CN112585712A - 气体绝缘低压或中压负载断路开关 - Google Patents
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Abstract
负载断路开关(1)包括：壳体(2)，限定用于容纳绝缘气体的壳体体积；可动触头(20)和固定触头(10)，被布置在壳体体积内，可动触头(20)能够沿着弧形移动轨迹(A)相对于固定触头(10)移动，并限定在开关(1)的断开操作期间形成电弧的电弧区(52)；加压系统(40，41)，在开关(1)的断开期间由可动触头(20)的移动致动，以用于加压绝缘气体；喷嘴(30)，该喷嘴被布置在壳体体积内，并且被固定至可动触头(20)和/或限定可动触头(20)的接触部分(20、24)，其中喷嘴(30)适于与弧形轨迹(A)基本上相切地将所加压的绝缘气体吹入电弧区(52)中。
Description
技术领域
本公开总体涉及具有灭弧能力的气体绝缘低压或中压负载断路开关。本公开进一步涉及具有负载断路开关的二次配电气体绝缘开关设备，以及负载断路开关在二次配电气体绝缘开关设备中的使用。
背景技术
具有充满绝缘气体的壳体的二次开关设备通常被称为二次配电气体绝缘开关设备(Gsec)。在Gsec中，负载断路开关被布置并且用于中断在200A至800A(rms)的典型范围中且在12kV至24kV的电压范围下的负载电流。Gsec中的典型负载断路开关是三位开关，三位开关可以从闭合(线路)位置切换到断开(浮动)位置，再切换到接地位置，反之亦然。通常，Gsec被应用于供电线路，作为变压器保护(与熔断器或断路器组合)和/或环网。
传统的Gsec被填充有SF6作为绝缘气体。传统负载断路开关使用闸刀开关，其中闸刀通过分流板布置从开关的闭合位置移动到开关的断开位置。当中断大电流(例如在上述电压下的上述范围中的电流)时，在固定触头与移动闸刀之间形成电弧。由于布置内的磁力，电弧移动到分流板之间的区域。电弧主要由与SF6气体的灭弧特性组合的分流板的几何特性来熄灭。
传统的闸刀开关相对比较紧凑，因为闸刀是以弧形方式移动的。随着弧形移动，三个位置的配置很容易实现。然而，紧凑的尺寸和简易的布置依赖于作为绝缘气体的SF6的熄弧性能。SF6对环境的影响很大，人们努力用与背景气体(诸如但不限于空气、干燥空气、CO2、CO2和O2等)组合的备选气体来替代SF6。
众所周知，在高压断路器中使用吹气机构来冷却和熄灭电弧。断路器用于中断几十kA范围中的短路电流和超过52kV的电压。因此，断路器具有气体灭弧加压系统，气体灭弧加压系统包括加压室或自爆式加热室。通常，在断路器中，吹弧气体被加速到超过声速的速度。断路器通常采用沿着直线轴线移动的触头。
如本文所述，断路器不同于负载断路开关。负载断路开关被设计用于在几百安培的相对较低的电流和例如高达36kV或24kV或12kV的电压下分配电能。负载断路开关可以安全地(仅)关断标称负载电流，通常最多为2kA。然而，与断路器相比，负载断路开关通常不会被设计为中断短路电流。
CN 105 448 589 A描述了具有喷嘴组件的压力负载开关。在现有技术中，喷嘴组件包括旋转活塞。旋转活塞被安装在气缸中。这种传统技术具有刀片结构。闸刀部分是可移动的并且包括第一刀片和第二刀片，其中在第一刀片与第二刀片之间形成间隙。第一刀片和第二刀片的侧面具有楔形部分。主喷嘴在第一刀片与第二刀片之间形成；第一侧喷嘴在第一刀片的楔形部分的外弧表面与第一侧边之间形成；并且第二侧喷嘴在第二刀片的第一侧与第二侧边之间形成。当旋转活塞在断开操作中旋转时，气缸内的绝缘气体被压缩并通过喷嘴中的每个喷嘴喷出。因此，这种传统的现有技术将压缩气体分配到多个喷嘴。
发明内容
本发明的目标是提供一种气体绝缘低压或中压负载断路开关，该负载断路开关的灭弧性能得到改进，同时在一定程度上保持紧凑的设计和简单的布置。
如上所述，提供了根据权利要求1所述的气体绝缘低压或中压负载断路开关、根据权利要求13所述的具有负载断路开关的二次配电气体绝缘开关设备以及根据权利要求14所述的负载断路开关的用途。
根据一方面，提供了一种气体绝缘低压或中压负载断路开关。如本文所定义，负载断路开关具有切换负载电流的能力，但不具有短路电流切换能力。负载电流也被称为额定电流或标称电流，并且例如可以高达2000A，优选地高达1250A或高达1000A，这是配电网、环网柜和二次配电GIS中使用的典型额定电流。另一方面，额定电流可以大于1A，更优选地大于100A，更优选大于400A。在AC负载断路开关的情况下，额定电流在本文中以rms电流表示。
在本文中，低压或中压被定义为高达最多52kV的电压。因此，低压或中压负载断路开关的额定电压最多为52kV。额定电压特别地最多可以为52kV，或者优选地最多为36kV，或更优选地最多为24kV，或最优选地最多为12kV。额定电压可以为至少1kV。在本发明的一方面，开关的额定电压最多为52kV，优选地最多为36kV，更优选地最多为24kV并且最优选地最多为12kV。备选地或附加地，在本发明的一方面，负载断路开关针对切换标称电流的额定值在高达2kA的范围内，优选地在高达1.25kA的范围内并且更优选地在高达1kA的范围内。
根据该方面的负载断路开关包括：壳体，限定用于容纳绝缘气体的壳体体积；可动触头和固定触头，被布置在壳体体积内，可动触头能够沿着弧形移动轨迹相对于固定触头移动，并限定在开关的断开操作期间形成电弧的电弧区；加压系统，在开关的断开操作期间由可动触头的移动致动，以用于加压绝缘气体；以及喷嘴。
喷嘴被布置在壳体体积内并且被固定至可动触头，和/或喷嘴被布置在壳体体积内并且限定可动触头的接触部分，其中喷嘴适于与弧形轨迹基本上相切地、特别是与弧形轨迹相切地、或者沿着或基本沿着或至少部分地沿着弧形轨迹将所加压的绝缘气体吹入电弧区中。
壳体用作绝缘气体的气体外壳。绝缘气体可以是任何适当经选择的绝缘气体。在一些方面，绝缘气体的全球变暖潜能低于SF6(例如，在100年的时间间隔上)。例如，绝缘气体包括以下气体中的至少一种：空气、干燥空气、技术干燥空气、N2和O2、技术空气、CO2、N2、N2O、O2。优选地，绝缘气体包括与碳氢化合物或有机氟化合物混合的至少一种背景气体成分，该至少一种背景气体成分被选择自由CO2、O2、N2、H2、空气、N2O组成的组。绝缘气体可以特别包括从以下各项组成的组选择的有机氟化合物：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈及其混合物和/或分解产物。特别地，绝缘气体可以包含作为碳氢化合物的至少CH4、全氟和/或部分氢化的有机氟化合物及其混合物。有机氟化合物优选地从由以下各项组成的组选择：氟碳化合物、氟醚、氟胺、氟腈和氟酮；并且优选地为氟酮和/或氟醚，更优选地为全氟酮和/或氢氟醚，更优选地为具有4至12个碳原子的全氟酮，并且甚至更优选地为具有4、5或6个碳原子的全氟酮。绝缘气体优选地包括与空气或空气成分(诸如N2、O2和/或CO2)混合的氟酮。
在特别的情况下，上述氟腈是全氟腈，特别是包含两个碳原子和/或三个碳原子和/或四个碳原子的全氟腈。更特别地，氟腈可以是全氟烷基腈，特别是全氟乙腈、全氟丙腈(C2F5CN)和/或全氟丁腈(C3F7CN)。最特别地，氟腈可以是全氟异丁腈(根据式(CF3)2CFCN)和/或全氟-2-甲氧基丙腈(根据式CF3CF(OCF3)CN)。其中，全氟异丁腈由于其低毒性而特别优选。
弧形移动轨迹描述了不沿着基本直线(即不是线性轨迹)的移动轨迹，并且可以包括但不限于弧形，特别是圆弧形(或环形段形状)。弧形移动轨迹可以通过将喷嘴固定在杠杆上(例如，在杠杆的第一端)来实现，而杠杆的第二端被可旋转地固定到支撑结构上。杠杆可以是可动触头的元件。杠杆的可旋转固定端(第二端)可以与负载断路开关的标称触头电接触。同样地，固定触头可以与负载断路开关的另一标称触头电接触。喷嘴可以被固定至杠杆的第一端。
在一些实施例中，杠杆能够在断开位置与闭合位置之间移动。在闭合位置，导电路径经由杠杆从杠杆的可旋转固定端到固定触头而被建立。在断开位置，杠杆的可旋转固定端与固定触头之间的导电路径中断。在本文中，在断开位置，在杠杆的可旋转固定端与固定触头之间的导电路径被中断，并且开关状态是浮动状态。
在一些实施例中，除了能够在断开位置与闭合位置之间移动外，负载断路开关进一步包括接地触头，并且杠杆也可移动到接地位置。在接地位置，导电路径在杠杆的可旋转固定端与接地触头之间建立。
根据本发明的各方面，喷嘴被固定到可动触头和/或喷嘴限定了可动触头的接触部分。通过示例，喷嘴具有内部导电元件(诸如郁金香触头)和用于电接触可动触头的其他部分的装置(诸如上述杠杆)。
根据各方面，喷嘴适于将所加压的绝缘气体吹入电弧区。气体与移动轨迹基本上切向地、特别是切向地被吹出。即，在可动触头的移动期间的每个时刻，被吹出的气体与移动方向基本上相切地或沿着弧形移动轨迹离开喷嘴。
在负载断路开关的断开操作时，可动触头通过沿着弧形轨迹的移动与固定触头分离。在额定电流/额定电压条件下，或甚至低于额定电流/额定电压条件时，电弧在可动触头与固定触头之间形成。通过移动，绝缘气体由加压系统压缩或加压。压缩的绝缘气体被吹出喷嘴。吹出的气体可以有助于熄灭或淬灭电弧，并且电流被中断。
另外的方面可以彼此适当地组合并与本文所描述的实施例适当地组合，通过从属权利要求和/或下文的描述变得显而易见。
根据另一方面，可动触头是郁金香喷嘴型触头。郁金香喷嘴型触头通常包括用于杆状或销状结构的接受部分或接纳部分。可动触头的郁金香喷嘴型触头在喷嘴内(即接受部分或接纳部分)具有触头区域。根据该方面，固定触头是销触头。经由触头区域，可以实现从销到喷嘴外部的电接触。
在另一方面，触头区域根据弧形移动轨迹弯曲，并且销触头同样根据弧形移动轨迹弯曲。这可以有助于实现郁金香喷嘴相对于销的平滑移动，以及整个可动触头的平滑移动。
根据另一方面，加压系统包括压缩气缸。当在断开操作期间移动可动触头时，压缩气缸内的绝缘气体由压缩气缸内滑动的喷嘴加压。优选地，压缩气缸具有弯曲形状，更优选地为根据弧形移动轨迹的弯曲形状。对于弯曲的压缩气缸，从喷嘴吹出足够数量的绝缘气体所需的有效体积可以被安装在紧凑的壳体内，因此使负载断路开关整体上比线性压缩气缸更紧凑。
备选地，加压系统包括柔性导管。柔性导管可以是通常具有波纹管形状的柔性软管，但不限于此。柔性导管通常以气密方式连接到喷嘴的入口侧。在开关的断开操作期间，柔性导管的体积减小。换言之：在断开操作期间，柔性导管的内部体积随着可动触头的移动操作而减小。通过减小内部体积，柔性导管内的绝缘气体被压缩，并且压缩的气体流过喷嘴入口侧上的入口并从喷嘴出口侧上的出口流出。
在另一方面中，喷嘴限定了用于加压的绝缘气体的流动模式，流动模式包括驻点，流动在驻点处基本停止。喷嘴内的气体流动的上游区以主要径向向内的方向流向驻点，其中“径向向内的方向”是相对于喷嘴的轴线定义的。喷嘴内的气体流动的下游区在主要轴向的方向上远离驻点流动，“轴向的方向”由喷嘴的轴线定义。如本文所使用的，“上游”和“下游”并不一定意味着绝缘气体已经行进通过驻点。
在驻点处或驻点附近，在无电弧操作期间，在灭弧气体的稳态流动期间，加压气体或灭弧气体的流动模式具有基本消失的速度。因此，灭弧气体相对于喷嘴轴线从主要径向的方向流向驻点，从而减速。然后，气体相对于喷嘴在主要轴向的方向上流动远离驻点，从而轴向加速。这以及沿轴向的方向吹到电弧上，可以导致电弧的冷却和熄灭增强。
在另一方面中，加压系统被配置用于在断开操作期间将绝缘气体从环境压力p0加压到升高的压力pe，其中满足以下条件中的至少一个：
pe<1.8p0，优选地pe<1.5p0，更优选地pe<1.3p0；
pe<p0+800mbar，优选地pe<p0+500mbar，更优选地pe<p0+300mbar。
在实施例中，壳体中(大多数)绝缘气体的环境压力p0≤3bar，更优选地p0≤1.5bar，甚至更优选地p0≤1.3bar。
根据另一方面，从喷嘴的流入侧到喷嘴的流出侧的气体或流体连接的平均横截面积与喷嘴的平均总横截面积的关系至少为0.2，优选地至少为0.3，更优选地至少为0.35。在本文中，例如，喷嘴的横截面积是与喷嘴的细长轴线垂直的每个横截面的横截面面积；平均总横截面面积是所有这些横截面的平均值(算术平均值、算术平均)；从喷嘴的流入侧到喷嘴的流出侧的气体连接的横截面积，是与喷嘴的轴线或加长轴线或流动轴线垂直的每个横截面的从喷嘴流入侧到喷嘴流出侧的喷嘴中的所有气体通道的横截面积的总和面积；并且气体连接的平均横截面积是所有这些横截面的平均值(算术平均值，算术平均)。足够大的横截面积有助于将压力损失最小化，从而可以实现更简单的压力条件。
根据另一方面，负载断路开关不是断路器，特别不是用于超过52kV高压的断路器；和/或其中加压系统没有用于提供自能效果的加热室。
在高压断路器(缓冲式和自能式)中，流动条件是超音速的，以便最大限度地冷却电弧。因此，需要更高的压力积累(例如大大超过1.8*p0且显著超过p0+800mbar)。这对这些高压断路器的驱动提出了强烈的要求，从成本的角度来看，这些要求对于本文所考虑的低压和中压负载断路开关是不利的，甚至是禁止的。这些低压和中压负载断路开关与断路器相比是用于完全不同的应用、设计和市场的完全不同类型的开关。特别地，负载断路开关的额定值不适用于或者不能切换故障电流或短路电流。
根据另一方面，负载断路开关被设计用于分断二次配电气体绝缘开关设备中的负载电流。在另一方面，二次配电气体绝缘开关设备包括如本文所述的负载断路开关。在另一方面，负载断路开关具有闭合位置、浮动断开位置和接地位置。
在另一方面，如本文所述的负载断路开关用于二次配电气体绝缘开关设备中。根据用途的一方面，负载断路开关具有控制器，特别是具有用于连接到数据网络的网络接口的控制器，使得负载断路开关可操作地连接到网络接口以用于以下至少一个目的：向数据网络发送设备状态信息，执行从数据网络接收的命令；特别地数据网络是以下中的至少一个：LAN、WAN或互联网。
进一步优点、特征、方面和细节可以与本文所描述的实施例组合并在从属权利要求和权利要求组合、在说明书和附图中公开。
附图说明
本发明将参照附图更详细地解释，其中
图1是在闭合状态下根据实施例的负载断路开关的示意性半立体视图；
图2是图1的负载断路开关在断开状态下的示意性半立体视图；
图3是根据另一实施例的负载断路开关在闭合状态下的示意性半立体视图；
图4是图3的负载断路开关在断开状态下的示意性半立体视图；
图5是根据实施例的负载断路开关的喷嘴的横截面侧视图；
图6是图5的喷嘴的横截面前视图；
图7是图5的喷嘴的立体视图；以及
图8是示出了根据实施例的负载断路开关的部件内部压力在随时间变化的压力曲线中的测量结果的图。
具体实施方式
现在将详细参考各个方面和实施例。每个方面和实施例都是通过解释的方式提供的，并且不意味着限制。例如，作为一个方面或实施例的一部分说明或描述的特征可以在任何其他方面或实施例上使用或与任何其他方面或实施例结合使用。本公开旨在包括这种组合和修改。在实施例的描述中，相似的部分用相同的参考标记表示，并且省略了对实施例中相同或对应部分的重复描述。
图1在示意性半立体视图中示出了根据实施例的负载断路开关1。在图1中，负载断路开关1处于闭合状态。壳体2包围绝缘气体，即壳体2内的负载断路开关1在绝缘气体气氛中操作。
负载断路开关1包括以销10为形式的固定触头10。固定触头10被固定在支撑件11上，支撑件11与外部建立电连接。导电杠杆25由螺栓9可旋转地支撑和固定。杠杆25可以经由操作杆28绕螺栓9处的固定件旋转。
喷嘴30在喷嘴内具有郁金香部20并且包括在其中的可动触头，在图1中所示的闭合状态下的可动触头闭合从固定触头10经由可动触头和杠杆25到在螺栓9处的杠杆25的固定点的导电路径。
喷嘴30可以在压缩室40内移动。图2示出了一种状态下的图1的布置，其中可动触头经由喷嘴30已移动到可动触头与固定或静止触头10分离的状态。轨迹曲线A是非线性的(即不是沿着直线)，而是弯曲的或曲线的。曲线A的弯曲形状被称为弧形。在图1至图2中描绘的实施例中，弧形是圆弧或环形段，但通常不限于这种圆形形状或环形段形状。
在开关操作期间，如图2中所示，可动触头沿着曲线A远离固定触头10移动。即，可动触头沿着曲线A以弧形方式移动，即以弧形轨迹移动。因此，触头彼此分离，并且电弧在两个触头之间的电弧区52或灭弧区中形成。
在开关操作期间，喷嘴30与可动触头一起移动。当喷嘴30在弯曲的压缩室40内移动时，绝缘气体在喷嘴30的入口侧I上被压缩。入口侧I上的压缩或加压的绝缘气体流入喷嘴30，并且经由喷嘴30内的管道从喷嘴30的出口侧O流出。在负载断路开关的断开操作期间的任何时刻，瞬时流出喷嘴30的出口侧O上的气体与曲线A基本相切或相切地吹出，即与移动轨迹的方向基本相切或相切地吹出。
图3和图4示意性地示出了负载断路开关1的另一实施例，其中图3示出了闭合状态，并且图4示出了断开状态。在分别与图1和图2相对应的图3和图4中，压缩室40由柔性导管41替换。柔性导管41可以具有波纹软管的配置，如图3和图4中所示。在负载断路开关1的断开操作期间，柔性导管41的内部体积被减小，因此柔性导管41内的绝缘气体被加压或压缩并从喷嘴30吹出。在喷嘴30的出口侧O上，同样地，瞬时从喷嘴30流出的气体与曲线A基本相切或相切地吹出。
应该注意的是，在图1至图2和图3至图4的简化实施例中，固定触头10或触头销10以简化方式示出。在实际实施例中，触头销可以根据轨迹曲线A弯曲，即具有与轨迹曲线A基本或完全相同的弯曲半径或曲率半径。同样，喷嘴30内的管道和/或喷嘴本身可以根据轨迹曲线A弯曲，即具有与轨迹曲线A基本或完全相同的弯曲半径或曲率半径。
图5是根据图1至图2和图3至图4中所示的任一实施例的负载断路开关1的喷嘴30的横截面侧视图。图6在横截面前视图中示出了图5的喷嘴。图7示出了喷嘴30的立体视图。在下文中，图5至图7以常见的方式描述。
喷嘴引导部件34在朝向出口侧O上的喷嘴30的喷嘴尖端33的方向上延伸。喷嘴尖端33适用于使固定触头10通过。固定触头10或触头销经由喷嘴尖端33由喷嘴30内的可动触头20接纳。可动触头20具有管状几何形状，该管状几何形状可以根据弧形轨迹曲线A弯曲，该管状几何形状具有管部分24和中空段26。
当在开关操作期间将喷嘴30移动到负载断路开关1的断开状态中时，触头销10与喷嘴30内的可动触头20分离。该移动使绝缘气体在压缩室40内或在入口侧I上的柔性导管41内形成压力，从而使绝缘气体流过喷嘴30。绝缘气体通过入口通路46流入喷嘴30，穿过喷嘴30的内部管道32或通道，并在出口侧O的喷嘴尖端33处从喷嘴30流出。
喷嘴30限定被吹出或要被吹出的气体的流动模式。在图5中，流动模式包括驻点64，在该驻点处灭弧气体的流动基本停止。更准确地说，驻点64被定义为灭弧气体的流动模式具有基本消失速度的区。从数量上来说，气体的速度基本上消失了，如果气体速度的幅度vgas满足不等式
其中Δp＝p-p0是加压(灭弧)气体(具有最大压力p)和环境气体压力(整体压力p0)的压力差；ρ是压缩体积(最大压缩时)中加压(灭弧)气体的气体密度，并且c是小于1的预定常数系数，优选地在c<0.2的范围内选择，例如c＝0.01，更优选地c＝0.1。
在本文中，驻点64被定义为在无电弧操作期间灭弧气体的稳态流动期间(例如在无电流情况下(空载操作)的开关的断开移动期间)，满足上述不等式的区。优选地，在没有电弧(特别是没有电弧生成电流)的情况下定义上述不等式。
因此，驻点64描述了一个区(即驻点区)。此外，驻点64还可以是指该区内的任何点，特别是指该区的中心。
流动模式进一步包括朝向驻点64的上游区，即驻点64的上游(即其中总体减速流向驻点64)，以及远离驻点64的主要轴向上加速流动的下游区(即驻点64的下游)。这里，“上游”和“下游”并不一定意味着气体已经行进通过驻点64。
喷嘴30可以包括位于喷嘴的中空段26的远端处的分离壁45。在提供分离壁45的情况下，远离驻点64的下游区中的气体可以仅以基本上不受阻碍的方式从出口端O处的喷嘴流出，即具有单向流动或单流动。在没有提供分离壁45的情况下，远离驻点64的下游区中的气体可以从出口端O处的喷嘴33流出，并且还在没有提供分离壁45的地方之外通过中空段26。在后一种情况下，气流具有双向流动或双流动。
通过将本文描述的流动模式应用于低压或中压负载断路开关，低压或中压负载断路开关的热中断性能可以显著地改进。例如，这允许使用与SF6不同的绝缘气体。SF6具有优良的介电性能和灭弧性能，因此通常用于气体绝缘开关设备。然而，由于SF6具有很高的全球变暖潜能，人们一直在努力减少其排放量，并最终停止使用这种温室气体，从而寻找替代SF6的备选气体。
本配置允许在负载断路开关中使用全球变暖潜能低于SF6的这种备选气体，即使备选气体不完全匹配SF6的中断性能。
优选地，在100年的间隔内，绝缘气体的全球变暖潜能低于SF6。绝缘气体优选地包括从由以下各项组成的组中选择的至少一种气体成分：CO2、O2、N2、H2、空气、N2O、碳氢化合物(特别是CH4)、全氟和/或部分氢化的有机氟化合物及其混合物。
有机氟化合物优选地从由以下各项组成的组中选择：氟碳化合物、氟醚、氟胺、氟腈、氟酮及其混合物和/或分解产物，并且优选地为氟酮和/或氟醚，更优选地为全氟酮和/或氢氟醚，最优选地为具有4至12个碳原子的全氟酮。绝缘气体优选地包括与空气(例如干燥空气或技术空气)混合或与空气成分(诸如N2、O2、CO2)混合的氟酮或氟腈及其混合物，最优选地为与N2和O2混合或与CO2和O2混合的氟酮或氟腈及其混合物。
将压缩室或柔性导管41(压缩体积)与喷嘴30的弧形(在实施例中：旋转)运动耦合，产生了足够高的压力，以用于熄灭在电弧区52中形成的电弧。图8中的图示出了实际负载断路开关1中压力累积的实际测量结果的简化图。表示S的曲线示出了存在分离壁45(参见图5)的所谓的单流动的情况。表示D的曲线示出了所谓的双流动的情况，其中不存在分离壁45。如图8的示意图中所示，移动大约在时间点tstart开始，压力在单流情况下累积到pe，S，并且在双流动的情况下累积到pe，D，并且移动大约在时间点tend结束。从tstart到tend的时间尺度是几十毫秒的尺度。pe，S和pe，D各自满足pe<1.8p0的不等式。
尽管已经在实施例和方面中描述了本发明，但是本领域的技术人员将认识到，可以设计本文所描述的实施例和方面的各种组合，并且各个特征可以被等效物替换和/或适当省略，而不脱离由权利要求所定义的本发明的范围。
Claims (15)
1.一种气体绝缘低压或中压负载断路开关(1)，包括：
壳体(2)，限定用于容纳绝缘气体的壳体体积；
可动触头(20)和固定触头(10)，被布置在所述壳体体积内，所述可动触头(20)能够通过移动的弧形轨迹(A)相对于所述固定触头(10)移动，并且限定在所述负载断路开关(1)的断开操作期间形成电弧的电弧区(52)；
加压系统(40，41)，在所述负载断路开关(1)的所述断开操作期间由所述可动触头(20)的移动致动，以用于加压所述绝缘气体；
喷嘴(30)，所述喷嘴(30)被布置在所述壳体体积内并且被固定到所述可动触头(20)和/或所述喷嘴(30)被布置在所述壳体体积内并且限定所述可动触头(20)的接触部分(24)，其中所述喷嘴(30)适于与所述弧形轨迹(A)基本上相切地、特别是相切地将所加压的绝缘气体吹入所述电弧区(52)中。
2.根据权利要求1所述的负载断路开关(1)，具有的额定电压最多为52kV，优选地最多为36kV，更优选地最多为24kV以及最优选地最多为12kV；和/或所述负载断路开关的额定开关标称电流的范围为高达2kA、优选地高达1.25kA并且更优选地高达1kA。
3.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述可动触头(20)是郁金香喷嘴型触头，所述郁金香喷嘴型触头在所述喷嘴(30)内具有触头区域(24)，并且其中所述固定触头(10)是销触头。
4.根据权利要求3所述的负载断路开关(1)，其中所述触头区域(24)根据所述弧形轨迹(A)弯曲，并且其中所述销触头(10)根据所述弧形轨迹(A)弯曲。
5.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述加压系统(40，41)包括压缩气缸(40)，优选地包括具有弯曲形状的压缩气缸，更优选地包括具有根据所述弧形轨迹(A)弯曲的形状的压缩气缸，所述压缩气缸(40)内的所述绝缘气体由在所述压缩气缸内滑动的所述喷嘴(30)加压。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的负载断路开关，其中所述加压系统(40，41)包括柔性导管(41)，所述柔性导管(41)被连接到所述喷嘴(30)的入口侧(I)，并且在所述负载断路开关(1)的所述断开操作期间体积减小。
7.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关，其中所述喷嘴(30)限定用于所加压的绝缘气体的流动模式，所述流动模式包括：驻点(64)，流动在所述驻点(64)处基本停止；所述喷嘴内的气体流动的上游区，相对于所述喷嘴(30)的轴线在主要径向向内的方向上流向所述驻点；以及所述喷嘴(30)内的所述气体流动的下游区，相对于所述喷嘴(30)的所述轴线在主要轴向的方向上远离所述驻点流动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述加压系统(40，41)被配置用于在所述断开操作期间将所述绝缘气体从环境压力p0加压到升高的压力pe，从而满足以下条件中的至少一个条件：
pe<1.8p0，优选地pe<1.5p0，更优选地pe<1.3p0；
pe<p0+800mbar，优选地pe<p0+500mbar，更优选地pe<p0+300mbar。
9.根据权利要求8所述的负载断路开关(1)，其中从所述喷嘴的流入侧到所述喷嘴的流出侧的气体连接的平均横截面积与所述喷嘴的平均总横截面积的关系至少为0.2，优选地至少为0.3，更优选地至少为0.35。
10.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述负载断路开关(1)不是断路器，特别地不是用于高于52kV的高压的断路器；和/或其中所述加压系统(40，41)没有用于提供自能效应的加热室；和/或其中所述负载断路开关(1)被设计用于分断二次配电气体绝缘开关设备中的负载电流或标称电流。
11.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述绝缘气体包含：有机氟化合物，特别是从由氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈及其混合物和/或分解产物组成的组中选择的有机氟化合物；以及所述有机氟化合物与背景气体混合，特别是从由空气、干燥空气、技术干燥空气、N2和O2、技术空气、CO2、N2、N2O、O2及其混合物组成的组中选择的背景气体。
12.根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)，其中所述负载断路开关具有闭合位置、浮动断开位置和接地位置。
13.一种二次配电气体绝缘开关设备，具有根据前述权利要求中任一项所述的负载断路开关(1)。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的负载断路(1)开关在二次配电气体绝缘开关设备中的用途。
15.根据权利要求14所述的用途，其中所述负载断路开关(1)具有控制器，特别是具有用于连接到数据网络的网络接口的所述控制器，使得所述负载断路开关可操作地连接到所述网络接口以用于以下至少一项：向所述数据网络发送设备状态信息，执行从所述数据网络接收的命令，特别地所述数据网络是LAN、WAN或互联网中的至少一种。
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