CN101425426B - 高压功率断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压功率断路器，其具有两个对置的燃弧接触件，它们由绝缘材料喷嘴包围。另外存在两个在绝缘材料喷嘴外部对置的主电流接触件，每个主电流接触件配置给两个燃弧接触件中的一个。高压功率断路器设置有用于将绝缘气体流(27，28)从两个燃弧接触件之间的区域导出的装置，其中，在绝缘材料喷嘴外部从两个方向各将一个绝缘气体流(39，47)朝主电流接触件引导。设置有分流装置，其这样设置有用于由从两个燃弧接触件之间的区域导出的绝缘气体流(27，28)中分流绝缘气体的装置，使得朝主电流接触件流动的两个绝缘气体流(39，47)对大致存在于两个主电流接触件的区域中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该区域中的绝缘气体基本上不移动。

Description

高压功率断路器

技术领域

本发明涉及一种绝缘气体填充的高压功率断路器，该高压功率断路器包括：两个彼此对置的燃弧接触件，这些燃弧接触件由一个绝缘材料喷嘴包围；两个在该绝缘材料喷嘴外部彼此对置的主电流接触件，这些主电流接触件中的每一个对应配置给这两个燃弧接触件中的一个；以及用于将绝缘气体流从这两个燃弧接触件之间的区域导出的装置，其中，在该绝缘材料喷嘴外部从两个方向各将一个绝缘气体流朝这些主电流接触件的方向引导。

背景技术

这种高压功率断路器大体已经公知。用于将绝缘气体流从两个燃弧接触件之间的区域导出的装置在此具有将由电弧加热并且膨胀的绝缘气体引导到高压功率断路器的其它区域中的任务。热的绝缘气体以此方式不仅可以减压，而且由于与存在于被流过的区域中的冷的绝缘气体混合以及由于热量传递给高压功率断路器的被流过的构件也进行热的绝缘气体的冷却。

在此重要的是，在高压功率断路器的一个状态中——在该状态中两个主电流接触件和两个燃弧接触件不再彼此连接，两个主电流接触件之间的通过绝缘气体实现的绝缘在任何情况下都这样大，使得在任何情况下都保证在电方面的分开。由此意义相同的是，在任何情况下必须得到两个分开的主电流接触件之间的绝缘气体的绝缘能力、即两个主电流接触件的所谓的电阻。

使用尽可能少的绝缘气体的要求使得高压功率断路器的用绝缘气体填充的区域变得越来越小并且同时绝缘气体的密度也选择得越来越低。其结果是，在绝缘材料喷嘴外部从两个方向大致沿纵向轴线朝主电流接触件的方向被引导的两个绝缘气体流可能情况下不再具有足够的绝缘能力，由此在高压功率断路器的前面所述的状态中可能情况下不再保证两个主电流接触件在电方面分开。尤其存在可能性：两个流入到两个主电流接触件的区域中的绝缘气体流中的至少一个由至少还这样被加热的绝缘气体构成，使得不再可靠地得到两个主电流接触件在电方面的分开。这主要这样产生：热的绝缘气体比冷的绝缘气体具有较低的绝缘能力。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种高压功率断路器，在该高压功率断路器中，在一个状态中——在该状态中两个主电流接触件和两个燃弧接触件不再彼此连接，在任何情况中都保证两个主电流接触件在电方面分开。

根据本发明，提出了一种绝缘气体填充的高压功率断路器，该高压功率断路器包括：两个彼此对置的燃弧接触件，这些燃弧接触件由一个绝缘材料喷嘴包围；两个在绝缘材料喷嘴外部彼此对置的主电流接触件，这些主电流接触件中的每一个对应配置给两个燃弧接触件中的一个；以及用于将绝缘气体流从两个燃弧接触件之间的区域导出的装置，其中，在绝缘材料喷嘴外部从两个方向各将一个绝缘气体流朝主电流接触件的方向引导，其中，设置有分流装置，所述分流装置这样设置有用于由从两个燃弧接触件之间的区域导出的绝缘气体流中分流绝缘气体的装置，使得朝主电流接触件的方向流动的两个绝缘气体流对大致存在于两个主电流接触件的区域中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该区域中的绝缘气体基本上不移动。

在开头所述类型的高压功率断路器中，该任务通过本发明这样来解决：设置有分流装置，所述分流装置这样设置有用于由从两个燃弧接触件之间的区域导出的绝缘气体流中分流绝缘气体的装置，使得朝主电流接触件的方向流动的两个绝缘气体流对大致存在于两个主电流接触件的区域中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该区域中的绝缘气体基本上不移动。

在高压功率断路器过渡到关断的终端位置中之前，断路器的内室中的绝缘气体基本上是冷的。通过在分开过程中产生的电弧，至少加热在燃弧接触件之间存在于绝缘材料喷嘴的内部的绝缘气体。该绝缘气体膨胀并且主要产生两个绝缘气体流，这些绝缘气体流在绝缘材料喷嘴外部从两个方向大致沿纵向轴线朝主电流接触件的方向被引导。因为这两个绝缘气体流的作用根据本发明大小大致相等，所以存在于分开的主电流接触件的区域中的绝缘气体基本上不移动，而是在那里在很大程度上保留。在此涉及冷的绝缘气体，该冷的绝缘气体通过绝缘材料喷嘴与电弧分开并且由此也不被加热。即该冷的绝缘气体由于两个流入的绝缘气体流的大小大致相等的作用而基本上不变化地保持在两个分开的主电流接触件的区域中。如果情况确实如此的话，则冷的绝缘气体仅短暂并且仅稍微被加热。由此意义相同的是，存在于分开的主电流接触件之间的绝缘气体的绝缘能力基本上不变化。

有利地，由于两个流入的绝缘气体流，存在于两个分开的主电流接触件的区域中的冷的绝缘气体必要时还被压缩，由此，该绝缘气体的绝缘能力甚至还得到改善。

总之，由此在根据本发明的高压功率断路器中在关断的终端位置中在任何情况下都保证主电流接触件在电方面分开。

有利的是，分流装置具有孔，绝缘气体可以通过该孔分流。

有利的是，所述孔的横截面积这样选择，使得朝主电流接触件的方向流动的两个绝缘气体流大小大致相等。

有利的是，分流装置具有多个孔。

有利的是，这些孔设置在不同的平面中。

有利的是，这些孔彼此相对错位地设置。

有利的是，所述孔、尤其是所述孔的横截面积可变化，尤其是与燃弧接触件的运动一起可变化。

有利的是，分流装置用金属、优选用铝制造。

有利的是，两个燃弧接触件可以分别与所属的主电流接触件一起运动。

有利的是，六氟化硫(SF6)或者氮(N2)或者四氟甲烷(CF4)或者它们的混合物作为绝缘气体。

附图说明

从下面对本发明的在附图中所示的实施例的说明中得到本发明的其它特征、使用可能性和优点。在此，所说明或者描述的全部特征本身或者以任意组合构成本发明的主题，而与其在权利要求书中的总结或其回引以及与其在说明书或者附图中的表达或描述无关。

图1示出了根据本发明的高压功率断路器的实施例的示意性纵向剖面，图2示出了图1的高压功率断路器的分流装置的立体视图。

具体实施方式

图1中示出了一个高压功率断路器10，该高压功率断路器具有一个纵向轴线11并且基本上构造成旋转对称的。在瓷壳体13的用绝缘气体填充的内室中安置有一个具有所属的第一主电流接触件16的梅花形的燃弧接触件15以及一个具有所属的第二主电流接触件18的销形的燃弧接触件17。六氟化硫(SF6)或者氮(N2)或者四氟甲烷(CF4)或者它们的混合物在此可以作为绝缘气体。

主电流接触件16、18设置在燃弧接触件15、17的径向外部。接触件15、16以及接触件17、18彼此相对同轴地取向并且可以分别一起在纵向轴线11的方向上彼此相对移动，确切地说从短接的、由此接通的终端位置移动到分开的、由此关断的终端位置中以及再反过来。在接通的终端位置中，全部接触件15、16、17、18彼此接触，由此，电流可以流动经过接触件。在关断的终端位置中，接触件15、16和接触件17、18彼此分开，由此，没有电流可再流动。

一个绝缘材料喷嘴20与梅花形的燃弧接触件15和所属的第一主电流接触件16连接，该绝缘材料喷嘴包围两个燃弧接触件15、17，此外，该绝缘材料喷嘴这样构造，使得销形的燃弧接触件17伸入到绝缘材料喷嘴20中并且可以使该绝缘材料喷嘴闭合。由此，在接通的终端位置中没有绝缘气体可以流动通过绝缘材料喷嘴20。在从接通的终端位置过渡到关断的终端位置中时产生电弧22，该电弧加热绝缘气体并且由此导致梅花形的燃弧接触件15的内部的绝缘气体膨胀。另外，在该过渡时，销形的燃弧接触件17从绝缘材料喷嘴20伸出来，使得此后绝缘气体可以流动穿过绝缘材料喷嘴20。

图1中在关断的终端位置中示出了接触件15、16、17、18。这意味着，接触件15、16在图1中向左并且接触件17、18在图1中向右已经彼此相对运动。在接触件15、16、17、18的这种分开运动中，如已经提及的那样，在燃弧接触件15、17之间产生电弧22。销形的燃弧接触件17一从绝缘材料喷嘴20移出来，该电弧22就被绝缘气体吹，该绝缘气体从一个储存腔24通过通道25输送给绝缘材料喷嘴20的存在电弧22的那个区域。在存在于两个燃弧接触件15、17之间的所述区域中，绝缘气体由电弧22加热并且膨胀，确切地说朝梅花形的燃弧接触件15的方向以及朝销形的燃弧接触件17方向，即在图1中向左和向右。这在图1中用箭头27、28表示，这些箭头应表示相应的绝缘气体流。这两个热的绝缘气体流27、28从两个燃弧接触件15、17之间的区域导出并且排走。

绝缘气体流27到达一个第一气体室30中，该第一气体室由一个承载梅花形的燃弧接触件15的管31限定边界。绝缘气体流27通过管31中的孔32到达一个第二气体室34中，该第二气体室由管31和一个对梅花形的燃弧接触件15、第一主电流接触件16和绝缘材料喷嘴20进行导向的承载件35限定边界并且由此处于第一气体室30的径向外部。绝缘气体流27通过承载件35中的孔36到达一个第三气体室37中，该第三气体室构造在承载件35与瓷壳体13之间并且由此处于第二气体室34的径向外部。在该气体室37中，绝缘气体又朝主电流接触件16、18的方向回流。这在图1中用箭头39表示，该箭头应表示相应的绝缘气体流。绝缘气体流39因此相对于纵向轴线11大致平行地并且朝两个主电流接触件16、18的方向取向。

绝缘气体流28到达一个第四气体室41中，该第四气体室由一个对销形的燃弧接触件17和所属的第二主电流接触件18进行导向的承载件42形成。绝缘气体流28通过承载件42中的孔43到达一个第五气体室45中，该第五气体室构造在承载件42与瓷壳体13之间并且由此处于第四气体室41的径向外部。在该第五气体室45中，绝缘气体又朝主电流接触件16、18的方向回流。这在图1中用箭头47表示，该箭头应表示相应的绝缘气体流。绝缘气体流47因此相对于纵向轴线11大致平行地并且朝两个主电流接触件16、18的方向取向。

在孔36的区域中、即在从第二气体室34过渡到第三气体室37中的区域中设置有一个分流装置50。借助于该分流装置50，通过第二气体室34过来的绝缘气体流27的绝缘气体分流到一个第六气体室51中。第六气体室51在此在轴向方向上紧接着第二和第三气体室34、37。在第三气体室37中流出的绝缘气体流39由此与通过第二气体室34过来的绝缘气体流27相比较减少了分流到第六气体室51中的绝缘气体。

图2中详细地示出了分流装置50。分流装置50基本上构造成旋转对称的，相对于纵向轴线11同轴地设置并且优选由铝构成。作为替换方案，分流装置50也可以用塑料、例如PTFE制成。分流装置50具有一个导向圆柱体53，根据图1，管31插过该导向圆柱体，该管在分流装置50的区域中与一个伸入到第六气体室51中的驱动杆54连接。驱动杆54由此通过管31与梅花形的燃弧接触件51和所属的第一主电流接触件16耦合。

在本实施例中，销形的燃弧接触件17和所属的第二主电流接触件18构造成固定的。从接通的终端位置到关断的终端位置的过渡由此在本实施例中描述的高压功率断路器10中单独通过梅花形的燃弧接触件15和所属的第一主电流接触件16的运动来进行。

作为替换方案，销形的燃弧接触件17和所属的第二主电流接触件18可构造成不固定的，而是梅花形的燃弧接触件15和所属的第一主电流接触件16的运动借助于传动装置或者连杆这样传递给销形的燃弧接触件17和所属的第二主电流接触件18，使得它们实施反向运动。

紧接着导向圆柱体53，图2的分流装置50前后相继地具有一个轴向取向的圆柱体57以及一个径向取向的盘58。圆柱体57的直径小于盘58的直径。在圆柱体57中例如包括一些肾形的孔60。分流装置50通过盘58对气体密封地与承载件35和瓷壳体13连接，由此给第六气体室51仅可以通过孔60输送绝缘气体。

根据图1，绝缘气体可以由孔36的区域、即由从第二气体室34过渡到第三气体室37的区域通过圆柱体57中的孔60流动到第六气体室51中。图1中借助于箭头62表示所述流出的绝缘气体。

流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量与流动阻力相关，分流装置50以该流动阻力抵抗流出的绝缘气体。该流动阻力又基本上与分流装置50的孔60的横截面积相关。在此，该横截面积越大，则越多的绝缘气体流出到第六气体室51中，或者说该横截面积越小，则越少的绝缘气体流出到第六气体室51中。

如已经描述的那样，绝缘气体流27被引导穿过第一、第二和第三气体室30、34、37，以便然后作为绝缘气体流39又朝主电流接触件16、18的方向回流。在此，在绝缘气体流27的该路径上通过分流装置50使绝缘气体流27的确定体积或者确定量分流到第六气体室51中，由此，绝缘气体流39与绝缘气体流27相比较减少了分流到第六气体室51中的绝缘气体。如也已经描述的那样，绝缘气体流28被引导穿过第四和第五气体室41、45，以便然后作为绝缘气体流47朝主电流接触件16、18的方向回流。

分流装置50的孔60的横截面积这样选择，使得绝缘气体流39大致等于绝缘气体流47。即通过分流装置50使大致刚好这样多的绝缘气体导出到第六气体室51中，使得在箭头39、47的方向上流入到主电流接触件16、18上的两个绝缘气体流大小大致相等或者其对后面描述的第七气体室65中的绝缘气体的作用大小大致相等。

其结果是，在绝缘材料喷嘴20的径向外部处于一个在图1中被标记为第七气体室65的区域中的绝缘气体从两个方向被大小大致相等的绝缘气体流39、47加载并且由此基本上位置固定地保留在第七气体室65中。处于第七气体室65中的绝缘气体因此基本上不移动，而是该绝缘气体通过两个根据箭头39、47反向地过来的、大小大致相等的绝缘气体流基本上保持在第七气体室65的区域中并且必要时由两个绝缘气体流39、47压缩。

如开头已经描述的那样，绝缘气体流27、28通过由电弧22加热绝缘气体而产生。绝缘气体流27、28因此涉及热的绝缘气体。与此不同，处于第七气体室65中的绝缘气体不是由电弧22加热，因为该绝缘气体通过绝缘材料喷嘴20与电弧22分开。第七气体室65中的绝缘气体因此涉及冷的绝缘气体。

因此，通过所描述的绝缘气体流39、47不使第七气体室65中的冷的绝缘气体移动，而是保持在那里并且必要时压缩。这意味着，基本上没有热的绝缘气体到达第七气体室65的区域中。但是由此意义相同的是，绕着两个主电流接触件16、18的、如已经描述的那样大致与第七气体室65相应的区域被填充以冷的绝缘气体并且保留。因此基本上没有热的绝缘气体到达两个主电流接触件16、18之间的区域中。由此，两个主电流接触件16、18之间的绝缘基本上与存在于那里的冷的绝缘气体相关地保留并且如果情况确实如此话仅不显著地受热的绝缘气体影响。

在前面描述的实施例中，两个绝缘气体流39、47被调节得大小大致相等，以便以此方式实现第七气体室65中的绝缘气体不移动。在此，按照图1中的视图出发点在于，高压功率断路器10的直径在纵向轴线11的方向上基本上保持相等。由此，大小大致相等的绝缘气体流39、47基本上对存在于第七气体室65中的绝缘气体也具有大小相等的作用。

但是根据高压功率断路器10的尺寸或者其它构型也可能的是，大小大致相等的绝缘气体流可以使存在于第七气体室65中的绝缘气体移动。因此，在这种较一般的情况中，重要的不是两个绝缘气体流39、47，而是这些绝缘气体流对存在于第七气体室中的绝缘气体的作用。在此重要的是，朝主电流接触件16、18的方向流动的两个绝缘气体流39、47对大致存在于第七气体室65中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该气体室65中的绝缘气体基本上不移动。因此，借助于分流装置50分流出这样多的绝缘气体，使得两个绝缘气体流39、47对主电流接触件16、18之间的区域中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该绝缘气体基本上不移动，而是在那里在很大程度上位置固定地保留。

如已经描述的那样，分流到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量可以借助于分流装置50的构型来影响。尤其是该影响可以借助于所描述的孔60来进行。不言而喻，在此也可以存在两个圆柱体和/或两个盘，它们具有附加的孔，其中，孔可以径向或者轴向地设置在不同的平面中，和/或其中，孔可以串联或并联连接。作为替换方案或者附加地，在此也可以在分流装置50的盘58中再包括一些孔。也不言而喻，分流装置50也可以设置有其它部分，所述其它部分具有一些孔，借助于这些孔可以影响流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量。另外，不言而喻，也可以采取作为替换方案的或附加的措施，以便影响流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量。因此，圆柱体和盘中的孔可以具有在圆周方向上错位的布置形式，该布置形式可以对流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量具有影响。必要时孔本身的不同构型对流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量也可以具有影响。

另外，孔可以构造成可变的。尤其是孔的打开横截面可以在接通的终端位置与关断的终端位置之间变化。这例如可以这样实现：分流装置50设置有一个可纵向移动的或可转动的构件，该构件与两个燃弧接触件15、17的彼此相对进行的运动一起实施相应的纵向运动或转动运动并且由此使孔60或多或少地强地闭合或者打开。

由此，关于分流装置50存在多种可能性和措施，借助于这些可能性和措施可以影响流出到第六气体室51中的绝缘气体的体积或者量。

如已经描述的那样，分流装置50设置在绝缘气体流27的路径中。不言而喻，相应的分流装置也可以存在于绝缘气体流28的路径中或者给两个绝缘气体流27、28的路径中的每一个各配置一个分流装置。另外，不言而喻，分流装置50不必设置在图1中所示的高压功率断路器10的所示部位上，而是也可设置在两个绝缘气体流27、28中的一个的路径中的其它部位上。

Claims (14)

1.绝缘气体填充的高压功率断路器（10），该高压功率断路器包括：两个彼此对置的燃弧接触件（15，17），这些燃弧接触件由一个绝缘材料喷嘴（20）包围；两个在该绝缘材料喷嘴（20）外部彼此对置的主电流接触件（16，18），这些主电流接触件中的每一个对应配置给这两个燃弧接触件（15，17）中的一个；以及用于将绝缘气体流（27，28）从这两个燃弧接触件（15，17）之间的区域导出的装置，其中，在该绝缘材料喷嘴（20）外部从两个方向各将一个绝缘气体流（39，47）朝这些主电流接触件（16，18）的方向引导，其特征在于：设置有分流装置（50），所述分流装置这样设置有用于由从这两个燃弧接触件（15，17）之间的区域导出的绝缘气体流（27，28）中分流绝缘气体的装置，使得朝这些主电流接触件（16，18）的方向流动的两个绝缘气体流（39，47）对大致存在于这两个主电流接触件（16，18）的区域中的绝缘气体具有大小大致相等的作用，由此，该区域中的绝缘气体基本上不移动。

2.根据权利要求1所述的高压功率断路器（10），其中，所述分流装置（50）具有孔（60），绝缘气体可以通过该孔分流。

3.根据权利要求2所述的高压功率断路器（10），其中，所述孔（60）的横截面积这样选择，使得朝这些主电流接触件（16，18）的方向流动的两个绝缘气体流（39，47）大小大致相等。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的高压功率断路器（10），其中，所述分流装置（50）具有多个孔（60）。

5.根据权利要求4所述的高压功率断路器（10），其中，这些孔（60）设置在不同的平面中。

6.根据权利要求4所述的高压功率断路器（10），其中，这些孔（60）彼此相对错位地设置。

7.根据权利要求2或3所述的高压功率断路器（10），其中，所述孔（60）是可变化的。

8.根据上述权利要求1至3中任一项所述的高压功率断路器（10），其中，所述分流装置（50）用金属制造。

9.根据上述权利要求1至3中任一项所述的高压功率断路器（10），其中，两个燃弧接触件（15，17）可以分别与所属的主电流接触件（16，18）一起运动。

10.根据上述权利要求1至3中任一项所述的高压功率断路器（10），其中，六氟化硫（SF6）或者氮（N2）或者四氟甲烷（CF4）或者其中至少二者的混合物作为绝缘气体。

11.根据权利要求5所述的高压功率断路器（10），其中，这些孔（60）彼此相对错位地设置。

12.根据权利要求2或3所述的高压功率断路器（10），其中，所述孔（60）与这些燃弧接触件（15，17）的运动一起可变化。

13.根据权利要求2或3所述的高压功率断路器（10），其中，所述孔（60）的横截面积可变化。

14.根据上述权利要求1至3中任一项所述的高压功率断路器（10），其中，所述分流装置（50）用铝制造。

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