CN101233593A - 电开关装置以及运行电开关装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电开关装置(1)，其包括第一开关位置(2)和第二开关位置(3)。第一开关位置(2)设在真空腔内部。第二开关位置(3)设在真空腔外部。第一开关位置(2)被第二开关位置(3)围绕。在电开关装置(1)的接通过程中，第一开关位置(2)在时间上先于第二开关位置(3)接通，以及，在断开过程中第一开关位置(2)在时间上后于第二开关位置(3)切断。

Description

电开关装置以及运行电开关装置的方法

技术领域

本发明涉及一种电开关装置，包括设在真空腔内部的第一开关位置和设在真空腔外部的第二开关位置，以及涉及一种运行这种电开关装置的方法。

背景技术

例如由US专利4538039已知一种前言所述类型的电开关装置。在该已知的装置中电开关装置的第一开关位置设在真空腔内部。电开关装置的第二开关位置设在真空腔外部。这些开关位置设计为所谓的真空开关管和压缩气体绝缘的开关位置。这两个开关位置并列布置和彼此独立成形。由此形成一种需要较大空间的装置。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是提供一种前言所述类型的位置需求量小的电开关装置。

上述技术问题在前言所述类型的电开关装置中按照本发明是这样得以解决的，即，第一开关位置被第二开关位置围绕。

通过放弃利用传统的开关位置以及使第一开关位置与第二开关位置在空间上连接，可以构成一种结构紧凑的电开关装置。

此外通过第一开关位置被第二开关位置围绕，可以造成电开关装置的一种有利的介电设计。此外，第二开关位置可以以这样的方式围绕第一开关位置，即，使得第一开关位置免受外部的机械作用。不需要附加的用于保护真空腔的屏障。

本发明的要解决的另一个技术问题是，提供一种用于运行本发明开关装置的方法。

一种运行包括设在真空腔内部的第一开关位置和设在真空腔外部的第二开关位置的电开关装置有利的方法，其中，在接通过程中第一开关位置在时间上先于第二开关位置接通，以及，在断开过程中第一开关位置在时间上后于第二开关位置切断，具有的优点是，可能形成的开关电弧优先出现在第一开关位置上。第二开关位置因受第一开关位置保护可防止触点严重磨损。为构成真空腔的边界采用适当的封闭外套。为保持真空度此封闭外套相应地设计为气密的。若有目的地将开关电弧，例如在接通过程中的飞弧或断开时的电弧，保持在封闭外套内部，电弧便几乎不可能从封闭外套越出。从而有效保护设置在附近的构件，例如第二开关位置、驱动装置或其他构件，防止受电弧的高温作用。由此例如可以为第二开关位置使用开式的开关触点，因为通过封闭外套阻止电弧跃上第二开关位置的触点。

此外一种有利的设计可以规定，第一开关位置和第二开关位置互相导电地并联。

电并联这两个开关位置允许有目的地将要断路的电流转换到两个开关位置之一。为此可以有利地规定，在断开过程中为了熄灭将要断路的电流有目的地将其带给第一开关位置。这例如可以通过在时间上错开这两个开关位置的开关时刻达到。

另一项有利的设计可以规定，第一开关位置有可彼此相对运动的第一和第二触头，它们沿轴向相对置地排列，以及，第二开关位置有可彼此相对运动的第一和第二触头，它们设计为旋转对称的以及同轴于第一开关位置的触头地布置。

轴向相对置的触头沿轴向彼此相对运动。在第一或第二开关位置的触头同轴布置和旋转对称设计的情况下，形成一个有利的介电结构的机体。因此尤其在电开关装置使用于中压和高压范围时，还可以控制更大的电场强度。有利地这两个开关位置应分别有圆柱形互相套装的设计结构。

另一项有利的设计可以规定，在投影图内，断开后第二开关位置的断续间距被一个构成真空腔边界的封闭外套跨接。

在使用可彼此相对运动的触头时在各自触头的断开状态在参与的触头之间形成一个断续间距，它用于触头之间的电位分离。构成真空腔边界的封闭外套必须至少分段地由电绝缘材料组成，为的是能保持第一开关位置的触头互相绝缘。由此避免电流分路，这种电流分路会对开关位置的开关能力带来负面的影响。在例如沿第一开关位置的触头装在其上以及第二开关位置的触头例如也同轴于它布置的那根轴径向的投影图中，封闭外套可以跨接第二开关位置的绝缘位置。由此提供一种穿过打开的第二开关位置对封闭外套进行检查的可能性。采用旋转对称的设计所述的检查可以从许多位置出发实施，从而可以实现快速检查。

此外可以有利地规定，电开关装置有一个包括第一外壳段和第二外壳段的基本上旋转对称的外壳，所述外壳段留有空隙地互相隔开距离布置。

使用旋转对称的外壳段有助于此电开关装置的介电强度。通过电绝缘，这两个外壳段也可以施加不同的电位，不会造成短路之类的。

还可以有利地规定，所述空隙被至少一个电绝缘的固定件跨接，该固定件将第一与第二外壳段连接起来。

为达到这两个外壳段抗弯刚性地连接，可以使用电绝缘的固定件。

固定件可例如设计为板状。多个这种固定件可在两个外壳段的圆周上分布地布设。然而也可以用绝缘管制成固定件以及这种管整个圆周与外壳段连接。由此在各外壳段之间形成刚性连接。若优选地使用板状固定件，则还可以通过各固定件之间的间隙对真空腔封闭外套实施检查。为了在采用管状固定件时也能保证做到这一点，固定件例如可以用一种透明的材料制成。

另一项有利的设计规定，所述空隙是环形空隙。

采用环形的设计避免尖锐的棱边。外壳段介电有利地成形。此外还可以利用该空隙例如固定开关位置的触头。

另一项有利的设计可以规定，可借助第二开关位置的可运动的触头导电地跨接所述空隙。

应用该空隙作为电开关位置的断续间距，可以更充分利用在电开关装置上存在的结构空间。

此外一项有利的设计可以规定，真空腔被一种电绝缘的流体包围。

电绝缘的流体可例如是一种负电气体，如六氟化硫、氮或这些气体的混合物。但也可规定使用一种适当的绝缘油围绕该真空腔。在简单的情况下电绝缘流体可以例如是大气。使用施加高压的流体允许将电开关装置设计成紧凑的结构。由此可以减小空隙或也可以减小各开关位置之间的距离，因为通过电绝缘流体的压缩提高了绝缘强度。

此外可以有利地规定，外壳段是一个可借助电开关装置断开的电流路径的组成部分。

通过恰当的电绝缘固定，所述外壳段可以是可通过此开关装置通断的电流路径的组成部分。为了获得足够的机械强度，外壳段有适当的壁厚。使用恰当的导电材料，如铝或铜，也可以通过外壳段实现低损耗的导电。

另一项有利的设计可以规定，所述环形空隙围绕着所述真空腔。

通过将环形间隙布置在真空腔所在区内，导致电开关装置的一种壳状结构。由此获得一种沿轴向短的开关装置，其中取消了各开关位置的错开。

另一项设计可以有利地规定，至少其中一个外壳段围绕一个传动装置，该传动装置驱动所述开关位置的可运动的触头。

传动装置可例如利用于将驱动运动分配给可运动的触头，以及迫使两个开关位置的触头的运动之间在时间上错开。通过在至少一个外壳段内部的所述配置，传动装置可以通过外壳段本身防止遭受从外部作用的机械力。此外，外壳段可以在一个无磁场的空间内容纳所述传动装置。由此防止在传动装置上形成平行的电流路径，由此例如也可以产生较小的放电。

附图说明

下面借助附图示意性表示的实施例详细说明本发明。

其中：

图1表示通过断开位置的电开关装置的剖视图；

图2表示处于接通位置的电开关装置的剖视图；以及

图3表示第一开关位置的封闭外套的剖视图。

具体实施方式

下面借助图1说明按本发明的电开关装置结构。图1表示电开关装置1。此电开关装置1有第一开关位置2和第二开关位置3。第一开关位置2设计为真空开关管，它在其内部有一个真空腔。第一开关位置2的结构表示在图3中并在相关的说明书部分中详述。

第一开关位置2有旋转对称的结构以及沿第一轴线4与之同轴地排列。第二开关位置3围绕第一开关位置2。第二开关位置3设计为旋转对称的并同轴于第一轴线4布置。第二开关位置3有第一触头5及第二触头6。第二触头6可借助驱动器沿第一轴线4运动。第二开关位置3的第一触头5位置固定地安装。第二开关位置3的触头5、6设计为空心圆柱体以及分别同轴于第一轴线4布置。在第一触头5内侧有许多可运动的接触元件。第二触头6可将一个外套区插入这些可运动的接触元件内，从而可在第二开关位置3的第一触头5与第二触头6之间实现电触点接通。

第一触头5装在第一外壳段7上。外壳段7、8分别设计为基本上旋转对称的以及同轴于第一轴线4布置。在两个外壳段7、8的沿轴向的相对置端之间形成一个环形空隙9。第二开关位置3将环形空隙9用作断续间距。为了稳定，这两个外壳段7、8借助多个电绝缘的固定件10、11互相连接。固定件10、11在两个外壳段7、8的圆周上均匀分布地排列。在一个相对于第一轴线4的垂直投影图中，在第二开关位置3的打开状态，环形空隙9被构成第一开关位置2的真空腔边界的封闭外套23跨接。通过在各固定件10、11之间空留的区域，可以观察检查第一开关位置2的封闭外套23的外壁。这两个开关位置2、3互相电并联。

在第二外壳段8内部设传动装置12。该传动装置12有一根驱动杆13用于传递驱动运动，通过驱动运动起动接通或断开运动。在输出端，从动杆规定用于第一和第二开关位置2、3的可运动触头6、21。在这里传动装置12设计为，在可运动触头6、21的运动开始与结束之间造成一个时间上的错移量。例如可以规定，在接通过程首先运动第一开关位置2的可运动触头21，在这之后接着运动第二开关位置3的可运动触头6。在断开过程可相应地规定，首先运动第二开关位置3的可运动触头6，以及时间上在这之后接着实施第一开关位置2的可运动触头21的运动。

在旋转对称的外壳段7、8的彼此背对端的端侧布设连接部分14、15，它们用于连接馈电线。通过连接部分14、15外壳段7、8可以用作输电系统内部一个要开关的电流路径的组成部分。第二开关位置3的第一触头5通过刚性连接与第一外壳段7导电连接。第二开关位置3的第二触头6通过相应的滑动接触装置与第二外壳段8导电连接。为此第二开关位置3的第二触头6伸缩套筒式可以在第二外壳段8的一个圆柱形部分内移动。在第二开关位置3的第二触头6与第二外壳段8的圆柱形部分之间的交界层内可例如设弹性接触指、螺旋弹簧等作为接触元件。

为了绝缘地固定电开关装置1，采用柱状支座绝缘子16、17、18、19。电开关装置1可以被一种电绝缘的流体包围，例如一种绝缘液体或一种绝缘气体。这例如也可以处于与其余环境相比提高了压力的条件下实施。绝缘介质也可以通过相应的孔口流入电开关装置内部并在那里包围第一开关位置2。

图2表示第一开关位置2处于其接通位置时的第二触头6的位置。现在环形空隙9被空心圆柱形结构的第二触头6跨接。两个外壳段7、8互相电触点接通。现在外壳段7、8是一个导通的电流路径的组成部分。与在第二开关位置3的第一与第二触头5、6之间存在电接触一样，在第一开关位置2的封闭外套23内部，在那里的触头之间也同样建立起电连接。基于上面已说明的第一或第二开关位置2、3时间上前后相继地接通，第一开关位置2起断路器位置的作用，而第二开关位置3起分离位置的作用，因为它通常无电流通断。

下面借助图3中表示的剖面详细说明第一开关位置2的结构。第一开关位置2有第一触头20和第二触头21。第一触头20位置固定地安装。第二触头21可运动地支承并可通过传动装置12驱动。第一开关位置2的触头20、21沿轴向相对置地布设以及可沿第一轴线4彼此相对运动。第一开关位置2的第一触头20通过其在第一外壳段7上的支承与第二开关位置3的第一触头5导电连接。此外，第一开关位置2的第二触头21通过支承体22(见图1、2)以及第二外壳段8与第二开关位置3的第二触头6导电连接。因此，第一触头5、20及第二触头6、21总是有相同的电位。

第一开关位置2的第二触头20、21被封闭外套23围绕。封闭外套23在其内部有一个抽成真空的腔。此抽真空腔也称真空地带。封闭外套23有第一和第二管状绝缘段24、25，在这里，管状绝缘段24、25同轴于第一轴线4排列。这两个管状绝缘段24、25在彼此面对的端部借助金属中心体26相互连接。在中心体26的区域内设第一开关位置2的断续间距。为了收集烧损的残渣，在封闭外套23内部中心体26所在区域内设电极27。在管状绝缘段24、25的彼此背对的端部，第一开关位置2的触头20、21气密地穿过一个壁段延伸。为防止冲击，封闭外套23可通过一个缓冲的包壳围绕。

Claims (13)

1.一种电开关装置(1)，包括设在真空腔内部的第一开关位置(2)和设在真空腔外部的第二开关位置(3)，其特征为：第一开关位置(2)被第二开关位置(3)围绕。

2.按照权利要求1所述的电开关装置(1)，其特征为，第一开关位置(2)和第二开关位置(3)互相导电地并联。

3.按照权利要求1或2所述的电开关装置(1)，其特征为，第一开关位置(2)有可彼此相对运动的第一和第二触头(20、21)，它们沿轴向相对置地布设；以及第二开关位置(3)有可彼此相对运动的第一和第二触头(5、6)，它们设计为旋转对称的以及同轴于第一开关位置(2)的触头(20、21)地布置。

4.按照权利要求1至3之一所述的电开关装置(1)，其特征为，在投影图内，断开的第二开关位置(3)的断续间距被一个构成真空腔边界的封闭外套(23)跨接。

5.按照权利要求1至4之一所述的电开关装置(1)，其特征为，电开关装置(1)具有包括第一外壳段(7)和第二外壳段(8)的基本上旋转对称的外壳，所述外壳段留有空隙(9)地互相隔开距离地布置。

6.按照权利要求5所述的电开关装置(1)，其特征为，空隙(9)被至少一个电绝缘的固定件(10、11)跨接，该固定件将所述第一与第二外壳段(7、8)连接起来。

7.按照权利要求5或6所述的电开关装置，其特征为，所述空隙(9)是环形空隙。

8.按照权利要求5至7之一所述的电开关装置，其特征为，所述空隙(9)可借助第二开关位置(3)的可运动的触头(6)导电地跨接。

9.按照权利要求1至8之一所述的电开关装置(1)，其特征为，所述真空腔被电绝缘的流体包围。

10.按照权利要求5至9之一所述的电开关装置，其特征为，所述外壳段(7、8)是一个可借助电开关装置(1)断开的电流路径的组成部分。

11.按照权利要求7至10之一所述的电开关装置(1)，其特征为，所述环形空隙(9)围绕着真空腔。

12.按照权利要求5至11之一所述的电开关装置，其特征为，至少其中一个外壳段(8)围绕传动装置(12)，该传动装置驱动所述开关位置(2、3)的可运动的触头(6、21)。

13.一种运行包括设在真空腔内部的第一开关位置(2)和设在真空腔外部的第二开关位置(3)的电开关装置(1)的方法，其特征为：在接通过程中所述第一开关位置(2)在时间上先于第二开关位置(3)接通，以及，在断开过程中第一开关位置(2)在时间上后于第二开关位置(3)切断。

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