CN108431921B - 监视电气开关设备的方法和包括电气开关装置的电气安装 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种监视AC高压电路中机械开关设备的断开的方法，该设备具有分别经受AC电势和浮置电势的两个电极，其特征在于，所述方法包括：‑初始断开步骤，在该步骤中，两个电极的相对移动以大于0.05m/s，优选大于0.1m/s的第一平均分离速度进行；和‑至少一个稳定步骤，其中两个电极之间的相对移动以小于0.03m/s的稳定平均分离速度进行。本发明还涉及实现这种方法的电气安装。

Description

监视电气开关设备的方法和包括电气开关装置的电气安装
技术领域
本发明涉及用于断开高压交流(AC)电气安装中高压电路的装置的技术领域，并且具体涉及控制这种装置的方法。
背景技术
以传统方式，电力网络是地区、国家或大陆的规模的基础设施，其中电能作为高压AC被输送几十、几百或几千公里。
这种网络包括电气安装，尤其包括电站或变电站，其中存在至少一个开关装置。
在电路中，通常可以找到至少一个电压源和至少一个电压用户，其可以包括任何装置或装置组或包括这种装置的任何网络，它们使用电能将其转换成其他形式的能源，例如转换成机械能、和/或热能和/或电磁能等。
电路通常包括用于中断电路中(通常在电压源与电压用户之间或电压源与地之间)电流流动的开关装置。各种类型的开关装置是已知的。例如，存在断路器，它们是用于断开电路的机械装置，并且其被设计和定尺寸为使其尤其可以在欠载或故障状态下断开其所处的电路。尽管如此，断路器是复杂的装置，其价格昂贵且体积庞大，旨在用于保护网络的功能。开关装置也是已知的，其设计较简单，例如隔离开关，其通常不被设计为在负载过轻时断开电路，而是用于其中电流已经被其他开关装置中断的电路中，以便通过在连接到电压源的电路的上游部分与电路的下游部分之间提供预定的高水平的电隔离，确保设备和人员在对设备采取行动时的安全。
对于高压电路，特别是也已知使用所谓的“金属包覆”装置，其中有源开关构件被封装在充满绝缘流体的有时被称为金属包层或罐的密封外壳中。这种流体可以是气体，通常是六氟化硫(SF6)，但也可以使用液体和油。选择流体的绝缘性质，特别是以便呈现比等效压力下干燥空气的介电强度更大的介电强度。金属包覆装置可以被特别设计成比其中在空气中发生断路和隔离的装置更紧凑。
传统的“金属包覆”隔离开关特别具有两个电极，这些电极被保持在绝缘支撑件上远离外壳周壁的静止位置，例如，处于地电势的金属覆层。取决于形成电极之一的一部分的可移动连接构件(例如，由控制器件致动的滑动管)的位置，电极电连接在一起或电分离。该管通常由与其电连接的一个电极承载，并且将管与相对电极分开可能导致电弧被击穿。隔离开关通常位于变电站内。例如，通过连接母线，将隔离开关连接到变电站的其他元件。在隔离开关的每一侧上，都可以找到变电站的其他元件，例如隔离开关、电力变压器、高架套管等。
因此，在某些电路结构中可以设置隔离开关，该隔离开关设置在尤其是高电压下的AC电压源与一些其他开关装置(例如断路器)之间，因此断路器处于电路中位于电压源和隔离开关的下游的部分。因此，为了断开这样的电路并将其与电压源隔离，一般的过程是断开例如断路器类型的第一开关装置，以阻止电路中的电流流动。之后，为了隔离电路的下游部分，断开隔离开关。在这种情况下，隔离开关的第一电极直接或间接地与AC电压源电连接，而第二电极在电路断开之后与任何电压源和任何电气接地电隔离并且因此处于浮置电势。如果电极与连接到某个确定电势(例如，电压源或电接地)的周围导体元件形成非零电容，特别是例如连接到电压源(上游电路)的电极、连接到地的金属包层和/或形成下游电路的一部分的一些其他开关装置的任何部分，则认为电极与任何电压源和任何电接地电隔离，并且因此在浮置电势下。因此，在这样的安装中断开隔离开关的操作期间，第一电极处于与其连接的电压源传送的AC电压随时间变化的电势。相反，由于第二电极被隔离，所以其电势未被确定。它可以是两个电极处于电闭合相对位置时最后一次接触时的电极电势。在断开之后，两个电极之间可能保持电容耦合，从而导致第二电极的电势变化。尽管如此，因为其幅度通常远小于最后接触时刻存在的电势或经由两个电极之间的电弧的电势，所以该现象在本文中被忽略。
相反，在电极的相对断开移动期间，并且特别是在该移动开始时，紧接在断开方向上在两个电极之间的最后电接触的位置之后，已知电弧可能出现在两个电极之间。
参照图4说明了本发明所基于的问题，图4描绘了在电极之间的相对断开移动期间，两个电极中的每一个的电势U1、U2相对于地电势随时间的变化。认为这种相对断开移动是以两个电极之间的相对移动的恒定速度发生的，其对应于两个电极之间的间距随时间以恒定方式增加。由于这种间距的增加，观察到两个电极之间的耐受电压相应的恒定增加，即，引起电弧被击穿所需的两个电极之间的电势差恒定增加。换句话说，一旦两个电极之间的物理接触消失，两个电极之间在电闭合相对位置处为零的耐受电压就从初始值逐渐增加，直至最终耐受电压值，该最终耐受电压值对应于两个电极的电开路相对位置，这确保了其中布置有隔离开关的电路的上游部分与下游部分之间的隔离。
在两个电极的电闭合相对位置中，隔离开关的两个电极始终处于相同的电势，如可在图4的左侧部分中看到，然后由电压源提供的AC电压直接确定该电势。图4示出了时刻t0，其是在两个电极之间物理接触消失的时刻。此时刻之后，认为两个电极不再彼此物理接触。尽管如此，在紧接着失去接触之后，特别是在以高电压工作的安装的情况下，电弧被击穿，并且其至少在初始时用于将第二电极的电势保持在基本上与第一电极的电势在任何时候都相同。然而，在时刻t1之后，两个电极已经彼此间隔一段距离，使得电弧第一次中断，由此使得两个电极之间出现电势差。尽管如此，只要电势差超过由间距距离限定的耐受电压，新的电弧就会被击穿，立即使第二电极的电势与第一电极的电势相同。逐步地，随着时间的推移并且因此随着两个电极之间距离的增加，电弧中断的持续时间逐渐变长，这是因为两个电极之间的耐受电压逐渐增加，其直接起因是两个电极之间的间距增大。在图4的示例中，存在时刻t2，从该时刻t2起，在第一电极的电势的每个交替半周期中仅出现一个电弧。当出现这种电弧时，使第二电极的电势大致与电弧时刻下第一电极的电势相同。这个电弧是短暂的，只要两个电极由于电弧而处于基本相同的电势时它就消失。现在应该回想到，第二电极处于浮置的电势，而不是像如果它被连接到电气接地或连接到其他电压源时将出现的处于确定的电势。尽管如此，只要电弧熄灭，由于第一电极连接到AC电压源，所以第一电极的电势继续变化，而第二电极的电势保持在由于前述电弧它所达到的水平。这导致两个电极之间的电势差增加，并且当两个电极的瞬时相对位置下这个电势差超过两个电极之间的电隔离能力时，新的瞬态电弧被击穿。
这些电弧持续发生直到时刻t3，其对应于断开操作期间最后一个电弧的时刻。在该最后一个电弧之后，两个电极之间的耐受电压太高，以至于不能击穿新的电弧。因此，当两个电极到达它们的电断开相对位置时，第二电极处于由最后一个电弧、并且因此由最后一个电弧被击穿的时刻、并且从在最后一个电弧时刻的第一电极的电势产生的最终电势Uf。
仿真已经表明，在具有给定AC电压源的给定安装中，并且利用断开上述类型的隔离开关的给定方法，第二电极的电势的该终值是高度随机的。在2013年新德里CIGRE会议上的口头交流中(Thomas Berteloot、Alain Girodet、Paul Vinson和Mathieux Bernard的“Development of a gas insulated disconnector for UHV networks”)，另见宣传册“CIGRE 570-2014年2月28日工作组A3-Switching phenomena for EVH and UHVequipment”)描述了这些仿真。该交流特别规定，每秒0.05米(m/s)或0.1m/s的断开速度使得以更大的可能性获得第二电极的电势的终值，使其小于0.5m/s的断开速度所获得的值。文献“Influence of the switching speed of the disconnector on very fasttransient overvoltage”(Shu Yinbiao、Han Bin、Jin Li Ming、Chen Weijiang、BanLiangeng、Xiang Zutao和Chen Guoqiang-IEEE Transactions on Power Delivery，第28卷，第4期，2013年10月)也可以得出类似教导。
然而，看起来有时被称为“捕获电荷”的第二电极的电势的终值并非没有效果。
首先，应该观察到，在时刻t2和t3之间，在电弧被击穿时两个电极之间的电势差“ΔU”或“击穿电压”在每个交替处增加。但是，对于每个电弧，在第一微秒内出现高频过电压。这被称为“非常快的瞬态过电压”(VFTO)。隔离开关的两个电极之间的击穿电压ΔU越大，对应的VFTO越大。VFTO传播到与隔离开关电连接的所有点：它因此传播到位于隔离开关任一侧上的变电站的其他元件。因此，VFTO可能会传播到电力变压器、套管、断路器等。由VFTO引起的过电压因此对连接到隔离开关的所有元件的对地绝缘(live-to-ground)施压。
已经提出了解决这个问题的办法，但是他们并没有完全满意。
第一个先前解决方案在于使用具有电阻的隔离开关。在这种设备中，仅在断开操作期间将电阻插入电流路径中。在这种隔离开关中，电阻位于隔离开关的一个电极与电阻电极之间。然后在隔离开关的管和电阻电极之间触发电弧。电阻可能高达1千欧姆(kΩ)。该第一种解决方案呈现以下限制：隔离开关体积相当大，成本因附加部件而更大，更需要维护，并且由于存在电阻而具有更低的可靠性。
例如在文献JP 2000.067705中描述的第二种解决方案使用隔离开关，其中通过使用激光束引起电弧击穿来控制两个电极之间的击穿电压的值。激光源位于隔离开关的外部，由镜子或透镜构成的光学设备用于将激光的能量带到管子与相对电极之间。可以理解，这样的解决方案是昂贵且复杂的。
因此，需要限制在断开机械开关装置期间出现的电弧引起的高频过电压，该机械开关装置具有经受AC电势的一个电极以及处于浮置电势的另一电极，并且在保持简单且便宜安装的同时达到上述目的。
发明内容
为此目的，本发明提供一种控制AC高压电路中机械开关装置断开的方法，该装置是具有两个电极的类型，其中第一电极经受具有交替周期的AC电势并且第二电极与任何电压源和任何电接地电隔离，机械装置的两个电极相对于彼此可移动，在电极建立装置的标称电连接的电闭合相对位置与两个电极彼此间隔开最终间隔的至少一个电断开最终相对位置之间进行受控的断开移动，所述方法特征在于其包括：
-初始断开步骤，包括持续时间的至少一个快速断开时间间隔，其等于第一电极的AC电势的至少一个交替周期，并且在此期间两个电极之间的相对移动以大于0.05m/s，优选大于0.1m/s的第一平均分离速度进行；以及
-至少一个稳定步骤，在所述初始断开步骤之后，并且包括持续时间的至少一个稳定时间间隔，其等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且对应于两个电极之间的位于最终间隔的10％至90％范围内的间隔，在此期间，两个电极之间的相对移动以小于0.03m/s的稳定平均分离速度进行。
根据这种方法的可选的其他特征，单独或组合使用：
-在所述稳定步骤之后，所述方法包括至少一个继续断开的步骤，包括至少一个持续时间的继续断开时间间隔，其等于所述第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且在此期间，两个电极之间的相对移动以大于0.03m/s的平均分离速度，优选地大于0.05m/s，更优选地大于0.1m/s进行。
在继续断开的步骤之后，所述方法包括第二稳定步骤，所述第二稳定步骤包括至少一个持续时间的第二稳定时间间隔，其等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且在此期间两个电极之间的相对移动以小于0.03m/s的平均分离速度进行。
-所述方法包括最终断开步骤，在此期间，电极到达其最终断开的相对位置。
-稳定步骤开始于闭合相对位置与最终断开位置之间的两个电极之间的中间相对位置并且区别于闭合相对位置和最终断开相对位置。
-对应于所述两个电极之间的预定相对位置来触发稳定步骤。
-根据装置的至少一个操作参数来触发稳定步骤。
-至少根据在第一和第二电极之间的两个电弧之间的时间间隔的持续时间触发稳定步骤。
-在初始断开步骤期间，检测第一和第二电极之间的两个电弧之间的时间间隔，并且其中将时间间隔的持续时间与参考值进行比较，在所述参考值之上则触发稳定步骤。
-至少根据断开移动期间第一与第二电极之间的两个电弧之间的时间间隔的持续时间来触发稳定步骤。
-在两个电极之间检测到最后的电弧之后的预定时间长度之后触发继续断开的步骤。
-至少根据在继续断开的步骤期间在所述第一电极与所述第二电极之间检测到电弧来触发第二稳定步骤。
-在稳定步骤期间，电极占据至少一个最后电弧相对位置，其中：
-存在经受AC电势的第一电极的电势值，使得第一电极(20)在该位置时，针对第二电极的先前电势值引起电弧在两个电极之间击穿；以及
-电弧使第二电极达到第一电极与第二电极之间的电势差小于该位置中两电极之间的最小耐受电压的最终电势。
-在所述稳定步骤期间，所述电极占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值的10％至50％，更优选10％至30％的范围内。
-在所述稳定步骤期间，电极占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值的40％至90％，更优选60％至90％的范围内。
-稳定步骤包括两个电极之间的相对移动的至少一个停止。
-稳定步骤包括停止两个电极之间的相对移动。
-稳定步骤的持续时间等于第一电极所经受的电势的交替周期的至少五倍、或者至少十倍、或者至少二十倍。
-稳定步骤的持续时间短于第一电极所经受的电势的交替周期的七十五倍，优选短于第一电极所经受的电势的交替周期的五十倍。
-选择所述第二平均分离速度，使得由间距值本身的增加而产生装置的最小耐受电压的速率以小于1.0pu/s，优选小于0.5pu/s的速度增大，其中1pu是第一电极相对于地面所经受的电势的峰值。
-当两个电极到达其最终断开的相对位置时，所述第二电极的电势小于0.5pu，其中1pu是第一电极相对于地面所经受的电势的峰值。
本发明还提供一种电气安装，包括用于断开AC高压电路的机械开关装置，该装置是具有两个电极的类型，其中第一电极经受AC电势并且第二电极与任何电压源和任何电接地电隔离，机械装置的两个电极在控制设备的控制下相对于彼此可移动，在电极建立装置的标称电连接的电闭合相对位置与两个电极彼此间隔开的至少一个电断开最终相对位置之间进行受控的断开移动，安装特征在于，所述控制设备被配置为执行具有一个或多个上述特征的控制方法。
根据这种安装的可选的其他特征，单独或组合使用：
-所述控制设备包括用于控制所述电极之间的相对移动的致动器和用于控制所述致动器的控制器，所述控制器被编程为执行具有一个或多个上述特征的控制方法。
-所述控制设备包括致动器，所述致动器用于借助于将所述致动器连接至至少一个电极的传动机构来控制所述电极之间的相对移动，所述传动机构被配置为执行具有一个或多个上述特征的控制方法。
附图说明
参照附图给出的以下描述中出现各种其他特征，附图示出了本发明的实施例作为非限制性示例。
图1是示出包括机械开关装置的本发明的电气安装的视图，该机械开关装置在该图中示出为处于其电极的电闭合相对位置。
图2和图3是分别示出在其电极的中间位置和电断开相对位置中的图1的机械开关装置的示意图。
图4示出在电极之间以恒定速度的相对断开移动期间，在机械开关装置中相对于地面测量的两个电极的各个电势随时间的变化。
图5A至图5D示出用于控制机械开关装置的断开的本发明的方法的四个示例，其绘制了装置的两个电极之间的间距E随时间的变化。
图6是示出用于控制机械开关装置的断开的本发明示例方法的实施的流程图。
图7A至图7D示出机械开关装置的一个实施例，该机械开关装置包括将致动器连接到电极中的一个的传动机构，该传动机构构造成执行根据本发明的方法。
具体实施方式
图1至图3示出用于高压电路的机械开关装置的主要组成元件，其可以包括非常高压的AC电路，并且图1至图3示出了开关装置的电极之间的三个不同相对位置。
这样的装置是断开或闭合用于传输标称交流电的电路，即，标称交流电为设备被设计为在大于1000伏(V)AC或甚至非常高的电压下(即，在高于50,000V AC的电压下)连续且无损害操作的稳定电流。
该装置是一种机械开关装置，只要通过分离和分开两个接触部分而中断通过该装置的电流，就可以断开电路。自然地，电路通过移动而闭合，直到两个接触部分接触，以重新建立通过该装置的电流。
在该实施例中，机械开关装置是隔离开关。在该实施例中，开关装置被设计成断开单个电路，例如，单相，然而，可以在被设计成断开多个电路的装置中实现本发明，然后例如多个电路包括在公共外壳内并联的多个开关设备。
在“金属包覆”类型的开关装置的背景下更具体地描述了本发明。因此，装置10包括限定外壳12的内部体积16的外壳12。当装置处于其操作配置时，外壳12优选地相对于外壳12的外部是密封的。外壳12可以包括一个或更多开口(未示出)，用于至少在维护或组装操作期间，从外壳的外部接近内部体积16，或者使得体积16能够与和开口周围与外壳12相接触的另一外壳的另一体积连通。这些开口因此被设计成闭合，例如，通过观察口或盖子，或者它们被设计成通过开口与另一个外壳的相应开口之间的密封连接，将外壳12的内部体积16与本身密封的另一个外壳连通。因为它是密封的，所以外壳12的内部体积16可以填充有绝缘流体，该绝缘流体可以与大气保持隔离。流体可以是气体或液体。流体的压力可以与大气压力不同，例如其可以是大于3巴的绝对压力，或者其可以是非常低的压力(可能接近真空)。在本发明的意义上，真空应该被认为是绝缘流体。绝缘流体可以是空气，特别是干空气，优选地在大于大气压的压力下。尽管如此，并且优选地，选择流体具有高度绝缘特性，例如，在相同的温度和压力条件下具有比干燥空气的介电强度更大的介电强度。
一般而言，装置10具有至少两个电极，用于分别电连接到电路的上游部分和下游部分，用于断开。如图1所示，两个电极可以通过断开移动而相对于彼此移动，并且具有至少一个电闭合相对位置(如图1所示)和电断开相对位置(如图3所示)之间，在电闭合相对位置中，它们建立装置的标称电连接，并因此对应于装置处于闭合状态，电断开相对位置对应于装置的断开状态。在所示的示例中，装置10尤其包括静止的第一电极20和第二电极22，其包括静止主体和可移动连接构件24。可以理解，可移动连接构件可形成第一电极的一部分或者电极20和22都可以具有相应的可移动连接构件。
在所示的示例中，每个电极20、22经由绝缘支撑件26固定到外壳12。在外壳12外部，装置10具有电连接到对应电极20、22的相应连接端子28、30。一个端子用于连接到电路的上游部分，而另一个端子用于连接到电路的下游部分。以任意的方式，并且对于电流的极性或方向没有任何特别的意义，被称为“上游”的电路部分是经由连接端子28连接到第一电极20的部分。因此，电路的下游部分是经由连接端子30连接到第二电极22的部分。
在该示例中，不管开关装置处于断开还是闭合状态，每个电极20、22都以永久的方式电连接到相关的连接端子28、30。
两个电极20和22的主体以静止的方式布置在内部体积16中，从而与外壳12的外围壁间隔开并且以以下这种方式彼此间隔开：电极间电绝缘间隙沿中心轴线A1的方向布置在它们各自的外围表面的相对部分之间。
在所示的示例中，装置的第二电极的可移动连接构件24可以包括管，该管可沿着轴线A1通过第二电极22滑动并且被引导为沿着中心轴线A1滑动，该中心轴线A1任意地被指为“纵向”轴。
通过穿过中间的相对位置，例如图2所示的位置，连接构件24能够相对于相对电极20在电闭合相对位置与电断开相对位置之间进行断开移动，如图1所示为电闭合相对位置，其中电连接构件24与所述相对电极20建立标称电连接，如图3所示为电断开相对位置。在所示的实施例中，可移动连接构件24优选地由例如金属的导电材料制成，并且其电连接到第二电极的主体，因此无论可动连接构件24的位置如何，它都以永久的方式电连接到相关联的连接端子30。
在其闭合的相对位置中，连接构件24通过电极间电绝缘间隙沿着中心轴线A1朝向第一电极20纵向移动。在本文以下描述中，认为闭合相对位置是当在开关装置的断开方向上移动时两个电极之间的最后电接触的位置，即，电流能够通过两个电极之间的机械接触通过传导而流动的最后位置。在某些装置中，在开关装置的断开方向上移动的两个电极之间的极端电闭合位置和最后电接触位置之间可能存在一定量的冲程死区。不过，这里只考虑最后的电接触位置。以已知的方式，连接构件24通过控制设备42从闭合相对位置向断开相对位置移动，在该实施例中，该控制设备42包括连接杆44，连接杆44可以在大致平行于轴线A1的方向上移动，并且其本身由旋转杆46控制。
机械开关装置10包括具有高电压AC电路的电气装置14，图1中示出了其示例。
在这样的安装中，第一电极20例如可以电连接到具有AC电压源32的电路的对应上游部分，AC电压源32可以是例如AC电压发电机的主电源，或可以是诸如变压器或转换器的次电源。在交流电压源32和开关装置10之间，可以有各种电气装置，包括开关装置。不过，该电路的上游部分被认为处于第一电极经受AC电势的状态。在所示的示例中，第一电极经受由电压源32直接或间接施加的AC电势。
相反，至少在电极的某些配置中，另一电极，特别是第二电极22与任何电压源和任何电接地电隔离。如上所述，第二电极22连接到电路的下游部分，其尤其可以包括开关装置34，例如用于中断开关装置10和用户电压网络36之间电流的断路器。在开关装置处于断开相对位置并且下游断路器34断开的配置中，因为第二电极22不与任何其它电压源电连接或者电接地，因此第二电极22处于浮置电势。
为了限制在第二电极上捕获的电荷的绝对值，本发明提出了一种控制机械开关装置10的断开的新方法。
在图5A、图5B和图5C中部分示出的示例中，该方法可以包括：
a)初始断开步骤，在该步骤中，两个电极20和22以最大第一平均分离速度从闭合相对位置执行相对移动，其中在等于第一电极的AC电势的一个交替周期的持续时间T1的至少一个快速断开时间间隔期间，测量该最大第一平均分离速度；以及
b)至少一个稳定步骤，在初始步骤之后，在至少一个稳定步骤中，两个电极20和22以稳定平均分离速度进行相对移动，在持续时间T2的稳定时间间隔内确定该稳定平均分离速度，该持续时间T2的稳定时间间隔等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且对应于两个电极之间的在最终间距(Ef)的10％至90％的范围内的间距，并且小于最大第一平均分离速度。有利地，稳定平均分离速度可以小于最大第一平均分离速度的50％。
最初的快速断开步骤用于在两个电极之间获得清晰的分离并用于减少断开移动的总持续时间。
从下面的例子可以看出，稳定步骤可以包括如下步骤，在该步骤中，两个电极20和22以其相对的断开移动继续彼此分开。尽管如此并且优选地，稳定步骤包括两个电极的相对移动中的至少一个停止。从例如图5B的示例可以看出，稳定步骤可以包括停止两个电极20和22之间的相对移动。
可以通过用于手动控制的电路的机械开关装置的两个电极20与22之间的相对断开移动来执行这种方法。尽管如此，有利的是，该方法在机械开关装置中自动化。
因此，在用于断开电路的机械开关装置中，用于控制两个电极的相对移动的控制设备42例如可以被配置为执行具有上述特性的控制方法，和/或下面描述的附加方法特性中的一个或多个。
例如，控制设备42可以包括致动器48，例如，电动机、气动马达或蓄能器马达，其能够可能通过传动机构致动两个电极20和22之间的相对移动。在所示的示例中，传动机构包括连接杆44和杠杆46。传动机构将致动器48连接到至少一个电极，以便控制电极的移动。具体而言，传动机构44、46使可移动连接构件24移动，而不使第一和第二电极的主体移动。控制设备42包括控制致动器48的控制器，例如，以电子监视和控制单元52的形式。电子监视和控制单元52可以以彼此通信的多个单独组件的形式制成。
作为示例，电子监视和控制单元52可以被配置为能够控制控制设备42，特别是致动器48，以便控制两个电极之间的相对移动，特别是根据在两个电极的断开移动期间的两个电弧之间的时间间隔。特别地，电子监视和控制单元52可以被编程为控制致动器，使得致动器48的速度遵循上述步骤，可能与以下所述的一个或多个步骤一起。
在一个变型中，或者附加地，可以规定控制设备包括致动器，该致动器用于通过将致动器连接到至少一个电极的传动机构来控制电极的移动，该传动机构被配置成，例如，对于致动器的恒定速度，至少一个电极由传动机构控制并且遵循上述步骤以及可能还有以下描述的一个或多个步骤。下面更详细地描述这种实施例的例子。
更具体地参考图5A至图5D，图5A至图5D示出在断开开关装置10的操作期间根据时间的两个电极20和22之间的相对移动的几种变型，可以理解，在断开移动期间，两个电极20和22从两个电极之间的间距E为零的电闭合相对位置到间距Ef处于最大的电断开相对位置。该操作发生在时刻t0到tf之间，该两个时刻分别对应于两个电极20和22失去能够使电流通过传导而流动的物理接触的时刻、以及两个电极20和22到达它们的最终断开的相对位置的时刻。
在给定时刻的间距E可以被确定为围绕外壳12内的电极的绝缘流体中的两个电极20和22之间的最短距离。在所示的示例中，只要管24伸出，两个电极20和22之间的间距对应于第一电极20并且相对于第二电极22的主体，对应于第一电极20和管24之间的间距。自然地，一旦管被容纳在第二电极22的主体内，两个电极20和22之间的间距对应于第一电极20和第二电极22的主体之间的间距，并且即使管24的分离移动继续，该间距也保持恒定。
该间距因此对应于两个电极20和22之间的电弧所要行进的最小距离。
在所示的示例中，两个电极之间的分离移动是沿着轴的直线移动，并且间距对应于沿着该轴测量的两个电极之间的最短距离。
应该观察到，两个电极20和22之间的瞬时分离速度对应于两个电极之间的间距的时间导数。瞬时分离速度因此可以不同于两个电极20和22中的一个正在移动的速度，例如，在某些情况下，相对分离移动不是沿着直线。
在图5A至图5D所示的实施方式中，电极20和22的相对断开移动可以细分为至少两个步骤。
快速的初始断开步骤在时刻t0开始并持续到结束时刻，例如，结束时刻为被标识为图5A至图5C的例子中的时刻ta1。在这个初始步骤期间，两个电极20和22逐渐地分离。
在初始步骤中，两个电极的相对移动优选是连续的，而不停止，以限制该步骤的持续时间。如图5A至图5C所示，在初始步骤期间两个电极的瞬时分离速度可以是恒定的，或者如图5D所示，在初始步骤期间两个电极的瞬时分离速度可以改变。
如果在该快速初始断开步骤期间分离速度恒定或被认为是恒定的，如图5A至图5C所示，则两个电极20和22以第一平均分离速度V1逐渐地分离到对应于两个电极的中间相对位置的间距值Ea1。当该速度恒定时，第一平均分离速度例如可以被计算为具有以下值：
V1＝Ea1/(ta1-t0)
在初始步骤之后是至少一个稳定步骤以及可能的多个稳定步骤，在初始步骤之后，并且在该稳定步骤期间两个电极以小于第一平均分离速度的第二平均分离速度进行相对移动。
在图5A至图5C的例子中，稳定步骤是这样一个步骤，在该步骤中，分离速度是恒定的，并且从开始时刻ta1(对应于本例中的初始断开步骤的结束时刻)持续到结束时刻tb1，在此期间，两个电极20和22占据其间距已经达到第二值Eb1的相对位置。在该稳定步骤期间，两个电极的相对移动以小于第一平均分离速度V1的平均分离速度V2进行。举例来说，第二平均分离速度V2可以被计算为具有以下值：
V2＝(Eb1-Ea1)/(tb1-ta1)
如图5A至图5C所示，在稳定步骤期间，两个电极之间的瞬时分离速度可以是恒定的，或者如图5D所示，在稳定步骤期间，两个电极之间的瞬时分离速度可以是可变的。应该观察到，在稳定步骤期间，两个电极20和22可以相对于彼此静止，这对应于零的平均分离速度V2，如图5B所示。
在稳定步骤期间相对移动的平均分离速度V2不为零的某些情况下，可以规定稳定步骤继续，直到两个电极20和22到达它们呈现最大间距Ef的断开相对位置。
尽管如此，特别是在图5A和图5B所示的例子中，在稳定步骤之后，该方法可以包括至少一个继续快速断开的步骤，因此在这些示例中该步骤在稳定步骤结束时的时刻tb1开始，并且在此继续快速断开的步骤期间，个电极20和22之间的相对移动以大于稳定阶段期间第二平均分离速度V2的第三平均分离速度V3进行。继续断开的这个步骤可以继续，直到两个电极到达呈现最大间距Ef的断开的相对位置。在这种情况下，如特别在图5A和图5B中所示，第三平均分离速度V3可以例如被计算为具有以下值：
V3＝(Er-Eb1)/(tf-tb1)
应该观察到，第三平均分离速度V3可以等于、大于或小于初始断开步骤期间的第一平均分离速度V1。
尽管如此，并且如图5C所示，该方法可以包括在如上所述的继续断开步骤之后的第二稳定步骤，在该第二稳定步骤期间，两个电极之间的相对移动以第四平均分离速度V4进行。在所示示例中，第二稳定步骤从开始时刻ta2持续到结束时刻tb2。在这种情况下，例如可以将第四平均分离速度V4计算为具有以下值：
V4＝(Eb2-Ea2)/(tb2-ta2)
第四平均分离速度V4小于紧接在其之前的上述继续断开步骤期间的第三平均分离速度V3。自然地，第三平均分离速度V3例如可以被计算为具有以下值：
V3＝(Ea2-Eb1)/(ta2-tb1)
第四平均分离速度V4可以等于、小于或大于上述第一稳定阶段期间的第二平均分离速度V2。
第四平均分离速度V4优选小于上述初始断开步骤期间的第一平均分离速度V1。
如图所示，在第二稳定步骤期间，第四平均分离速度V4可以是恒定的，或者其可以是可变的或零。
可以观察到，如果该第二稳定步骤不是唯一地由停止两个电极20和22之间的相对移动构成，则其可以继续直到两个电极到达它们的电断开相对位置。尽管如此，在图5C所示的示例中，该方法包括最终断开步骤，在该步骤期间，电极20和22到达其最终断开的相对位置。该最终断开步骤可以以大于第一稳定阶段和/或大于第二稳定阶段的平均分离速度的平均分离速度进行。
自然地，可以增加第二稳定步骤的数量，其中两个第二稳定步骤由继续断开的步骤分开，在此期间，两个电极的平均分离速度大于在紧接之前和之后发生的分离步骤期间两个电极的平均分离速度。
在图5A至图5C所示的例子中，分离速度在各个步骤中被认为是恒定的。更具体地说，从一个步骤到另一个步骤的转换很容易通过以下这样的事实来识别，即在从一个步骤到下一个步骤的过渡期间两个电极之间的相对分离速率突然变化，曲线绘制了根据时间的两个电极之间的间距变化呈现明显中断，表明表示分离速度的导数函数的不连续性。
在图5D所示的例子中，在各个步骤中两个电极的相对移动的分离速度不是恒定的。此外，从一个步骤到下一个步骤的转换没有任何突然的改变，其加速或减速是渐进的。在这种情况下，仍然可以通过以下方法在稳定步骤期间确定平均分离速度。
稳定步骤是包括至少一个稳定时间间隔的步骤，其持续时间等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且对应于两个电极之间在最终间距Ef的10％至90％范围内的间隔，在此期间两个电极之间的相对移动以稳定平均分离速度V2进行，该稳定平均分离速度V2在所述稳定时间间隔期间小于0.03m/s。在本发明的含义中，可以理解，稳定步骤的精确开始和结束不一定是准确确定的，但是这种步骤的存在是由如上定义的至少一个稳定时间间隔的存在确定的。在极限情况下，稳定步骤包含上面定义的单个稳定时间间隔。
在图5D所示的例子中，示出了满足该定义的两个稳定时间间隔，并且它们都属于相同的稳定步骤。可以理解的是，当稳定步骤呈现大于第一电极的AC电势的交替周期的五倍的持续时间时，事实上可能是在稳定步骤期间，定义多个甚至无穷个部分重叠或连续的稳定时间间隔。
示出了这些稳定时间间隔中的第一稳定时间间隔，其开始于时刻t2i并结束于时刻t2f，分别对应于两个电极之间的间距E2i和E2f。它具有持续时间T2，例如，等于第一电极的AC电势的交替周期的五倍。在第一稳定时间间隔期间，两个电极的平均分离速度因此是：
V21＝(E2f-E2i)/(t2f-t2i)＝(E2f-E2i)/T2
最小稳定平均分离速度也被定义为：V2min。为此目的，这些稳定时间间隔中的第二个被定义并且被示出在时刻t2imin开始以及在时刻t2fmin结束，分别对应于两个电极之间的间距E2imin和E2fmin。它具有持续时间T2，设定为第一电极的AC电势的交替周期的五倍。时刻t2min和t2fmin被选择为在时刻t2min的任一侧上的相同时间，在时刻t2min两个电极之间的分离移动的瞬时速度达到局部最小值。局部最小值对应于间距的加速度变为零的时刻，从负值变为正值。因此，在这个稳定时间间隔内两个电极之间的平均分离速度是：
V2min＝(E2fmin-E2imin)/(t2fmin-t2imin)＝(E2fmin-E2imin)/T2
在该示例中，该第二时间间隔是稳定平均分离速度V2min被认为最小的时间间隔。最小稳定平均分离速度V2min小于0.03m/s。
在图5D所示的例子中，可以定义稳定阶段之前的断开步骤，以及稳定阶段之后的继续断开的步骤，在这两个步骤中，两个电极之间的分离移动速度分别在时刻t1max和t3max处通过局部最大值。局部最大值对应于间距的加速度变为零的时刻，从正值变为负值。时刻t1max在稳定步骤中局部最小值的时刻t2min之前。时刻t3max在稳定步骤中的局部最大值t2min之后。
初始断开步骤包括持续时间T1的至少一个快速断开时间间隔，该时间间隔等于第一电极的AC电势的至少一个交替周期，例如，第一电极的AC电势的一个交替周期，以及在这期间，两个电极之间的相对移动以大于0.05m/s且优选地大于0.1m/s的第一平均分离速度V1进行。
还定义了最小稳定平均分离速度V1max。为此，可以通过选择在时刻t1max的任一侧上相同时间的时刻t1imax和t1fmax，从而来确定等于第一电极的AC电势的一个交替周期的持续时间T1的快速断开时间间隔，在时刻t1max两个电极之间的分离移动的瞬时速度在稳定步骤之前的初始断开期间达到局部最大值。E1imax和E1fmax是两个电极之间间距的相应值。在该快速断开时间间隔期间的第一平均分离速度V1，特别是最大第一平均分离速度V1max可以用下面的公式简单计算：
V1max＝(E1fmax-E1imax)/(t1fmax-t1imax)＝(E1fmax-E1imax)/T1
优选地，最大第一平均分离速度V1max大于0.05m/s，并且更优选地大于0.1m/s。
继续断开的步骤包括一段持续时间的继续断开的至少一个时间间隔，该段持续时间等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且在该段时间内，两个电极20、22、24之间的相对移动以大于最小稳定平均分离速度V2min，优选大于0.03m/s，更优选大于0.05m/s的平均分离速度V3进行。
还定义了最小稳定平均分离速度V3max。为此，可以通过选择在时刻t3max的任一侧上相同时间的时刻t3imax和t3fmax，从而来确定等于第一电极的AC电势的交替周期的五倍的持续时间T3的继续断开的时间间隔，在时刻t3max两个电极之间的分离移动的瞬时速度在稳定步骤之后的继续断开步骤期间达到局部最大值。E3imax和E3fmax是与两个电极之间间距相对应的值。可以用下面的公式很简单地计算在这个继续断开的时间间隔期间的最大第三平均分离速度V3max：
V3max＝(E3fmax-E3imax)/(t3fmax-t3imax)＝(E3fmax-E3imax)/T3
优选地，在该继续断开的时间间隔期间的最大平均分离速度V3max大于0.03m/s，优选大于0.05m/s，更优选大于0.1m/s。
优选地，在持续时间T2的稳定时间间隔期间的最小稳定平均分离速度V2min等于第一电极的AC电势的交替周期的五倍，并且以时刻t2min为中心，在时刻t2min处，两个电极之间的分离移动的瞬时速度达到局部最小值，其小于持续时间T1的快速断开时间间隔期间最大第一平均分离速度V1max的0.5倍，其中该持续时间T1等于第一电极的AC电势的交替周期的一个交替周期并且以时刻t1max为中心，在该时刻t1max处，在稳定步骤之前的初始断开步骤期间，两个电极的瞬时分离移动速度达到局部最大值。
类似地，并且优选地，在持续时间T2的稳定时间间隔期间的最小稳定平均分离速度V2min等于第一电极的AC电势的交替周期的五倍，并且以时刻t2min为中心，在该t2min处，两个电极之间的分离移动的瞬时速度达到局部最小值，其小于持续时间T3的继续断开时间间隔期间最大第三平均分离速度V3max的0.5倍，其中该持续时间T3等于第一电极的AC电势的一个交替周期并且以时刻t3max为中心，在该时刻t3max处，在稳定步骤之后的继续断开步骤期间，两个电极之间的瞬时分离移动速度达到局部最大值。
当该方法没有呈现快速继续断开的步骤时，间隔曲线在分离移动速度的局部最小点之后不具有分离速度的局部最大点。在这种情况下，可以认为稳定步骤在与两个电极之间的最大间隔对应的断开相对位置处结束。
必要时，可以实施类似的方法来计算(多个)第二稳定阶段的平均分离速度。
应该观察到，在图5D所示的一般情况下，用于确定相关速度的上述方法对于图5A至图5C的示例是有效的，其中在图5A至图5C的每个步骤期间速度恒定。
一般而言，稳定步骤可被认为是包含持续时间(T2)的所有邻接或重叠稳定时间间隔的连续时间段，其中持续时间T2等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且对应于两个电极之间的在最终间距(Ef)的10％至90％范围内的间距，在此期间，两个电极之间的相对移动以小于0.03m/s的稳定平均分离速度V2进行。
从以上可以理解，稳定步骤开始于两个电极的闭合相对位置(即它们的最后物理接触的位置)与最终断开相对位置(即它们的最大间距Ef的位置)之间的两个电极的中间相对位置Ea1。如上所述，在恒定速度的稳定步骤中，稳定步骤的开始很容易识别。在更一般的情况下，如上所述，稳定步骤的开始是包含所有连续或重叠稳定时间间隔的连续周期的开始。在更一般的情况下，如上所述，稳定步骤的结束是包含所有连续或重叠稳定时间间隔的连续周期的结束。在以这种方式定义的开始和结束之间，稳定步骤呈现的持续时间等于第一电极20所经受电势的交替周期的至少五倍，或者甚至至少十倍，或甚至至少二十倍。
在所示的其他示例中，稳定步骤开始于以下位置，在该位置中，两个电极之间的间距Ea1不同于闭合相对位置和两个电极的最终断开相对位置。
在某些变型实施方式中，可以触发稳定步骤以对应于两个电极20、22、24的预定相对位置。在这种情况下，稳定步骤开始时两个电极之间的中间相对位置Ea1是预定相对位置。
相反，在其他变型实施方式中，可以根据装置的至少一个操作参数来触发稳定步骤。作为示例，这样的操作参数可以包括装置的结构几何参数、和/或与外壳12内的气体性质和/或气压相关联的参数、和/或装置所经受的电势的参数特征、和/或两个电极的间隔速度曲线。在这种情况下，稳定步骤开始时的两个电极的中间相对位置Ea1是根据该装置的至少该操作参数确定的相对位置。举例来说，因此可以根据击穿电压来触发稳定步骤，即，在电弧击穿两个电极20、22、24的时刻的两个电极之间的电压。可替代地，并且通过示例，可以至少根据在断开移动期间第一和第二电极之间的两个电弧之间的时间间隔的持续时间来触发稳定步骤。
具体而言，在本发明的某些实施方式中，在初始断开步骤期间和/或在继续断开步骤期间，可以检测第一和第二电极之间的连续电弧之间的时间间隔，以及可以将检测到的时间间隔的持续时间与参考值进行比较，在参考值之上，稳定步骤被触发。
为此目的，可以规定开关设置设有传感器50，该传感器50能够检测两个电极之间，并且更具体地可动构件24和相对电极20之间的电弧的存在。例如，传感器50可以是观察两个电极之间的间隔的光学传感器、电路中的电传感器(优选靠近开关装置10)、或者对由电弧击穿时涉及的高压产生的外壳12内部电磁场敏感的电磁传感器。传感器50还可以包括传感器的关联组件。作为示例，传感器50可以连接到电子控制单元，该电子控制单元能够根据由传感器50发送的信号确定两个电弧之间的时间间隔。
在所示的示例中，控制设备42的电子监视和控制单元52不仅能够监视和控制致动器48，还能够接收来自传感器50的信号并且确定两个电极之间两个连续的电弧之间的时间间隔。
利用这样的布置，电子监视和控制单元52可以被编程为执行控制具有如图6所示主要步骤的机械开关装置10的断开的方法。
在第一步骤100期间，该方法可以包括初始步骤“开始断开V1”，在该步骤中，电子监视和控制单元52通过控制马达48使得其经由传动机构44、46作用于引起两个电极之间的快速相对移动，从闭合相对位置开始，从而使装置开始断开。该移动的速度曲线可以是图5A至图5D中所示的曲线中的任何一个，例如恒定于第一平均分离速度V1的速度曲线，如图5A至图5C所示，或者变化的速度曲线，如图5D所示。
在该初始步骤100继续进行的同时，监测和控制单元52可以触发检测步骤200，以检测第一和第二电极之间的两个电弧之间的时间间隔Δt50。该步骤可以包括接收与由传感器50传送的由于装置断开引起在可移动构件24和对电极20之间存在电弧有关的信号。然后，监测和控制单元52可以从中推断出由传感器50检测到的两个连续弧之间的时间间隔Δt50。时间间隔Δt50的确定可以从初始步骤100的开始处发起或者稍后在经过第一时间延迟之后发起或者在两个电极之间的间隔的阈值之后发起。
一旦检测步骤200能够确定两个连续弧之间的连续时间间隔，监控和控制单元52就可以在比较步骤300期间起作用，以比较由传感器50测量的这些时间间隔Δt50与参考时间区间Δtref。该参考时间间隔Δtref可以是存储在监视和控制单元52中的值。它可以是根据开关装置10的操作参数从表格中选择的值。可替代地，参考值Δtref可以是根据安装或开关装置10的一个或多个操作参数计算的值。
如果比较步骤300确定所测量的时间间隔Δt50的持续时间变得大于参考值Δtref，则监控和控制单元52可以在初始步骤之后触发稳定步骤400“开始稳定V2”，在该期间内，两个电极之间的相对移动以其中速度降低的速度曲线进行。其中，该移动的速度曲线可以是图5A至图5D中所示的曲线中的一个或另一个，例如，如图5A至图5C所示的小于恒定第一分离速度V1的稳定平均分离速度V2下的恒定速度曲线，或如图5D中的可变速度曲线。然后监测和控制单元52修改发送到马达48的控制信号，以减慢两个电极之间的分离移动的速度。
稳定步骤的持续时间可以由例如预定的持续时间预定，或由两个电极之间的间隔的阈值预定。可替代地，可以根据开关装置的一个或多个操作参数来确定该持续时间，例如，装置的结构几何参数或装置所经受的电势的参数特性，特别是以表格中的值的选择形式或根据这些参数的计算的形式。
在该实施方式中，在稳定步骤之后，还提供至少一个继续断开“开始断开V3”的步骤500，在该步骤期间，两个电极之间的相对移动以大于第二平均分离速度的平均分离速度发生。
继续断开的步骤500可以继续不变，直到两个电极达到它们到达最终间隔的电断开相对位置，由此触发控制设备42的停止步骤700“停止”。
尽管如此，在所示的实施方式中，在继续断开的步骤500期间，提供了执行监视步骤600“测试”，在该步骤期间，由传感器50传送的信号被用于检测两个电极之间的电弧的可能出现。
如果检测到这样的电弧，则该方法可以有利地通过将方法直接返回到上述稳定步骤400或者将方法返回到上述比较步骤300，来直接触发第二稳定步骤。因此，至少根据在继续断开的步骤期间检测第一和第二电极之间的电弧的来确定触发第二稳定步骤。
在所有情况下，当两个电极达到其最终间距时，该方法触发停止控制设备42的停止步骤700。
自然地，可以设想该方法的其他变型，特别是符合参照图5A至图5D描述的方法。
举例来说，还可以根据检测两个电极之间的电弧的存在来确定稳定步骤的结束，该检测可以借助于传感器50来执行。例如，可以规定在两个电极20、22、24之间的最后一次检测到的电弧之后经过预定时间长度之后终止稳定步骤。因此，在该时间过去之后，可以触发继续断开的步骤。
该过程中稳定步骤的定位，例如，如由稳定步骤的起始时刻ta1、ta2和结束时刻tb1、tb2以及特别是第一稳定步骤所定义的那样，优选地被预定、选择或计算为使得稳定步骤期间的电极20和22占据至少一个最后电弧相对位置，其中：
-存在第一电极的电势值，使得第一电极在该位置时，针对第二电极的电势的较早值使得电弧在两个电极之间击穿；和
-电弧使第二电极达到最终电势，对于该电势，第一电极和第二电极之间的电势差小于所述位置的电极之间的最小耐受电压。
所述位置的电极之间的最小耐受电压对应于两个电极之间的电压，所述电压在所述位置中将导致电弧在两个电极20、22、24之间击穿。对于任何一种安装，可以通过运动测试来确定。
如果没有找到这样的位置，则可能需要至少一个第二稳定步骤，直到获得该效果。
换句话说，该位置是以下这样的位置，在该位置中，考虑到在安装中开关装置的操作参数，可能在由于第一电极的电势交替变化触发的连续电弧的值变化之后，第一和第二电极之间的电势差达到最终值，在该值之外，两个电极之间的持续相对断开移动期间，第二电极的电势不再变化，直到它们达到它们的相对电断开位置。通过本发明，处于浮置电势的电极的电势被稳定在尽可能接近可能存在的最小电势的电势，这取决于隔离开关的结构参数。
以通常的方式，稳定步骤的开始和结束时刻以及与这两个时刻对应的两个电极之间的间隔被选择为使得，在稳定步骤期间，电极占据至少一个相对位置，电极之间的间距的值位于最终断开位置的电极的间距值的10％至90％的范围内。
仿真和测试已经表明，在某些构造中，如果在稳定步骤期间，电极占据至少一个相对位置，其中电极之间的间距的值处于最终断开位置的电极之间间距的值的10％至50％的范围内，更确切地说，10％至30％的范围内，则得到满意的结果。在其它构造中，如果在稳定步骤期间电极占据至少一个相对位置，其中电极之间的间距的值处于间距值的40％至90％的范围内，更优选地处于60％到90％的范围内，则得到满意的结果。
优选地，稳定步骤的持续时间等于第一电极所经受的AC电势(具体为电压源的电压的交替周期)的交替周期的至少五倍，并且优选为第一电极所经受的AC电势的周期交替的至少十五倍，以便增加在稳定步骤期间出现最后电弧的可能性。
仿真和测试已经表明，稳定步骤的持续时间可以小于第一电极所经受的AC电势的交替周期的七十五倍，优选地小于第一电极所经受的AC电势的交替周期的五十倍。通过以这种方式限制稳定阶段的持续时间，在两个电极的电闭合相对位置和电断开相对位置之间的开关装置断开移动所需的总时间减少。尽管如此，即使遵照这个持续时间限制，通常也发现在稳定步骤期间达到了最后的电弧。
仿真和测试表明，可以选择第二平均分离速度，使得装置的最大耐受电压增加的速率(由间距的值的增加产生)以小于1.0pu/s，优选小于0.5pu/s的速度增大，其中1pu是第一电极所经受的AC电压的峰值，具体地说是电压源的电压的峰值。
通过对稳定步骤的位置、持续时间和装置的最大耐受电压的最大增加速率采用上述建议，仿真已经显示，一旦两个电极达到他们最终的断开相对位置，则第二电极的电势小于0.5pu。
图7A至图7D示出用于电路的机械开关装置的实施例，其与上面参考图1至图3所述的相同，但是其中将致动器48连接到至少一个电极(特别是第二电极22的管24)的传动机构44、46被配置为以完全机械的方式执行本发明的方法。
以类似的方式，该机构包括杠杆46，杠杆46被致动器47围绕垂直于电极的移动轴线A1的轴线A2旋转驱动。在远离旋转轴线A2的杠杆46的末端处，连接杆44利用通过轴线A3(轴线A3平行于轴线A2)的铰链销54围绕轴线A3铰接到杆46，在垂直于轴线A2和A3的平面中，铰链销54容纳于形成在杠杆46中的L形槽56。L形槽56具有长的冲程死区分支56b和短的初始驱动分支56a，两个分支之间形成大约90°的角度。两个分支56a、56b中的每一个从公共交叉点朝向分支末端延伸。
在图7A对应于电相对位置的位置中，可以理解的是，杠杆46以以下这样的方式定向，即短支路56a相对于其与长分支56b的交叉处朝向第一电极20向前定向。铰链销54容纳于短分支56b的末端处。
在断开移动期间，杠杆46由致动器48驱动，具体地在看附图时顺时针方向。由于铰链销54被容纳在槽的短分支56a的端部处，所以它在向后方向上被该端部驱动，从而移开与通过连接杆44与其连接的第二电极22、24。
图7B示出了传动机构的位置，其中槽56的短分支的定向基本垂直于连接杆44。从该位置出发，在力的作用下并且在重力的作用下，铰链销54从槽的短分支56a的末端朝向与槽的长分支56b的交叉处逸出。可以观察到，然后槽的长分支56b基本平行于断开移动的轴线A1。
在图7B和7C的位置之间，杠杆46继续围绕轴线A2的旋转移动，但是该旋转移动不会导致连接杆44移动，并且因此不会导致第二电极22、24移动。具体地说，在这两个位置之间，连接杆44和杠杆46之间的铰链销54可以沿着槽56的长分支56b从该交叉点向其端部自由移动，其到达图7C所示的位置。因此可以看出，在图7B和图7C的位置之间，杠杆46继续其旋转移动，而第二电极22的管24不移动并且因此相对于第一电极保持恒定的间隔。
当杠杆46相对于图7C所示的位置围绕轴线A2继续其旋转移动时，铰链销54被容纳在L形槽56的长分支56b的端部处，可以看出，连接杆44并且因此第二电极22、24返回到执行其断开移动，直到其到达图7D中所示的电断开相对位置。
借助于所示的控制装置，可以理解的是，杠杆46绕轴线A2以恒定速度的旋转移动(例如，由以恒定速度驱动的马达48引起的)引起第二电极22、24的移动，该移动包括图7B和图7C的位置之间的停止阶段。结果，图7A至图7D中所示的装置使用机械手段来使电极以呈现与图5B的移动曲线类似的移动曲线的方式移动，这意味着其能够执行稳定步骤，其中两个电极之间的相对移动停止，该步骤位于图7A和图7B的位置之间的初始断开步骤和图7C和图7D的位置之间的继续断开的步骤之间。
因为可以在不超出本发明范围的情况下对其进行各种修改，所以本发明不限于所描述和示出的示例。

Claims (31)

1.一种控制AC高压电路中机械开关装置(10)断开的方法，该装置是具有两个电极的类型，其中第一电极(20)经受具有交替周期的AC电势并且第二电极(22、24)与任何电压源和任何电接地电隔离，机械装置的两个电极相对于彼此可移动，在电极建立装置的标称电连接的电闭合相对位置与两个电极彼此间隔开最终间隔(Ef)的至少一个电断开最终相对位置之间进行受控的断开移动，所述方法特征在于其包括：
-初始断开步骤，包括持续时间(T1)的至少一个快速断开时间间隔，其等于第一电极的AC电势的至少一个交替周期，并且在此期间两个电极之间的相对移动以大于0.05m/s的第一平均分离速度(V1)进行；以及
-至少一个稳定步骤，在所述初始断开步骤之后，并且包括持续时间(T2)的至少一个稳定时间间隔，其等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且对应于两个电极(20、22、24)之间的位于最终间隔(Ef)的10％至90％范围内的间隔，在此期间，两个电极(20、22、24)之间的相对移动以小于0.03m/s的稳定平均分离速度(V2)进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在初始断开步骤中，两个电极之间的相对移动以大于0.1m/s的第一平均分离速度(V1)进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述稳定步骤之后，所述方法包括至少一个继续断开的步骤，包括至少一个持续时间的继续断开时间间隔，其等于所述第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且在此期间，两个电极(20、22、24)之间的相对移动以大于0.03m/s的平均分离速度(V3)进行。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述稳定步骤之后，所述方法包括至少一个继续断开的步骤，包括至少一个持续时间的继续断开时间间隔，其等于所述第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且在此期间，两个电极(20、22、24)之间的相对移动以大于0.05m/s的平均分离速度(V3)进行。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述稳定步骤之后，所述方法包括至少一个继续断开的步骤，包括至少一个持续时间的继续断开时间间隔，其等于所述第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍并且在此期间，两个电极(20、22、24)之间的相对移动以大于0.1m/s的平均分离速度(V3)进行。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在继续断开的步骤之后，所述方法包括第二稳定步骤，所述第二稳定步骤包括至少一个持续时间的第二稳定时间间隔，其等于第一电极的AC电势的交替周期的至少五倍，并且在此期间两个电极(20、22、24)之间的相对移动以小于0.03m/s的平均分离速度(V4)进行。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括最终断开步骤，在此期间，电极(20、22、24)到达其最终断开的相对位置(Ef)。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤开始于闭合相对位置与最终断开位置(Ef)之间的两个电极(20、22、24)之间的中间相对位置(Ea1)并且区别于闭合相对位置和最终断开相对位置(Ef)。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，对应于所述两个电极(20、22、24)之间的预定相对位置来触发稳定步骤。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，根据装置(10)的至少一个操作参数来触发稳定步骤。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，至少根据断开移动期间第一与第二电极(20、22、24)之间的两个电弧之间的时间间隔的持续时间来触发稳定步骤。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在初始断开步骤期间，检测第一和第二电极(20、22、24)之间的两个电弧之间的时间间隔(Δt50)，并且其中将时间间隔(Δt50)的持续时间与参考值(Δtref)进行比较，在所述参考值之上则触发稳定步骤。
13.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，至少根据两个电极(20、22、24)之间电弧被击穿时两个电极之间的电压来触发稳定步骤。
14.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在两个电极(20、22、24)之间检测到最后电弧之后的预定时间长度之后触发继续断开的步骤。
15.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，至少根据在继续断开的步骤期间在所述第一电极与所述第二电极之间检测到电弧来触发第二稳定步骤。
16.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在稳定步骤期间，电极(20、22、24)占据至少一个最后电弧相对位置，其中：
-存在经受AC电势的第一电极(20)的电势值，使得第一电极(20)在该位置时，针对第二电极(22、24)的先前电势值引起电弧在两个电极之间击穿；以及
-电弧使第二电极(22、24)达到第一电极(20)与第二电极(22、24)之间的电势差小于该位置中两电极之间的最小耐受电压的最终电势。
17.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述稳定步骤期间，电极(20、22、24)占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值(Ef)的10％至50％的范围内。
18.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，在所述稳定步骤期间，电极(20、22、24)占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值(Ef)的10％至30％的范围内。
19.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，在稳定步骤期间，电极(20、22、24)占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值(Ef)的40％至90％的范围内。
20.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，在稳定步骤期间，电极(20、22、24)占据至少一个相对位置，这些电极之间的间距值处于最终断开位置中电极的间距值(Ef)的60％至90％的范围内。
21.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤包括两个电极(20、22、24)之间的相对移动的至少一个停止。
22.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤包括停止两个电极(20、22、24)之间的相对移动。
23.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤的持续时间等于第一电极(20)所经受的电势的交替周期的至少五倍、或者至少十倍、或者至少二十倍。
24.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤的持续时间短于第一电极(20)所经受的电势的交替周期的七十五倍。
25.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，稳定步骤的持续时间短于第一电极(20)所经受的电势的交替周期的五十倍。
26.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述第二平均分离速度(V2)，使得由间距值本身的增加而产生装置的最小耐受电压的速率以小于1.0pu/s的速度增大，其中1pu是第一电极(20)相对于地面所经受的电势的峰值。
27.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，选择所述第二平均分离速度(V2)，使得由间距值本身的增加而产生装置的最小耐受电压的速率以小于0.5pu/s的速度增大，其中1pu是第一电极(20)相对于地面所经受的电势的峰值。
28.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，当两个电极到达其最终断开的相对位置时，所述第二电极的电势小于0.5pu，其中1pu是第一电极(20)相对于地面所经受的电势的峰值。
29.一种电气安装，包括用于断开AC高压电路的机械开关装置(10)，该装置是具有两个电极的类型，其中第一电极(20)经受AC电势并且第二电极(22、24)与任何电压源和任何电接地电隔离，机械装置的两个电极(20、22、24)在控制设备(42)的控制下相对于彼此可移动，在电极建立装置的标称电连接的电闭合相对位置与两个电极彼此间隔开的至少一个电断开最终相对位置之间进行受控的断开移动，安装特征在于，所述控制设备(42)被配置为执行根据前述权利要求中任一项所述的控制方法。
30.根据权利要求29所述的电气安装，其特征在于，所述控制设备(42)包括用于控制所述电极(20、22、24)之间的相对移动的致动器(48)和用于控制所述致动器的控制器，所述控制器被编程为执行根据权利要求1至21中任一项所述的方法。
31.根据权利要求29所述的电气安装，其特征在于，所述控制设备包括致动器(48)，所述致动器(48)用于借助于将所述致动器(48)连接至至少一个电极的传动机构(44、46)来控制所述电极(20、22、24)之间的相对移动(48)，所述传动机构(44、46)被配置为执行根据权利要求1至21中任一项所述的方法。
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