CN105074861A - 断路开关装置 - Google Patents

Abstract

一种具有第一接触件(4)和第二接触件(5，5a，5b)的断路开关装置，该第一接触件和第二接触件能够相对于彼此移动并且在其之间在分离状态下形成隔离区(12)，被构造为具有压缩装置，该压缩装置具有用于容纳流体的压缩室(13)。压缩室(13)至少暂时地伸入隔离区(12)中。

Description

断路开关装置

技术领域

本发明涉及一种具有第一接触件和第二接触件以及具有压缩装置的断路开关装置，该第一接触件和第二接触件能够相对于彼此移动并且可以在隔离区中分离，该压缩装置具有用于容纳流体的压缩室。

背景技术

例如由US专利文件US4,829,150公开了一种这样的断路开关装置。在那里描述了一种具有第一接触件和第二接触件的断路开关装置。两个接触件相对于彼此可移动地布置。两个公知的接触件可以在隔离区中彼此分离。此外，断路开关装置具有压缩装置，其包括用于容纳流体的压缩室。接触件中的一个嵌入压缩装置的压缩室，从而在压缩室内压缩的流体从接触件旁边经过被导入隔离区。为了在隔离区的区域中产生足够的流动，已知的压缩室相对大体积地构成。由于压缩室的大体积性而需要高的驱动力来操作压缩装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种断路开关装置，其在用于使流体压缩的减小的能量开销的情况下可以产生足够的流体流动。

按照本发明，上述技术问题通过开头提到的类型的断路开关装置来解决，即，第一接触件具有用于排出在压缩室中压缩的流体的至少一个排出口。

断路开关装置例如是用于无电流地断开电流路径的装置。在无电流地断开电流路径时也会导致在相对于彼此可移动的接触件上出现放电现象。这样的放电现象例如通过剩余电荷被馈电到导线或母线上，从而在接触件彼此分离时会导致在其之间的电弧现象。在断路开关装置的隔离区中产生流体的流动能够熄灭出现的电弧并且冷却隔离区或清除污染物。作为流体合适的例如是电绝缘的流体，其填充在接触件之间的或围绕接触件延伸的隔离区。作为电绝缘的流体合适的特别是电绝缘的气体，诸如六氟化硫、氮或二氧化碳。但也可以采用例如液态介质作为流体，诸如绝缘油或绝缘酯。隔离区是在其中相对于彼此可移动的接触件进行触点连接/分离的空间。隔离区用电绝缘的流体来填充，从而能够传导不同电势的接触件彼此电绝缘。由此在隔离区中可以布置分离点，以便例如使电能传输装置的不同装置彼此分离。由此通过断路开关装置例如可以将电缆与断路器分离。

为了产生流体流动例如可以使用具有压缩室的压缩装置。压缩室在此可以具有不同类型的构造。压缩室例如可以被构造为体积可变的元件，从而在压缩室体积减小的情况下压缩闭锁在压缩室内的流体量。这样的机械的压缩体积例如可以被构造为活塞气缸装置。此外，压缩装置还可以具有体积恒定的压缩室，在该压缩室中流体量被挤压，由此在压缩体积中待容纳的流体承受压力升高。

如果使用第一接触件来将流体流传导和引导到隔离区，则可以减小要提供的建造空间。特别地，在第一接触件的触点连接区域中，也就是用于电气触点连接的或被置于紧靠第二接触件的区域，出现高的场强。由此，第一接触件可以具有至少一个排出口，其可以使压缩的流体排出到隔离区中。排出口可以是排出通道的喷嘴，该排出通道将压缩室连接到排出口。为此，接触件例如可以具有至少一个排出通道，其将压缩的流体从压缩室导入隔离区的区域中。通过将排出口直接布置在第一接触件上给出如下可能性，将压缩的流体有效地引入最大概率出现放电现象的区域。由此避免了不需要地由流体流动冲洗介电稳定的区域。由此可以减小在过压的条件下在压缩室内要设置的总体积。相应地给出在压缩室中压缩的流体的有效使用。例如可以将多个排出口布置在第一接触件的不同位置处。特别地，可以将排出口布置在第一接触件的触点连接区域中。由此例如直接在第一和第二接触件触点分离之后采集流体流的该在该时间点视为介电临界的区域。为此，多个排出口例如可以使得流体以射线形式流出到隔离区中。通过有效地分配和有针对性地排出在压缩室中压缩的流体，减小为了隔离区的熄弧所需的总体积。相应地，为了引起流体的压缩需要较小的能量。

此外优选地可以设置，压缩室至少暂时地至少部分地伸入隔离区中。

将压缩室至少暂时地伸入隔离区中能够将为了在排出口方向上传导和引导在压缩室中压缩的流体而在第一接触件上可定位的排出通道保持为相对短。如果现在将压缩室带入隔离区，则可以将所需的体积直接压缩到为了排流而设置的区域中。由此尤其避免了在排出通道中的摩擦损耗，该摩擦损耗是为了从远处的压缩室中将用于排出的流体引入隔离区的区域中而出现的。相应地该措施导致，一方面可以减小为了排流而要提供的体积。另一方面，由于减小的摩擦损耗而可以放弃在压缩室中的过高的升压。由此，减小了在此为了压缩而要花费的能量。因为也可以减小在压缩室内的过压，通过可能的壁厚减小也得出压缩装置上的减小的移动质量，该移动质量可以以减小的能量开销来移动。

优选地可以设置，与接触件的彼此相对移动对应地，将压缩室移入隔离区并且从隔离区移出。特别地可以将压缩室与可移动的接触件一起移动。如果现在使用其压缩室至少暂时地在隔离区内延伸的压缩装置，则流体的压缩能够直接在也期望流体排出的区域中进行。由此避免了远的传输路径，所述远的传输路径导致在压缩的流体中的附加的摩擦损耗。相应地，可以减小流体的待压缩的体积，因为其可以低损耗地直接排入和传输到隔离区中。优选地，在此在接通状态期间应当力求将压缩室伸入隔离区。反之优选地，在断路开关装置的分离位置中应当将压缩室从隔离区移出。

例如可以借助驱动装置移动一个或两个接触件，从而在隔离区内可以建立在接触件之间的绝缘间距，也就是其距离彼此变大。为了进行触点连接而将接触件在隔离区中彼此靠近。例如可以以销钉方式构造第一接触件，而以套筒方式构造第二接触件，配对构造的销钉形的第一接触件可以移入该套筒。

两个接触件分别与另外的相导体片段电接触，从而可以通过分离点来中断电流路径。

另一种优选的实施方式可以设置，压缩室至少部分地由第一接触件限制，特别是被包围。

第一接触件例如可以被可移动地构造并且由驱动装置驱动地移入隔离区或从隔离区移出。如果现在使用该第一接触件来限制压缩室，则能够以简单的方式紧靠隔离区或在隔离区内引起流体的压缩。第一接触件由此可以一方面用于电流传输或电流传导，另一方面该接触件可以表示用于限制压缩室的屏障。优选地，压缩室应当由第一接触件包围。由此例如可以将压缩室至少部分片段布置在第一接触件内，从而其通过第一接触件介电屏蔽。由此压缩室可以与第一接触件一起移动。第一接触件例如可以具有用于限制压缩室的、活塞能够插入其中的气缸空隙。以等效的方式，例如按照活塞类型的第一接触件可以插入气缸空隙并且限制压缩室。至少压缩室的片段的共同移动能够实现，在两个接触件的分离位置中隔离区与伸入的压缩室是畅通的。此外，这样的构造还具有如下优点，即，在第一接触件的一个位置或多个位置上例如可以定位至少一个排出口，从而能够使在压缩室中压缩的流体从压缩室中流出并且通过排出口流入隔离区。由此例如可以在第一接触件上设置不同的排出口，以便引起不同的流动方向或从不同方向冲击隔离区。

此外优选地设置，将用于在压缩室中压缩的流体的排出口布置在第一接触件的触点连接区域中。

排出口例如可以布置在第一接触件的触点连接区域中。接触件的触点连接区域是如下区域，在该区域中设置与另外的接触件的电气触点连接。接触件的触点连接区域例如是如下区域，在该区域中接触件彼此搭接。该区域被视为介电负担特别大的，因为在此处接触件彼此靠近或彼此远离，其中接触件可以具有彼此不同的电势。相应地，在第一接触件以及第二接触件的面向彼此的区域上，特别是在触点连接区域上可以出现提高的介电负担。在第一接触件的触点连接区域内布置排出口能够实现，在介电负担的区域内非常保险起见地引起从压缩室流出的电绝缘的流体的流动，因为特别是在该区域中由于提高的电场而预计会形成电弧。由此，所触发的电弧可以在形成瞬间就已经被带走并被冷却。

另一种优选的实施方式可以设置，第一接触件对于相对于第一接触件可移动的活塞或气缸起气缸或起活塞作用。

将第一接触件构造为气缸能够实现，利用第一接触件的气缸容积来限制压缩室。为了改变体积例如活塞可以插入气缸容积中，其中活塞相对于第一接触件可移动地布置。优选地，活塞应当位置固定地定位，从而第一接触件在活塞上滑动地布置。由此活塞的活塞底与第一接触件的气缸容积一起能够限制压缩装置的压缩室。优选地，活塞在此应当被构造为可以通过断路开关装置中断的电流路径的部分。由此优选地可以在活塞或气缸之间形成滑动接触布置。等效地也可以反过来将第一接触件构造为活塞，其中第一接触件可以插入气缸容积中。

优选地可以设置，第二接触件具有预接触片段和主接触片段。

具有预接触片段和主接触片段的第二开关接触件的构造能够实现，将电弧优选传导到第二开关接触件的特定片段中。时间上在第二开关接触件的主接触片段触点闭合之前，预接触片段触点接触第一开关接触件。例如可以设置，主接触片段被套筒形地构造，其中预接触片段是在套筒开口内放置的轴向移动的元件。由此例如可以的是，预接触片段一方面用于在时间上预先接触，而另一方面预接触片段也可以介电地屏蔽第二开关接触件的套筒开口并且由此增强隔离区的绝缘强度。在断开过程中，首先将主接触片段与第一接触件松脱并且然后进行预接触片段与第一接触件的分离。相应地，电弧优选出现在预接触片段上。由此具有优势的是，压缩的流体尤其可以在预接触片段的方向上流出。

此外可以优选地设置，预接触片段和主接触片段是相对于彼此可移动的。

预接触片段可以关于第二接触件的主接触片段相对移动地安置。由此给出如下可能性，即，在预接触片段与第一接触件之间以及在主接触片段与第一接触件之间的通过弹性力的触点闭合可以独立于彼此进行。在断开过程中断路电流能够从主接触片段交换到预接触片段。预接触片段在此可以保护主接触片段免受电弧侵蚀。

另一种优选的实施方式可以设置，在压缩室中压缩的流体在断开过程期间从压缩室中流出。

优选地，应当在执行断开过程期间或之前进行压缩室中的流体的压缩，从而在断开过程中在压缩室内储备压力上升的流体的足够体积，该流体可以通过排出口流入隔离区。特别地在断开过程中在连续压缩流体的情况下，可以强制压缩的流体通过排出口连续流出。相应地，不需要在断开过程的准备阶段中储备压力过高的流体。在执行断开过程期间就已经可以开始流出流体以及尽可能连续地在断开过程中在接触件相对于彼此移动期间持续。相应地，污染物被从隔离区清除。隔离区被冷却并冲洗。由此促进隔离区中的开关电弧的熄灭。

附图说明

下面示意性地在附图中示出并且随后详细说明本发明的实施例。附图中：

图1示出了断路开关装置的截面。

具体实施方式

断路开关装置具有封闭壳体1。封闭壳体1具有金属基体。在封闭壳体1内部布置容纳空间。封闭壳体1表示屏障，从而在封闭壳体1内的容纳空间中布置的流体不能离开封闭壳体1。闭锁在容纳空间中的流体相对于环境被密封地隔绝。优选地，闭锁在容纳空间中的流体起电绝缘作用并且被施加过压，从而提高其绝缘强度。适合作为电绝缘流体的例如是气态的六氟化硫、气态的二氧化碳或气态的氮。此外也可以使用液态的流体。在此例如可以使用绝缘油或绝缘酯。

为了使在容纳空间中布置的、断路开关装置的电活性的部分进行触点连接，封闭壳体1具有第一凸缘套管2以及第二凸缘套管3。两个凸缘套管2、3分别具有凸缘，其由电绝缘的套管绝缘子液密地封闭。从封闭壳体1的外界延伸到容纳空间的内部的相导体片段分别液密地穿过所述套管绝缘子。

在容纳空间中布置第一接触件4以及第二接触件5。两个接触件4、5可以相对于彼此移动。在此，第一接触件4销钉形地构造并且沿着纵轴6移动地放置。第二接触件5套筒形地构造，其中套筒开口被处理为，使得第一接触件4可以以其触点连接区域塞入第二接触件5的套筒开口。第二接触件5在此分为主接触片段5a以及预接触片段5b，该主接触片段在外围包围套筒开口，该预接触片段由主接触片段5a包围地在第二接触件5的套筒开口中移动地放置。给第一接触件5配备第一引导单元7，其用于引导和导通第一接触件4。此外，第一引导单元7用于将第一接触件4与相导体片段电接触，该相导体片段穿过第二凸缘套管3引导到封闭壳体1的外界。类似地，第二接触件5具有第二引导单元8，其用于定位第二接触件5。此外，第二引导单元8还用于将第二接触件5与相导体片段接触，该相导体片段穿过第一凸缘套管2引导到封闭壳体1的外界。两个引导单元7、8通过电绝缘的支撑装置9a、9b在内侧支承在封闭壳体1上。第二接触件5的预接触片段5b在纵轴6的方向上移动地放置在第二引导单元8上。在此，预接触单元5b在第一接触件4方向的弹簧作用下放置在第二引导单元8中，其中在断路开关装置的打开状态下预接触片段5b将第二接触件5的套筒开口阻隔了大部分并且将其介电地屏蔽。补充地，在第二引导单元8上布置屏蔽帽10，其介电地屏蔽第二接触件5。以类似的方式在第一引导单元7上安装另外的屏蔽帽11，其介电地屏蔽第一引导单元7以及第一接触件4。在屏蔽帽10以及另外的屏蔽帽11的面向彼此的侧上，屏蔽帽10、11分别由空隙穿过，通过该空隙能够到达第一或第二接触件4、5。在两个屏蔽帽10、11之间亦即在两个接触件4、5之间以及在触点连接的状态下断路开关装置的隔离区12围绕两个接触件4、5延伸。隔离区12是在第一接触件4以及第二接触件5之间能够形成电绝缘间距的区域。该电绝缘间距也被称为触头间距。在隔离区12中在打开过程中会导致产生开关电弧，例如通过充电的导线，其连接到穿过凸缘套管2、3的相导体片段。隔离区12优选以电绝缘的流体冲洗，其中在断开过程中应当有针对性地引起流出的流体流过隔离区12。

在打开状态下，隔离区12在第一以及第二接触件4、5的面向彼此的区域之间延伸。第一接触件4在此至少按片段是空心气缸式构造，从而第一接触件5可以滑动地放置在第一引导单元7上。第一引导单元7在此起活塞作用，其在第一接触件4移动的情况下插入第一接触件4的气缸空隙中或从其中移动出来。相应地，第一引导单元7活塞式地构造，而第一接触件4气缸式构造。第一接触件4的气缸空隙由此起压缩室13作用，其具有可变体积。压缩室13用闭锁在封闭壳体1内部的流体来填满。在第一接触件4中布置排出通道14a、14b、14c。排出通道14a、14b、14c在此相对于轴6射线形式地取向。排出通道14a、14b、14c一方面通到压缩室13中。另一方面，排出通道14a、14b、14c在第一接触件4的触点连接区域中分别具有至少一个排出口。

在断路开关装置的闭合状态下，第一和第二接触件4、5彼此电气接触。压缩室13具有其最大体积(参见图1中纵轴6之上部分)。在压缩室13内存在在那里闭锁的、基本上具有与在封闭壳体1内闭锁的其他流体相同的静态压力的流体。在通过附图中未示出的驱动装置来移动第一接触件4的过程中，第一接触件4远离第二接触件5(参见图1中纵轴6之下部分)。在此，活塞式的第一引导元件7相对于第一接触件4移动，从而减小压缩室13的体积。闭锁在压缩室13内的流体在此被置于过压下，因为排出通道14a、14b、14c/喷嘴的横截面不足以同时压力补偿地均衡在第一接触件4的触头移动的过程中发生的、压缩室13的体积的减小。相应地，闭锁在压缩室13内的流体的压力被提高并且在此特别是连续地通过排出通道14a、14b、14c向外挤压。基于排出通道14a、14b、14c的横截面进行穿过的流体的加速并且在压缩室13中压缩的流体被引入隔离区12。在第一接触件4与第二接触件5的主接触片段5a脱开之后保持与预接触片段5b的电气接触。预接触片段5b在弹性力下挤压远离的第一接触件4。直到达到档板，也就是预接触片段5b停止(第二接触件5的套筒开口封闭)，才断开所保持的电流路径，并且在该时间点已经由从排出通道14a、14b、14c的排出口流出的流体流动来环绕冲洗可能触发的电弧。只要在第一以及第二接触件4、5之间形成电气连接，居中布置的通道14b在此由预接触片段5a抵住。在纵轴6之下部分描绘第一接触件4的中间位置，在该位置中第一接触件4从其闭合位置被置于其断开位置，其中已经电气地分离了两个接触件4、5，但是还没有到达第一接触件4的终点位置。在该时间点可以在压缩室内观察提高的压力(参见纵轴6的上部或下部中象征性在压缩室13中示出的粒子的密度)。

Claims (8)

1.一种具有第一接触件(4)和第二接触件(5)以及具有压缩装置的断路开关装置，该第一接触件和第二接触件能够相对于彼此移动并且能够在隔离区(12)中分离，该压缩装置具有用于容纳流体的压缩室(13)，其特征在于，所述第一接触件(4)具有用于排出在压缩室(13)中压缩的流体的至少一个排出口。

2.根据权利要求1所述的断路开关装置，其特征在于，所述压缩室(13)至少暂时地至少部分地伸入所述隔离区(12)中。

3.根据权利要求1或2所述的断路开关装置，其特征在于，所述压缩室(13)至少部分地由所述第一接触件(4)限制，特别是被包围。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的断路开关装置，其特征在于，将用于在压缩室(13)中压缩的流体的排出口布置在第一接触件(4)的触点连接区域中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的断路开关装置，其特征在于，所述第一接触件(4)对于相对于第一接触件(4)能移动的活塞或气缸起气缸或起活塞作用。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的断路开关装置，其特征在于，所述第二接触件(5)具有预接触片段(5b)和主接触片段(5a)。

7.根据权利要求6所述的断路开关装置，其特征在于，所述预接触片段(5b)和所述主接触片段(5a)是相对于彼此能移动的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的断路开关装置，其特征在于，在所述压缩室(13)中压缩的流体在断开过程期间从所述压缩室(13)中流出。