CN113012975A - 开关装置 - Google Patents

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马格尼·萨克斯加德
理查德·劳里茨恩
斯塔莱·塔尔默
斯坦利·洛内
马丁·克里斯托费森
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Abstract

本公开的实施例涉及开关装置。提供了一种气体绝缘吹气型开关装置，用于在配电开关设备的密封气密外壳内操作，该密封气密外壳由全球变暖潜能低于SF6的介电气体填充。该开关装置具有改善紧凑性、使电应力最小化、使散热最大化以及减少对环境的影响中的至少一种优点。

Description

开关装置
技术领域
本发明的方面涉及开关装置和包括开关装置的配电开关设备。
背景技术
开关设备用于电力系统中，目的是控制、保护和隔离电气设备。这种开关设备的挑战包括使电绝缘和灭弧介质上的电应力最小化，使散热最大化，以及减少开关设备对环境的影响，特别是同时优化所有这些方面。
目前用于中压的开关设备通常是气体绝缘开关设备，其中绝缘气体可能是六氟化硫(SF6)。因为SF6具有良好的灭弧、电绝缘以及散热性能，所以使用SF6使开关设备的设计紧凑。尽管SF6有许多优点，但由于SF6的高全球变暖潜能(GWP)，它的替代品最近已被引入。
WO2014154292A1公开了一种无SF6开关组件和开关设备，其中真空断路器被安装到单个导电壳体上。US8232496B2和US7767917B2公开了吹气型负载分断开关。在断开连接位置，单独的现场控制器电屏蔽移动和固定触点组。这些开关具有用于致动器机构的热塑性外壳，并且SF6主要用作介电绝缘介质。
EP3252793A1公开了一种开关装置。该开关装置具有第一导电壳体和第二导电壳体，该第一导电壳体包围用于第一触点组件的致动器机构，第二导电壳体包围第二触点组件。第一导电壳体被布置在距所述第二导电壳体一定距离处。
发明内容
有鉴于此，提供根据权利要求1所述的开关装置和根据权利要求14所述的配电开关设备。
根据一方面，提供了气体绝缘吹气型开关装置，用于在配电开关设备的密封气密外壳内操作，该密封气密外壳由全球变暖潜能低于SF6的介电气体填充。该开关装置包括固定触点组件210和可动触点组件110，可动触点组件110能够在开关装置的闭合状态与开关装置的断开状态之间沿着可动触点组件的轴线112纵向移动，可动触点组件110在开关装置的闭合状态下与固定触点组件210电连接，可动触点组件110在开关装置的断开状态下不与固定触点组件210电连接。该开关装置还包括开关致动器机构120，以用于将致动轴的旋转移动传递到可动触点组件110的纵向移动。该开关装置还包括接地开关和通过第一导电线140被电连接到可动触点组件110的第一端子160，第一导电线140包括用于适应(accommodating)可动触点组件110的纵向移动的柔性导体142，第一端子160通过第二导电线460进一步被电连接到接地开关。该开关装置还包括被电连接到固定触点组件210的第二端子和包围可动触点组件110的至少一部分的导电的第一壳体100，从而在开关设备处于断开状态时对可动触点组件110进行电屏蔽，第一壳体100还包围开关致动器机构120、第一导电线140以及接地开关的至少一部分。第一壳体100包括通风开口，通风开口用于允许介电气体的对流从第一壳体100的外部通过第一壳体100。第一端子160、第一导电线140以及第二导电线460中的至少一个的至少一部分被导热地连接到第一壳体100。这里给出的参考标记仅用于说明，而不旨在将该方面限制于图1中所示的实施例。所述
根据另一方面，提供了配电开关设备，该配电开关设备包括密封气密外壳和开关装置，该开关装置用于利用在密封气密外壳内的全球变暖潜能低于SF6的介电气体进行操作。。
一些优点如下所述。开关装置和包括开关装置的开关设备具有改善紧凑性、使电应力最小化、使散热最大化以及减少对环境的影响中的至少一些优点，并且优选地同时具有几个或甚至所有这些优点。
使用全球变暖潜能低于SF6的介电气体(诸如空气或气体混合物)可以减少对环境的影响，但与SF6相比，提供的电绝缘效率较低，因此在相同的介电耐受能力下，设计变得不够紧凑。特别的壳体设计，例如圆形/光滑的外表面(以提供良好的电场控制)可以使电应力最小化。然而，为电场控制而优化的壳体(例如圆形/光滑的外表面)并没有针对散热(热量)进行优化，因此需要其他散热措施或减小额定电流。因此，很难同时解决紧凑性、环境影响、电应力和散热的挑战。
开关装置和包括开关装置的开关设备具有以下优点中的至少一种优点：减少对环境的影响(例如，利用全球变暖潜能低于SF6的介电气体进行操作)，使电应力最小化(例如，开关致动器机构/可动触点组件被包围在具有圆形外表面的导电壳体内)，以及优选地同时使散热最大化(例如，由于第一端子160、第一导电线和第二导电线460中的至少一个的至少一部分与(第一)壳体导热地连接)。
根据从属权利要求、说明书和附图，可以与本文所述的实施例结合的进一步的优点、特征、方面和细节是显而易见的。
附图说明
下面将参考附图描述细节，其中图1示出了根据本文所述的实施例的开关装置的示意图。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在每个图中示出。每个示例都是以解释的方式提供的，并不意味着限制。例如，作为实施例的部分而说明或描述的特征可以用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合使用以产生进一步的实施例。本公开旨在包括这种修改和变更。
在以下附图说明中，相同的参考标号指的是相同或相似的部件。通常，仅描述相对于各个实施例的不同之处。除非另有规定，否则一个实施例中的部分或方面的描述也适用于另一实施例中对应的部分或方面。
图中使用的参考标号仅用于说明。本文所述的方面不限于任何特定实施例。相反，本文所述的任何方面可以与本文所述的任何其他(多个)方面或(多个)实施例组合，除非另有规定。
根据本文所述的方面或实施例，开关装置针对紧凑性、环境影响、电应力和散热中的至少一个进行优化。
图1示出了根据本文所述的实施例的开关装置的示意图。开关装置可以是气体绝缘的。开关装置可以是吹气型开关装置。开关装置可以用于在密封气密外壳内操作。开关装置可以用于配电开关设备。密封气密外壳可以由介电气体填充。介电气体的全球变暖潜能可以低于SF6。
开关装置可以包括固定触点组件210。开关装置可以包括可动触点组件110。可动触点组件110可以能够沿着可动触点组件的轴线112纵向移动。
可动触点组件110可以能够在开关装置的闭合状态与断开状态之间移动。在(开关装置的)闭合状态下，可动触点组件110可以与固定触点组件210电连接。在(开关装置的)断开状态下，可动触点组件110不能与固定触点组件210电连接。
开关装置可以包括开关致动器机构120。开关致动器机构120可以适用于将致动轴的旋转移动传递到可动触点元件110的纵向移动。
开关装置可以包括接地开关。接地开关的至少一部分可以被容纳在第一壳体100中。接地开关可以被电连接到第一壳体100。例如当接地开关处于闭合状态时，接地开关可以用于将第一壳体100接地。
接地开关可以是闸刀开关。接地开关可以包括固定接地触点和可动接地触点440。例如当接地开关处于断开状态时，可动接地触点440可以被容纳(包围/完全包围)在第一壳体100中。
固定触点组件210可以被布置在第二(导电)壳体200内。第二壳体可以被电气/机械地固定到(多个)母线上。(多个)母线可以是其中布置有开关装置的配电开关设备。例如，第二壳体200可以包括用于附接到母线的机械附接接口。备选地，第二壳体200可以被焊接或锡焊到母线上。
在本文所述的实施例中，例如参考第一壳体100和/或第二壳体200，被包围(封闭/布置等)在第二对象内的第一对象可以被定义为没有突出包围所述第一对象的第二对象的轮廓之外的部分的第一对象。例如，可动触点组件110可以被包围在第一壳体100内(例如，处于断开状态)，这可以被定义为没有可动触点组件110的任何部分(部件)突出第一壳体100之外。在该示例中，第一壳体100形成有效的电场控制器。
如本文实施例中所述，第一壳体100和/或第二壳体200可以分别针对可动触点组件110和/或固定触点组件210用作电场控制器和热交换器两者。
可动触点组件110的移动通常由全长柔性导体(full length flexibleconductor)适应。全长柔性导体的制造/加工成本通常很高。因此，第一导电线140可以包括非柔性导体144部分。第一导电线140的柔性导体142部分和非柔性导体144部分可以根据本文所述的实施例。
开关装置可以包括第一端子160。第一端子160可以是单个部件。备选地，第一端子可以包括两个部分，被布置在第一壳体100内部的第一端子内部部分160a、以及被布置在第一壳体100外部的第一端子外部部分160b。
第一端子160(第一端子内部部分160a)可以通过第一导电线140被电连接到可动触点组件110。第一导电线140可以包括柔性导体142。柔性导体142可以适用于适应可动触点组件110的纵向移动。
第一端子160(第一端子内部部分160a)可以通过第二导电线460被电连接到接地开关，例如第一端子160或第一端子内部部分160a可以被(电)连接到第二导电线460。第二导电线460进而可以被连接到接地开关或接地开关的一部分，例如可动接地触点440。
第一端子160(第一端子外部部分160b)可以是电连接器(插座)或电套管。第一端子160可以提供从第一壳体100的外部到第一壳体100的内部(到第一导电线140)的电连接点。第一端子160可以是静态连接器元件。第一端子160可以被部分地布置在第一壳体内部(第一端子内部部分160a)并且部分地布置在第一壳体外部(第一端子外部部分160b)。
第一端子160(第一端子内部部分160a)可以被连接到第一导电线140的非柔性导体144。非柔性导体144进而可以被连接到第一导电线140的柔性导体142。柔性导体142进而可以被连接到可动触点组件110。
备选地，第一端子(第一端子内部部分160a)可以被直接(电)连接到第一导电线140的柔性导体142，例如在柔性导体142的第一端部部分。柔性导体142的第二端部部分可以被(电)连接到可动触点组件110。然后，非柔性导体144可以被(电)连接到第一端子(第一端子内部部分160a)，例如与柔性导体142并联。
在另一实施例中，非柔性导体144是第一端子(第一端子内部部分160a)与可动触点组件110之间经由第一壳体100(例如经由第一壳体100和在第一壳体100与可动触点组件110之间的另一非柔性导体(未示出))的主要电连接。
根据可以与本文所述的其他实施例组合的实施例，第一端子可在第一端子内部部分160a处、例如在第一端子外部部分160b与第一端子内部部分160a的端部部分之间、或者在第一端子外部部分160b与第一端子外部部分160a被(电)连接到第一导电线140、柔性导体142、非柔性导体144和/或第二导电线460的位置之间，被附接(固定)到第一壳体100。
在实施例中，第一端子160(例如第一端子内部部分160a)与第一壳体100之间的连接可以是导热和/或导电的。在可以与本文所述的其他实施例组合的进一步的实施例中，第一端子160可以在第一端子内部部分160a处被连接到第一壳体100。备选地，第一端子160可以在同第一导电线140(或非柔性导体144)的连接与第一端子外部部分160b(或第一壳体100的外围)之间的位置处被连接到第一壳体100。
此外，第一导电线140、第二导电线460和第一端子160中的至少一个的至少一部分(该部分特别是第一端子内部部分160a的至少一部分)可以被(导热地)连接到第一壳体100。
将诸如第一导电线140、第二导电线460和/或第一端子内部部分160a的内部导电部件单独或组合(导热地)连接到第一壳体100可以改善散热，例如到第一壳体100的外部的散热。
因此，散热、电场控制和机械稳定性得到改善。
第一端子160或第一端子外部部分160a可以被(电)连接到第一导电线140、柔性导体142、非柔性导体144和/或第二导电线460。因此，散热和电场控制得到改善。
柔性导体142的长度可以仅为适应可动触点组件110的移动所需的长度。例如，柔性导体142可以在适当地使第一壳体100与可动触点组件110之间的距离最小化的位置处被附接到第一壳体100。
非柔性导体144的长度可以足以提供足够的热传导。所需的热传导可以对应于特定的开关装置，例如额定电流。例如，非柔性导体144的长度可以是柔性导体142的长度的至少10％，优选为至少20％，或者更优选为至少30％，或者最优选为至少40％。因此，散热充分地被提高。
备选地，或者附加地，非柔性导体144可以较短或者甚至非常短。
根据实施例，第一导电线140、非柔性导体144、第一端子部分160a、第二导电线和/或第一壳体100的导(电)部分的形状和尺寸可以提供与第一壳体100的至少200mm2的接触面积，优选为至少400mm2，更优选为至少600mm2，或者最优选为至少800mm2。
在示例中，第一导电线140(例如，非柔性导体144)与第一壳体100之间的接触面积可以至少为200mm2。在另一示例中，第一端子160、第一导电线140和/或第二导电线460中的至少一部分可以被导热地连接到第一壳体100。
因此，散热可以在不损害介电耐受能力的情况下充分提高。
根据实施例，非柔性导体144可以具有与第一壳体100的表面基本一致的表面。根据进一步的实施例，可以用至少一个(优选为至少两个)紧固件(例如M6螺栓)将非柔性导体144固定到第一壳体100上。将非柔性导体144固定到第一壳体上的紧固件可以每个至少紧固10Nm。根据实施例，非柔性导体144可以是条的形式。
在可以与本文所述的其他实施例组合的实施例中，第一壳体100与非柔性导体144之间的紧固/固定点(例如螺栓)的数目可以增加或者可以是多个。因此，冷却工艺或散热可以得到改善。
在(多个)紧固/固定点是弱(电)接触(结合/触碰)的实施例中，可能引入不需要的并联电流。因此，可以例如在结合处使用(电绝缘)绝缘层或部件，以将第一壳体100与非柔性导体144(电)绝缘，从而移除该弱(电)接触(结合/触碰)。
由于第一壳体100可以导电，和/或与可动触点组件110具有相同的电势，因此第一壳体100的内表面不促进电场控制。因此，第一壳体100的内表面可以对散热进行优化。例如，第一壳体100可以被优化为散热器，例如第一壳体100可以是针对第一壳体100内的至少一个部件的散热器。因此，散热被提高。
第一壳体100可以具有适于作为电场控制器的外围或外面(外部)形式(形状或表面或轮廓或几何形状或外形)。第一壳体100的外围可以是圆形的。第一壳体100的外围可以具有最小曲率半径。最小曲率半径可以是1mm，优选为4mm，并且甚至更优选为8mm，并且最优选为12mm。第一壳体100的外围可以根据相邻部件而变化，例如根据第一壳体100内外的(相邻)部件而变化。因此，电应力被充分最小化。因此，介电耐受能力/紧凑性得到充分提高。
在实施例中，第一壳体100的外围可以仅包括第一壳体100的外围的导电部分，例如第一壳体100的导电外围可以适于作为电场控制器，例如是圆形的和/或具有最小曲率半径。在示例中，第一壳体100或其实质部分(例如不包括将第一壳体100连接到包围第一壳体100的密封气密外壳的连接器的第一壳体100)可以由金属(例如锌、铝、铜或其合金)制成。因此，使电应力最小化。因此，介电耐受能力/紧凑性被提高。
第一壳体100内部的至少一个部件可以是导电部件。作为第一壳体的内部的至少一个部件可以包括可动触点组件110、第一导电线140、非柔性导体144、接地开关、可动接地触点440、第二导电线460和/或其任何部分。因此，散热被提高。
诸如第一壳体100、第二壳体200和/或第一壳体100(或第二壳体200)内部的至少一个部件的部件可以是金属(例如锌、铝、铜或其合金)(制成)。锌具有较低的生产(材料)成本，而铜具有更好的导电性/导热性。铝提供了生产(材料)成本和导电性/导热性的平衡。
根据实施例，第一壳体100的内部几何形状可以具有与至少一个部件的优化的接触，例如最大接触面积，接触针对热传递/传导优化，和/或接触第一壳体100内部的至少一个部件的表面(接触面)的第一壳体100的内表面匹配/对应于第一壳体100内部的至少一个部件的表面(接触面)。
根据实施例，第一壳体100可以针对与第一壳体100内部的至少一个部件的接触热导(最小接触热阻)进行优化。例如，第一壳体100可以具有最小接触压力，例如将第一壳体100内部的至少一个部件连接到第一壳体的连接器(例如，两个或多个螺栓(例如M6螺栓))可以具有最小紧固扭矩(例如，每个螺栓上至少10Nm)，和/或与第一壳体100内部的至少一个部件中的一个部件相同的材料。
更通常地，(第一壳体100内部的至少一个部件与第一壳体100的内表面的接触表面的)接触压力、间隙材料、表面粗糙度、波纹度和平整度、表面变形、表面清洁度和导热性的任何组合，可以用于适当优化从第一壳体100内的至少一个部件到第一壳体100外部的散热。
第二导电线460可以具有根据第一导电线140的非柔性导体144的实施例的非柔性导体部分。例如，第二导电线460可以包括柔性导体和非柔性导体。第二导电线460的非柔性导体可以以与第一导电线140的非柔性导体144相同的方式形成，以用于提高散热。第一壳体100的内表面可以针对与第二导电线460和/或第二导电线460的非柔性导体的热传递进行适当地优化。
第一导电线140的柔性导体142的一端可以被电连接到可动触点组件110，并且另一端可以被电连接到第一导电线140的非柔性导体144。因此，非柔性导体144的一端可以被电连接到柔性导体142，并且另一端可以被电连接到第一端子160(第一端子内部部分160a)。
因此，可动触点组件110、第一导电线140、接地开关和/或可动接地触点440可以与第一壳体100热连接良好，例如与第一壳体100处于良好的热传导连接。因此，第一壳体100可以是用于可动触点组件110、第一导线140、接地开关和/或可动接地触点440的散热器。
在具体示例中，第一导电线140可以包括作为非柔性导体144的实心铜条，该铜条可以放置在第一壳体100的平坦内表面上，并用螺栓固定在其上。因此，散热被提高。
开关装置可以包括第二端子。第二端子可以被电连接到固定触点组件210。
开关装置可以包括导电的第一壳体100。第一壳体100可以包围可动触点组件110的至少一部分。当开关装置处于断开状态时，第一壳体100可以电屏蔽可动触点组件110。例如，诸如当开关装置处于断开状态时，第一壳体100可以包围可动触点组件110。
第一壳体100可以包围开关致动器机构120。第一壳体100可以包围第一导电线140。第一壳体100可以包围接地开关的一部分。
根据实施例，第一壳体100和/或第二壳体200可以是未密封的壳体。例如，在第一壳体100和/或第二壳体200中可以存在开口以用于可动触点组件110移动通过(进入和退出)。
第一壳体100和/或第二壳体200可以具有开口(与上述开口相同或不同)以允许(对流)冷却(流)。第一壳体100(和/或第二壳体200)可以包括通风开口。在示例中，通风开口可以允许介电气体的对流从第一壳体100外部(分别)通过第一壳体100(和/或第二壳体200)。
在可以与本文所述的其他实施例组合的实施例中，第二壳体200和/或第三壳体300的开口也可以提供(电弧/电流)中断能力。例如，第二壳体200和/或第三壳体300的所述开口可以提供(缓解/改善)对触点周围(可动触点组件110与固定触点组件210之间的接触表面)的热(污染)气体的排放。例如，在(电弧/电流)中断期间可能产生热(污染)气体。在示例中，这些开口在(电弧/电流)中断或触点分离之后或期间提供(缓解/改善)热(污染)气体排放。
(电弧/电流)中断期间的电弧会使(介电)气体(介电地)变弱。(介电地)变弱的(介电)气体可以用新鲜气体代替，以便(完全)中断电流。因此，第二壳体200和/或第三壳体300(和/或固定触点组件210)的开口可以提供提高的(电弧/电流)中断能力。
第一壳体100和第二壳体200可以被设计为确保最佳电场，例如在没有锐边和旨在保持在不同电势的部件的情况下，例如第一壳体100和/或第一壳体100内部的部件(诸如可动触点组件110)相对于第二壳体200和/或第二壳体200内部的部件应该彼此保持最小距离。
已经说明，第二壳体200包围固定触点组件210。术语“包围”(容纳/布置在……内等)应该被解释为环绕或围绕，它并不意味着定义第二壳体200形成用于固定触点组件210的密封外壳。这同样适用于第一壳体100。
第一壳体100处于与可动触点组件110相同的电势。例如，第一壳体100可以被电连接到第一壳体100内部的至少一个部件，例如第一导电线140、非柔性导体144和/或可动触点组件110。
第一壳体100的热导率可以至少为100W/mK。例如，锌、铝、铜或其合金的热导率可以至少为100W/mK。因此，散热可以充分地被提高。
第一壳体100的外表面或其实质部分(例如，外表面的至少50％、75％、90％或99％)的平均(算术)粗糙度可以是1μm至20μm，或者优选为4μm至8μm之间。第一壳体100可以由金属(例如锌、铝、铜或其合金)制成。具有如上所定义的粗糙度的第一壳体100的外表面可以是第一壳体100的金属外表面(第一壳体100的金属表面可以促进大部分散热)。
因此，电场控制效果足够/没有不利地损害，同时散热充分提高。因此，紧凑性得到充分改善。
可以提供第二壳体200。第二壳体200可以导电。第二壳体200可以包围和/或被电连接到固定触点组件210，例如以用于第二壳体处于与固定触点组件210相同的电势。
第一壳体100的实施例可以应用于具有对应的优点/效果的第二壳体200。
例如，第二壳体200可以具有如第一壳体100的实施例中所述的最小曲率半径。在另一示例中，第二壳体200可以由锌、铝、铜和/或其合金制成。在另一示例中，第二壳体200可以具有针对与固定触点组件210的热传递而优化的内表面。
在另一示例中，第二壳体200可以具有至少100W/mK的热导率。在另一实例中，第二壳体200可以具有平均(算术)粗糙度在1μm至20μm的范围内的外表面/外围，或者优选为4μm至8μm。因此，散热被提高并且仍能满足介电要求(例如额定电压)。为了简洁起见，省略根据第一壳体100的实施例的第二壳体200的进一步的示例。
在实施例中，开关设备可以包括第一(导电)壳体100和第二(导电)壳体200。第一壳体100可以包围开关致动器机构120。开关致动器机构120可以用于致动可动触点组件110。例如，致动器机构被布置为在断开状态与闭合状态之间移动可动触点组件。第二壳体200可以包围固定触点组件210。第一壳体100可以被布置在距第二壳体200一定距离处。
可以提供(配电开关设备的)(密封气密)外壳。该外壳可以包括通孔，电绝缘材料的开关装置操作轴可以被插入该通孔中。所述开关装置操作轴可以适于操作开关致动器机构120(以用于致动可动触点组件110)。开关装置操作轴可以被配置为围绕其纵轴线旋转以操作所述开关致动器机构120。以类似的方式，如果第一壳体100包围接地开关的至少一个部件(例如可动接地触点440)，则可以布置接地开关操作轴。
在单独(导电)壳体100、200中的、可动触点组件110和固定触点组件210处于一定距离的布置或者可动触点组件110的至少一个致动器机构的布置提高了开关装置的介电耐受能力。相间和相对地的电绝缘水平都有所提高。由此，开关装置周围介质的介电要求降低。已经表明，通过这种方法可以将常用的电绝缘和灭弧介质SF6替换为全球变暖潜能较低的介质。
可以提供第三壳体300。第三壳体300可以是电绝缘的。可动触点组件110可以适于能够在第三壳体300内移动。第三壳体200可以被布置在第一壳体100与第二壳体200之间。
开关装置可以用于配电开关设备。开关装置可以用于利用介电介质(电绝缘气体)进行操作。介电介质可以是非SF6的气体。介电介质可以是全球变暖潜能低于SF6的气体。介电气体可以是空气、干燥空气或气体混合物，例如气体混合物包括全球变暖潜能低于SF6的绝缘气体。例如，介电介质可以是包括有机氟化合物的气体混合物，该有机氟化合物选自由以下各项组成的组：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。
开关装置的最大额定电压(RMS/AC)可以在1kV至52kV的范围内，优选为10kV至42kV，并且更优选为12kV至24kV。1kV至52kV的AC电压范围可以称为中压(MV)，参见标准EC62271-103。然而，所有高于1kV的电压都可以称为高压(HV)。
根据可以与本文所述的其他实施例组合的一些实施例，开关装置的最大额定电压(RMS/AC)可以是18kV，优选为16kV，并且最优选为12kV。例如，开关装置可以用于利用作为介电介质的(干燥)空气进行操作并且最大(RMS/AC)电压为18kV，(干燥)空气和16kV，或者(干燥)空气和12kV。
根据可以与本文所述的其他实施例组合的一些实施例，开关装置的最大额定电压(RMS/AC)可以是52kV，优选为41kV，更优选为36kV，并且最优选为24kV。例如，开关装置可以用于利用作为介电介质的气体混合物(全球变暖潜能低于SF6)进行操作并且最大电压(RMS/AC)为52kV，气体混合物和41kV，气体混合物和36kV，或者气体混合物和24kV。
在示例中，开关装置可以适用于与作为介电介质的(干燥)空气一起使用，最大电压(RMS/AC)为18kV(或16kV或12kV)，并且适用于与作为介电介质的气体混合物(全球变暖潜能低于SF6)一起使用，最大电压(RMS/AC)为52kV(或41kV、或36kV或24kV)。
备选地，在可以与本文所述的其他实施例组合的实施例中，开关装置的最大额定电压(RMS/AC)可以是26kV(或24kV或18kV)，并且开关装置用于利用作为介电介质的(干燥)空气进行操作。开关装置可以按比例放大。在示例中，开关装置可以更大以提高介电耐受能力。
在另一实例中，开关装置可以被配置为利用处于更高压力的介电气体进行操作，以提高介电耐受能力。例如，介电气体(例如空气/干燥空气)可以处于至少1bar的压力下，优选为至少1.3bar，更优选为至少1.5bar，并且最优选为至少1.7bar。介电气体的较高压力可以为更高的最大电压(RMS/AC)(例如26kV、24kV或18kV)提供必要的介电耐受。
实施例中所述的开关装置可以是吹气型开关。使用吹气型开关装置的优点是，可以以相对较低的成本管理相对较高的电功率，同时降低对开关装置周围介质的介电要求。优选地，开关装置是负载断路开关和/或开关装置是隔离开关(例如，与真空断续器组合)。
第一壳体100可以提供用于第一壳体100内部的部件(例如可动触点组件110)的机械附接的结构。第一壳体100可以提供进一步的机械功能。例如，第一壳体100可以包括导槽。该导槽可以适于引导可动触点组件110沿着所述可动触点组件的轴线112的纵向移动。因此，机械结构(附接/引导)、电场控制器和散热器的(多个)功能可以由第一壳体100一体地提供。因此，开关装置的紧凑性得到改善。
可动触点组件110可以包括抗电弧内喷嘴和高导电性主触点元件。固定触点组件210可以包括抗电弧触点引脚和高导电性多触点元件。
配电开关设备可以包括密封气密外壳和开关装置，该开关装置用于利用在密封气密外壳内部的全球变暖潜能低于SF6的介电气体进行操作。开关装置可以根据本文所述的实施例。
在图1中，虚线仅用于改善清楚性，例如用于在部件之间进行区分。
下面将描述进一步的实施例。
根据实施例1，提供了气体绝缘吹气型开关装置，用于在配电开关设备的密封气密外壳内操作，密封气密外壳由全球变暖潜能低于SF6的介电气体填充，开关装置包括：固定触点组件(210)；可动触点组件(110)，能够在开关装置的闭合状态与开关装置的断开状态之间沿着可动触点组件的轴线(112)纵向移动，可动触点组件(110)在开关装置的闭合状态下与固定触点组件(210)电连接，可动触点组件(110)在开关装置的断开状态下不与固定触点组件(210)电连接；开关致动器机构(120)，用于将驱动轴的旋转移动传递到可动触点组件(110)的纵向移动；接地开关；第一端子(160)，通过第一导电线(140)被电连接到可动触点组件(110)，第一导电线(140)包括用于适应可动触点组件(110)的纵向移动的柔性导体(142)，第一端子(160)通过第二导电线(460)进一步被电连接到接地开关；第二端子，电连接到固定触点组件(210)；导电的第一壳体(100)，包围可动触点组件(110)的至少一部分，从而在开关装置处于断开状态时对可动触点组件(110)进行电屏蔽，第一壳体(100)还包围开关致动器机构(120)、第一导电线(140)、以及接地开关的至少一部分，其中第一壳体(100)包括通风开口，通风开口用于允许介电气体的对流从第一壳体(100)的外部通过第一壳体(100)，并且其中第一端子(160)、第一导电线(140)、以及第二导电线(460)中的至少一个的至少一部分导热地连接到第一壳体(100)。
根据实施例2，提供了根据实施例1所述的开关装置，其中第一壳体(100)包括导槽，导槽用于引导可动触点组件(110)沿着可动触点组件的轴线(112)的纵向移动。
根据实施例3，提供了根据实施例1或2所述的开关装置，其中接地开关被电连接到第一壳体(100)，以在接地开关处于闭合状态时将第一壳体(100)接地。
根据实施例4，提供了根据实施例1至3中任一项所述的开关装置，其中接地开关是闸刀开关，并且包括固定接地触点和可动接地触点(440)，其中当接地开关处于断开状态时，可动接地触点(440)被包围在第一壳体(100)中。
根据实施例5，提供了根据实施例1至4中任一项所述的开关装置，其中第一壳体(100)被电连接到可动触点组件(110)，以用于处于与可动触点组件(110)相同的电势。
根据实施例6，提供了根据实施例1至5中任一项所述的开关装置，其中第一壳体(100)具有至少100W/mK的热导率。
根据实施例7，提供了根据实施例1至6中任一项所述的开关装置，其中第一导电线(140)与第一壳体(100)之间的接触面积至少为200mm2，优选至少为400mm2。
根据实施例8，提供了根据实施例1至7中任一项所述的开关装置，其中第一壳体(100)的外表面的算术平均粗糙度在1μm至20μm之间，优选在4μm至8μm之间。
根据实施例9，提供了根据实施例1至8中任一项所述的开关装置，其中第一壳体(100)由锌、铜、铝或其合金制成，和/或第一壳体(100)的金属外表面的算术平均粗糙度在1μm至20μm之间，优选在4μm至8μm之间。
根据实施例10，提供了根据实施例1至9中任一项所述的开关装置，其中当开关装置处于断开状态时，第一壳体(100)包围可动触点组件(110)。
根据实施例11，提供了根据实施例1至10中任一项所述的开关装置，进一步包括第二导电壳体(200)；第二壳体(200)包围并被电连接到固定触点组件(210)，以用于处于与固定触点组件(210)相同的电势。
根据实施例12，提供了根据实施例1至11中任一项所述的开关装置，进一步包括第三电绝缘壳体(300)，第一可动触点组件(110)能够在第三电绝缘壳体(300)内移动，第三壳体(300)被布置在第一壳体(100)与第二壳体(200)之间。
根据实施例13，提供了根据实施例1至12中任一项所述的开关装置，其中第一端子(160)在第一端子内部部分(160a)处被连接到第一壳体(100)，或者在同第一导电线(140)或非柔性导体(144)的连接与第一端子外部部分(160b)或第一壳体(100)的外围之间被连接到第一壳体(100)。
根据实施例14，提供了配电开关设备，包括密封气密外壳和开关装置，该开关装置用于利用在密封气密外壳内的全球变暖潜能低于SF6的介电气体进行操作，开关装置是根据实施例1至13中的任一项所述的开关装置。
根据实施例15，提供了根据实施例14的配电开关设备，其中介电气体是空气、干燥空气或有机氟化合物，有机氟化合物选自由以下各项组成的组：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈及其混合物和分解产物。
参考标号
100 第一壳体
110 可动触点组件
112 可动触点组件的轴线
120 开关致动器机构
140 第一导电线
142 柔性导体
144 非柔性导体
160 第一端子
160a 第一端子内部部分
160b 第一端子外部部分
200 第二壳体
210 固定触点组件
300 第三壳体
440 可动接地触点
460 第二导电线

Claims (15)

1.一种气体绝缘吹气型开关装置，用于在配电开关设备的密封气密外壳内操作，所述密封气密外壳由全球变暖潜能低于SF6的介电气体填充，所述开关装置包括：
固定触点组件(210)；
可动触点组件(110)，能够在所述开关装置的闭合状态与所述开关装置的断开状态之间沿着所述可动触点组件的轴线(112)纵向移动，所述可动触点组件(110)在所述开关装置的所述闭合状态下与所述固定触点组件(210)电连接，所述可动触点组件(110)在所述开关装置的所述断开状态下不与所述固定触点组件(210)电连接；
开关致动器机构(120)，用于将致动轴的旋转移动传递到所述可动触点组件(110)的纵向移动；
接地开关；
第一端子(160)，通过第一导电线(140)电连接到所述可动触点组件(110)，所述第一导电线(140)包括用于适应所述可动触点组件(110)的所述纵向移动的柔性导体(142)，所述第一端子(160)通过第二导电线(460)进一步电连接到所述接地开关；
第二端子，电连接到所述固定触点组件(210)；
导电的第一壳体(100)，包围所述可动触点组件(110)的至少一部分，从而在所述开关装置处于所述断开状态时对所述可动触点组件(110)进行电屏蔽，所述第一壳体(100)还包围所述开关致动器机构(120)、所述第一导电线(140)、以及所述接地开关的至少一部分，
其中所述第一壳体(100)包括通风开口，以用于允许所述介电气体的对流从所述第一壳体(100)的外部通过所述第一壳体(100)，并且
其中所述第一端子(160)、所述第一导电线(140)、以及所述第二导电线(460)中的至少一个的至少一部分被导热地连接到所述第一壳体(100)。
2.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一壳体(100)包括导槽，所述导槽用于引导所述可动触点组件(110)沿着所述可动触点组件的轴线(112)的所述纵向移动。
3.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述接地开关电连接到所述第一壳体(100)，以用于在所述接地开关处于闭合状态时将所述第一壳体(100)接地。
4.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述接地开关是闸刀开关，并且包括固定接地触点和可动接地触点(440)，其中当所述接地开关处于断开状态时，所述可动接地触点(440)被包围在所述第一壳体(100)中。
5.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一壳体(100)电连接到所述可动触点组件(110)，以用于处于与所述可动触点组件(110)相同的电势。
6.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一壳体(100)具有至少100W/mK的热导率。
7.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一导电线(140)与所述第一壳体(100)之间的接触面积至少为200mm2。
8.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一壳体(100)的外表面的算术平均粗糙度在1μm至20μm之间。
9.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一壳体(100)由锌、铜、铝或其合金制成，或者其中所述第一壳体(100)的金属外表面的算术平均粗糙度在1μm至20μm之间，或者其中所述第一壳体(100)由锌、铜、铝或其合金制成，并且所述第一壳体(100)的金属外表面的算术平均粗糙度在1μm至20μm之间。
10.根据权利要求1所述的开关装置，其中当所述开关装置处于断开状态时，所述第一壳体(100)包围所述可动触点组件(110)。
11.根据权利要求1所述的开关装置，进一步包括第二导电壳体(200)；所述第二壳体(200)包围并电连接到固定触点组件(210)，以用于处于与所述固定触点组件(210)相同的电势。
12.根据权利要求1所述的开关装置，进一步包括第三电绝缘壳体(300)，所述第一可动触点组件(110)能够在所述第三电绝缘壳体(300)内移动，所述第三壳体(300)被布置在所述第一壳体(100)与所述第二壳体(200)之间。
13.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一端子(160)在第一端子内部部分(160a)处被连接到所述第一壳体(100)，或者在同所述第一导电线(140)或非柔性导体(144)的连接与第一端子外部部分(160b)或所述第一壳体(100)的外围之间被连接到所述第一壳体(100)。
14.一种配电开关设备，包括密封气密外壳和开关装置，所述开关装置用于利用在所述密封气密外壳内部的全球变暖潜能低于SF6的介电气体进行操作，所述开关装置是根据权利要求1所述的开关装置。
15.根据权利要求14所述的配电开关设备，其中所述介电气体是空气、干燥空气或有机氟化合物，所述有机氟化合物包括由以下各项组成的组中的至少一项：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈及其混合物和分解产物。
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