CN102449717B - 断路器 - Google Patents
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Abstract
一种高压断路器(1)包括充有灭弧剂的中断室(2)，其中所述中断室(2)包括同轴布置的至少两个可分离的电弧接触件(12，13)和电弧区(10)，在中断过程期间，在所述电弧区(10)中可产生电弧(14)。所述中断室(2)还包括至少两个入口(15a，15b)和位于两个入口(15a，15b)之间的至少一个出口(20a)。所述入口(15a，15b)和所述至少一个出口(20a)与所述电弧区(10)以流体的方式连接，使得所述电弧(14)在至少三个电弧中断区可通过灭弧流(25，25a，25b)熄灭，在增压和将所述灭弧剂的一部分引入所述电弧区(10)之后所述灭弧流(25，25a，25b)离开所述至少两个入口(15a，15b)流入所述电弧区(10)，并且将一定量的所述灭弧流(25，25a，25b)通过所述出口引出所述电弧区(10)。
Description
技术领域
本发明涉及高压电路断路器(electric circuit breaker)，更具体而言，涉及气吹式(gas-blast type)电路断路器的改进。
背景技术
目前，从电源(如发电机)引出至用户的大部分输电线路通过至少一个断路器进行针对绝缘故障或过载的保护。在许多情况下，该断路器由机械开关装置形成，该开关装置包括导体端子对和用于打开和关闭所述端子之间的间隙的桥接构件。由于不可能瞬间中断高电压或大电流，拉开导体端子后在膨胀的间隙中出现的电弧往往在诸如压缩空气或六氟化硫之类的绝缘气体环境中扩展(spread)和断开(broken)。高压断路器市场越来越多地由自吹技术主导着。
文件FR 2575594公开了一种有代表性的使用SF6作为灭弧剂的这类自吹式断路器(GCB)。该文件公开了可动电触头和固定电触头的布置，可动电触头和固定电触头位于电弧区中，使得在电弧区中产生电弧。FR 2575594提出布置一种压力室组件，该组件经通道以流体的方式连接到充有SF6的电弧区，以用于通过防止电弧在初次熄灭之后再生来提高断路质量。
现在，最高的近区故障(short-line fault)额定值(SLF)由诸如罐式SF6压气断路器(puffer circuit breaker)的压气式气体断路器提供保护(cover。如果要通过使用这种压气式断路器来实现50kA、245/300kV以上的极限，则需要昂贵的接地线或均压电容(grading capacitance)。
也已经尝试升级(scale-up)已知的自吹技术压气断路器以在具有450欧姆的60Hz环境中经受在300kV下63kA的额定值，而不产生延时。
现有技术GCB通常以充有绝缘气体的灭弧室(也称为中断室(interruption chamber))为特征，其中所述室沿纵向轴线延伸并且设计成大致径向对称，即，关于所述纵向轴线旋转对称。灭弧室还包含至少两个同轴布置且面向彼此的可分离的电弧接触件以及在所述至少两个电弧接触件之间形成的电弧区。在断开连接/中断过程中，电弧在该至少两个电弧接触件之间燃烧，并且在接触件分离时加热所述电弧区内的绝缘气体。加热导致GCB的电弧区内的绝缘气体的压力增加。所述增压气体允许通过在电弧接触件和灭弧室之间的至少一个专用环形间隙以及通过邻近纵向轴线布置在接触件中的腔体(如有)逸出，使得出现的流动路径各自构成优选地最佳的气体喷嘴。因此，术语喷嘴不限于绝缘喷嘴等，而是指其功能。
利用此类升级的已知自吹技术压气断路器实现上述额定值的尝试失败，因为预计会有这样的最高压力，即，其导致GCB的材料机械失效，并且由于相关联的2000K以上的高温而导致绝缘气体的介电抵抗(dielectric withstand)不期望地降低。
有两种主要情况是高压断路器(尤其是高压交流断路器)必须能够耐受的。第一种情况被称为近区故障(SLF)，第二种情况被称为端子故障(T100a)。
在GCB的情况下，电弧区内的压力需要相对较高，以便在近区故障的情况下以可靠方式熄灭电弧。遗憾的是，一段时间内的高压增加了对断路器结构的热负荷。在端子故障情况下的情形与此完全不同，在端子故障的情况下，电弧区内实际存在的压力值超过可靠地熄灭电弧所需的且相对较低的压力值。因此，在GCB的情况下，气体喷嘴在SLF的情况下应能够承受电弧区内的压力，并且能够经受T100a条件。
在IEEE Transactions on Power Delivery，Vol.12，No.2(《IEEE输电汇刊》1997年4月第12卷第2期)中公开的文章“Investigation ofTechnology for Developing Large Capacity and Compact Size GCB”提出了一种通过采用不同的喷嘴几何形状用于实现上述额定值的不同的解决方案。该喷嘴相比现有技术GCB的不同在于分配至可动灭弧触头的内喷嘴，其中该内喷嘴有助于形成在发生SLF时热中断所需的局部较高的气体压力，而不仅仅增加GCB的专用压气室内的压力。
仍然存在以下缺点：已知高压气体会引起高温，这种高温又是介电中断所不期望的，因为气体在2000K以上会变得导电，使得在使用SF6气体作为GCB中的灭弧剂的情况下，无法切合实际地使用该气体来断开电弧。
发明内容
因此，本发明的总体目的是提供一种断路方法和一种断路器，对于在300kV下超过约50kA的额定值来说，所述断路方法和断路器能以可靠且经济的方式克服已知装置的至少一些缺点。本发明的另一个目的是提供一种方法和一种单室装置，该装置适合使用气体作为绝缘灭弧剂的自吹式交流断路器。
根据本发明，该目的通过如独立权利要求中提出的主题来实现。
在第一方面，公开了一种用于高压断路的方法。所述方法包括下列步骤：
●提供充有灭弧剂的中断室，所述中断室包括一个电弧区和至少两个布置成同轴相对于彼此可动的可分离的电弧接触件；
●通过使至少两个电弧接触件彼此远离地运动而将其分离，使得在电弧区中在所述电接触件之间产生电弧；
●在至少三个中断区内中断所述电弧，其中形成两组中断区，其中一组具有至少一个中断区，并且其中两个组由出口分离，所述灭弧剂的一部分通过该出口引出所述电弧区。
术语中断区和电弧中断区应广义地理解为在其中由灭弧剂的灭弧流中断电弧的区域。
术语中断区将被本领域的技术人员理解为其中电弧实际上被中断的区、区域或地方。
本发明的HV断路方法在下文中也称为多中断区方法。电弧在断开过程期间被分成片段，但所有片段都位于相同的电弧区/室内。
至少两个可分离的电弧接触件在断路器的闭合状态下形体上彼此接触。
在本发明的中断方法的备选形式中，通过将(至少两个)灭弧流引入电弧区使得形成至少三个中断区，来进行中断所述电弧的步骤，其中所述灭弧剂的一部分通过出口引出所述电弧区，并且其中中断区中的至少一个与其它中断区由所述出口隔开。
换句话讲，通过以下方式实现电弧中断，即，将至少两个灭弧流通过入口引入电弧区，并且同时将所述灭弧剂的一部分通过位于两个入口之间的出口引出所述电弧区，使得至少三个中断区中的至少一个存在于这两个入口之间。
通过与下文简要描述的典型高压AC断路器的特性相比较，可以最好地说明本发明的断路方法的诸多优点。
在采用六氟化硫(SF6)作为灭弧剂的典型的现有技术高压ACGCB中，增压的SF6气体的气体流被引入电弧区，并允许在中断室内在两个相对的方向上逸出，使得气体流分成两个分支。每个分支形成具有一个轴向中断区的气体喷嘴，在中断区电弧被断开/中断。在同一组中断区的所述中断区之间设有停滞区(stagnation zone)(如有)，其气体压力约等于压力空间或加热空间内的增压气体的压力。关于中断区所给出的几何形状限定同样适用于停滞区。
因此，相比具有两个或更多个径向入口但没有径向出口的现有技术高压断路器(其中，只能产生两个轴向中断区)，利用本发明的措施可显著增加断开效应，因为通过出口引出所述电弧区的那部分所述灭弧剂将两个中断点之间的此前的死停滞区转变为具有附加的中断区(例如，与所述现有技术装置相比的两个附加的轴向中断区)的活中断区域。术语入口在本说明书中用来表示HV断路器的这样的区域，即，在该区域内，灭弧剂的灭弧流在例如通过吹弧而熄灭电弧时正在进入电弧区。相应地，术语出口在本说明书中用来表示HV断路器的这样的区域，即，在该区域内，灭弧流在电弧熄灭时正在离开电弧区。
由于存在多个中断区，本发明的HV断路方法的特征为包括两个以上的流体喷嘴的喷嘴系统。除了本说明书下文讨论的横吹中断区之外，在唯独具有轴向中断区的GCB中的所述喷嘴系统的喷嘴长度基本上与中断区和停滞区的数量成比例。
在不止一个中断区内断开或中断电弧基本上有助于可实现地降低在本发明的高压断路器采用气体作为灭弧剂的情况下所需要的压力。在本发明的HV自吹式SF6断路器中引起的压力值与旨在用于60Hz环境下在300kV处大约50kA的额定值的目前存在的GCB的标称压力值相当。因此，对断路器的物理结构和部件的影响基本上保持不变，从而可以实现对本发明的高压断路器的安全而长久的使用。
由于上述压力值可保持在出现对于气体的介电抵抗不利的气体性质的范围以下，因此可能实现良好的介电中断值。
在本发明的GCB中使用非SF6的绝缘气体将导致不同的压力值。
理论上讲，有利的是具有尽可能多的中断区，但存在限制中断区数量的因素，例如在其内必须发生中断的可用时间范围，以及中断室的物理总长度。利用具有六个中断区的实施例可实现优良的中断值。在该方法的一个实施例中，这六个中断区被分成三组中断区，其中每组中断区具有两个轴向中断区。
在根据本发明的一个实施例中，三组中的每一组被分配一个引入电弧区的灭弧流，其中两个相邻的组在每种情况下由出口隔开。
在该方法的一个实施例中，该至少两个相邻的组在每种情况下由位于二者之间的停滞区彼此隔开。
本发明的HV断路方法允许在没有延时的情况下在具有450欧姆电阻的60Hz环境/网络中在待断开的电路在300kV下的约63kA的额定值处在不止一个中断区内大约同时地成功断开电弧。
此外，本发明的方法允许将存在电弧的时间间隔保持得尽可能地短。在使用气体(特别是SF6气体)的自吹式GCB的情况下，在压力室内积聚的压力仍然足够大，以用于在适当的时间内熄灭电弧区内的电弧。因此，本发明的HV断路方法允许可靠快速地熄灭电弧，并且阻止电弧在初次熄灭之后再生。
本发明的HV断路方法还允许将热中断分配给一组中断区或至少分配给所述一组中断区的一部分，并且将利用非电离或低电离灭弧剂的介电中断分配给另一组中断区或其一部分(如果需要)，以及允许根据需要提供介电间隙。这些问题将在本说明书的下文中阐述。
当用于断开交流电时，本发明的HV断路方法尤其有效且可靠。术语交流电也包括具有直流部分的交流电，只要存在过零点即可。
虽然以目前受欢迎的SF6自吹式GCB为例描述了设置和灭弧方法，但多个中断区的一般原理同样适合使用其它灭弧剂(例如氮气、增压空气或它们的混合物)以及诸如油、开关酯(switch-ester)、氟化化学品等的液体灭弧剂来成功实现HV断路。由于本领域的技术人员意识到这些灭弧剂的特殊性，该技术人员能够根据具体要求调整本说明书的下文中描述的原理。
在本发明的HV GCB为单室高端自吹式气体HV断路器(GCB)的情况下，所述本发明的断路方法最适用，而没有并联接地线或均压电容的高成本复杂要求。
因此，本发明最后允许通过对在现今的应用中使用的传统压气式断路器的真正替代品来应对经受日益增多的需求的最高近区故障额定值。本发明的HV断路方法尤其适合断开由交流电(AC)产生的电弧。
如果本发明的方法设计成使得所述电弧接触件之间的电弧作为无支持的电弧产生，则可将断路器设计的复杂性维持在最低限度，这既有助于经济地生产HV断路器，又有助于使用和维护高压断路器。在这种情况下，高压断路方法的电弧在刚好两个电弧接触件之间连续延伸。
即使在存在刚好两个以上的电弧接触件的情况下(例如，在第一和第二电弧接触件之间存在一对中间的电弧接触件)，只要所有电弧接触件布置在相同电弧区内，使得灭弧气体流流体连通，本发明的原理就可维持。因此，在此类断路器的基本实施例中，中间的电弧接触件对设置成用于缩短相对较长的燃弧时间，其中灭弧剂的一部分在所述中间电弧接触件处通过出口引出电弧区。根据具体实施例，所述中间电弧接触件的电势浮动。
根据额定值和所需中断情况的类型(例如热中断)，有用的是通过在至少一组中断区内横吹来中断电弧，该组中断区在下文中称为径向中断区组或横吹中断区组。因此，这种中断方法被称为横吹原理。
下文将简要说明使用不同电弧中断方法或原理的理由。如本说明书中此前已经说明的，高压断路器必须能够以可靠方式经受SLF和T100a情况。
在SLF的情况下，在经过零点(也称为电流零点)之后，在非常短的时间间隔内发生瞬态电压恢复(TRV)。当在I/t图上显示时，在所述时间间隔内发生的电流的任何快速振荡通常以相对陡峭的斜率为特征。由于在约300kV下超过约50kA的额定电流，预计出现约2000K(开尔文)的非常高的温度。因此，在发生SLF时的电弧断开也称为热中断。在发生T100a的情况下，在过零点之后通常不到1秒钟，预计会出现略低的温度。
根据情况，根据本发明的断开方法在至少两组轴向中断区内(第一原理)、在至少两组横吹中断区内(第二原理)或在具有与一组横吹中断区结合的至少一个轴向中断区内(第三原理)断开电弧。下文将通过使用形成本发明的断路器类型的非限制性代表的HV-GCB来说明这三种主要原理及其特殊性。
根据第一原理工作的断路器的基本实施例的至少两组轴向中断区以相同的特性为特征。然而，通过将气体流与期望的要求或断开情况相匹配，可实现对其中的轴向中断区组的区分。根据情况，通过改变在例如入口区域处的用于气体流的流体方面(即气动)阻力机构，可以实现这种匹配。在一个实施例中，通过缩小分配给第一气体流的至少一个入口的直径，相对于第二气体流构造或修改第一气体流。
根据第一原理工作的断开方法的另一个优点在于，其允许形成与热中断并存的介电间隙。
还有利的是，将热中断分配给第一组轴向中断区，并将介电中断分配给另一组轴向中断区，因为这样允许独立地构造每组中断区，继而有助于优化周期时间。将不同的中断类型分配给不同组的中断区允许在例如T100a测试中更短的电弧时间。
这种将不同的中断类型/情况分配给不同组的中断区的做法可通过例如为热中断区提供充当场电极的罩来实现和/或优化。这种罩将被分配给可分离的电弧接触件中的第一者，并且在中断过程期间将电场的流线(streamline)朝可分离的电弧接触件中的第二者偏移。基本场电极电连接到第一电弧接触件，其前端则适当地定位在靠近将发生介电中断的中断区处，同时应注意介电间隙的存在。然而，中断喷嘴未必一定与介电间隙重合。可能的是，中断发生处的喷嘴系统的一部分被罩住，并且不影响断路器的介电性能。
根据第一原理工作的断开方法的再一个优点在于，其可在具有相当优化的设计(例如关于纵向轴线几乎对称的设计)的HV断路器内实现，该HV断路器例如具有基本上环形的喷嘴间隙和/或入口和/或至少一个出口。术语对称不应狭隘地理解为完全对称的布置方式，而应理解为让步于断路器的物理制造能力的功能上十分对称的布置方式，其需要存在于至少一些通道、室和/或空间内的条状物和其它结构。因此，在以下描述中应忽略这些对称上的偏差，只要其影响保持最小，并且只要本发明要实现的技术效果基本上保持不变即可。
此外，专用于热中断的中断区的增强的冷却进一步有助于良好的中断值。
此外，第二原理有助于非常基本但最可能关于纵向轴线不对称的设计。通过这种布置，可以实现良好的电弧断开结果，尤其是在断开在自吹式GCB中产生小的压力的相对较低的电流时。
第三原理的优点在于通过将单独的至少一组中断区分配给SLF和T100a中的每一种情况来应对这些断路情况的最佳解决方案。因此，该原理允许根据可能具有不同特点的SLF和T100a的具体要求优化每组中断区。
下文将举例说明根据第三原理工作的本发明的HV气吹式GCB的一个实施例。第一组中断区由普通的断路器布置(例如当今使用的)形成，而附加的第二组中断区则成形和设置成用于在附加单元中横吹电弧。两组中断区位于完全相同的电弧区内。这种布置尤其适合根据IEC标准的SLF90情况。在使用横吹断开方法进行热中断的情况下，只能有利地将其设置在位于被罩住的地方内的附加单元中，因为电场强度较高，使得介电中断可能比双轴向吹弧时更差。气体流应优选地来自不同的位置(例如压力容器)，以便实现对具有轴向中断区的组和具有横吹中断区的组的所需分离。
有利的是，将具有横吹中断区的组分配在具有降低的辐射的地方内，从而将产生压力的位置与实际中断区隔开，以便受益于例如PTFE绝缘喷嘴产生的绝缘材料的最大烧蚀(ablation)，这种烧蚀发生在热量和压力无法容易地消失的地方，即在距任何出口通道的一定距离处。这种设置有助于电弧断开的效率，使得本发明非常适合在根据第二或第三原理工作的中断方法中使用。
关于根据第一原理工作的HV断路器所描述的屏蔽同样适用于支持针对根据第二或第三原理工作的HV断路器的介电中断的断开效果。
总之，高压断路方法的实施例的电弧区限定了纵向轴线。灭弧剂的至少一个灭弧流横向于所述纵向轴线引入中断区，使得形成径向中断区组(尤其是横吹中断区组)，和/或至少一个灭弧流被引入中断区，使得形成轴向中断区组。
附加地或备选地，该至少一组包括两个轴向中断区和在所述纵向轴线上位于两个轴向中断区之间的停滞区。
电弧的实际断开通过以下方式实现，即，将灭弧剂的灭弧流通过所述至少两个入口引入所述电弧区，并且将所述灭弧剂的一部分通过位于两个入口之间的出口(即至少一个出口)引出所述电弧区。术语“在之间”应理解为在连接所述两个入口的假想轴线上的任何位置。
出口允许来自分别从两组相邻的中断区引出的分支流的灭弧剂的运动，这种运动有助于形成至少一个附加的中断区。
在本发明的HV断路方法在自吹式SF6 GCB中进行的情况下，也允许增压气体通过第一和第二电弧接触件和灭弧室之间的至少一个专用环形间隙以及通过邻近纵向轴线布置在接触件内的腔体(如有)逸出，并且允许通过也以流体的方式连接到排出口的出口逸出。
根据情况和要求，通过对灭弧剂的充分的内部或外部增压产生灭弧流。这可以通过外部产生的致动系统，尤其是由外部增压系统来实现。备选地，可使用内部致动的系统，尤其是通过使用压气式或活塞式增压机构的自致动压力系统。
在自致动压力系统的情况下，对例如气体灭弧剂的增压在至少一个压力空间内实现，该压力空间通过由于电弧产生的能量而形成的各加热通道以流体的方式连接到电弧区。在中断过程期间，由于增压气体在实际电弧断开时经由吹弧通道通过对应的入口引入电弧区，从而使得所述增压气体在每组中断区内中断所述电弧。
将灭弧绝缘气体通过加热通道引入压力空间(也称为加热空间)以增压，并且将气体随后通过在入口处排入电弧区的吹弧通道引出，尤其是在加热流和吹弧流被引导通过用于加热和吹弧的相同通道时，明显有助于降低断开方法和对应的HV断路器的复杂程度，而不影响其多功能性。
通过产生多个灭弧剂流(尤其是气体流)实现了一种在多个中断区断开电弧的有效方式。所述气体流通过入口引入在每组(多个)中断区处的电弧区，使得其在电弧区内分成至少一个多向气体流，尤其是至少一个双轴向气体流，更具体地为这样的至少一个双轴向气体流：在管状中断室的情况下，气体流的分支沿纵向轴线延伸，使得在一组中断区内形成至少两个轴向中断区。
相比具有两个轴向间隔开的入口但无出口的现有技术HV断路器，通过将灭弧流的至少一个分支通过出口引出电弧区，在原本可能为死停滞区/区域的区域内可产生至少一个中断区。因此，通过存在至少一个中断区显著增强了断开效果。从电弧区流动通过所述出口的灭弧流优选地形成一种具有在大约音速条件下的流速的辅助流喷嘴。
在一个结构上基本的实施例中，每个多向灭弧流以两个分支为特征，这两个分支在离开其专用入口之后排入电弧区内。在由其电弧接触件限定纵向轴线的气吹式GCB断路器的情况下，气体流的分支流被重定向至平行于纵向轴线流动。这种电弧断开也称为形成所谓的轴向中断区的双轴向吹弧中断。如果至少一个多向气体流构造成以相对于纵向轴线大致对称的方式中断电弧，则可同时实现最佳断开和高压断路器的简单设计。
以上提及的优点通常类似地适用于下文所述高压断路器。除非另外指出，下文讨论的关于本发明的HV断路器的优点同样适用于本发明的断开方法。
在第二方面，提出了一种高压断路器，其包括用于实现此前描述的任一种方法的所有机构。然而，要求保护这样的本发明的高压断路器，即，其具有充有灭弧剂的中断室，其中所述中断室沿纵向轴线延伸。中断室还包括至少两个可分离的电弧接触件(尤其是彼此同轴地布置的电弧接触件)和电弧区，在其中，在所述电弧接触件之间在中断过程期间，在该至少两个可分离的电弧接触件之间可产生电弧。此外，所述中断室包括至少两个入口和位于两个入口之间的至少一个出口。所述入口和该至少一个出口与所述电弧区以流体的方式连接，使得电弧在通过灭弧剂的灭弧流形成的至少三个中断区内可熄灭，其中在增压和在所述电弧区中插入灭弧剂的一部分之后灭弧流从至少两个入口流入电弧区，并且引导一定量的所述灭弧流通过所述出口离开电弧区。术语“一定量的灭弧流”被选择用于与术语“灭弧剂的一部分”区分，因为一定量未必等同于一部分。
需要提及的是，除了本发明的HV断路器所允许的有利效果之外，本发明的HV断路器在原理上同样可用于断开无支持和有支持的电弧。虽然本发明的HV断路器尤其可用于断开交流电，但如果采取了适当的措施，其也可以适用于断开直流驱动的电弧。
由这种布置所产生的技术效果在于，在数组中断区的多个中断区处基本同时地熄灭电弧，使得断路器且尤其是电弧区内的温度和内部压力可以保持在SF6自吹式气体断路器的电弧区/室内容许的范围内。在本发明的HV自吹式SF6断路器中的产生的压力值与旨在用于60Hz环境中300kV下的大约50kA的额定值的目前存在的GCB的标称压力值相当。因此，对断路器的物理结构和部件的影响保持基本相同，从而可以实现对本发明的高压断路器的安全长久的使用。
由于上述压力值可维持在出现对于气体的介电抵抗不利的气体性质的范围以下，因此可以实现良好的介电中断值。
提供可靠持久的断开性能的任务(包括安全地抑制等离子体电弧再生)可通过使用本发明的HV断路器来改进，该断路器具有至少一个出口，其与所述电弧区以流体的方式连接，以用于允许灭弧流的至少一部分离开所述电弧区，从而形成至少一个中断区。在自吹式GCB的情况下，完全轴向对称的几何形状被断开，以有利于在出口区域内形成中断区，而不像在没有出口的情况下那样，没有中断区和存在无用的停滞区。
根据要求，本发明的断路器的一个实施例的至少一个入口布置成使得分配给其的灭弧流在电弧区内形成停滞区。所述停滞区被采用以形成对灭弧流或其支流的方向的重定向或甚至反转，并且将相邻的两组中断区(例如两组轴向中断区)隔开。
如果电弧接触件(如销或栓和郁金香形配对物)的数量为两个(其中所述电弧接触件直接面向彼此，使得可产生无支持的电弧)，则HV断路器的复杂性可保持相对较低。这种布置不需要中间导体等。
在本发明的HV断路器为自吹式气体断路器的情况下，所需灭弧气体流由增压机构产生，增压机构通常为压力空间，也称为压力室或加热空间。备选地，在多个压力空间的情况下，至少一个压力空间可通过使用用于形成所需灭弧流的压气式或活塞式增压机构来形成。该技术不在乎电触头是由单次运动、两次运动还是三次运动驱动拉开。
返回本发明的高压断路器的压力空间的特殊性，重要的是，该压力空间经由吹弧通道或吹弧通道系统以流体的方式连接到入口中的至少一个。原理上，自吹式气体断路器的所有入口可由单个压力空间供气。在刚好一个压力空间的情况下，压力空间经由用于连接数个吹弧通道的公共供给通道部分和用于连接刚好一个吹弧通道的单独的供给通道部分中的至少一个以流体的方式连接到吹弧通道流体。
然而，为了避免十分复杂的通道系统和为了稳定中断过程，可优选以至少两个压力空间为特征的本发明的HV断路器的一个实施例。通过将压力空间分配给每个入口并且从而分配给每组中断区，可实现调节分配给入口的不同气体流的一种方式。在这种情况下，形成专用吹弧通道的嘴的所述入口中的至少两个分别经由公共供给通道部分和单独的供给通道部分中的至少一个以流体的方式连接到单独的压力空间。
本发明的HV自吹式气体断路器实施例的压力空间通过至少一个加热通道以流体的方式连接到电弧区。在该至少一个压力空间分别由至少一个加热通道和至少一个吹弧通道与电弧区以流体的方式连接的情况下，可以实现用于本发明的断路器的相对基本的设计，该设计不过度偏离具有一组中断区的断路器的设计，但是唯一不同的是，其新的功能复杂性远远超出现有技术装置的复杂性。如果需要断路器的基本上完全轴向对称的几何形状或至少准轴向对称的几何形状，则吹弧通道/出口、加热通道以及另一个出口(适用时)中的至少一个以及至少一个压力空间布置成关于由基本上旋转对称的电弧区(10)限定的纵向轴线对称。为了实现最佳的热中断质量，有利的是将入口布置成使所得引起的灭弧流关于纵向轴线对称地作用。此前为该方法而提供的关于术语对称的说明同样适用于高压断路器。
如果至少一个压力空间由同时充当加热通道和吹弧通道的至少一个入口以流体的方式连接到所述电弧区，则可以实现尤其有利的断路器设计。在这种情况下，所述通道的横截面积有利地设计成大于诸如共用出口(inlet shares)之类的专用流出口的所有横截面积的总和。通过将至少一个压力空间分配给一个中断区可以增强这种效果，这有助于更容易的几何形状实现和中断过程的稳定性。
本发明的断路器需要尺寸设计成使得在自吹式SF6气体断路器的情况下灭弧气体的温度保持在2000K以下，以便提供良好的灭弧性质，尤其是在介电特性方面。
下面将以具有轴流中断区和分配给每个中断区的两个压力空间的自吹式气体断路器为例来说明另一个问题。增加压力空间的出口之间的(轴向)距离允许有效地分离单独的轴向灭弧流，并且从而在两个压力空间之间提供较大的压力差。然而，应当注意以下事实：整个流喷嘴系统的总长度增加，这需要更高的栓速(plug velocity)和更大量的驱动能。术语驱动能用来表示将至少两个电弧接触件彼此拉开以产生电弧所需的能量大小。例如，气体断路器的电弧接触件被实现为四个单独的部分，即一组标称触头、栓和活塞，而活塞和栓则利用线性齿轮联接到标称触头。通常，无论电触头是由单次运动、两次运动还是三次运动的驱动拉开，对于本发明来说都不重要。
根据要求，喷嘴/入口中的至少一个同时用于烧蚀和电弧中断。
如果相邻的两组中断区由相同加热空间供气，则在纵向轴线方向上的距离可以保持较小，因为在每个所需入口处的压力值之间没有显著的差异。在这种情况下，加热通道优选地为每个分离区分离，以避免电弧短路。
如果存在具有不同尺寸和/或不同作用的流体流限制的两个压力空间，可实现从压力空间出现的气体流开始时的起始时间以及结束时间的偏差。这种限制可由流体作用阻力机构形成。
备选地或附加地，通过设计流喷嘴的开口，使得它们充当扩散器，可改善被导引穿过出口的灭弧流(即径向流出物)的灭弧特性。由于流的横截面增加，在喷嘴和扩散器之间的过渡区域达到音速条件。
根据要求和目的，在加热空间(即压力室)内积聚的压力可通过阀门系统或产生相同效果的合适的机构降低。
根据所需中断效果，可能需要调节两个灭弧流，使得它们的特性相当或根据一定的比率相对于彼此设定。通过单独和彼此结合的下列措施，这种调节是可行的。首先，可以选择入口，使得体积流(volumetriccurrent)相等，而压力和速率不同。其次，通过调节分配给至少一个灭弧流的流体作用阻力机构，可实现相等速度和/或压力等级。根据情况，该阻力机构可由入口和/或压力空间和所述入口之间的通道的直径和/或形状以及入口和/或通道的表面的状态形成。同样的道理也适用于至少一个出口。备选地或附加地，流体作用阻力可通过不同的通道长度来调节。通过提供赋予入口、至少一个出口和/或它们对应的通道或管道系统不同的流动阻力特性的阻力或限制机构，可实现对中断行为的进一步调节。根据限制机构的具体实施例，限制机构完全地结合到入口和/或出口通道(适用时)中的至少一些内。
已经发现的是，如果灭弧流设定成使得在流喷嘴内出现在约音速范围内的流速，可实现良好的灭弧结果。通常，在中断效率方面优选的是，在尽可能多的中断区(尤其是轴向中断区)内流速在大约音速阈值处或以上的范围内。在GCB的轴向吹弧中，电弧在轴向中断区中由灭弧流在靠近纵向轴线处首先限制并且然后中断，所述灭弧流来自直接联结到所分配的压力空间的入口(即不首先通过电弧区)，并通过出口离开轴向中断区，其中轴向中断区位于气体流的速度相对较高(例如在约音速条件下)的流喷嘴的收缩部内。
根据断路要求和预期用途，中断区的至少一个出口设计为径向中断区，也称为横吹中断区。通常，横吹中断区由断路器就其电弧区而言的至少一个径向向内作用入口和至少一个径向向外作用出口/附加出口来限定。然而，前缀“径向”不应理解为严格地限制在完全垂直于由例如电触头和/或绝缘喷嘴限定的纵向轴线的方向上，而应理解为相对于其的横向布置。这样的实施例可能适合处理例如热中断。
在GCB的横吹弧中，电弧被灭弧流吹离纵向轴线，该灭弧流来自直接联结到所分配的压力空间的专用入口(即不首先通过电弧区)，并通过出口离开横吹中断区。
根据实施例，具有横吹中断区组的区域位于端部或在其它两组中断区(例如具有轴向中断区的组)之间。在具有横吹中断区的组位于具有轴向中断区的两个组之间的情况下，分流器通道形成同时充当本发明意义上的出口的横吹断开器的实际断开机构。这种布置方式允许本发明的断路器具有除了其复杂的功能之外相对简单的设计。
就横吹中断区而言，已经发现有利的是由于烧蚀性能而将压力积聚区与灭弧区分开。在出口不是主要设计用于形成连接到压力室的加热通道的主要部分，而是设计用于具有如下文进一步描述的单独的加热和冷却通道的实施例的情况下，这一点尤其正确。
根据灭弧的类型(即轴流中断或横吹中断)和/或其目的(即热中断和/或介电中断)，诸如场电极的使用的已知原理可适用于根据本发明的装置。
这种将不同的中断类型分配给不同组的中断区的做法可通过例如为热中断区提供充当场电极的罩来实现。所述罩被例如分配给可分离的电弧接触件中的第一者，并且在中断过程期间将电场的流线朝可分离的电弧接触件中的第二者偏移。基本场电极可由例如套管状屏蔽装置实现，该装置与最近的端子电连接，该端子又粘结到第一电弧接触件，而其前端定位成朝向将发生介电中断的中断区适当地靠近。然而，中断喷嘴未必与介电间隙重合。
根据要求，本发明的断路器可另外装配用于向电弧施加磁力以拉伸电弧从而产生电弧不稳定的机构。
在考虑对附图的以下详细描述的情况下，本发明的其它实施例、优点和应用将变得显而易见。
附图说明
此类描述参照附图进行，在其中：
图1示意性地示出断路器的第一实施例的纵向视图；
图2示意性地示出断路器的第二实施例的纵向视图；
图3示意性地示出在图2中所示的断路器的节段III内的电弧区、吹弧通道系统以及出口通道系统的三维视图；
图4示意性地示出断路器的第三实施例的纵向视图；
图5示意性地示出如图4中所示的断路器沿剖面V-V和VI-VI的剖视图；
图6示意性地示出断路器的第四实施例的纵向视图；
图7示意性地示出根据第四实施例的断路器的绝缘喷嘴系统；
图8示意性地示出断路器的第五实施例的纵向视图；
图9示意性地示出断路器的第六实施例的纵向视图；
图10示意性地示出断路器的第七实施例的纵向视图；
图11示意性地示出断路器的第八实施例的纵向视图；以及
图12示意性地示出断路器的第九实施例的纵向视图。
在附图中，相同的部件、流和流喷嘴用相同的参考标号表示。
具体实施方式
图1说明了本发明的HV断路器1的第一基本实施例，图中示出了穿过使用SF6气体作为灭弧剂的自吹式HV断路器的中断室2的剖面的纵向示意性且简化的截段图(breakout view)，第一基本实施例适于增强总体上理解本发明的基本原理。因此，下文讨论的任何一个附图中的剖视元件的阴影线被省去，以便有助于最佳的清晰度。
中断室2以限定纵向轴线11的大致圆柱形的电弧区10为特征。电弧区10在轴向上由第一塞形电弧接触件12和第二塞形电弧接触件13限制。备选地，第一电弧接触件12的特征为用于与第二塞形电弧接触件13接合的设计，或者反之亦然，例如如图4或6中所示。图1中示出的HV断路器带有处于完全分离状态的电弧接触件12、13，在该状态下，由具有过零点的交流电产生电弧14。中断室2还包括布置成彼此间隔一定距离的第一入口15a和第二入口15b。所述入口15a、15b将压力空间16经由第一径向吹弧通道17a和第二径向吹弧通道18a以流体的方式连接到电弧区10。吹弧通道17a、18a始于专用水平供给通道17b、18b，其在通道交叉部19处在压力空间16侧处从公共供给通道部分17b分叉而来。
出口20a布置在两个入口15a和15b之间，使得从其径向位置到径向入口15a、15b的轴向距离大致相等。出口20a将电弧区10与排出口经由径向出口通道部分21a以流体的方式连接，其中排出口在图中未示出，以便使图尽可能地保持简洁，从而提供增强的清晰度。
同样的道理也分别适用于入口15a、15b以及通道17a、18a和供给通道部分17b、18b的数量，因为它们优选地以多个数量(奇数或偶数个)在周向上布置在纵向轴线11周围。然而，为了说明本发明的基本概念性思想，重点关注用于在高压断路器1的电弧区10内断开电弧的中断方法。
随着电弧接触件12和13之间的间隙的增加和电流的施加，电弧14的长度和冲击(impact)扩大。电弧的热/辐射导致绝缘的PTFE材料被烧蚀并脱离绝缘喷嘴22。由于烧蚀过程是熟知的，省去涉及其的更多细节。烧蚀导致电弧区10内的气体压力增加，使得来自电弧区10的一部分气体运动通过加热通道17a、17b、18a、18b进入压力空间16中。一旦压力室内的气体压力超出电弧区/室中的压力，气体流就转向，并且灭弧绝缘气体SF6气体的气体流25(分成气体流25a、25b)在电弧14仍然完全存在的情况下在每个入口15a、15b处进入电弧区10。气体流25a、25b在电弧区10内遇到来自停滞区23a、23b的流体阻力，并分成两个支流26a、26b、26c、26d，这两个支流分别在大致平行于纵向轴线11的相反方向上延伸。
支流26a和26d形成第一组气体流喷嘴27a、27d，支流26a和26d被允许通过在中断室2的结构(该结构在径向方向上限制电弧区10)和两个电弧接触件12、13之间的大致环形的间隙28a、28b逸出，使得在两个中断区29a、29d处在大约音速流条件下将电弧14断开。
当气体支流26b、26c允许借助于流35a通过出口20逸出时，支流26b和26c形成第二组气体流喷嘴27b、27c，支流26b和26c在另外两个中断区29b、29c内在大约音速流条件下将电弧14断开。这尤其有利，因为来自中断区的支流气体流出物26b、26c形成具有冷却较差的气体的停滞区23f。因此，提供出口也有助于提高GCB在该区域内的介电抵抗，因为所述热气体被引出中断区10。
在该第一实施例1中的中断区的数量为四个，但中断区的数量为四个，并且停滞区的数量为三个，其中，在本发明的上下文中，在第一入口15a处的中断区属于第一组中断区，并且其中在第二入口15b处的中断区属于第二组中断区。中断区用在代表电弧14的线上的十字标记表示，而停滞区则分别用在流的分支部分处和沿着纵向轴线11的粗黑点表示。然而，在轴向吹弧的情况下，虽然实际上希望中断区靠近纵向轴线，但为了容易理解，在本图和随后的图中，将中断区标在代表电弧14的线上。
在中空的第一电弧接触件的情况下，支流26a的一部分可通过在第一电弧接触件12内邻近纵向轴线11的所述腔体逸出到排出口。同样的情况也相应地适用于中空的第二电弧接触件13的套管状实施例的情形。
根据要求，绝缘喷嘴22中的至少一个绝缘喷嘴(例如在入口15a、15b处的绝缘喷嘴)可同时用于烧蚀和电弧中断，而在电弧接触件处的剩余流喷嘴则仅用于电弧中断。
图2和3中说明了本发明的HV断路器1a的第二实施例，其中第二实施例1a显示为与图1中的第一实施例1类似。与上述实施例1相比的表示元件、流或喷嘴的相同或类似的参考符号被看成是一样的，因而没必要对其进行重复。因此，仅重点关注第一实施例1和第二实施例1a之间的区别。
第二实施例1b与第一实施例1a的区别在于，其加热通道17a、18a和17b、18b经由专用的供给通道部分17b、18b单独地引入压力空间16a。这种设置允许在必要时在很大程度上彼此独立地设计所有通道节段17a、18a、17b、18b的形状和/或尺寸。
两个入口15a、15b设计成用于烧蚀或中断。例如，如果两个入口15a、15b的直径不同，和/或将要设计用于控制通过加热通道17a、18a的流的适当的阀门或其它合适的限制机构，可能需要这样。
当把图2和图3结合起来看时，根据第二实施例1a的本发明的HV GCB的结构的几何形状设置将变得清楚。图3是图2中所示断路器的第二实施例1a在区域III内的三维截段图，并且图3显示，本发明的HV GCB的该实施例事实上的特征为四个出口通道21a、21b(因而四个出口20a)以及四个径向加热/吹弧通道17a、18a和四个对应的水平加热/吹弧供给通道17b、18b，使得在该GCB中事实上存在八个入口15a、15b，这些入口全部以流体的方式连接到电弧区10。图3还显示，通道17a、17b、18a、18b、21a和在对应的水平出口通道部分21b内的径向出口通道部分21a的延续部分布置成轴向对称。
与本实施例无关，通过在一个或多个绝缘喷嘴的开口处分别增加扩散器，也可以改善通过出口的径向流出物。由于流的横截面增加，在绝缘喷嘴和扩散器之间的过渡区域达到音速条件。
图4和5中说明了本发明的HV GCB的第三实施例1b，其中第三实施例1b显示为与图1中的第一实施例1类似。与上述实施例1相比的表示元件、流或喷嘴的相同或类似的参考符号被看成是一样的，因而没必要对其进行重复。因此，仅重点关注第一实施例1和第三实施例1b之间的区别。
压力空间16b大于第一实施例1的压力空间16，因为其提供经由水平吹弧通道30b和径向吹弧通道30a经由附加入口15c进入到电弧区10的附加的气体流25c。第三实施例1a与第一实施例1的区别还在于，中断室2b的特征为第二出口20b，来自压力空间16b的以气体流35b形式的另一部分增压气体通过该第二出口经由径向出口通道部分21c引出至排出口。
气体流25c在附加停滞区23c处分开，从而形成两个支流26e、26f，这两个支流在相反方向上大致平行于纵向轴线11地行进离开停滞区23c。
与图1中的情况相比，由支流26f(而不再由支流26d)形成邻近第二电弧接触件13的气体喷嘴，而支流26d和支流26e则通过附加出口20b在大约音速流条件下逸出，使得电弧14在两个附加中断区29e、29f中断开，如果一个将中断区29d保持到在第二电弧接触件13处的气体喷嘴的话。因此，中断区29a、29b、29c、29d、29e、29f的数量为六个，其中在每种情况下，由相同的分配灭弧流25、25a、25b供气的两个相邻的中断区属于一组，从而存在三组中断区；而停滞区的数量则因附加的停滞区23c、23e而增加至五个。
另一个区别在于，第三实施例1b的特征为与第二电弧接触件13电连接的套管状罩36。罩36将第二电弧接触件13处的第二中断区分配给热中断，而具有第一电弧接触件12处的第一中断区的不带罩部分则分配给介电中断。
当把图5和图4结合起来看时，根据第三实施例1b的本发明的HV GCB的结构的几何形状设置将变得清楚。图5同时示出了图4中所示喷嘴系统的两个剖视图，图5的左半部是沿剖面V-V的剖视图，图5的右半部是沿剖面VI-VI的剖视图。结合图4中所示剖视图可清楚看出，由图5的右半部表示的局部视图VI-VI在纵向轴线11的方向上被移动至局部视图V-V，从而使诸如电弧区10、吹弧通道17以及出口通道21的大多数腔体可见。径向出口通道21a在局部视图VI-VI中用虚线表示。电弧区10和加热/吹弧通道17a、18a、30a的横截面以及在径向上为电弧区10定界的中断室壁和电弧接触件12、13之间的环形间隙的横截面被设置成可产生所需气体流。图5还显示了加热/吹弧通道系统和出口通道系统的三维布置及关系，这些通道在相对于纵向轴线11的周向上彼此移位约45度。必要时，可以选择另一偶数或奇数数量的吹弧和出口通道，并且应考虑流体系统的复杂性和装置的可制造性之间的合理平衡。
下面将参照图6和7说明本发明的另一个HV GCB的第四实施例1c。与上述实施例1相比的表示元件、流或喷嘴的相同或类似的参考符号被看成是一样的，因而没必要对其进行重复。相比图1、2和4中所示HV GCB，下部中断室被省略，因为图6主要关注用于将增压气体通过三个入口15a、15b、15c引入电弧区10的机构。该实施例的喷嘴的形成和功能与参照图4说明的第三实施例相当。为了此处的描述，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“竖直”、“水平”及其衍生词应按附图中的取向与本发明建立关系。然而应当理解，除非明确表示相反意思，本发明可具有各种备选的取向和步骤顺序。
第四实施例1c与第三实施例的主要区别在于存在两个压力空间16c和16d而不是只有一个压力空间和另一个出口通道的布局。
根据第四实施例1c的断路器实施例的左半部类似于现有的自吹式断路器。该断路器设计成中断可由传统自吹断路器中断的所有电流，即除了用于60Hz网络的最高SLF电流之外的所有电流。右半部为用于热中断的“助推器”，其增加了用于中断电弧14的两组共四个附加中断区，并且允许建立平行于热中断的介电间隙41。该间隙41应被尺寸设计成使得排除罩36和第一电弧接触件12之间的电故障。
利用具有共六个中断区(参见图6中沿电弧14的十字)的这种GCB，在零电流处的所需清除压力(clearing pressure)可维持在与如在本说明书中之前关于本发明的方法描述的现有技术GCB的那些相当的水平。这种多中断区概念也基于双轴吹弧方法，该方法需要通过出口的气体的径向流出物，以便将气体流与不同喷嘴系统分离。气体喷嘴内部的轴向流26a-26f在径向流出物35a、35b处被转变为径向气体流。
图7与图6一起示出用于根据第四实施例1c的HV GCB的可能的绝缘喷嘴系统22a。喷嘴系统22a包括三部分。第一部分37(左侧)固定在其专用加热/压力空间16c的相邻壁处，并且成型了第一加热通道17a。第二部分38(如图7中的中间部分所示)包括四个侧向开口21a，这些开口充当用于到排出口的流出物的径向出口。该第二部分38在结构上由四个管状通道(用虚线表示)定位，这些通道连接到开口21a并将第二部分38保持就位。管也充当用于将热气体到排出口的排出管。第三部件39同样固定在其专用的其它压力/加热空间16d的相邻壁处，并且为第二吹弧通道18a定界。
由于喷嘴系统22a的多部分构造，第一加热通道17a和第二加热通道18a最佳地实现为环形入口15a、15b。
实施例1c中公开的原理的备选解决方案可例如实现为加热空间和喷嘴是固定的，并且活塞、电弧和电弧接触件是运动的。根据要求，这可能对于在两个压力空间中的每一个内在不同气体压力下操作的系统是有利的，因为在这种情况下，栓13不应行进较长距离来到达完全打开位置。电弧接触件可以类似的速度分开，从而缩短了总的行进时间。缩短燃弧时间的一种备选但是同样有效的方式是在电弧接触件组件中使用两对电弧触头，如图10中所示。在这种情况下，位移将为一半短，从而需要较少的驱动能。
此外，流出通道21a、21c可被封锁，直到第二电弧接触件13处于其打开终端位置为止，只要提供所需最小和最大电弧时间即可。
可任选地，流出管/筒固定到喷嘴上，使得它们可滑动通过加热空间和周围的其它路径。
现在转到使用图8说明的本发明的HV断路器的第五实施例1d，其中，显示了与图1中的第一实施例1类似的第五实施例1d。与上述实施例相比的表示元件、流或喷嘴的相同或类似的参考符号被看成是一样的，因而没必要对其进行重复。因此，仅重点关注第一实施例1和第五实施例1d之间的区别。
相比加热通道也充当吹弧通道的第一实施例1，根据第五实施例1d的GCB的压力空间16e由单独的加热通道45供气，该加热通道45将压力空间16e与电弧区10以流体的方式连接，使得包括入口通道部分17a、17b、18a和18b的剩余通道系统主要充当吹弧通道。
因此，环形烧蚀区47被定位成尽可能靠近加热通道45。
必要时，可阻止热气体过度地进入压力空间16e。可能有利的是布置阀门状限制机构46或其它合适的通道设计，该设计在到入口15a、15b的一个方向上和/或在纵向轴线11的方向上约束或限制不期望的气体流。
然而，中断喷嘴27a和27b不必一定与介电间隙重合。可能的是，中断发生处的喷嘴系统的一部分被罩住，并且不影响断路器的介电性能(参见虚线的罩36)。显然，完全罩住喷嘴的部分可能不现实，但部分屏蔽是很可能的。
相比根据第一实施例的GCB的中断过程，根据第五实施例的CBC的一般中断过程保持不变。
下面关注参照图9说明的本发明的HV断路器的第六实施例1e。所述第六实施例1e显示为与图1中的第一实施例1类似，但由于多压力室系统，一定程度上也与第四实施例相关。与上述实施例相比的表示元件、流或喷嘴的相同或类似的参考符号被看成是一样的，因而没必要对其进行重复。因此，仅重点关注所述实施例和第六实施例1e之间的区别。
相比第一实施例1，第六实施例1e包括两个压力空间16f和16g，这两个压力空间通过同时充当加热和吹弧通道的通道17、18以流体的方式连接到入口15a、15b。支流26b、27c通过出口20a从电弧区10引出到排出口，使得每个入口15a、15b在每种情况下分配到分别具有两个中断区26a、26b和26c、26d的一组中断区。
相比此前的实施例，这种设置产生本发明的GCB的十分简单的几何形状解决方案。
由于第六实施例1e的GCB的中断过程与根据第一实施例的相同，因此不再对其进行重复。
参照图10说明本发明的HV断路器的第七实施例1f。所述第七实施例1e在原理上和功能上与根据第六实施例的GCB相同。因此，相同的元件具有相同或类似的参考标号。
第七实施例1e与第六实施例相比的唯一区别在于，其特征为在位于一个电弧室10内的电弧接触件组件中的包括第一电弧接触件12、第二电弧接触件13和两个中间电弧接触件12a、13a的两对电弧触头，如图10中所示。在这种情况下，电弧接触件的位移将是第一实施例的一半短，因而需要更少的驱动能。换句话讲，由其专用入口15a、15b供气的这两组中断区也由中间电弧接触件12a、13a彼此隔开。
由图11示出的第八实施例1g的构造与图9中所示第六实施例有点相似。所述第八实施例1g的区别在于，附加出口20c在中断区10处布置成与第二入口15b大致相对，其中一组轴向中断区29a、29b通过出口20a与另一组横吹中断区29g、29h、29i、29k隔开。
在具有轴向中断区29a、29b的不带罩区域内的左手侧的流喷嘴27a、27b旨在用于介电中断，而附加出口20c和右手侧的流喷嘴27d则设置为处理热中断。
所述附加出口20c通过横吹中断电弧14，使得对应的第二中断区被称为横吹中断区，因为当气体流流出将其推向排出口的第二压力空间16g时，第二中断区在位于将出口20c隔开的分流板48内侧上的多个中断区29g、29h、29i、29k处被断开。
第一组气体部分的第二分支27b被允许经第一出口20a逸出到排出口。
有利地，第一出口20a也被来自第二组中断区的第二入口15b的气体的第三分支部分27c供气。
横吹中断区位于在其左手侧的第一中断区的附加单元内，其容纳在一定程度上为两件式中断室2g的一部分的公共的GCB壳体内。然而，轴向中断区和横吹中断区都布置在公共电弧区10内。
参照图12说明本发明的HV断路器的第九实施例1h。所述第九实施例1h布置成类似于图1中所示的第一实施例。然而，被引导穿过入口15a、15b的增压气体是一个还是两个压力空间对于该实施例1h来说不为重要的。相比所示第八实施例，附加出口20d取代了例如如图1中所示的出口20a，但其具有基本上相同的功能，即为来自两组轴向中断区的两个轴向中断区的气体支流26b、26c提供了逸出路径。该实施例形成一种同时采用轴向中断原理和横吹原理的混合式GCB，其中绝缘材料的烧蚀发生在入口15a、15b处，入口15a、15b远离大约位于入口15a、15b中间的附加出口20c。
如果在附加出口20c处流出的气体的能量太小，以至于不能引起所需的附加中断区29g、29h、29i、29k，则优选地可以在中断室2h内的中断区处的附加出口20c的相对处设置附加入口15c。所述附加出口20c可由充当入口15a、15b的任何压力空间或例如压气式系统来担当。
虽然已经主要考虑第三和第四实施例说明了通道和绝缘喷嘴系统的三维性，但不应将剩余实施例理解成局限于仅包括所显示的通道系统，因为它们也包括显示为以任何合适的数量关于纵向轴线移位大约一定角度的对应的布置。
参考标号列表
1，1a，1b，1c，1d，1e，1f，1g，1h 高压断路器
2，2a，2b，2c，2d，2e，2f，2g，2h 中断室
10 电弧区
11 纵向轴线
12，12a 第一电弧接触件
13，13a 第二电弧接触件
14 电弧
15a，15b，15c 入口
16，16a，16b，16c，16d，16e，16f，16g 压力空间
17a，18a，25a 径向吹弧通道部分
17b，18b，30b 水平供给通道部分
19 通道交叉部
20a，20b，20c，20d 出口；附加出口
21a，21c 径向出口通道部分
21b，21d 水平出口通道部分
22，22a 绝缘喷嘴
23a，23b，23c，23d，23e，23e，23f，23g 停滞区
25，25a，25b 气体流
26a，26b，26c，26d，26e，26f 分支(气体)流
27a，27b，27c，27d 气体喷嘴/流喷嘴
28a，28b 环形间隙
29a，29b，29c，29d，29e，29f，29g，29h，29i，29k 电弧中断区
35a，35b 出口气体流
36 罩
37 (22a的)第一部分
38 (22a的)第二部分
39 (22a的)第三部分
40 中断室的某些区域
41 介电间隙
45 单独的加热通道
46 限制机构
47 烧蚀区
48 分流板
Claims (1)
1.一种高压断路方法，包括下列步骤：
a) 提供充有灭弧剂的中断室(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)，所述中断室包括一个电弧区(10)和布置成相对于彼此可动的至少两个可分离的电弧接触件(12,12a,13,13a)；
b) 将所述至少两个电弧接触件(12,12a,13,13a)彼此分离，使得在所述电弧区(10)中在所述电弧接触件(12,12a,13,13a)之间产生电弧(14)；
c) 在至少三个中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f;29g,29h,29i,29k)中中断所述电弧(14)，其中形成两组中断区，其中，一组具有至少一个中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f;29g,29h,29i,29k)，并且其中，两组由出口(20a,20b,20c,20d)隔开，所述灭弧剂的一部分通过所述出口(20a,20b,20c,20d)引出所述电弧区(10)。
2. 根据权利要求1所述的高压断路方法，其特征在于，所述电弧(14)由交流电产生。
3. 根据权利要求1或2所述的高压断路方法，其特征在于，所述电弧(14)在刚好两个电弧接触件(12,12a,13,13a)之间连续延伸。
4. 根据权利要求1或2所述的高压断路方法，其特征在于，所述电弧区(10)沿纵向轴线(11)延伸，并且灭弧剂的至少一个灭弧流(25,25a,25b)横向于所述纵向轴线(11)引入所述中断区(10)，使得形成径向中断区组，尤其为横吹中断区组，和/或灭弧剂的至少一个灭弧流(25,25a,25b)被引入所述中断区(10)，使得形成轴向中断区组。
5. 根据权利要求4所述的高压断路方法，其特征在于至少一组包括两个轴向中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f;29g,29h,29i,29k)和在所述纵向轴线(11)上位于所述两个轴向中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f;29g,29h,29i,29k)之间的停滞区(23a,23b,23c)。
6. 根据权利要求1或2所述的高压断路方法，其特征在于，所述电弧(14)在所述中断区内通过以下方式中断：将所述灭弧剂的灭弧流(25,25a,25b)通过至少两个入口(15a,15b,15c)引入所述电弧区(10)；并且将所述灭弧剂的一部分通过位于所述两个入口(15a,15b,15c)之间的出口(20a,20b,20c,20d)引出所述电弧区。
7. 根据权利要求1或2所述的高压断路方法，其特征在于，所述灭弧剂是在进入所述电弧区(10)时增压的气体。
8. 根据权利要求7所述的高压断路方法，其特征在于，通过外部致动的系统对所述灭弧剂进行增压。
9. 根据权利要求7所述的高压断路方法，其特征在于，由于所述电弧(14)在至少一个压力空间(16,16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g)内产生的能量而对所述灭弧剂增压，所述至少一个压力空间(16,16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g)由于所述电弧(14)产生的能量通过加热通道(17a,18a,25a,45)以流体的方式连接到所述电弧区(10)，并且，在每个电弧中断区内，通过将增压气体经由吹弧通道(17a,18a,25a)通过对应的入口(15a,15b,15c)引入所述电弧区(10)来中断所述电弧(14)。
10. 根据权利要求9所述的高压断路方法，其特征在于，也将所述至少一个加热通道(17a,18a,25a)用作为所述至少一个吹弧通道(17a,18a,25a)。
11. 根据权利要求6所述的高压断路方法，其特征在于，所述灭弧剂是气体，所述气体通过所述入口(15a,15b,15c)引入所述电弧区(10)，使得形成至少一个多向气体流。
12. 根据权利要求11所述的高压断路方法，其特征在于，所述气体通过所述入口(15a,15b,15c)引入沿纵向轴线(11)延伸的所述电弧区(10)，使得形成至少一个双轴向气体流，所述至少一个双轴向气体流的分支(26a,26b,26c,26d,26e,26f)沿所述纵向轴线(11)延伸使得形成至少两个轴向电弧中断区的至少一个双轴向气体流。
13. 根据权利要求11所述的高压断路方法，其特征在于，所述至少一个多向气体流构造成使得所述电弧(14)以相对于纵向轴线(11)大致对称的方式中断。
14. 根据权利要求10或11所述的高压断路方法，其特征在于，所述电弧(14)在六个轴向中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f)中由三组中断区中断，其中每组中断区具有两个轴向中断区(29a,29b;29c,29d;29e,29f)。
15. 根据权利要求14所述的高压断路方法，其特征在于，所述三组中的每一组被分配一个引入所述电弧区(10)的灭弧流(25,25a,25b)，其中两个相邻的组在每种情况下由出口(20a,20b)隔开。
16. 根据权利要求14所述的高压断路方法，其特征在于，至少两个相邻的组在每种情况下由位于其之间的停滞区(23d,23e)彼此隔开。
17. 一种高压断路器(1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h)，包括充有灭弧剂的中断室(2,2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h)、布置成相对于彼此可动的至少两个可分离的电弧接触件(12,12a,13,13a)、以及一个电弧区(10)，在所述电弧区(10)中，在中断过程期间在所述至少两个可分离的电弧接触件之间可产生电弧(14)，其中所述中断室还包括至少两个入口(15a,15b,15c)和位于两个入口(15a,15b,15c)之间的至少一个出口(20a,20b,20c)，其中所述入口(15a,15b,15c)和所述至少一个出口(20a,20b,20c,20d)与所述电弧区(10)以流体的方式连接，使得所述电弧(14)在通过灭弧剂的灭弧流(25,25a,25b)形成的至少三个中断区中可熄灭，其中在增压和在所述电弧区(10)中插入所述灭弧剂的一部分之后，所述灭弧流(25,25a,25b)从所述至少两个入口(15a,15b,15c)流入所述电弧区(10)，并且将所述灭弧流的一部分(26b,26c,26d,26e)经所述出口(20a,20b,20c,20d)引出所述电弧区(10)。
18. 根据权利要求17所述的高压断路器，其特征在于，所述灭弧剂为气体，特别是自吹式断路器的气体。
19. 根据权利要求18所述的高压断路器，其特征在于至少一个压力空间(16,16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g)，其经由至少一个吹弧通道(17a,18a,25a,30a)以流体的方式连接到所述入口(15a,15b,15c)中的至少一个。
20. 根据权利要求19所述的高压断路器，其特征在于，刚好一个压力空间(16,16a,16b,16e)经由用于连接数个吹弧通道(17a,18a,30a)的共同供给通道部分(17b)和用于连接刚好一个吹弧通道(18a)的单独的供给通道部分(18b)中的至少一个以流体的方式连接到所述吹弧通道(17a,18a,25a,30a)。
21. 根据权利要求19所述的高压断路器，其特征在于，形成专用吹弧通道的嘴的所述入口(15a,15b,15c)中的至少两个经由公共供给通道部分和单独的供给通道部分中的至少一个分别以流体的方式连接到单独的压力空间(16c,16d,16f,16g)。
22. 根据权利要求19所述的高压断路器，其特征在于，所述压力空间(16,16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g)由至少一个加热通道(17a,18a,25a,45)以流体的方式连接到所述电弧区。
23. 根据权利要求19至21中的任一项所述的高压断路器，其特征在于，吹弧通道(17a,18a,25a)、加热通道(17a,18a,25a,45)和压力空间(16,16a,16b,16c,16d,16e,16f,16g)中的至少一个布置成关于由基本上旋转对称的电弧区(10)限定的纵向轴线(11)对称。
24. 根据权利要求19至22中的任一项所述的高压断路器，其特征在于，所述入口(15a,15b,15c)、所述吹弧通道(17a,18a,25a)和所述至少一个出口(20a,20b,20c)中的至少一个包括在流体方面起作用的阻力机构(46)。
25. 根据权利要求17至22中的任一项所述的高压断路器，其特征在于，至少一个出口(20d)设计成横吹出口(20d)。
26. 根据权利要求17至22中的任一项所述的高压断路器，其特征在于罩(36)，所述罩(36)电连接到所述可分离的电弧接触件中的一个(13)以用于将电场的流线朝所述可分离的电弧接触件中的另一个(12)偏移。
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