帶有由溢流閥控制的減壓通道的氣體絕緣的高壓功率開關的製作方法

2023-04-23 06:39:56 1

專利名稱：帶有由溢流閥控制的減壓通道的氣體絕緣的高壓功率開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的氣體絕緣的(gasisolierten)高壓 功率開關(Hochspannungs-Leistungsschalter)。
現有技術氣體絕緣的高壓功率開關在通高壓的電網絡中用於接通及斷開電流，該電流的強 度從非常低的感應電流和電容電流經由正常的負載電流持續直到中等及大的短路電流。典 型地，可利用這種開關在直到幾百kV的電壓範圍中切斷50kA以及更高的範圍中的短路電
流。以上所提到的類型的氣體絕緣的高壓功率開關包括兩個沿著軸線相對於彼 此可動的電弧接觸器(Lichtbogenkontakte)、絕緣噴嘴(IsolierdUse)、用於容納 滅弧氣體(Loschgas)的加熱容積(Heizvolumen)、加熱通道(Heizkanal)和過壓閥 (tiberdruckventil)。對於這種開關，滅弧氣體的壓力由開關電弧(Schaltlichtbogen)的 能量所確定，該開關電弧在開關打開時形成並產生電弧氣體(Lichtbogengas)，並且，加熱 通道沿著軸向取向地(axial ausgerichtet)通入加熱容積中。同時，加熱通道將電弧區 (Lichtbogenzone)與加熱容積相連接，該電弧區軸向上被兩個電弧接觸器所限定且徑向上 被絕緣噴嘴所限定，並且，過壓閥通過打開通入到膨脹空間(Expansionsraum)中的減壓通 道(Entlastungskanal)而限制滅弧氣體的壓力。為了使開關電弧熄滅，此處使用具有良好的電弧熄滅特性的絕緣氣體，該絕緣氣 體在斷開過程中被壓縮且隨後作為滅弧氣體對電弧進行吹噴(beblasen)，直到該電弧在待 被中斷的電流的交零(Nulldurchgang)中熄滅。作為壓縮手段使用由開關驅動器操作並由 此需要驅動能量的壓縮裝置和/或開關電弧本身，開關電弧的在待切斷的電流的高電流階 段釋放的能量被充分利用，以用於在加熱容積中在壓力下儲存熱的電弧氣體(所謂的自吹 噴原理)。按照自吹噴原理工作的開關不消耗驅動能量且此外有利地將絕緣噴嘴的燒損材 料弓丨導到加熱容積中。加熱容積內的壓力以及溫度非線性地且幾乎成二次方地隨電弧的電 流強度而增大。通常，由開關電弧在電弧區中觸發的加熱流以及加熱容積的尺寸優化地被 與低強度及中等強度的電流相協調，因為在被與更高強度的電流相協調的情形下，低電流 時的加熱流通常過分地太小且無法在加熱容積中建立足夠高以用於成功的電弧吹噴的滅 弧氣體壓力。因此，在大的電流的切換(Schalten)中，電弧區中可能形成具有高壓力和高 溫度的電弧氣體，該電弧氣體不僅使絕緣噴嘴而且還使加熱容積承受高的機械負荷和熱負 荷，並且同時，由於高的溫度而具有不利的滅弧氣體特性。開始所提到的類型的開關在文件DE 4412249A1中進行了描述。該開關具有加熱 容積，該加熱容積可通過滅弧氣體的壓力彈性地擴張且具有可逆著復位力被移位的分界 壁。在出現高電流電弧的情況下，加熱容積通過分界壁的移動而擴大，從而使得現在更多的 熱的滅弧氣體可儲存於加熱容積中。為了限制在加熱容積中所產生的滅弧氣體壓力，在非常高的電流強度的情形下設置了布置在加熱容積的沿徑向取向的壁中的過壓閥，該過壓閥通過沿軸向延伸的減壓通道而在高於滅弧氣體壓力的界限值(Grenzwert)時將滅弧氣體 引導到膨脹空間中。

發明內容
如在權利要求中所說明的本發明以如下任務為基礎，S卩，提供開始所提到的類型 的開關，在該開關中，在大的電流的切換中，電弧區中的電弧氣體的壓力受到限制，且同時， 儲存於加熱容積中的滅弧氣體的質量被改善。在根據本發明的開關中，由過壓閥控制的減壓通道具有沿徑向方向延伸的(in radialer Richtung erstreckten)流出截段.(Abstr0mabschnitt)。因此，在大的電流的切 換中，在過壓閥作出響應之後，熱的電弧氣體可沿徑向從電弧區或加熱容積中被引出。一 方面，由此絕緣噴嘴和加熱容積被保護以免受到由熱的電弧氣體導致的過量的熱負荷和機 械負荷。但是另一方面，由此同樣在加熱容積中得到了具有良好質量的滅弧氣體。該良 好的滅弧氣體質量通過如下方式得到保證，即，通過限制電弧區中的電弧氣體的壓力，過 度地熱且過度高壓縮的電弧氣體被保持遠離加熱容積。如果對氣體壓力的限制直到在加 熱容積中才發生，則沿軸向進入加熱容積的熱的電弧氣體沿徑向地從加熱容積中被去除。 由沿軸向流入的熱的電弧氣體引起的加熱容積中的滅弧氣體的循環由此儘可能地被抑制 (imterdrilckt)且由此在加熱容積中所提供的滅弧氣體的溫度保持較低。另外，絕緣噴嘴的 沿著軸向方向的長度也可以保持得較小，因為現在電弧區中的電弧氣體的最大壓力受到了 限制。如果流出截段自構造成筒狀並沿軸向延伸的絕緣噴嘴的狹窄部位(Engstelle) 分支而出(abzweigt)，則電弧區中的電弧氣體的壓力且由此加熱容積中的電弧氣體的壓力 同樣也在出現相當大功率的開關電弧的情況下特別有效地被限制。也就是說，如果過壓閥 響應，則開關電弧通常在噴嘴狹窄部位的整個長度上延伸。那麼，在噴嘴狹窄部位中在流出 截段的右側和左側形成電弧氣體流的兩個滯流點(Staupimkte)，該電弧氣體流利用位於兩 個滯流點之間的部分流通過打開的減壓通道的流出截段逸出到膨脹空間中。通過形成兩個 滯流點，絕緣噴嘴中的氣體壓力事實上無延遲地被降低，且由此絕緣噴嘴和加熱容積極其 迅速地被保護以免受到由熱的電弧氣體產生的所不允許地高的負荷。如果流出截段的通流 橫截面(StrSmungsquerschnitt)等於或大於狹窄部位的通流橫截面，則將實現通常足夠強 的氣體壓力的降低。有利地，流出截段布置在狹窄部位的中部，因為，在這種情況下，在過壓 閥響應後電弧區中的氣體壓力的降低特別大且為將近50 %。在一種特別易於實現的實施形式中，流出截段實施為加熱通道的一部分。在該實 施形式中，以及在上述的帶有成形(einformen)到絕緣噴嘴的狹窄部位中的流出截段的實 施形式中，有利的是，減壓通道的至少一個沿軸向延伸的截段連結到(anschliessen)流出 截段處，並且構造成環狀的過壓閥的閥體可移動地安裝在沿軸向延伸的通道截段中。那 麼，在過壓閥響應之後自電弧區被去除的電弧氣體在於絕緣方面不緊要的(dielektrisch unkritischen)位置處到達到膨脹空間中。來自電弧區的具有高壓力的熱的電弧氣體的有利的流出特性利用根據本發明的 開關的這樣的實施形式來獲得，在該實施形式中，流出截段具有恆定的通流橫截面。在該實施形式中，過壓閥的閥門構件可以製造技術上更簡單的方式構造成彈簧加載板，該彈簧加 載板在低於響應壓力時關閉減壓通道的沿軸向延伸的截段。根據本發明的開關的這樣的實施形式同樣具有良好的流出特性，在該實施形式 中，流出截段作為在電弧氣體壓力的界限值之上的形成於電弧區中的電弧氣體的壓力的函 數而可變。那麼，流出截段通常為過壓閥的一部分，並且可易於與該過壓閥一樣集成到絕緣 噴嘴中，尤其是當過壓閥的可動的閥體為絕緣噴嘴的一部分時。如果噴嘴狹窄部位的沿軸 向延伸的截段形成該閥體，則可獲得布置在絕緣噴嘴中的流出截段。相反，如果噴嘴狹窄部 位形成閥體，則獲得構造成與電弧區連接的加熱通道的進口的流出截段。有利地，至少兩個 沿徑向向外延伸的滑動體裝配在完全地或部分地形成絕緣噴嘴的狹窄部位的閥體上，該滑 動體分別安裝在兩個沿軸向取向的導軌中的一個中，該導軌相對於彼此沿周向方向偏移地 布置，並且復位力被施加給該滑動體。為了獲得絕緣噴嘴的高的機械強度，通常，減壓通道具有多個沿軸向延伸的通道 截段，這些通道截段布置成沿周向方向繞著軸線均勻地分布。為了使作用在絕緣噴嘴處的電場變均勻(homogenisieren)，絕緣噴嘴在其外側的 沿軸向延伸的截段上具有導電的屏蔽部(Abschirmimg)。在過壓閥中可能被應用的金屬部 件以及在減壓通道或絕緣噴嘴的其它空腔中可能仍然存在的熱的電弧氣體則不會損害絕 緣噴嘴的介電強度(dielektrische Festigkeit)。
絕緣噴嘴中的電弧氣體的壓力同樣可以如此被限制，即，流出截段包含開口，該 開口成形到與絕緣噴嘴剛性地相連接的電弧接觸器的管狀的接觸器支架(KontaktMger) 中，並在低於滅弧氣體壓力的界限值時利用過壓閥的響應於壓力差(Differenzdruck)的、 可動的閥體而被關閉。如果開口布置在加熱通道的進入加熱容積的入口(Einmtodimg)處，並在過壓閥 打開時使加熱容積與膨脹空間相連接，則主要沿軸向自加熱通道出現的熱的電弧氣體的射 束(Strahl)在開口處被偏轉，並經由充當減壓通道的流出截段的開口沿著徑向方向被導 入膨脹空間的被管狀接觸器支架沿徑向限定的部分中。有利地，閥體構造成沿軸向取向的套筒，並且可利用加熱通道與加熱容積之間或 加熱容積與膨脹空間或壓縮空間之間的壓力差而被加載。那麼，小的壓力差就足夠用於沿 軸向移動套筒並由此利用較低的力和利用較短的響應時間來驅動過壓閥，因此，在達到響 應壓力後，同樣瞬間地防止了熱的電弧氣體侵入加熱容積中。如果閥體構造成沿徑向可移動的部件，並且可利用電弧區與加熱容積之間、加熱 容積與膨脹空間之間或電弧區與膨脹空間之間的壓力差而被加載，則可以提供對於過壓閥 的可靠的驅動而言足夠高的壓力差以供使用。電弧區的壓力減輕以及由此還有加熱容積的壓力減輕還可如此來達到，S卩，減壓 通道自電弧區經由沿軸向延伸的減壓通道的截段(該截段由輔助噴嘴和電弧接觸器所限 定)以及構造成接觸器支架的開口的流出截段而被導入到膨脹空間中，並且，閥體構造成 沿軸向取向的套筒且可利用沿軸向延伸的減壓通道的通道截段與加熱容積、壓縮空間或膨 脹空間之間的壓力差而被加載。附圖簡述本發明的實施例將在下面參照附圖更詳細地進行說明，此處，

圖1至13顯示了根據本發明的高壓功率開關的七個不同的實施形式，其中圖1，4，7，9，10，11和13各自顯示了穿過斷開時的開關的七個實施形式中的一個 實施形式的、位於軸線之上的部分的、沿軸向進行的剖切的平面圖；圖2，5，8和12按順序各自顯示了斷開期間在限制超壓時的根據圖1，4，7和11的 開關的實施形式中的一個實施形式；以及圖3和6顯示了穿過分別根據圖1和4的開關的、分別沿著III-III和VI-VI進 行的剖切的平面圖。
具體實施例方式在所有附圖中，相同的參考標號涉及功能相同的部件。大部分這些部件在圖1中 設有參考標號。在隨後的圖2至13中，參考標號部分地被省略。顯示在附圖中的根據本發 明的高壓功率開關的七個實施形式各自包含滅弧室殼體1，以及被滅弧室殼體1所容納的 接觸器組件2，該滅弧室殼體1填充有(例如)基於六氟化硫、氮氣、氧氣或二氧化碳或這些 氣體彼此的混合物(例如空氣)的壓縮的絕緣氣體。顯示了在切斷期間被示出的接觸器組 件2的兩個電弧接觸器3，4，其中，構造成噴嘴管的電弧接觸器3沿著軸線5可動地布置，而 電弧接觸器4固定地保持在殼體1中。電弧接觸器4不必必然地為固定的，其同樣可以構 造成可動的。兩個電弧接觸器3，4被絕緣噴嘴6和用於儲存滅弧氣體的加熱容積7同軸地 包圍。加熱容積7實施成沿著周向方向具有矩形截面的環面(Torus)的形式。在意圖用於 通常從200至300kV的額定電壓和用於通常從50至70kA的額定短路斷開電流的開關的情 況下，加熱容積7可通常容納大約1至2升處於壓力下的滅弧氣體。在室的未示出的通電位置，電弧接觸器4的左端部以導電的方式插入構造成管狀 的電弧接觸器3的右端部。斷開時，兩個電弧接觸器3，4彼此分開，並在這種情況下形成建 立在電弧接觸器的兩個端部上的電弧8，該電弧8在電弧區9中燃燒。電弧區9沿軸向被兩 個電弧接觸器3，4限定，並且沿徑向被絕緣噴嘴6和絕緣輔助噴嘴11限定。電弧區9通過 加熱通道10與加熱容積7連通。加熱通道10在絕緣噴嘴6和絕緣輔助噴嘴11之間部分 地沿軸向行進，並在開口 12處通入加熱容積7中。在待切斷的電流的半周期(Halbwelle)中，電弧區9中的壓力通常大於加熱容積 7中的壓力。那麼，加熱通道10引導通過電弧8的能量所形成的電弧氣體流13，該電弧氣 體流13經過開口 12進入加熱容積7。如果在趨近電流的交零時電弧8的加熱效果減弱，則 發生流動逆轉。儲存於加熱容積7中的滅弧氣體14經由開口 12流入加熱通道7中，並被 引導向電弧區9，且在該處至少如此之久地對電弧8進行吹噴，S卩，直到該電弧8在電流交零 中熄滅。吹噴之後，滅弧氣體膨脹到由容器1限定的膨脹空間15中。電弧氣體流13的強度且由此進入加熱容積7中的能通量由電弧8的能量確定。通 常，電弧區9中的電弧氣體的壓力隨待切斷的電流的半周期的電流最大值的平方而增長。 對於極高的短路電流，絕緣噴嘴6中的壓力可變得非常高，並且然後可導致噴嘴損壞。另 外，非常熱的電弧氣體流入加熱容積中，其顯著地降低儲存於該處的滅弧氣體的質量。為了將電弧區9中的電弧氣體的壓力並由此同時將加熱容積7中的滅弧氣體的壓 力和溫度向上地加以限制，根據本發明的開關具有通入膨脹空間15的減壓通道20和過壓 閥30，利用該過壓閥30，電弧氣體13的壓力且由此還有滅弧氣體的壓力通過減壓通道20的打開而在高於分別地在電弧區9中的電弧氣體13和在加熱容積7中的滅弧 氣體14的壓 力的特定值時被限制。在所有實施形式中，出自電弧區9和/或出自加熱容積7的壓力減輕經由沿徑向 方向延伸的減壓通道20的流出截段21而實現。因為電弧空間9中的電弧氣體13的壓力 由此保持在壓力界限值以下，其沿軸向方向的長度須與最大有效壓力成比例地定尺寸的絕 緣噴嘴可有利地具有較短的結構長度。另外，絕緣噴嘴6和加熱容積7由此被保護以免受 到由熱的電弧氣體13產生的過度的熱負荷和機械負荷。另外，因為通過在氣體壓力的界限 值之上的電弧區9中的電弧氣體13的壓力的限制而使得過熱且高度被壓縮的電弧氣體盡 可能地保持遠離加熱容積，所以由此在加熱容積7中獲得質量良好的滅弧氣體14。那麼，在 壓力界限值以下，沿軸向取向的熱的電弧氣體13的流可繼續進入加熱容積7，該流與已經 存在於該處的冷的絕緣氣體混合成滅弧氣體14。當達到或超出壓力界限值時，沿軸向進入 加熱容積的熱的電弧氣體13從加熱容積7沿徑向被去除。那麼，由低於壓力界限值時沿軸 向流入的熱的電弧氣體所引起的加熱容積中的滅弧氣體14的循環停止。在加熱容積中提 供的滅弧氣體14的溫度由此保持得較低，結果是，其良好的質量即使在發生尤其高功率的 開關電弧的情況下也得以保持。在根據圖1至3的根據本發明的開關的實施形式中，沿徑向方向進行的壓力減 輕如此來達到，即，流出截段21自構造成筒狀並沿軸向延伸的絕緣噴嘴6的狹窄部位 16處分支而出。明顯地，減壓通道20的在絕緣噴嘴6中沿軸向行進的截段22連結到 (anschliessen)流出截段21上，其在電弧氣體13的壓力界限值以下利用過壓閥30而被關 閉。過壓閥30具有利用預緊的復位彈簧32而被加載的、環形盤狀的閥體31，該閥體31逆 著彈簧32的力可移動地安裝在沿軸向取向的、連結到通道截段22上的絕緣噴嘴6中的凹 部中。當切斷小的電流(通常最大為最大允許的短路切斷電流的大約5%至大約15% ) 或中等的電流(通常在最大允許的短路切斷電流的至少大約5%至大約15%和大約30%至 大約60%之間)時，主要通過絕緣氣體的加熱以及來自絕緣噴嘴的材料的氣體的釋放而產 生的電弧氣體13的壓力不足以用於打開過壓閥30。根據圖1，氣體13的一部分經由加熱 通道被導入加熱容積7，並在該處與冷的絕緣氣體混合(在形成壓縮的滅弧氣體14的情形 下)。如果待切斷的電流趨近於交零，則滅弧氣體14自加熱容積7經過加熱通道10流入電 弧區9，並對開關電弧8進行吹噴越過交零，直到電流已確定被中斷。當切斷大的電流(通常為最大允許的短路切斷電流的至少大約30%至大約60%) 時，電弧區9中的電弧氣體13的壓力可變得如此高(典型值為30至150bar)，S卩，使得過 壓閥30打開，並且，熱的電弧氣體13的一部分沿徑向從電弧區9中被去除並經由減壓通道 20和打開的過壓閥30流入膨脹空間15 (圖2)。因為開關電弧8明顯地延伸經過噴嘴狹窄 部位16的整個長度，所以在噴嘴狹窄部位中在流出橫截面21的右側和左側形成電弧氣體 流13的兩個滯流點S1和S2 (該滯流點S1和S2環狀地繞著軸線5延伸)，該電弧氣體流 13利用位於兩個滯流點之間的部分流經由打開的減壓通道20的流出截段21洩漏到膨脹 空間15中。通過形成兩個滯流點，絕緣噴嘴6中的氣體壓力實際上無延遲地被降低且由此 絕緣噴嘴6且相應地還有加熱容積7非常快速地被保護以免受到由熱的電弧氣體13產生 的不允許的高的機械負荷和熱負荷。為了達到通常足夠強的氣體壓力的降低，流出截段21的通流橫截面等於或大於狹窄部位16的通流橫截面。通過將流出截段21布置在狹窄部位 16的中部，可達到電弧區9中的氣體壓力的、高達50%的特別大的降低。仍然存在於減壓通道20中或絕緣噴嘴6的其它空腔中的熱的電弧氣體或於過壓 閥中被使用的金屬部件可能降低絕緣噴嘴6的介電強度。絕緣噴嘴6為此在其外側的沿軸 向延伸的截段上具有導電的屏蔽部40，該屏蔽部40使在開關過程中作用在絕緣噴嘴6中的 電場變均勻，並由此屏蔽部其徑向分量。由圖3可以清楚地看到，減壓通道具有多個(此處為四個)沿軸向延伸的通道截 段22，該通道截段22布置成沿周向方向繞著軸線均勻地分布。由此獲得了減壓通道的尺寸 選擇成適合於充分高的壓力降低的通流橫截面以及絕緣噴嘴6的高的機械強度。由圖3還 可以清楚地看到，閥體31以有利於製造的方式構造成平的環。在根據圖4至6的根據本發明的開關的實施形式中，徑向的壓力減輕同樣在絕緣 噴嘴6的狹窄部位16處發生。然而，現在，流出截段21不具有恆定的通流橫截面，而是可 根據高於電弧氣體壓力的界限值的、形成於電弧區9中的電弧氣體的壓力而變化。由圖4 至6可以看出，流出截段21現在屬於過壓閥30，並由此與過壓閥30 —樣集成到絕緣噴嘴6 中。閥體31由絕緣噴嘴的環狀部分形成，該環狀部分包圍著噴嘴6的狹窄部位16。多個 (此處為四個)沿徑向向外延伸的滑動體33裝配在閥體31上，這些滑動體33分別安裝在 多個(此處為四個)沿軸向延伸的引導通道34(這些引導通道34布置成沿周向方向相對 於彼此均勻地偏移)中的一個中，並且通過多個彈簧32利用復位力而被加載。彈簧32如此被設定，即，高於電弧氣體13的壓力的預定的值時，利用電弧氣體13 的壓力而被加載的閥體31在形成徑向流出截段21的情形下被朝向右側移動，並開啟引導 通道34。由圖5可以看出，那麼，電弧氣體13可經由流出截段21、引導通道34和通道截段 22流出到膨脹空間15。在根據圖7和8的根據本發明的開關的實施形式中，流出截段21形成加熱通道10 的過渡到電弧區13中的圓環狀的入口截段。流出截段21明顯地具有恆定的通流橫截面，並 且可通過減壓通道20的沿軸向延伸的截段22或多個沿軸向延伸的截段22以及過壓閥30 而與膨脹空間15連接。當過壓閥30響應時(圖8)，熱的電弧氣體13同樣經過加熱通道7 的入口截段21、該至少一個沿軸向延伸的截段22和現在打開的過壓閥30流出到膨脹空間 15中。在該實施形式中，電弧區9中的電弧氣體13的壓力並不如在前面所描述的實施形式 中的那樣強烈地降低，但是，該實施形式易於製造，並且，使得形成於絕緣輔助噴嘴11的滯 流點與絕緣噴嘴6的滯流點之間的總電弧氣體13的經由減壓通道20的輸送成為可能(如 果加熱容積7中的滅弧氣體的壓力高於電弧空間9中的電弧氣體13的壓力)。同樣，在根據圖9的根據本發明的開關的實施形式中，流出截段21同樣形成加熱 通道10的過渡到電弧區13中的入口截段，但是，流出截段21現在在高於電弧氣體壓力的 界限值時具有作為電弧氣體的壓力的函數而可變化的通流橫截面。相應於根據圖4至6的 根據本發明的開關的實施形式，流出截段21現在是過壓閥30的一部分且因此與該過壓閥 30 一樣集成到絕緣噴嘴6中。在根據圖10至13的根據本發明的開關的三種實施形式中，流出截段21包括開 口，該開口成形到與絕緣噴嘴6剛性地相連接的電弧接觸器3的管狀的接觸器支架中。低 於滅弧氣體壓力的界限值時，開口利用過壓閥30的響應於壓力差的、可動的閥體31而被關
9閉。在根據圖10中的實施形式中，減壓通道20從電弧區9經由減壓通道20的、由輔 助噴嘴11和電弧接觸器3所限定的、沿軸向延伸的截段23和構造成接觸器支架的開口的 流出截段21而通入膨脹空間15。閥體31構造成沿軸向取向的套筒，並且可利用通道截段 23與活塞-缸-壓縮空間50之間的壓力差而被加載，以用於產生小的滅弧氣體的附加量 (Zusatzmenge)。當套筒31穿透過空間50被導入膨脹空間15中或僅僅被導入加熱容積7 中時，充分高的壓力差同樣存在於套筒或閥體31處。在根據圖11和12中的實施形式中，開口 21布置在加熱通道10的進入加熱容積 7的入口 12處。當過壓閥30打開時(圖12)，加熱容積7則與膨脹空間15連接。那麼，當 閥30打開時，主要沿軸向從加熱通道10中出現的熱的電弧氣體13的射束在開口 21處偏 轉，並沿著徑向方向經由充當減壓通道的徑向流出截段21的開口被導入膨脹空間15的、沿 徑向被電弧接觸器3的管狀的接觸器支架所限定的部分中。因此，通過徑向的流出實現了， 高於滅弧氣體壓力的預定的界限值時，一方面，熱的電弧氣體流13被保持儘可能遠離加熱 容積7的內部且已存在於該處的滅弧氣體的質量被保持得較高，且另一方面，電弧區中的 壓力被限制。明顯地，閥體31構造成沿軸向取向的套筒。因此，如所示，多個開口可輕易地存在 於電弧接觸器3的接觸器支架中，這些開口形成流出截段21並保證電弧氣體13的均勻的 流出。導致過壓閥30打開的壓力差明顯地在加熱容積7與活塞-缸-壓縮空間50之間起 作用，套筒21以氣密的方式被導入該壓縮空間50中。如果套筒21從加熱容積7穿透過活 塞-缸-壓縮空間50而被導入膨脹空間中，或者如果套筒21從加熱通道10而僅僅被導入 到加熱容積7中或穿透過加熱容積而被導入到壓縮空間50中且如有必要時穿透過該壓縮 空間50而被導入到膨脹空間15中，則同樣會實現套筒21的類似的控制效果。備選地，閥體31同樣可以構造成沿徑向可移動的部件(如由圖13可以獲悉)。在 根據本發明的開關的該實施形式中，加熱容積7和膨脹空間15之間的壓力差作用到閥體31 上。在閥體31的相應的布置的情況下，電弧區9與膨脹空間15之間的或者加熱容積7與 膨脹空間15之間的壓力差同樣可以沿徑向對閥體31進行加載。與根據圖11和12的實施 形式不同，為電弧接觸器3的接觸器支架中的每個開口 21而需要一單獨被驅動的過壓閥30 的部件作為可動的閥體31。參考標號列表1滅弧室殼體2接觸器組件3，4電弧接觸器5 軸線6絕緣噴嘴7加熱容積8開關電弧9電弧區10加熱通道11絕緣輔助噴嘴
12入口開口
13電弧氣體
14滅弧氣體
15膨脹空間
16狹窄部位
20減壓通道
21流出截段
22，23通道截段
30過壓閥
31閥體
32壓力彈簧
33滑動體
34引導通道
40屏蔽部
50壓縮空間
權利要求
一種氣體絕緣的高壓功率開關，其帶有兩個沿著軸線(5)相對於彼此可動的電弧接觸器(3，4)，絕緣噴嘴(6)，用於容納滅弧氣體(14)的加熱容積(7)，所述滅弧氣體(14)的壓力由在所述開關打開時形成並產生電弧氣體(13)的開關電弧(8)的能量確定，加熱通道(10)，該加熱通道(10)使軸向上由所述兩個電弧接觸器(3，4)所限定且徑向上由所述絕緣噴嘴(6)所限定的電弧區(9)與所述加熱容積(7)相連接，並沿軸向取向地通入所述加熱容積(7)中，以及過壓閥(30)，用於通過打開通入到膨脹空間(15)中的減壓通道(20)來限制所述滅弧氣體(14)的壓力，其特徵在於，所述減壓通道具有沿徑向方向延伸的流出截段(21)。
2.根據權利要求1所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)自所述絕緣噴嘴(6) 的構造成筒狀並沿軸向延伸的狹窄部位(16)分支而出。
3.根據權利要求2所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)的通流橫截面等於或 大於所述狹窄部位(16)的通流橫截面。
4.根據權利要求2或3中任一項所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)布置在 所述狹窄部位(16)的中部。
5.根據權利要求1所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)為所述加熱通道(10) 的一部分。
6.根據權利要求2至5中任一項所述的開關，其特徵在於，所述減壓通道(20)的至少 一個沿軸向延伸的截段(22)連結到所述流出截段(21)處，並且所述過壓閥(30)的構造成 環狀的閥體(31)可移動地安裝在該沿軸向延伸的通道截段(22)中。
7.根據權利要求6所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)作為在電弧氣體壓力 的界限值之上的、形成於所述電弧區(9)中的電弧氣體(13)的壓力的函數而可變。
8.根據權利要求7所述的開關，其特徵在於，所述閥體(31)為所述絕緣噴嘴(7)的一 部分，並由所述噴嘴狹窄部位(16)的沿軸向延伸的截段所形成。
9 .根據權利要求7所述的開關，其特徵在於，所述閥體為所述絕緣噴嘴(6)的一部分並 形成所述噴嘴狹窄部位(16)。
10.根據權利要求8或9中任一項所述的開關，其特徵在於，在所述閥體(31)處裝配有 至少兩個沿徑向向外延伸的滑動體(33)，所述滑動體(33)分別安裝在沿周向方向相對於 彼此偏移地布置的、沿軸向取向的兩個引導通道(34)中的一個中並利用復位力而被加載。
11.根據權利要求6所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)具有恆定的通流橫截面。
12.根據權利要求6至11中任一項所述的開關，其特徵在於，所述減壓通道(20)具有 多個布置成沿周向方向繞著所述軸線(5)均勻地分布的、沿軸向延伸的通道截段(22)。
13.根據權利要求1至12中任一項所述的開關，其特徵在於，所述絕緣噴嘴(6)具有導 電的屏蔽部(40)。
14.根據權利要求1所述的開關，其特徵在於，所述流出截段(21)包含開口，所述開口 成形到與所述絕緣噴嘴(6)剛性地相連接的電弧接觸器(3)的管狀的接觸器支架中並在低於滅弧氣體壓力的界限值時利用所述過壓閥(30)的響應於壓力差的、可動的閥體(31)而 被關閉。
15.根據權利要求14所述的開關，其特徵在於，所述開口(21)布置在所述加熱通道 (10)的進入所述加熱容積(7)的入口(12)處並在打開的過壓閥(30)的情形下使所述加熱 容積(7)與所述膨脹空間(15)相連接。
16.根據權利要求15所述的開關，其特徵在於，所述閥體(31)構造成沿軸向取向的套 筒，並且可利用加熱通道(10)與加熱容積(7)之間的或加熱容積(7)與膨脹空間(15)或 壓縮空間(50)之間的壓力差而被加載。
17.根據權利要求15所述的開關，其特徵在於，所述閥體(31)構造成沿徑向可移動的 部件，並且可利用電弧區(9)與加熱容積(7)之間的、加熱容積(7)與膨脹空間(15)之間 的或電弧區(9)與膨脹空間(15)之間的壓力差而被加載。
18.根據權利要求14所述的開關，其特徵在於，所述減壓通道(20)自所述電弧區(9) 經由所述減壓通道(20)的、由輔助噴嘴(11)及所述電弧接觸器(3)所限定的沿軸向延伸 的截段(23)及所述構造成所述接觸器支架的開口的流出截段(21)而被導入到所述膨脹空 間(15)中，並且，所述閥體(31)構造成沿軸向取向的套筒且可利用所述減壓通道(20)的 沿軸向延伸的通道截段(23)與所述加熱容積(7)、壓縮空間(50)或所述膨脹空間(15)之 間的壓力差而被加載。
全文摘要
一種氣體絕緣的高壓功率開關，包含兩個沿著軸線(5)相對於彼此可動的電弧接觸器(3，4)、絕緣噴嘴(6)、用於容納滅弧氣體(14)的加熱容積(7)、加熱通道(10)和過壓閥(30)。對於該開關，滅弧氣體(13)的壓力通過開關電弧(8)的能量確定，該開關電弧(8)在開關打開時形成並產生電弧氣體(14)，並且，加熱通道(10)沿軸向取向地通入所述加熱容積(7)中。同時，加熱通道(10)連接電弧區(9)，該電弧區(9)沿軸向由兩個電弧接觸器(3，4)限定且沿徑向由絕緣噴嘴(6)限定，並且，過壓閥(30)通過打開通入膨脹空間(15)的減壓通道(20)限制滅弧氣體(14)的壓力。對於該開關，在大的電流的切換中，電弧區(9)中的電弧氣體(13)的壓力應被限制，且同時，儲存於加熱容積(7)中的滅弧氣體(14)的質量應被改善。這一點如此來實現，即，減壓通道(20)具有沿徑向方向延伸的流出截段(21)。
文檔編號H01H33/74GK101828242SQ200780101194
公開日2010年9月8日 申請日期2007年10月16日 優先權日2007年10月16日
發明者A·伊奧達尼迪斯, C·弗蘭克, L·尼邁耶, M·西格 申請人:Abb研究有限公司