CN1061488A - 断路开关 - Google Patents

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Abstract

本发明任务为实现一种电弧燃弧时间短的断路 开关。在根据本发明的单柱剪式断路开关上，首先是 主触头1、2打开，然后才打开辅助触头3、4。在主触 头1、2及附设辅助触头3、4之间总是连接有一个二 极管5、6。二极管5的阳极与主触头1、阴极与辅助 触头3连接，而二极管6的阴极与主触头2、阳极与 辅助触头4连接。在打开辅助触头3、4后可能形成 一电弧，该电弧按半周波在相应的触头间形成，在下 一电压过零点时电弧断开。

Description

本发明涉及一种断路开关，尤其是单柱剪式断路开关，它具有两个主触头及两个辅助触头，其中总是一个辅助触头附设于一个主触头并且辅助触头在时间上滞后主触头断开。
根据断路开关使用有关章程，断路开关规定接近无电流时开关，此外在断路开关断开状态必须能看到明显的分断距离。对于断路开关的开断应用了一附设的功率开关。
断路开关的使用场合为：例如各个不同的母线须彼此进行转换连接的场合。在进行这些转换过程时，无电流的原则必须遵循，然而在较低的电压时出现了所谓换流电流。同时在这个接近于无电流的瞬态过程中也不可避免位移电流。并且由于上述换流电流及位移电流，在无电流时开关的断路开关上也不可避免地出现接通的及关断的电弧。
如果断路开关合上闸，它必须不仅处于高的工作电流，而且短时地、直至通过附设的功率开关开断为止要流过出现的短路电流。为了满足这些要求，这种断路开关的主触头及对置触头件须始终处于完善的状态，不能出现例如由于熔损引起的损害。这种熔损引起的损害使对置触头件与主触头之间的接触电阻升高，由此严重地防碍了所要求的工作可靠性。
已公知的单柱剪式断路开关是这样解决上述对断路开关的要求的，即设置了两个辅助触头，它们布置在两主触头附近，并在主触头打开以后才打开。这两个辅助触头是与两主触头并联的。
这种实施方式的缺点在于：辅助触头位于主触头侧较小的距离上，这样在单柱剪式断路开关打开时，就可能引起拉断的电弧不是停留在辅助触头的区域上，而是跳到主触头上并在那儿由于熔损造成损害。
为了解决上述问题在德国专利申请DE-3210155A1中推荐装上一种独特的分断触头，使拉断的电弧出现在该种触头的区域中。这个分断触头体孔了辅助触头原有的分断距离。该分断触头是由两个弓形触头构成的，在电气上它布置在一个主触头及一个辅助触头中间。在打开单柱剪式断路开关时，首先是主触头离开对置触头件，然后打开分断触头，再其次才是辅助触头。
这种在DE-3210155A1中描述的具有一种独特的分断触头的实施形式具有这样的缺点：一方面由于环境影响，例如污染，另一方面由于气候影响，例如侧风或结冰，常常干扰了分断触头的功能。在这种情况下电弧出现在主触头与对置触头件之间。这会导致主触头及对置触头件接触面所不希望的熔损。由于这种状况就不能满足对于断路开关工作可靠性的高要求。
因此本发明的任务在于实现一种断路开关，尤其是单柱剪式开关，其能保证高度的工作可靠性。利用简单的措施便能达到：电弧燃弧时间限制得很短，由此使主触头及对置触头件的接触表面的熔损实际上不会发生。
该任务将通过本发明来解决。本发明特征在于：在第一或第二主触头-5附设的辅助触头之间总是与一个半导体元件，尤其是一个二极管或一个晶闸管这样地连接，即在一个半导体元件上用其阳极，而在另一个半导体元件上用其阴极与每个所属的主触头形成电连接。
利用本发明首次实现了电弧的断开与较大、较频繁的负载及环境、气候影响无关，并能保证总是在下一电压过零点时使电弧断开。由于达到了一个非常短时的电弧燃弧时间，由此今后实际上不会出现由熔损造成的主触头及对置触头件的损害。
本发明的另一构型考虑为利用以平板型式生产的半导体元件。
这种变型的优点在于，由此可以更好地照顾到屈时特定的电网情况。
本发明的进一步构型在于：在主触头指向外方的端部上装有一夹具，其中主触头在一个绝缘基板及一个导电由中间板之间形成不能扭动的夹持，并且其中半导体元件被夹压在导电中间板及导电压板之间;以及基板及中间板在离开主触头的两侧上具有接收由螺栓及螺母组成的螺旋连接装置的孔;并且中间板及压板在离开半导体元件的两侧上具有接收由螺栓及螺母组成的及套有绝缘的螺旋连接装置的孔。
这种构造的一个优点是简单，仅需要很少的离网时间，对已投入工作的单柱剪式断路开关进行改装。
在本发明的范围中，基板在主触头与辅助触头相邻的一侧上具有一伸出臂，在其上固定了辅助触头向外的端部;并且在半导体元件的阳极或阴极与所属辅助触头之间的电连接是借助于一个导电连接件，最好是一铜辫线实现的，其中连接件使压板与辅助触头形成电连接。
根据本发明的实施方式具有的优点在于半导体元件的精确接触及简单以至经济的组装，通过将主触头侧的半导体元件在辅助触头上端特别适合的布置可满足特别短的电力传导。
本发明的一个专门构型在于将半导体元件安装在屏蔽球中。
这种专门构型的优点在于：它作为起屏蔽作用的法拉第罩对于抵消母线区域中出现的强电磁场起到辅助作用，这种电磁场可能对很敏感的半导体元件的PN结起干扰作用或使其失去功能。
本发明的另一构型在于：该屏蔽球作成中空的并且由两部分组成，最好这两部分用螺旋连接。
这种构型的优点在于：半导体元件的组装以及其最后的检验非常方便，并且致使构造成本合算。
本发明的另一专门构型在于：为将半导体元件固定在下半屏蔽球中，设置了一个夹具;并且该下半屏蔽球旋在主触头的上端。
这种构型的优点在于：半导体元件、屏蔽球及主触头之间的导电连接是以简单及可靠接触的方式实现的。
根据本发明的另一特征，半导体元件及辅助触头之间的电连接是通过一个连接件形成的，该连接件连接在导电压板上，其中导电压板借助于一个绝缘块、压簧及二个有绝缘的加压螺栓压紧在半导体元件的接触面上。
这个特征具有的优点是：仅需要用两个简单构造的部件使半导体元件与主触头之间形成电接触，由此使导电部件连接的次数保持很少，并由此使工作可靠性得以提高及使接触电阻下降。另一优点在于简单的连接元件成本合算。
根据本发明一个附设的构型，绝缘块在背离半导体元件的一侧上具有球状构型。
这种构型的优点在于：该绝缘块承担了为压紧半导体元件传统方式中使用的半球件的功能，由此使半导体元件既简单又接触可靠地被压紧。
在本发明的另一构型中，连接件从上及下屏蔽半球之间绝缘地被引导出来，并且连接在辅助触头的上端。
这种本发明的构型提供了这样的优点：由于利用了连接件的绝缘，就可以使规定的与主触头之间的电压间隔保持很小。
根据本发明的另一构型在于：在下屏蔽半球上该连接件引出的部位上设置了一个孔。
这种根据本发明构型的优点是：在下屏蔽半球上特有的小孔使得不再须要使用成本高的以至昂贵的穿壁件，并且该孔并不影响法拉第罩的屏蔽功能。
以下将借助于实施例对本发明作详细的说明。
图1：根据本发明的单柱剪式断路开关的原理图;
图2：一个平板型半导体元件的安装夹具;
图3：具有放置在屏蔽球内部的半导体元件的单柱剪式断路开关原理图;及
图4：在屏蔽球内的半导体元件的内部机械结构。
在图1中可以看到极为概要地表示出的一个单柱剪式断路开关的主触头1、2及辅助触头3、4，以及二极管5、6的搭接。该单柱剪式断路开关在图中处于开断位置。在主触头1、2及辅助触头3、4之间这样地设置二极管5、6，即二极管5以阳极与主触头1连接及以阴极与辅助触头3连接;而二极管6则以阴极与主触头2连接以及以阳极与辅助触头4连接。在打开断路开关时，首先主触头1、2从一对置触头块7处升起。这时电流将按半周波从对置触头块7经由辅助触头3或4及对其设置的二极管5或6到主触头1或2流动。嗣后，辅助触头3、4也从对置触头7处升起，由此可能形成一个电弧，它按半周波在对置触头块7及其后连接有二极管5、6的对应的辅助触头3、4之间形成。在下一电压过零点时电弧断开。
图2概要地示出用于将半导体元件5及主触头1组装及连接起来的夹具。为了更明显起见，在其中对于组装平板型半导体元件总是显然要使用的组件，即半球形压子及压簧均已省去。在主触头1上借助于加压螺栓26及一绝缘基板27安装了一导电中间板28。在绝缘基板27的伸出臂上作辅助触头3的机械固定。导电中间板28也承担主触头1及半导体元件5之间的电连接。在导电中间板28上利用有绝缘的加压螺栓30将半导体元件与也是导电的压板29及未示出的半球形压子及压簧组装起来。辅助触头3及半导体元件5之间经由导电压板29形成电连接，在导电压板的伸出臂33上连接了一个导电件31，它最好是一铜辫线，该导电件的另一端与辅助触头3形成电连接。
图3也如图1一样，极为概要地表示根据本发明的一种单柱剪式断路开关，它与图1的区别在于：半导体元件5、6装入到每个附设的屏蔽球9、10中。这个对于图1进一步的特殊构型带来了附加的优点，如保护了半导体元件5、6免受气候的影响及由邻近母线电磁场的影响。
在图2中描绘的例子利用了由两个相同尺寸的部件组成的屏蔽球。半导体元件5借助于一个夹具固定在下半屏蔽球22中。下半球22旋在主触头1的上端，由此就构成了半导体元件5、屏蔽球及主触头1之间的电连接。半导体元件5与辅助触头3之间的电连接是经由一个电连接件25来实现的，该连接件25是与导电压板16连接的。导电压板16借助于一绝缘块17、压簧18及两个有绝缘的加压螺栓19压在半导体元件5的接触面上。连接件25是从两个屏蔽半球22及23中间绝缘地引导出来的，该两半球是用螺母扣连接的。下半球22在连接件25的导出处设有一个孔。接着，该连接件25连接到在图中未示出的辅助触头上。

Claims (11)

1、断路开关，尤其是单柱剪式断路开关，它具有两个主触头(1、2)及两个辅助触头(3、4)，其中对每个主触头(1、2)附设了一个辅助触头(3、4)并且辅助触头(3、4)在时间上滞后主触头(1、2)打开，其特征在于：在第一或第二主触头(1、2)与所附设的辅助触头(3、4)之间总是与一个半导体元件，尤其是一个二极管(5、6)或一个晶闸管这样地连接，即在一个半导体元件上用其阳极而在另一半导体元件上用其阴极与每个所属的主触头(1、2)形成电连接。(图1)
2、根据权利要求1的断路开关，其特征在于：所使用的半导体元件是以平板型式制造的。
3、根据权利要求2的断路开关，其特征在于：在主触头（1）指向外方的端部上装有一夹具，其中主触头（1）在一个绝缘基板（27）及一个导电中间板（28）之间形成不能扭动的夹持，并且其中半导体元件（5）被夹压在导电中间板（28）及导电压板（29）之间;以及基板（27）及中间板在离开主触头（1）的两侧上具有接收由螺栓及螺母组成的螺旋连接装置（26）的孔;并且中间板（28）及压板（29）在离开半导体元件（5）的两侧上具有接收由螺栓及螺母组成及套有绝缘的螺旋连接装置（30）的孔。（图2）
4、根据权利要求3的断路开关，其特征在于：基板（27）在主触头（1）与辅助触头（3）相邻的一侧上具有一伸出臂，在其上固定了辅助触头（3）向外的端部;以及在半导体元件（5）的阳极或阴极与所属辅助触头（3）之间的电连接是借助于一个导电连接件（31），最好是一铜辫线实现的，其中连接件（31）使压板（29）与辅助触头（3）形成电连接。（图2）
5、根据权利要求1的断路开关，其中在主触头（1、2）的上端设置了屏蔽球（9、10），其特征在于：半导体元件（5或6）装入到屏蔽球（9、10）的内部。（图3）
6、根据权利要求5的断路开关，其特征在于：屏蔽球（9、10）被构成中空的，并由两部分组成，它们最好是用螺旋把彼此连接起来的。（图3）
7、根据权利要求6的断路开关，其特征在于：为使半导体元件（5）固定在下屏蔽半球（22）中，设置了一个夹具;并且下屏蔽半球（22）旋在主触头（1）的上端。（图4）
8、根据权利要求7的断路开关，其特征在于：半导体元件（5）及辅助触头（3）之间的电连接是经过一连接件（25）实现的，该件（25）连接在导电压板（16）上，其中导电压板（16）借助于一绝缘块（17）、压簧（18）及两个有绝缘的加压螺栓（19）压在半导体元件（5）的接触面上。（图4）
9、根据权利要求8的断路开关，其特征在于：绝缘块（17）在背离半导体元件的一侧上具有球形构形。（图4）
10、根据权利要求9的断路开关，其特征在于：连接件（25）绝缘地从上、下屏蔽半球中间引导出来，并且连接到辅助触头（3）的上端。（图4）
11、根据权利要求10的断路开关，其特征在于：下屏蔽半球部分（22）在连接件（25）的导出处具有一个孔。（图4）
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