CN113540993A - 带有改进的电弧屏障的开关设备 - Google Patents

Abstract

公开了电气开关设备(1)，其包括开关设备壳体(3)，提供防周围环境(A)的保护以防直径≥12.5mm的对象且特别是IEC60529标准的至少代码IP2X的保护，还包括在开关设备壳体(3)中的多根母线(4)，至少其中两根母线通过接头(6a,6b)互连。根据建议的措施，接头(6a,6b)在所述开关设备壳体(3)内被接头盒(7a..7c)包围，以提供防直径≥2.5mm的对象的防护，并且特别是IEC60529标准的至少代码IP3XD的防护。

Description

带有改进的电弧屏障的开关设备

技术领域

本发明涉及电气开关设备，其包括开关设备壳体，开关设备壳体提供防周围环境的防护以防直径≥12.5毫米(单位：mm)的对象，并且还包括在开关设备壳体内的多根母线，其中至少两根母线通过接头相互连接。

背景技术

由于作用在其上的电磁力，在具有纵向延伸的电导体之间燃烧的电弧有移动的趋势。特别是这包括电气开关设备中的母线，其中电弧会破坏电器的大部分区域，甚至是那些没有发生电气故障的区域。因此，为了避免较大的电器内的电弧散开并将其保持在其原点的一部分中，已知要安装屏障。例如这些屏障(例如塑料屏障)可以安装在单独的开关设备部分之间。因此，电弧不能进一步移动到下一部分，而必须停留在这一点，直到上游断路器/保护装置跳闸。尽管可以通过这种方式避免电弧的散开，但是这些屏障还有另一个不良影响。

通常，单独的开关设备部分的母线通过接头(例如，通过螺栓接头或夹紧接头)互连。不幸的是，电弧的运动通常在接头所在的位置受到阻碍，这意味着电弧的影响在那里特别强。由于高电流，接头可能被焊接在一起，这使开关设备的维修复杂得多。例如，用于螺栓接头或夹紧接头的螺钉不能够再松开。

这意味着整个受影响的部分都需要更换。如果主母线的互连部分受到影响，则在无需大程度地拆卸开关设备中的装备(无需使其未受影响)的情况下将其移除几乎是不可能的，或者至少是非常具有挑战性的。

发明内容

因此，本发明的问题是提供一种改进的电气开关设备。特别是，应避免母线的互连部分的焊接，并且应在电弧事件缓解后维修开关设备。

本发明的问题通过在开头段落中限定的电气开关设备来解决，其中母线的接头被所述开关设备壳体内的接头盒包围，从而提供防直径≥2.5mm的对象的防护。

特别是，开关设备壳体可提供IEC60529标准的至少代码IP2X的防周围环境的防护，且接头盒可提供IEC60529标准的至少代码IP3XD的防护。

通过上述措施，可使电弧远离母线的接头并且电弧的破坏作用不会作用于该接头。这样，母线不能在那里焊接在一起，且在电弧事件缓解后易于维修开关设备。特别是，无需大量拆卸开关设备中的装备即可更换母线。

因为与接头盒外部(但在开关设备壳体内)的其长度相比，接头盒内部的母线长度短，所以在接头盒内部引燃电弧的风险很小。这是为什么电弧可能保留在接头盒外部的第一个原因。

接头盒内极不可能发生电弧闪光的另一个原因是基于接头盒的防护(等级)。由于母线接头被接头盒包围或罩住，这提供防直径≥2.5mm的对象的防护，尤其是IEC60529标准的至少代码IP3XD的防护，因此有利于引燃电弧的条件可靠地远离母线接头。

“IEC60529标准的IP3XD”具体意味着该防护针对直径≥2.5mm的对象有效。因此，IP3XD几乎可以针对任何动物进行防护。只是小昆虫可能通过IP3XD屏障，但是预计不会引起电弧闪光。另外，该屏障还有效地防止由开关设备内的开关装置排出的吹出气体IP3XD。

“吹出气体”是电离的空气，其还可以包括源自开关装置的开关触头的金属蒸气。由于这些特性，吹出气体具有很高的导电性，并且可能容易在不同电压的裸露导体之间引起电弧闪光。

在这种情况下，应该注意，电气开关设备可以包括开关装置，该开关装置布置在开关设备壳体内并且电连接至母线。特别是，开关装置是在母线的区域上可能闪光的上游或下游的断路器。

在接头盒的情况下“包围”尤其是指“完全包围”。这意味着，接头盒在向内面向开关设备壳体的所有侧面(例如，顶侧、底侧、前侧、后侧)包围着母线的接头。

在这种情况下应当注意，接头既可以被接头盒包围，也可以被电气开关设备的框架包围。相应地，由于框架提供双重功能，因此可以节省材料，并且接头盒易于安装，特别是在现有的电气开关设备中。然而，在替代实施例中，接头可以仅由接头盒包围(即，不包括用于防护功能的框架)。因此，防护功能是特别安全的。

“IEC60529标准的IP2X”具体意味着该防护针对直径≥12.5mm的对象有效。因此，较大的动物可能通过该屏障并进入开关设备。经验表明，甚至更大的动物(如小鼠、大鼠等)也可以进入开关设备并引起电弧闪光。但是，它们几乎不可能通过母线接头盒形成的第二个(IP3XD)屏障。

总之，母线接头盒外部的电弧闪光的危险要比内部的高得多。换句话说，(IP-)防护的级联提供了母线接头盒内比外部更小的电弧闪光的可能性。进而，在几乎所有可想象的情况下，即使开关设备内发生电弧事件，母线接头也不会焊接在一起，并且保持工作(即仍可能未紧固)。这意味着，除电弧不能进入接头盒的事实之外，也(几乎)不可能在该隔室中引起电弧。

在上述情况下，如果接头盒的防护优于开关设备壳体的防护，则是非常有利的，特别是这意味着接头盒的IP代码高于开关设备壳体的IP代码。以这种方式，甚至进一步降低了在母线接头盒内产生电弧的风险。在此情况下注意，针对直径≥2.5mm的对象的防护已经比针对直径≥12.5mm的对象的防护更好，并且IP3XD已经高于IP2X，但是例如电气开关设备也可以提供针对直径≥2.5mm的对象的防护，对于开关设备壳体，尤其是IP3X，以及针对直径≥1.0mm的对象的防护，对于母线接头盒，尤其是IP4X。

应当注意，尽管所提出的措施对于布置在连锁的开关设备框架的边界处(即，在开关设备部分的边界处)的接头特别有利，但是它们通常对于母线的接头是有利的。这意味着，本发明也确实适用于更位于开关设备的中心的接头，并且特别还适用于T型接头、交叉接头和X型接头(而不仅仅是纵向或线性接头)。

通常，接头可以尤其实施为螺栓接头或夹紧接头。在本发明的上下文中，“螺栓接头”或“螺纹接头”特别是一种接头，其包括切入母线或条状连接部件的螺纹。“螺栓接头”或“螺纹接头”不一定包括用于固定母线连接的部件的螺母。比较而言，“夹紧接头”是包括螺母的接头。母线或条状连接部件不必包括螺纹，而是可以仅具有通孔，或甚至可以根本不具有孔。

有利的是接头盒被设计为可拆卸的，以便在维护和修理的情况下可以接近母线接头。

有利的是，接头盒的直接与母线相邻的部分由电绝缘材料制成。通过这种方式，在接头盒的区域中阻止了母线之间的电弧闪光。

在另一个有利的实施例中，整个接头盒由电绝缘材料制成。以这种方式，也阻止了向接头盒外部的导体的电弧闪光。应当注意，该实施例不排除将金属螺钉拧入接头盒中。但是，这些螺钉在电压下不应与母线或其它部件导电连接。

还应注意，接头盒通常可以由金属笼制成，该金属笼还可以涂覆绝缘材料。在这种情况下，网孔尺寸应<2.5mm，以特别提供至少代码IP3XD。

最后，如果电气开关设备包括布置在接头盒内的母线保持器，这是有利的。借助于该母线保持器，将母线彼此保持在适当的位置。通常，母线保持器可以是接头盒的单独部分或一体部分。

附图说明

将在下文中参考特定实施例更详细地描述本发明，然而本发明不限于这些实施例，其中：

图1在斜视图中示出了示例性电气开关设备。，

图2在分解图中示出了接头盒的实例，

图3示出处于安装状态的图4的接头盒，

图4示出了带有已经引起的电弧的开关设备的示意性后视图，

图5示出了处于电弧已移至接头盒并停留在那里的状态中的图4的开关设备，和

图6示出了母线接头的详细视图。

附图标记列表

1 电气开关设备

2 开关设备框架

3 开关设备壳体

4 母线

5a、5b 开关设备部分

6a、6b 母线接头

7a..7c 接头盒

8 主体

9 顶板

10 母线板

11 母线保持器

12 开关装置

13 竖直母线部分

14a..14c 接头隔室

15 螺钉

16 螺母

17 连接板

A 周围环境

B 连锁开关设备部分/框架的边界

C 电弧

P 电源

具体实施方式

通常，相同的部件或类似的部件用相同/类似的名称和附图标记表示。说明书中公开的特征适用于分别具有相同/相似名称和附图标记的部件。指示方位和相对位置(上、下、侧向等)与相关联的附图有关，并且方位和/或相对位置的指示必须根据情况在不同附图中相应地进行更改。

图1示出了电气开关设备1，其包括开关设备框架2、安装至开关设备框架2的开关设备壳体3以及开关设备壳体3内的多根母线4。开关设备壳体3提供防周围环境A的防护，以防直径≥12.5mm的对象，尤其是IEC60529标准的至少代码IP2X的防护(注意，壳体3在图1中仅以部分显示，实际中壳体3是封闭的壳体)。

在该例子中，开关设备1包括两个开关设备部分5a、5b，每个部分具有其自己的开关设备框架2和其自己的母线4。在连锁的开关设备框架2的边界B处，母线4通过接头6a互连，该接头在图6中更详细地示出。

接头6a被所述开关设备壳体3内的接头盒7a围绕(这就是为什么接头6a本身在图1中不可见的原因)。另外，在开关设备1的外边界处还有另外的接头盒7b、7c。以这种方式，可以将其它开关设备部分5a、5b容易地添加到开关设备1中并且可以将其连接到开关设备，就像开关设备部分5a、5b被互连一样。

图2和图3更详细地示出接头盒7a的一半，图2为分解图，图3为安装状态。在该实例中，接头盒7a包括主体8、顶板9以及四个母线板10。在该实例中，在接头盒7a内布置有任选的母线保持器11，通过母线保持器，母线4彼此保持就位。

图4和图5示出处于两种不同状态的开关设备1的示意性后视图，稍后将对其进行详细说明。在该实例中，开关设备1(在此为开关设备部分5a)包括任选的开关装置12，该开关装置布置在开关设备壳体3内，并且通过竖直母线部分13电连接至母线4。竖直母线部分13通过另一接头6b连接到母线4。该实例的开关装置12布置在母线4上的区域上方的潜在闪光的下游。然而，它也可以布置在该区域的上游。

图4和图5还示出接头隔室14a..14c由接头盒7a..7c形成。具体地，接头隔室14a由接头盒7a形成，接头隔室14b由接头盒7b形成，接头隔室14c由接头盒7c形成。

此外，在图4和5中示出了电弧C和连接到母线4的象征性电源P。

最后，图6更详细地示出了接头6a。借助于螺钉15和螺母16以及借助于可选的连接板17来连接母线4。

现在，图1-6中公开的开关设备1的功能如下：

所述开关设备壳体3内的接头盒7a(其包围母线4的接头6a)提供防直径≥2.5mm的对象的防护，尤其是IEC60529标准的至少IP3XD的防护。因此，受保护的隔室14a由容纳母线接头6a的接头盒7a形成或封闭。在该实例中，接头盒7a的主体8和顶板9由金属制成，而形成接头盒7a的直接与母线4相邻的部分的四个母线板10由电绝缘材料制成。然而，这不是必要条件，而是整个接头盒7a可以由电绝缘材料制成。在此情况应当注意，接头盒7a(尤其是主体8和顶板9)可以由金属笼制成，该金属笼可以涂覆有绝缘材料。在这种情况下，网孔尺寸应<2.5mm，以特别提供至少代码IP3XD。此外，也可以将金属螺钉拧入接头盒7a中以将其固定。通常，如果接头盒7a是可拆卸的以便在维护和修理的情况下可以接近母线接头6a是有利的。

图4示出了在母线4之间已经引燃了电弧C的状态。在电磁力的驱动下，它向左移动，直到到达接头盒7a。此状态如图5所示。由于接头盒7a，电弧C不能进一步移动，尽管它仍由电磁力驱动。这样，电弧C保持远离母线接头6a，并且母线接头6a不会受到电弧C的破坏作用。因此，母线4不能在那里焊接在一起，并且在电弧事件缓解之后对开关设备1进行维修。特别是，不需要在很大程度上卸载开关设备1中的装备(例如，开关装置12)以更换可能被静电弧C破坏的母线4，该静电弧一直停留在那里，直到上游断路器切断电源P。

原则上，也可以在接头盒7a内引燃电弧C。但是，有两种原因阻止这种引燃。

首先，与在接头盒7a外部的母线长度相比，在接头盒7a内部的母线4的长度小。因此，在接头盒7a内引燃电弧C的风险很小。

第二，接头盒7a的防护等级相对较高。因此，由开关装置12排出的吹出气体或值得注意大小的动物不可能进入受保护的隔室14。

第三，动物通常必须通过两个屏障。第一个是开关设备壳体3，其对直径≥12.5mm的对象形成屏障，尤其是根据IEC60529标准的至少IP2X。第二个是接头盒7a，其对直径≥2.5mm的对象形成屏障，尤其是根据IEC60529标准的至少IP3XD。动物不可能在开关设备壳体3内受到致命的电击之前通过第二道屏障。

在上述情况下，如果接头盒7a的防护优于开关设备壳体3的防护，则是非常有利的，特别是这意味着接头盒7a的IP代码高于开关设备壳体3的IP代码。以这种方式，在母线接头盒7a内产生电弧C的风险被进一步降低。

所提出的措施对于布置在开关设备部分5a、5b或连锁的开关设备框架2的边界B处的接头7a特别有利。尽管如此，它们通常也适用于母线接头。例如接头6b也可以由接头盒7a..7c包围。此外应该注意，接头盒7a可以围成一个公共的受保护的隔室14a或两个相邻的(但分开的)隔室。

此外应当注意，尽管母线接头6a被实施为夹紧接头(由螺母16固定)，但是也可以被实施为螺栓接头(例如，具有切入母线4或连接板17的螺纹)。

在附图所示的实例中，接头6a、6b被接头盒7a..7c以及因此电气开关设备1的框架2包围(具体参见图2和3)。相应地，由于框架2提供双重功能，因此可以节省材料，并且接头盒7a..7c易于安装，特别是在现有的电气开关设备1中。尽管这些措施是有利的，但是在替代实施例中，接头6a、6b可以仅由接头盒7a..7c包围(即，不包括用于防护功能的框架2)。因此，防护功能是特别安全的。

注意，本发明不限于上文公开的实施例，而是不同变型的组合是可能的。实际上，开关设备1可以具有比图中所示更多或更少的部件。开关设备1及其部件也可以以不同的比例示出，并且可以比所示的大或小。最后，所述描述可包含其它独立发明的主题。

还应当注意，术语“包含”不排除其它元件，并且使用冠词“一”或“一个”不排除多个。还可以组合结合不同实施例描述的元件。还应当注意，权利要求书的附图标记不应当被解释为限制权利要求的范围。

Claims (12)

1.一种电气开关设备(1)，包括：

开关设备壳体(3)，其提供防周围环境(A)的防护以防直径≥12.5毫米的对象，

在所述开关设备壳体(3)内的多根母线(4)，至少其中两根母线通过接头(6a,6b)互连，

其特征在于，所述接头(6a,6b)在所述开关设备壳体(3)内被接头盒(7a..7c)包围，提供防直径≥2.5毫米的对象的防护。

2.根据权利要求1所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述开关设备壳体(3)提供IEC60529标准的至少代码IP2X的防周围环境(A)的防护，并且所述接头盒(7a..7c)提供IEC60529标准的至少代码IP3XD的防护。

3.根据权利要求1或2所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头(6a,6b)仅被所述接头盒(7a..7c)包围。

4.根据权利要求1或2所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头(6a,6b)被所述电气开关设备(1)的所述接头盒(7a..7c)和框架(2)包围。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头盒(7a..7c)的与所述母线(4)紧邻的部分由电绝缘材料制成。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，整个接头盒(7a..7c)由电绝缘材料制成。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头盒(7a..7c)的防护优于所述开关设备壳体(3)的防护。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头盒(7a..7c)的IP代码高于所述开关设备壳体(3)的IP代码。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头(6a,6b)布置在连锁的开关设备部分(5a,5b)的或连锁的开关设备框架(2)的边界(B)处。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，所述接头(6a,6b)被实施为螺栓接头或夹紧接头。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，母线保持器(11)布置在所述接头盒(7a..7c)内。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电气开关设备(1)，其特征在于，设有布置在所述开关设备壳体(3)内且电连接至所述母线(4)的开关装置(12)。

Images