CN109196615B - 电气电路断路器装置 - Google Patents

Abstract

一种填充有介电绝缘介质的电切换装置（1），包括具有第一成弧接触件（3）和第二成弧接触件（4）的成弧接触件的布置、绝缘喷嘴（2）、第一成弧接触件（3）与第二成弧接触件（4）之间的成弧体积（5）、排气体积（6）、以及布置在排气体积（6）内部的排气管（7）。排气管（7）的直径沿远离成弧体积（5）的纵向（z）而增加。附加地或备选地，排气管（7）包括通过其侧壁（12）的多个排气管开口（8），其将排气管（7）的内部与排气体积（6）相连接，其中排气管开口（8）的至少一部分具有不同大小。

Description

电气电路断路器装置

技术领域

本发明处于中压和高压切换装置（具体为电路断路器）的领域中，并且涉及根据独立权利要求的电气切换装置。

背景技术

电气切换装置在中压和高压切换应用的领域中是众所周知的。它们例如被用于中断标称电流以及起源于发生电气故障的电流。为了本公开的目的，术语“中压”表示从1 kV至72.5 kV的电压，并且术语“高压”表示高于72.5 kV的电压。电气切换装置（像如所述电路断路器）可能必须能承载3150 A至6300 A的高标称电流，并且在72.5 kV至1200 kV的极高电压下切换31.5 kA至80 kA的极高短路电流。

在电气切换装置内的标称或短路电流的中断期间，电流从电气切换装置的标称接触件换向到其成弧接触件。它们通常包括：作为一个成弧接触件的成弧接触件指，其被布置在所谓的成弧指笼或郁金香式构造（tulip）中的电气切换装置的纵轴周围；以及作为配套成弧接触件的杆，其被驱动到指笼中。但是，还存在带有作为成弧接触件的两个杆的布置，所述两个杆在闭合操作期间被彼此相向驱动并经由其正面而被连接。

郁金香式接触件是空心的，并且能够连接到排气管。针式接触件也能够是空心的，并且也可连接到排气管。

在电气切换装置的断开或闭合过程期间，电弧在两个成弧接触件之间形成。为了中断电流，电气切换装置包含介电流体，其用作绝缘介质（例如SF₆气体），并且用于熄灭电弧。因此，位于生成电弧的区域中的流体的一部分（称作成弧体积）在极短时间期中被显著加热（至大约20'000-30'000°C）。流体的这一部分建立压力，并且从成弧体积被喷射到所谓的排气体积中。

除了所述气体压力之外，喷嘴系统中的轴向气流加速度是针对冷却电弧或者针对尽可能快地从成弧体积中排放热气体的另一个重要参数。通过喷嘴系统的优化设计而给出影响远离滞点（stagnation point）的流加速度的方式。这涉及所谓的排气管的设计，其用来将热气体从成弧体积排放到排气体积中，并且视情况而定，进一步排放到由电路断路器的外壳所界定的体积中。

在常规电路断路器中，排气管是具有开口的管，其沿纵向（轴向，即沿排出气流方向）被布置在电路断路器的成弧接触件之一后面。热气流通过所述成弧接触件，然后通过排气管，并且其随后通过排气管的所述开口逸入排气体积中。可能发生的是，来自电弧区的热气体的排放不是最佳的并且引起较低的切换性能。

另外，由于排气管中产生的高速度及压力以及气体的质量流，排气管受到侵蚀，这进而可能引起排气管的机械不稳定性，并且可能导致微粒生成，由此也降低了正常操作期间的电路断路器的切换性能。

发明内容

本发明的目的是针对所述缺点进一步改进电气切换装置。

在本发明的第一方面，此目的通过一种电切换装置来解决，其被填充有介电绝缘介质，并且包括具有第一成弧接触件和对应第二成弧接触件的成弧接触件的至少一种布置。为了断开和闭合所述电切换装置，成弧接触件中的至少一个是与纵轴平行可活动的，并且与另一成弧接触件协作。所述切换装置还包括绝缘喷嘴、第一成弧接触件与第二成弧接触件之间的成弧体积、排气体积、和排气管。排气管被布置成沿纵轴延伸到第一成弧接触件，并且将排气体积与成弧体积相连接，以用于将热介电绝缘介质的至少一部分排放到排气管中。

在此方面的实施例中，第一成弧接触件是郁金香式接触件或空心针式接触件，其内部延伸到排气管中。这用于将排放气体通过第一空心成弧接触件从成弧体积引导到排气管并从其到排气体积中。

在本发明的此方面中，排气管的直径（即，截面直径）至少在远离成弧体积的纵向中（换言之，在绝缘介质的流动方向中或者在排放气体流动方向中）沿排气管的段而增加。

按照上述方式增加排气管的直径对于来自成弧区的热气体的可控排放具有有益效果，以便改进切换性能。具体来说，在排气管的直径至少在远离成弧体积的纵向中沿排气管的段（即，增加段L1）而增加的情况下，排气管的直径被选取成增加，使得当在电切换装置的操作条件下的切换操作期间，通过排气管所排放的热介电绝缘介质的质量流为最大。

在本发明的第二方面中，代替提供具有增加直径的排气管，排气管包括通过其壁的多个开口，所述多个开口将排气管的内部与排气体积相连接，其中开口的至少一部分具有不同大小。

通过提供不同大小的孔，有可能取决于不同参数和/或取决于电路断路器构造来优化电路断路器。例如，有可能考虑排气管中的超声或亚声气流。换言之，有可能优化排气管与排气体积之间的气流，以便控制材料应力并因此控制侵蚀。

在本发明的第三方面中，使用了上面提到的两种措施的组合。因此，排气管的直径沿远离成弧体积的纵向而增加，并且排气管被提供有沿其纵向或轴向延伸的不同大小的开口。

通过组合本发明的第一和第二方面，取得上面提到的组合优点。

在本发明的第四方面中，此目的通过一种电切换装置来解决，该电切换装置被填充有介电绝缘介质，并且包括具有第一成弧接触件和对应第二成弧接触件的成弧接触件的至少一种布置。为了断开和闭合所述电切换装置，成弧接触件中的至少一个是与纵轴平行可活动的，并且与另一成弧接触件协作。所述切换装置还包括绝缘喷嘴、第一成弧接触件与第二成弧接触件之间的成弧体积、排气体积、和排气管。排气管被布置成沿纵轴延伸到第一成弧接触件，并且将排气体积与成弧体积相连接，以用于将热介电绝缘介质的至少一部分排放到排气管中，第一成弧接触件具体是空心郁金香式接触件或空心针式接触件。排气管在它的表面上包括多个开口，多个排气管开口将排气管的内部与排气体积相连接。

在本发明的此方面中，屏障元件在排气管内部被布置在由相对于成弧体积的排气管的远端末端并由相对于远端末端的最靠近的开口所限定的区域中。所述区域中的屏障元件的位置（具体是沿电切换装置的纵向或轴z的位置）是可调整的。

本发明的第四方面使得有可能通过将气体改变方向朝向开口（其将排气管与排气体积相连接）来消除排气管内部的“死”体积。这样，在滞点的损耗降低，同时热传递由于气体朝向开口（具体是最后开口）并因此到排气体积中（其中源自成弧体积的热气体与冷气体相混合）的更有效改变方向而增加。这再次引起在本发明的第一方面的上下文中所提到的优点。具体通过使屏障元件的位置（即，纵向或轴向位置）在所述规定范围之内是可调整的，有可能考虑排气管开口（更具体来说是针对最后开口的位置）的不同排气管尺寸和设计。

在有利实施例中，每个开口的截面被选取使得在切换操作期间，大体上相等量的质量（即排放气体的质量）提供每个开口从排气管流动到排气体积中。

在实施例中，按照本发明的电气切换装置可被用作接地装置、快速动作接地装置、电路断路器、发电机电路断路器、开关隔离开关、组合的隔离开关和接地开关、或者负载断路开关。

在其它实施例中，电路断路器内部所使用的介电绝缘介质是SF₆，或者包括从由下列项所组成的组中选择的有机氟化合物：氟代醚（具体是氢氟单醚）、氟代胺、氟环氧乙烷、氟酮（具体是全氟酮）、氟烯烃（具体是氢氟烯烃）、氟腈（具体是全氟腈）、及其混合物（具体是在与背景气体的混合物中）。

附图说明

本发明的实施例、优点和应用由从属权利要求并由借助于附图的现在随附描述而产生。采用以下附图来示出随附描述：

图1，已知电气切换装置的一部分的纵向截面图；

图2，按照本发明的第一方面的排气管的第一实施例的图解侧视图；

图3，按照本发明的第二方面的排气管的第一实施例的图解侧视图；

图4，按照本发明的第二方面的排气管的第二实施例的图解侧视图；

图5，按照本发明的第三方面的排气管的实施例的图解侧视图；

图6，按照本发明的第四方面的排气管的实施例的图解侧视图；

图7，示出按照图6的屏障元件的位置的影响的图表；

图8和图9，按照本发明的第二方面的排气管的备选实施例的图解侧视图；以及

图10，按照本发明的排气管的开口的具体实施例的图解侧视图。

在附图中，相同参考标号表示电气切换装置的相同或相似组件。

具体实施方式

与开口结合的术语“最后”要被理解为沿切换装置（在下文中示范性地称作电路断路器）的纵（轴）向最远离成弧体积。相应地，与开口结合的术语“第一”要被理解为沿示范性电路断路器的纵（轴）向最靠近成弧体积。同样，术语“远端”或“近端”被理解为与成弧体积相关。

如本文所使用的“闭合配置”意味着电路断路器的标称接触件和/或成弧接触件相互接合。相应地，如本文所使用的“断开配置”意味着电路断路器的标称接触件和/或成弧接触件被断开，因此没有相互接合。

图1示出在断开配置中的电路断路器1的已知实施例的一部分的纵向截面图。该装置围绕纵轴z是旋转对称的。本文中未描述电路断路器1的所有元件，因为这类电路断路器的原理和变体是高压电气工程的技术人员已知的，例如，在附图中为了清楚缘故而未示出标称接触件、外壳等。

电路断路器1包括由第一成弧接触件3和第二成弧接触件4所形成的成弧接触件布置。第一成弧接触件3包括布置在指笼（郁金香式配置）中的多个指。为了清楚起见，在图1中仅示出第一成弧接触件的两个指。第二成弧接触件4在此实施例中为杆状。

假定以上提及类型的绝缘流体存在于电路断路器1内部。

为了本发明的解释性目的，假定只有第一成弧接触件3沿z轴是可活动的，而第二成弧接触件4是固定的。但是，本发明不局限于这种配置。例如双动中断器的其它配置是已知的，并且对于实现本文所公开和要求保护的本发明是有用的，在所述中断器中第二成弧接触件4也是可活动的。

绝缘元件2部分围绕第二成弧接触件4来布置。换言之，绝缘元件2同心地包围第二成弧接触件4，并且凸出超过第二成弧接触件4，如附图中能够看到的。此元件又称作绝缘喷嘴2。此绝缘喷嘴2的主要目的是与电路断路器1的其它元件组合以形成收缩或流动通路，以用于将绝缘流体引导到成弧体积5中和引导出成弧体积5。

成弧体积5是其中第一成弧接触件3被前后移动以用于闭合或断开成弧电路的区域。如已知的，在此区域中，电弧L在第一接触件3与第二接触件4之间的断开和闭合过程期间发展，其加热位于成弧体积5中的流体。此成弧区域5通过绝缘喷嘴2的内壁并通过第二成弧接触件4的前末端和第一成弧接触件3的指的前末端来限定。其中，成弧体积5还通过沟道以这样的方式与加热体积9连接，所述方式是绝缘流体可在加热体积9与成弧体积5之间行进（通过箭头a所示出）。

此外，成弧体积5还经由排气管7而被连接到排气体积6，其目的已在上文描述。排气管7能够是第一成弧接触件3的延长部分，如在图1中能够看到的。热气体行进通过排气管7（如通过箭头a所示出的），并且通过开口8逸入排气体积6中。热气体流通到排气体积6中是通过箭头b所指示的。随后，来自成弧体积5的混合热气体和来自排气体积6的冷气体经由排气体积孔10逸入由电路断路器1的外壳（未示出）所界定的体积（未示出）中。

如图1中所示，先前已知的排气管7为管状（即，具有恒定截面或柱面），并且包括具有相同截面的开口8。本发明集中于用于达到上述目的的排气管7。因此，为了清楚缘故，以下图仅示出排气管7而非整个电路断路器1。要理解，图1的排气管7应当由按照本发明的方面之一的排气管7所替代。

下面，按照排气管7的所有以下实施例的排气管7的一些一般方面将被提及。电路断路器1内部的排气管7的取向通过箭头z所指示。本文中相关的排放气流方向在实施例中被示为与箭头z反平行。

在实施例中，将排气管7的内部与排气体积6相连接的每个开口8的截面被选取使得所有开口8具有大体上相等质量流的绝缘介质或者热气体通过它们。当热气体以高压进入排气管7时，第一开口8特别受压，因为大量气体趋于通过它们逸出。热气体朝排气管7的远端末端行进越多，则压力降低越多，使得最后开口8经历极低压力。相应地，第一开口8比最后开口8要更快地被侵蚀。这可以非预期方式来改变电路断路器1的行为，因为气体混合行为受开口8的截面并受从成弧区5排放的热气体的量所影响。因此期望的是，气体的质量流m（t）对所有排气管开口8是尽可能均匀地分布。这能够通过变化排气管开口8的大小和形状来取得。因此，排气管7的许多下列实施例涉及排气管开口8的不同大小或布置。一般来说优选的是，排气管7的排气管开口8是按照沿纵向z延伸的行来布置，其中所述行被分布在排气管7的整个圆周上。优选选取2行与6行之间的行数。此外，优选的是，一行的所有排气管开口8沿纵向z被均一分布（除了图8的实施例之外）。所有行可具有相同对齐，意味着圆周相邻的排气管开口8的中心被布置在相同圆周线上。在其它实施例（未示出）中，每行可沿z方向相对于其相邻行而被移位某个偏移量。但是，还有可能以非可识别图案（即，使得没有行图案是可区分的）来布置排气管开口8。

对排气管开口8的论述补充的是，排气管7其本身的形状可有助于优化气流以用于降低侵蚀并取得更好气体混合和用于增加从成弧区排放的热气体的量，如所提到的。这种实施例在图2中被示出。

图2示出按照本发明的第一方面的排气管7的第一实施例的图解侧视图。在此实施例中，排气管7的直径沿排气管7的一段而线性增加，所述段的长度在图2中通过参考标号L1来表示。排气管7的前面管状段的长度通过L2来表示。换言之，段L1具有圆锥平截头体的形状。在另一个实施例中，排气管7的所述段L1可大体上是喇叭状的。也可使用其它形状。

在此实施例中，排气管7的段L1的长度处于排气管7的其余部分或剩余部分的（即，沿纵向z的段L2的）长度的0.1与2倍之间的范围中。

优选地，排气管7的最大直径比排气管7的最小直径（即，管状段L2的直径）要大在1.05与1.5之间的范围中的因子，其中优选因子在从1.24至1.5的范围中或者为1.24，更优选因子在从1.34至1.5的范围中或者为1.34，并且最优选因子在从1.44至1.5的范围中或者为1.44。

在所示实施例中，排气管开口8具有相等直径，但是它们也可具有结合排气管7的以下实施例所论述的不同形状和对齐。

图3示出按照本发明的第二方面的排气管7的第一实施例的图解侧视图。在此实施例中，属于一行的排气管开口8的截面针对在远离成弧体积5的纵向z中的所有行而增加，其中行的排气管开口8是等距的（两个相邻开口的中心之间的距离d是恒定的）。以此方式，对于沿z轴的所有排气管开口8，使质量流相等（在切换装置的操作条件下）。很少气体能够通过第一排气管开口8流出。由于在已经过第一排气管开口8之后所经历的压力下降，较少气体将离开第二排气管开口8，等等。因此，如果第二排气管开口8相比第一排气管开口8采用更大的截面来设计，则第一排气管开口8之后的压力下降通过更大（第二和随后）排气管开口8来“补偿”，使得对于第一和第二开口取得大体上相同的气体吞吐量，等等。

优选的是，排气管开口8的开口直径的增加率对于行的至少一部分并且优选地对于所有行是恒定的（具体来说作为离成弧区5的增加距离的函数）。

图4示出按照本发明的第二方面的排气管7的第二实施例的图解侧视图。在此实施例中，属于一行的排气管开口8的截面对于所述行的至少一部分、优选地对于在远离成弧体积5的纵向z中的所有行而减少。

图5示出按照本发明的第三方面的排气管7的实施例的图解侧视图。此实施例示范性地示出本发明的第一和第二方面的组合，即，按照第一方面的扩展排气管7与按照第二方面的不同大小的排气管开口8相组合。在此具体示例中，具有朝最后排气管开口8而增加直径的排气管开口8已经被选取。但是，排气管开口8的所有其它实施例能够被用于扩展排气管7。在这里，扩展排气管7已经被选取为针对其整个长度而不仅针对一段（正如它是针对图2的实施例的情况）具有沿流动方向的增加直径。

在图5的上下文中，要注意的是，排气管7还可被形成使得其截面朝其远端末端（未示出）变得更窄。

图6示出按照本发明的第四方面的排气管7的实施例的图解侧视图。就其它实施例而言，排气管7在它的壁或侧壁中包括多个排气管开口8，其将排气管7的内部与排气体积6流体地连接。在此具体示例中，开口8具有相同截面和直径。但是当然，本文所论述的所有类型的排气管开口8同样可被应用于此实施例。

屏障元件11在排气管7内部被布置在由排气管7相对于成弧体积5的远端远端（参见图1）并且由相对于远端末端的最靠近的排气管开口8所限定的区域（参考标号c）中。屏障元件11避免气体在最后排气管开口8之后的“死”空间中积累，并且使气体改变方向朝排气管开口8。特别有利的是，所述区域中的屏障元件11的位置是可调整的。这使得有可能考虑不同气体压力和流动模式，例如亚声或超声气流。

屏障元件11优选地是锥形的（如本示例中所示）或者是截头锥形的，指向成弧体积5。相对于纵轴z，由角α所给定的锥度在20°与80°之间的范围中，优选地为35°、更优选地为45°、最优选地为55°。此外，优选的是，相应使锥体的尖部成圆形或使平截头体的小基底的边缘成圆形，以便于避免增加的侵蚀并增强平滑气流。由于相同原因，锥体实施例中的屏障元件11以恒定比率或者非恒定比率从其基底到顶点逐渐变细，或者平截头体实施例中的屏障元件11以恒定比率或者非恒定比率从其大基底到其小基底逐渐变细。

图7示出图表，其示出按照图6的屏障元件11的位置的影响。该图表示出针对两种情况作为时间t的函数的绝缘气体的总质量流（单位为kg/s）（在切换装置的相关操作条件下）。曲线20描述了针对具有布置成靠近排气管7的最后开口8的屏障元件的配置的总质量流m（t），以及曲线21示出了针对具有布置成远离（200 mm）排气管7的最后开口8的屏障元件11的配置的总质量通孔m（t）。垂直线示出典型电弧中断时刻。已经发现，远离最后排气管开口8的屏障元件11的布置由于赫尔姆霍茨共振（Helmholtz resonance）而引起通过开口8的质量流的强波动。图7中的时间积分图示反映了此事实，因为它示出在电弧中断的时刻通过开口8的明显更低的总质量流。如与曲线20的靠近布置相比，对于所测试的情况已经发现，质量流比采用靠近最后排气管开口8的屏障元件11的布置要低23%。

图8和图9示出按照本发明的第二方面的排气管7的备选实施例的图解侧视图。

图8中，一行的排气管开口8未沿纵向均一分布，即，其中心不是处于到相邻排气管开口8的中心的相同距离。例如，可设想实现排气管开口8的组，其中一组的排气管开口8与另一组的排气管开口8相比相互之间更靠近。

在图9中，排气管开口8具有不同形状，像如椭圆、矩形和/或圆形。要理解，不同成形的排气管开口8可被布置在相同排气管7上。

图10示出按照本发明的排气管7的开口8的具体实施例的图解侧视图。在此实施例中，每个排气管开口8的壁12相对于纵轴z不是正交的。取决于气流及其湍流程度以及气体压力，可以有利的是倾斜地（即，在相对于z轴的非垂直角度下）设计排气管开口8的壁12，以便促进气体流通并避免排气管开口8的边缘的增加侵蚀。该图示出具有朝成弧体积5和/或朝排气管7的远端末端倾斜的壁的排气管开口8的组合。此配置在使用屏障元件11时可以是特别有用的。在这种配置中，可优选的是提供具有朝排气管7的远端末端倾斜的壁的排气管开口8（除了最后排气管开口8（其朝成弧体积5倾斜）之外）。当气体沿与箭头z相反的方向流动时，它将更易于经过排气管开口8（当排气管开口8沿流动方向倾斜时），从而引起更快排放，但是也引起排气管开口8的区域中的更少湍流。结果，气体能够被更快地排放。在排气管7的末端，尚未流动到排气体积6中的气体与屏障元件11（在图10中未示出）碰撞，由此引起相应区域中的增加湍流。气体在锥形屏障元件11使其偏转时朝排气管壁流动，并且趋向于沿z方向向回流动。因此，如果最后排气管开口8沿此新流动方向（即，朝成弧体积5，如由屏障元件11所引起的）倾斜，则其由于其特殊壁取向而促进此剩余气体流动到排气体积6中。

要注意，排气管开口8的配置（具体是其大小和位置）可以不仅关于从排气管7到排气体积6中的气体流来选取。可影响其布置的另一个因素由从排气体积到存在于外部壳体与排气体积6之间的体积中的气体流通的配置来给定。此流通在图1中通过排气体积开口10来指示。

为了本公开的目的，封装或者非封装的电气设备中使用的流体能够是SF₆气体或者任何其它介电绝缘介质（其可能是气态和/或液态的），并且具体能够是介电绝缘气体或电弧猝熄气体。这种介电绝缘介质例如能够包含包括有机氟化合物的介质，这种有机氟化合物从由下列项所组成的组中选择：氟代醚（具体是氢氟单醚）、氟代胺、氟环氧乙烷、氟酮（具体是全氟酮）、氟烯烃（具体是氢氟烯烃）、氟腈（具体是全氟腈）、及其混合物；以及优选地是氟酮和/或氟代醚，更优选地是全氟酮和/或氢氟醚。在本文中，术语“氟代醚”、“氟代胺”、“氟酮”、“氟烯烃”和“氟腈”表示至少部分氟化的化合物。具体来说，术语“氟代醚”包含氢氟醚和全氟醚两者，术语“氟代胺”包含氢氟胺和全氟胺两者，以及术语“氟酮”包含氢氟酮和全氟酮两者。由此能够优选的是，氟代醚、氟代胺、氟酮和环氧乙烷是完全氟化的（即，全氟化的）。

具体来说，如本发明的上下文中所使用的术语“氟酮”应该被广泛地解译，并且应包含氟单酮和氟二酮两者或者一般为氟聚酮。该术语还应该包含饱和化合物和未饱和化合物两者，包括碳原子之间的双键和/或三键。氟酮的至少部分氟化的烷基链能够是线性或分支的，并且能够可选地形成环。

具体来说，氟酮能够是氟单酮和/或还可包括取代一个或多个碳原子的杂原子（诸如氮原子、氧原子和硫原子中的至少一个）。更优选地，氟单酮（具体为全氟酮）应该具有从3至15或者从4至12个碳原子，并且具体为从5至9个碳原子。最优选地，它可包括正好5个碳原子和/或正好6个碳原子和/或正好7个碳原子和/或正好8个碳原子。

介电绝缘介质还能够包括与有机氟化合物不同的（具体为与氟代醚、氟代胺、氟酮、环氧乙烷、烯烃或氢氟烯烃、和氟腈不同的）背景气体或载气（carrier gas），并且优选地能够从由下列项所组成的组中选择：空气、N₂、O₂、CO₂、惰性气体、H2；NO₂、NO、N₂O、碳氟，并且具体为全氟碳，并且优选地为CF₄、CF₃I、SF₆、及其混合物。

总之，本发明的不同方面可被单独或组合使用，以便改进正常操作期间的电路断路器的切换性能，并且控制排气管7的侵蚀和排气管开口8的侵蚀。由于不良切换性能可能由于不同原因而发生，所以本发明的每个方面的效果可解决相同或不同起因。例如，一个起因是不良混合气体，这意味着来自成弧区的热气体尚未被有效冷却。另一个起因是侵蚀，这引起电路断路器材料的（例如排气管的）微粒在气体中的分布。本发明的不同方面是被单独使用还是组合使用取决于电路断路器设计、其额定值等。能够通过使用所述不同配置和不同额定值来进行仿真而做出对最佳配置的选取。这类仿真通常示出例如沿遍布于电路断路器的整个内部空间或者在所指定段中的气体的行进通路的气体中的热量分布。基于此类仿真，有可能在电路断路器内部的已知敏感位置标识临界条件。基于此，有可能从以上所述的组合的变体之中选取排气管设计的最佳备选方案。

虽然示出并描述了本发明的当前优选实施例，但是要清楚地理解，本发明不局限于此，而是可在随附权利要求的范畴内以其它方式多样地实施和实践。因此，像如“优选”或“具体”或“具体是”或“有利地”等的术语仅象征可选和示范性实施例。

参考标号列表

1=电路断路器

2=绝缘喷嘴

3=第一成弧接触件

4=第二成弧接触件

5=成弧体积

6=排气体积

7=排气管

8=排气管的开口

9=加热体积

10=排气体积开口

11=屏障元件

12=排气管的开口的壁

20=通过靠近最后开口的屏障元件的质量传递

21=通过远离最后开口的屏障元件的质量传递

a=绝缘气体朝排气管的流动

b=绝缘气体朝排气体积的流动

c=屏障元件的偏移范围

d=相邻开口8之间的距离

L=电弧

L1=非管状排气管段的长度

L2=管状排气管段的长度

α=屏障元件的锥度角

z=纵轴

Claims (23)

1.一种电切换装置(1)，填充有介电绝缘介质，包括

具有第一成弧接触件(3)和对应第二成弧接触件(4)的成弧接触件的至少一种布置，其中为了断开和闭合所述电切换装置(1)，所述成弧接触件(3，4)中的至少一个是与纵轴(z)平行可活动的，并且与另一成弧接触件(4，3)协作，

还包括绝缘喷嘴(2)、所述第一成弧接触件(3)与所述第二成弧接触件(4)之间的成弧体积(5)、排气体积(6)、和排气管(7)，其中所述排气管(7)被布置成沿所述纵轴(z)延伸到所述第一成弧接触件(3)，并且将所述排气体积(6)与所述成弧体积(5)相连接，以用于将介电绝缘介质的至少一部分排放到所述排气管(7)中，

其特征在于，所述排气管(7)包括通过它的壁的多个排气管开口(8)，所述多个排气管开口(8)将所述排气管(7)的内部与所述排气体积(6)相连接，其中所述排气管开口(8)的至少一部分具有不同大小；

其中，所述排气管(7)的直径至少在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中沿所述排气管(7)的段增加，其中所述排气管(7)的所述排气管开口(8)被布置在沿纵向(z)延伸的行中，并且属于一行的排气管开口(8)的截面在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中对于所有行而减少，或，所述排气管(7)包括在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中具有增加截面的多个排气管开口(8)，并且所述排气管(7)的直径沿所述排气管(7)的段而减小。

2.根据权利要求1所述的电切换装置，其中所述第一成弧接触件(3)是空心郁金香式接触件(3)或空心针式接触件。

3.根据权利要求1所述的电切换装置，其中，在所述排气管(7)的所述直径至少在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中沿所述排气管(7)的所述段(L1)增加的情况下，所述排气管(7)的所述直径被选取成增加以使得当在所述电切换装置(1)的操作条件下的切换操作期间，要通过所述排气管(7)所排放的所述介电绝缘介质的质量流为最大。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的电切换装置，其中，所述排气管(7)的所述直径沿所述排气管(7)的所述段而线性增加，或者所述排气管(7)的所述直径以所述排气管(7)的所述段大体上是喇叭状这样的方式而增加。

5.根据权利要求4所述的电切换装置，其中所述排气管(7)的所述直径在所述介电绝缘介质远离所述成弧体积(5)的流动方向中沿整个排气管(7)而增加。

6.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，在所述介电绝缘介质远离所述成弧体积(5)的流动方向中具有增加直径的所述排气管(7)的段(L1)的长度在沿纵向(z)的所述排气管(7)的剩余部分的段(L2)的长度的0.1至2倍之间的范围中。

7.根据权利要求1所述的电切换装置，其中，在所述排气管(7)包括在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中具有增加截面的多个排气管开口(8)的情况下，所述排气管(7)的所述直径沿所述排气管(7)的所述段而线性减小。

8.根据权利要求7所述的电切换装置，其中所述排气管(7)的所述直径沿所述排气管(7)的整个长度而线性减小。

9.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，所述排气管(7)的最大直径比所述排气管(7)的最小直径要大在1.05与1.5之间的范围中的因子。

10.根据权利要求9所述的电切换装置，其中所述因子在从1.24至1.5的范围中。

11.根据权利要求10所述的电切换装置，其中，所述因子为1.24、1.34或1.44。

12.根据权利要求1所述的电切换装置，其中，在所述排气管(7)包括多个排气管开口(8)的情况下，所述排气管(7)的所有排气管开口(8)的总面积比所述排气管(7)的平均截面要大在1与6之间的范围中的因子。

13.根据权利要求12所述的电切换装置，其中所述因子是在3与6之间的范围中。

14.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，在所述排气管(7)包括多个排气管开口(8)的情况下，每个排气管开口(8)的截面被选取使得在切换操作期间，大体上相等量的质量在所述电切换装置(1)的操作条件下正通过每个排气管开口(8)从所述排气管(7)流动到所述排气体积(6)中。

15.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，所述排气管(7)的所述排气管开口(8)被布置在沿纵向(z)延伸的行中，其中所述行被分布在所述排气管(7)的整个圆周上。

16.根据权利要求15所述的电切换装置，其中所述行的数量在2行和6行之间的范围中。

17.根据权利要求15所述的电切换装置，其中，一行的所有排气管开口(8)沿纵向(z)被均一分布，或者其中，一行的所述排气管开口(8)的至少一部分沿纵向(z)未被均一分布。

18.根据权利要求15所述的电切换装置，其中，所有行具有相同对齐，或者其中，每行相对于其相邻行而被移位某个偏移量。

19.根据权利要求15所述的电切换装置，其中，属于一行的所述排气管开口(8)的截面针对在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中的所有行而增加。

20.根据权利要求1至3中的任一项所述的电切换装置，其中，在所述排气管(7)的所述直径至少在远离所述成弧体积(5)的纵向(z)中沿所述排气管(7)的段(L1)而增加的情况下，所有排气管开口(8)相对于其形状和面积具有相等截面。

21.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，每个排气管开口(8)的壁(12)不与所述纵轴(z)正交。

22.根据权利要求1-3中的任一项所述的电切换装置，其中，存在介电绝缘介质，所述介电绝缘介质包括从由下列项所组成的组中选择的有机氟化合物：氟代醚、氟代胺、氟环氧乙烷、氟酮、氟烯烃、氟腈、及其混合物；和/或其中所述电切换装置(1)从由下列装置所组成的组中选择：接地装置、电路断路器、开关隔离开关、组合的隔离开关和接地开关、或者负载断路开关。

23.根据权利要求22所述的电切换装置，其中所述介电绝缘介质是介电绝缘气体，所述氟代醚是氢氟单醚，所述氟酮是全氟酮，所述氟烯烃是氢氟烯烃，并且所述氟腈是全氟腈。

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