发明的范围，也能够具有成任意形状的第一通口，例如能够具有各自界定相同的各个排出区域13的方形通口或椭圆形通口等；此外，一个或更多的第一通口12也能够设置在U形板11的两个侧向侧16、17上。
而且，除了以使得所有排出区域13彼此相等的方式各自限定相应排出区域13的一个或更多的第一通口12，阻挡元件11还能够设置有其周缘可以界定不同的贯通区域的其它开口；例如，一些开口18、19可以正好用于接收固定螺钉，同时有助于通风。
在任何情况下，设置在第一表面15上的各自限定各个相同的排出区域13的第一通口12的数目优选地为占主导地位，即设置在第一表面15上的至少多于一半的孔由所示的第一通口12构成。
进而，第二阻挡元件21与第一阻挡元件11操作性地相联并且如图3所示地包括设置有一个或更多的第二通口22的第二表面25。
为了简明以及更好地示出，在图3中同样已对第二表面25的部分(B)进行了放大；必须理解，如果不是几乎完全在整个第二表面25上延伸，放大部分(B)至少在整个第二表面25的占主导地位(即大于50％)的部分上延伸。
每个第二开口22的周缘界定了贯通区域23，即来自外壳的内部并且已经穿过开口7和第一开口12的热气、火焰、微粒能够流经的排出区域23；由每一个第二开口22进行限定的各排出区域23彼此相等。优选地，界定所有各个相等的排出区域23的一个或更多的第二通口22同样随机地定位于第二表面25上。
在所示实施方式中，第二阻挡元件21同样由从俯视平面图或仰视平面图以截面看时基本成U形的金属板构成。
U形板21的中央侧构成第二表面25并且适当地被穿孔从而具有优选地为多个的一个或更多的第二通口22。优选地，如图3所示，第二通口22同样由圆形通孔22构成，其中每个圆的前部区域形成相应排出区域23(一个示例性排出区域23在放大部分(B)中以点标出)。
可替代地，如在上文中也对第一阻挡元件21所指出地，在第二阻挡元件21上也能够具有各自界定各个相同的区域23的、成任意形状的通口，例如方形或椭圆形等；此外，一个或更多的第二通口22也能够设置在U形板21的两个侧向侧26、27上。
如将在下文中进行描述地，在图3的示例性实施方式中，两个侧向侧26、27具有适于允许固定至外壳的对应的壁的向外折的边缘28。
除了限定所有相同的各个排出区域23的一个或更多的第二通口22，第二阻挡元件21同样可以设置有开口29并且所述开口29的周缘可以界定不同的贯通区域；例如，一些开口29可以正好用于接收固定螺钉，同时有助于通风。
在任何情况下，设置在第二表面25上的各自限定各个相同的排出区域23的第二通口22的数目优选地为占主导地位，即设置在第二表面25上的至少多于一半的孔由所示的第二通口22构成。
有利地，在根据本发明的开关装置面板100中，由成组的一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12的边缘界定的第一排出区域13与由成组的一个或更多的第二通口22中的每个第二通口22的边缘界定的第二排出区域23不同。
根据尤其优选的实施方式，由成组的一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12限定的第一排出区域13大于成组的一个或更多的第二通口22中的每个第二通口22的第二排出区域23。
具体而言，成组的一个或更多的第二通口22中的每个第二通口22的第二排出区域23为由成组的一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12限定的第一排出区域13的5％至50％之间。
例如，在所示示例中，每个圆形第一开口12具有6mm的直径D1，而每个圆形第二开口22具有2mm的直径D2；因此，每个第一排出区域13等于28.26mm2，而每个第二排出区域23等于3.14mm2。
为了改进外壳的所有侧壁1、2、3、6上的安全性，电弧保护组件10能够设置有与第一阻挡元件11和第二阻挡元件12中的至少一个操作性地相联的第三阻挡元件31。
优选地，如图4所示，第三阻挡元件31包括设置有一个或更多的第三通口32的第三表面35。
为了简明以及更好地示出，在图4中已对第三表面35的部分(C)进行了放大；必须理解，如果不是几乎完全在整个第三表面35上延伸，放大部分(C)至少在整个第三表面35的占主导地位(即大于50％)的部分上延伸。
每个第三开口32的周缘界定了贯通区域33，即来自外壳的内部的热气、火焰、微粒能够流经的排出区域33；由一个或更多的第三开口32中的每一个限定的各排出区域33彼此相等。
优选地，界定所有各个相等的排出区域33的一个或更多的第三通口12随机地定位于第三表面35上。
在所示实施方式中，第三阻挡元件31由金属板构成，所述金属板具有适当地被穿孔从而具有优选地为多个的一个或更多的第三通口32的中央侧35、以及多个侧面36、37。
优选地，如图4所示，第三通口32由圆形通孔32构成，其中每个圆的前部区域形成相应排出区域33(一个示例性排出区域33在放大部分(C)中以点标出)。
可替代地，只要符合本发明的范围，也能够具有成任意形状的第三通口，例如能够具有各自界定相同的各个排出区域33的方形通口或椭圆形通口等。
而且，除了对所有相同的各个排出区域33进行限定的一个或更多的第三通口32，阻挡元件31还能够设置有其周缘可以界定不同的贯通区域的其它开口；例如，一些开口38、39可以正好用于接收固定螺钉，同时有助于通风。
在任何情况下，设置在第三表面35上的各自限定各个相同的排出区域33的第三通口32的数目优选地为占主导地位，即设置在第三表面25上的至少多于一半的孔由所示的第三通口22构成。
优选地，由一个或更多的第三通口32中的每个第三通口32的边缘界定的第三排出区域33与一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12的第一排出区域13和由一个或更多的第二通口22中的每个第二通口22限定的第二排出区域23中的至少一者不同。
根据尤其优选的实施方式，由成组的一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12限定的第一排出区域13大于由成组的一个或更多的第三通口32中的每个第三通口32的边缘界定的第三排出区域33；更优选地，一个或更多的第三通口32中的每个第三通口32的第三排出区域33甚至小于由一个或更多的第二通口22中的每个第二通口22限定的第二排出区域23。
具体而言，成组的一个或更多的第三通口22中的每个第三通口32的第三排出区域33为由成组的一个或更多的第一通口12中的每个第一通口12限定的第一排出区域13的3％至30％之间。
例如，在所示示例中，每个圆形第三开口32具有1.5mm的直径D3；因此，每个第一排出区域33等于1.76mm2。
可替代地，第三阻挡元件31可以由完整成形的板构成，即其并未穿孔(除了固定所需的可能的孔之外)以便限定一个或更多的排出区域。
最后，电弧保护组件10可以优选地进一步包括其示例性实施方式分别示于图5和图6中的下部盖40和上部盖50。
如图7至图8所示，第一阻挡元件11以第一表面15面向设置有开口7的第一壁1的方式定位；优选地，形成第一阻挡元件11的第一表面15的中央侧以其侧向侧16、17离开第一壁1自中央侧15突出的方式固定至第一壁1。
在所示的示例性实施方式中，下部盖50同样定位成靠近第一阻挡元件11的底端并且固定至后壁1。
接着，第二阻挡元件21以第二表面25面向第一表面15的方式定位，从而使得一个或更多的第二通口22相对于一个或更多的第一通口12至少部分地偏移；优选地，第二阻挡件21首先连接于上部盖50，然后定位成围绕第一阻挡元件11、并且使得其形成第二表面25的中央侧面向第一表面15、而其侧向侧26、27朝向外壳的后壁1突出且连接于外壳的后壁1，这借助于弯折的边缘28实现。
当使用时，第三阻挡元件31以第三表面35从与第一表面15相反的一侧面向第二表面25的方式、并且以使得一个或更多的第三通口32相对于一个或更多的第二通口22部分地偏移的方式定位；优选地，第三阻挡元件31从参照第二表面25的与第一阻挡元件11相反的一侧被螺纹连接至组件10的其它部分，使得侧向侧36、37基本包围阻挡元件11、21的对应部分以及上部盖50。
通过这种方式，电弧保护组件10限定了接收在外壳中放电的电弧的副产物的基本封闭的总体内部空间。
显然，也能够在不使用第三阻挡元件31时使用上部盖50和下部盖40，并且因此所述上部盖50和下部盖40可以同样地分别在其顶端和底端处操作性地连接于第一阻挡元件11和第二阻挡元件21，例如被螺纹连接至第一阻挡元件11和第二阻挡元件21。
通过上文显然可知，根据极其简单并且有效的解决方案，相对于现有技术，根据本发明的开关装置面板100提供了一种具有显著优点的改进的电弧保护***。具体而言，组件10整体地限定了在其内部对电弧所产生的效果进行传输的封闭环境；然后，每个阻挡元件的未穿孔部分阻止一些电弧产生的产物，同时成组的第一、第二以及第三通口(当使用时)允许一些其它电弧产生的产物穿过。通过使用不同的排出区域，尤其是其尺寸朝电弧产生的产物从外壳的内部朝向开放环境的运动方向减小的排出区域，组件10像抑制物一样起作用，尤其是对于热气和火焰，所述热气和火焰在组件10本身内部或者以符合相关的安全标准要求和测试的短距离在组件10外部熄灭。
如此构思的电开关装置面板100可以进行多种改型并且具有若干变型，这些改型和变形全部落入由所附权利要求限定的本发明理念的范围内；例如，各阻挡元件可以不同地成形，或者它们可以相对于彼此并且相对于相联的外壳不同地定位，或者不同地连接；组件10能够连接于外壳的另一个壁，例如顶壁等。根据需要、技术状态并且只要它们符合所附权利要求中限定的本发明的范围，开关装置的部件材料以及尺寸可以是任意类型。
Claims (15)
1.一种开关装置面板(100)，包括：
外壳，所述外壳具有多个壁(1，2，3，4，5，6)，所述多个壁界定适于容纳对应的电气或电子设备的内部容积，所述多个壁中的至少第一壁(1)设置有一个或更多个开口(7)；
其特征在于，所述开关装置面板包括：
电弧保护组件(10)，所述电弧保护组件(10)至少与所述第一壁(1)操作性地相联并且包括至少第一阻挡元件(11)和第二阻挡元件(21)，所述第一阻挡元件具有第一表面(15)，所述第一表面(15)设置有各自限定第一排出区域(13)的一个或更多个第一通口(12)，所述第二阻挡元件(21)与所述第一阻挡元件(11)操作性地相联并且包括第二表面(25)，所述第二表面(25)设置有各自限定第二排出区域(23)的一个或更多个第二通口(22)，其中，所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)的第一排出区域(13)与所述一个或更多个第二排出通口(22)中的每个第二通口(22)的第二排出区域(23)不同。
2.根据权利要求1所述的开关装置面板(100)，其特征在于，由所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)限定的所述第一排出区域(13)大于所述一个或更多个第二通口(22)中的每个第二通口(22)的第二排出区域(23)。
3.根据权利要求2所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第二通口(22)中的每个第二通口(22)的第二排出区域(23)为由所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)限定的所述第一排出区域(13)的5％至50％之间。
4.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第一通口(12)随机地定位在所述第一表面(15)上。
5.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第二通口(22)随机地定位在所述第二表面(25)上。
6.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述第一阻挡元件(11)以所述第一表面(15)面向所述第一壁(1)的方式定位，并且所述第二阻挡元件(21)以所述第二表面(25)面向所述第一表面(15)的方式定位，从而使得所述一个或更多个第二通口(22)相对于所述一个或更多个第一通口(12)至少部分地偏移。
7.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述电弧保护组件(10)包括与所述第一阻挡元件(11)和所述第二阻挡元件(21)中的至少一个阻挡元件操作性地相联的第三阻挡元件(31)。
8.根据权利要求7所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述第三阻挡元件(31)包括第三表面(35)，所述第三表面(35)设置有各自限定第三排出区域(33)的一个或更多个第三通口(32)。
9.根据权利要求8所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第三通口(32)随机地定位在所述第三表面(35)上。
10.根据权利要求8所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第三通口(32)中的每个第三通口(32)的第三排出区域(33)与由所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)限定的所述第一排出区域(13)和由所述一个或更多个第二通口(22)中的每个第二通口(22)限定的所述第二排出区域(23)中的至少一个不同。
11.根据权利要求10所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第三通口(32)中的每个第三通口(32)的第三排出区域(33)小于由所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)限定的所述第一排出区域(13)。
12.根据权利要求10所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第三通口(32)中的每个第三通口(32)的第三排出区域(33)小于由所述一个或更多个第二通口(22)中的每个第二通口(22)限定的所述第二排出区域(23)。
13.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述一个或更多个第三通口(32)中的每个第三通口(32)的所述第三排出区域(33)为由所述一个或更多个第一通口(12)中的每个第一通口(12)限定的所述第一排出区域(13)的3％至30％之间。
14.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述第三阻挡元件(31)定位成使得所述第三表面(35)从与所述第一表面(15)相对的一侧面向所述第二表面(25)，并且使得所述一个或更多个第三通口(32)相对于所述一个或更多个第二通口(22)至少部分地偏移。
15.根据前述权利要求中的一项或多项所述的开关装置面板(100)，其特征在于，所述第一阻挡元件(11)为U形，其中，所述第一阻挡元件的中央侧形成固定至所述第一壁(1)的所述第一表面(15)，所述第一阻挡元件的侧向侧(16，17)离开所述第一壁(1)从所述中央侧突出，所述第二阻挡元件(21)为U形并且定位成围绕所述第一阻挡元件(11)，其中，所述第二阻挡元件的中央侧形成所述第二表面(25)并且面向所述第一表面(15)，所述第二阻挡元件的侧向侧(26，27)朝向所述外壳的对应的壁突出并且连接于所述外壳的对应的壁，所述第三阻挡元件(31)相对于所述第二表面(25)从与所述第一阻挡元件(11)相对的一侧定位，所述电弧保护组件(10)进一步包括与所述第一阻挡元件(11)、所述第二阻挡元件(21)和所述第三阻挡元件(31)中的一个或多个操作性地相联的上部盖(50)和下部盖(40)。
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