CN112151316A

CN112151316A - 包括过滤装置的电开关单元

Info

Publication number: CN112151316A
Application number: CN202010580606.2A
Authority: CN
Inventors: M.里瓦尔; C.多梅内赫; J-P.戈内特
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2040-06-23
Also published as: FR3098008A1; KR20210001978A; US11270857B2; US20200411263A1; RU2020120709A; CN112151316B; EP3758037A1

Abstract

该电开关单元包括壳体和形成在壳体的内部的多个灭弧室，每个灭弧室包括通向壳体的外部的气体排放孔。该单元包括过滤装置(8)，其设置在壳体的外部且包括：‑布置在过滤装置的下部区域(22)上的多个入口开口(28)，每个开口配置为与所述气体排放孔中的一个流体地协作；‑布置在过滤装置的横向区域(26)上的出口开口(36)；‑公共内室(V8)，其将入口开口布置为与出口开口流体连通；‑过滤器(40)，位于内室的内部在入口开口和出口开口之间。

Description

包括过滤装置的电开关单元

技术领域

本发明涉及一种包括过滤装置的电开关单元。

背景技术

在配电领域，已知使用能够中断高强度电流(例如，大于或等于630安培的电流)的机电式电开关单元，例如低压多极断路器。

这些单元通常包括过滤器，用于冷却在电流中断期间产生的灭弧气体。

例如，这些过滤器嵌入单元的灭弧室中。这使得可以在将灭弧气体从单元中排出之前对其进行处理，以避免对周围设备造成损坏。

事实上，灭弧气体在热的时候通常是导电的。如果将它们从单元中释放出来而未进行过滤或冷却，则可能会对周围的电气设备造成电气风险。

这种单元长时间以来令人满意。然而，市场的需求导致了具有增强的性能和更高的额定电流的开关单元的发展。

因此，电流的切换器件所涉及的能级比已知单元大得多，以至于已知的过滤器不再能够以令人满意的方式冷却灭弧气体，特别是由于灭弧气体的压力和温度的升高。

因此，需要具有改进性能的用于过滤灭弧气体的装置。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种电开关单元，其包括壳体和形成在壳体的内部的多个灭弧室，每个灭弧室包括通向壳体的外部的气体排放孔，电开关单元的特征在于，其包括过滤装置，该过滤装置设置在壳体的外部且包括：

-布置在所述过滤装置的下部区域上的多个入口开口，每个入口开口配置为与所述气体排放孔中的一个流体地协作；

-布置在过滤装置的横向区域上的出口开口；

-公共内室，其将入口开口布置为与出口开口流体连通；

-过滤器，位于内室的内部在入口开口和出口开口之间。

借助于本发明，相对于嵌入灭弧室中的已知过滤器，过滤装置的性能得以改善。特别地，借助于公共内室，可以更好地平衡从排放孔排出的灭弧气体的压力。过滤器在室中的位置以及出口开口的横向位置延长了气流遵循的路径并改善了过滤器的效率。出口开口的横向位置也可以使排出的气流朝向单元的周围环境的特定区域定向，特别是以避免排出的气流不受控制地冲击与开关单元相邻的相邻单元。过滤装置的内部构造尤其由于其位于开关单元的壳体的外部而便利。

根据有利但非强制性的方面，这样的电开关单元可结合以下特征中的一个或多个，这些特征可单独使用或以任何技术上允许的组合使用：

-过滤器具有平面形状且在内室的内部倾斜。

-过滤器从与过滤装置的第一横向区域接触的第一端纵向地延伸到与其中形成有出口开口的相对的横向区域接触的第二端，第二端位于出口开口的下方。

-过滤器的倾斜角大于或等于15°。

-过滤器包括一层或多层的过滤材料，例如多孔材料或编织金属网或金属泡沫。

-一方面出口开口的截面与另一面入口开口的总截面之间的比率大于或等于0.5，且有利地大于或等于1。

-过滤装置包括固定装置，用于将过滤装置固定至单元的壳体。

-开关单元包括机架，机架界定接收容积，壳体可移除地插入该接收容积中，且其中过滤装置固定到机架，面向接收容积。

-过滤装置具有长形的形状，其基本上沿着纵向轴线延伸，例如基本上矩形的形状或基本上圆柱形的形状。

-过滤装置包括由电绝缘材料制成的本体。

附图说明

根据下面对电开关单元的一个实施例的描述并参考附图，将更好地理解本发明，并且其其他优点将变得更加显而易见，该描述仅通过示例的方式提供，在附图中：

[图1]图1是根据本发明实施例的包括过滤装置的电开关单元的示意图；

[图2]图2是根据本发明实施例的过滤装置的示意图；

[图3]图3是在不同取向上的图2的过滤装置的示意图；

[图4]图4是图2的过滤装置的截面示意图。

具体实施方式

图1示出了诸如低压电力断路器的电开关单元2的实施例。例如，单元2是空气断路器或模制壳体断路器。

然而，这些示例不一定是限制性的，并且作为变型，本发明的实施例可应用于其他类型的电开关单元，例如开关、或更普遍地应用于具有可分离电触头的任何低压电开关单元。

在此示例中，断路器的额定值(分配电流In)大于或等于630安培。

优选地，单元2是多极装置。在所示的示例中，单元2包括三个极，以便能够中断三相电流。作为变型，极的数量可以不同，例如等于四个。

单元2包括壳体4和形成在壳体4的内部的多个灭弧室。

根据不一定是限制性的示例，壳体4由电绝缘材料制成，例如热固性塑料或热塑性塑料。

根据若干实施例，壳体4被分成几个极隔室，每个极隔室包含灭弧室和与电流的相位相关并连接到单元2的连接端子的一对可分离的电触头。

每个灭弧室配置为熄灭当单元2切换到电气断开状态时在电触点分离时易于在其之间出现的电弧。

例如，每个灭弧室包括灭弧装置，例如用于分裂电弧的金属板的堆叠体。

每个灭弧室还包括通向壳体4的外部的气体排放孔10。每个排放孔10使得可以将灭弧室中由电弧产生的灭弧气体排到壳体4的外部。

在实践中，其余的壳体4有利地相对于灭弧气体是密封的，并且极隔室以密封的方式彼此隔开，使得灭弧气体通常只能通过排放孔10从壳体4排出。

例如，排放孔10形成在壳体4的上部区域中。根据出于说明目的给出的一个示例，当壳体4基本上具有带有矩形基部的平板形状时，排放孔10可以位于壳体4的上部面中。

单元2还包括过滤装置8，也称为滤筒，其配置为过滤从壳体4排出的灭弧气体，特别是在将这些灭弧气体释放到单元2的周围环境之前对其进行冷却和净化。

过滤装置8有利地设置在壳体4的外部且与排放孔10相关联。

在图1的示例中，单元2是不可插拔的断路器，其包括由壳体4形成的可移除部分和限定壳体4可移除地插入其中的接收容积的机架6。例如，机架6旨在安装在电气配电板上。壳体4配置为通过平移运动可逆地插入机架6中或从机架6中移出。当将壳体4插入机架6中时，嵌入机架6中和壳体4后面的电连接器在单元2的端子和电气配电板之间建立电连接。

有利地，过滤装置8固定到机架6面向接收容积，例如在机架6的上部，以便当移动部分4插入机架6时悬置并与排放孔10接触。

例如，如图1所示，机架6包括竖直地位于接收容积的任一侧的两个横向壁，且过滤装置8垂直于这两个横向壁固定在接收容积的上方。

然而，单元2不必是不可插拔的。特别地，根据未示出的变型，省略了机架6，且单元2配置为使得壳体4可以直接安装到电气配电板上。以下描述的过滤装置8的实施例可以移调至这样的单元2。

在图2、3和4中描绘了示例性的过滤装置8。

过滤装置8包括由外壁界定的中空本体。

例如，本体由电绝缘材料制成，比如热固性塑料。

在所示的实施例中，附图标记X8代表过滤装置8的纵向轴线。

根据实施例，过滤装置8具有长形的形状，其基本上沿着纵向轴线X8延伸。

例如，如图所示，过滤装置8可以具有基本上矩形的形状，或者，根据其他变型等，可以具有基本上圆柱形的形状。

在所示的实施例中，过滤装置8包括上部区域20和下部区域22，以及沿着纵向轴线X8面向彼此的第一横向端部区域24和第二横向端部区域26。

在过滤装置8具有矩形或更一般的直线形状的情况下，所述区域20、22、24和26可以是基本平面的表面的形式。在所示的示例中，横向面24和26垂直于纵向轴线X8。

过滤装置8包括位于下部区域22中的多个入口开口28。

每个入口开口28配置为与形成在单元2的壳体4中的所述排放孔10中的一个流体地协作，特别是允许灭弧气体从排放孔10排出以进入过滤装置8。

应当理解，入口开口28的数量根据排放孔10的数量并且因此根据单元2的极的数量来适配。在所示的示例中，过滤装置8包括三个入口开口28，每一个旨在与排放孔10的一个相关联。

“相关联”是指口开口28与排放孔10对准并接触以允许灭弧气体进入过滤装置8同时限制气体泄漏到壳体4和过滤装置8的外部。

优选地，当过滤装置8与壳体4相关联时，下部区域22转向排放孔10所在的壳体4的上部。入口开口28与排放孔10对准，或甚至优选地与排放孔10接触。

有利地，入口开口28的尺寸类似于排放孔10的尺寸。

过滤装置8还包括布置在横向区域之一上的(例如，在第二横向区域26上的)出口开口36。

出口开口36经由过滤装置8的公共内室与入口开口28流体连通，公共内室在图4中具有附图标记V8。例如，室V8由过滤装置8的本体的壁界定。

优选地，过滤装置8配置为使得灭弧气体一旦进入过滤装置8，就可以经由出口开口36从那里排出。特别地，其他横向区域24优选地没有出口开口。

根据有利的实施例，一方面出口开口36的截面与另一方面入口开口28的总截面之间的比率大于或等于0.5，或有利地大于或等于1。

根据示例，出口开口36可以被划分为具有不同形状、尺寸或位置的多个孔。

在图4所示的示例中，出口开口36通过过滤装置8的本体的一部分延伸，其包括两个圆形的孔30和矩形截面的主孔32。例如，孔30位于出口开口36的延伸部中。孔32位于孔30的下方，在从过滤装置8开始的弯曲部分的端部。该配置不一定是限制性的，并且作为变型，可以使用其他配置。

可选地，入口开口28可以由下壁34成对隔开，所述下壁34从形成有开口28的本体的壁突出到室V8中。然而，这些下壁34没有如上部区域20的壁延伸得一样远，以至于不能将开口28中的一个或多个与室V8的其余部分完全隔离开。在此，其他配置也是可能的。下壁34甚至可以被省略。

过滤装置8还包括过滤器40，其位于内室的内部在入口开口28和出口开口36之间。

特别地，过滤器40优选地占据室V8的所有纵向截面，使得经由开口28进入的灭弧气体必须经过过滤器40以到达出口开口36。

优选地，过滤器40具有平面形状。

根据实施例，过滤器40在室V8内倾斜。

例如，过滤器40包括第一纵向端42和第二纵向端44，过滤器40在它们之间纵向地延伸。第一端42与横向区域24的内壁接触。第二端44与出口开口36下方的相对的横向区域26的内壁接触。端部42高于端部44。作为变型，第二端44可以置于出口开口36的下部上。

换言之，过滤器40基本上沿着纵向轴线X8延伸，同时从横向区域24向下倾斜到横向区域26。

例如，过滤器40相对于水平面的倾斜角大于或等于15°，且优选地大于或等于25°。在所示的示例中，纵向轴线X8水平地对准。

优选地，下壁34不与过滤器40延伸得一样远且不与过滤器40接触，以允许从每个开口28出来的不同容积之间的气体交换。换言之，下壁34的上端与过滤器40的下部面保持非零距离，如图4清楚地所示。

然而，其他配置是可能的，其中下壁34可以与过滤器40接触。

根据实施例，过滤器40包括平面或基本平面的层的堆叠体。

优选地，过滤器40由过滤材料制成，例如多孔材料或编织金属网或金属泡沫，或任何其他合适的材料。例如，编织金属网是代表类型的金属织物。金属泡沫可以是镍泡沫。

当过滤器40包括多个叠置的层时，所述层可以由这些材料中的任何一种制成。这些层优选具有基本相等的表面积。

根据通过非限制性示例给出的特定示例，过滤器40包括与由镍制成的金属泡沫层相关的编织金属网。金属泡沫层的厚度可以在0.3mm至1cm之间，例如等于5mm。

根据示例性实施例，过滤器40可以固定到过滤装置8的内壁或固定到过滤装置8中的凹槽，通过胶粘、通过焊接、或通过固定装置，例如螺钉、螺栓或铆钉。

根据可选的示例，过滤装置8可以包括未示出的固定装置，用于将过滤装置固定到单元2的壳体4。例如，固定装置可以包括一个或多个钩，例如可变形的钩或倾斜钩，或诸如螺钉或螺栓的一个或多个固定装置。

当断路器2不可插拔并且过滤装置8安装在机架6上时，可以省去这种固定元件，因为则不需要将过滤装置8安装在壳体4上。

借助于本发明的各个方面，相对于其中过滤器直接嵌入到单元的壳体中并且每个都与单个灭弧室相关联的已知单元，过滤装置8的性能得到了改善。

特别地，借助于室V8，从排放孔10排出的灭弧气体的压力在所述气体通过过滤器40之前被更好地平衡。然后，当灭弧气体从排放孔10排出时，过滤装置8趋向于更好地抵抗灭弧气体压力波。

顺便，由于该吸收压力波的能力，可以简单地建立壳体4和过滤装置8之间的连接，而不必要求旨在在排放孔10和入口开口28之间建立完美密封的复杂固定装置。

过滤器40在室V8中的位置以及出口开口36的横向位置延长了气流遵循的路径并改善了过滤器40的效率。

出口开口36的横向位置也可以使排出的气流朝向单元的周围环境的特定区域定向，特别是以避免该气流不受控制地冲击与开关单元相邻的相邻单元。

过滤装置的内部构造尤其由于其位于单元2的壳体4的外部而便利。

上面设想的实施例和变型可以彼此组合以形成新的实施例。

Claims

1.一种电开关单元(2)，包括壳体(4)和形成在所述壳体的内部的多个灭弧室，每个灭弧室包括通向所述壳体的外部的气体排放孔(10)，所述电开关单元(2)的特征在于，其包括过滤装置(8)，所述过滤装置设置在所述壳体的外部且包括：

布置在所述过滤装置的下部区域(22)上的多个入口开口(28)，每个入口开口(28)配置为与所述气体排放孔(10)中的一个流体地协作；

布置在所述过滤装置(8)的横向区域(26)上的出口开口(36)；

公共内室(V8)，其将所述入口开口(28)布置为与所述出口开口(36)流体连通；

过滤器(40)，位于所述内室的内部在所述入口开口(28)和所述出口开口(36)之间。

2.如权利要求1所述的单元，其中，所述过滤器(40)具有平面形状且在所述内室的内部倾斜。

3.如权利要求2所述的单元，其中，所述过滤器(40)从与所述过滤装置(8)的第一横向区域(24)接触的第一端(42)纵向地延伸到与其中形成有所述出口开口(36)的相对的横向区域(26)接触的第二端(44)，所述第二端位于所述出口开口的下方。

4.如权利要求2或3所述的单元，其中，所述过滤器(40)的倾斜角大于或等于15°。

5.如前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述过滤器(40)包括一层或多层的过滤材料，例如多孔材料或编织金属网或金属泡沫。

6.如前述权利要求中任一项所述的单元，其中，一方面所述出口开口(30，32，36)的截面与另一面所述入口开口(28)的总截面之间的比率大于或等于0.5，且有利地大于或等于1。

7.如前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述过滤装置(8)包括固定装置，用于将所述过滤装置固定至所述单元(2)的壳体(4)。

8.如权利要求1或5中任一项所述的单元，其中，所述开关单元(2)包括机架(6)，所述机架界定接收容积，所述壳体(4)可移除地插入所述接收容积中，且其中，所述过滤装置(8)固定到所述机架(6)，面向所述接收容积。

9.如前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述过滤装置(8)具有长形的形状，其基本上沿着纵向轴线(X8)延伸，例如基本上矩形的形状或基本上圆柱形的形状。

10.如前述权利要求中任一项所述的单元，其中，所述过滤装置(8)包括由电绝缘材料制成的本体。