CN117716459A - 真空开关管和具有真空开关管的装置以及用于控制真空开关管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于切换电压、尤其是高压的真空开关管(1)，其具有至少一个外罩(2)和至少一个固定触点(3)以及至少一个运动触点(4)，其中包括控制元件(8、9、10)，该控制元件尤其是具有不同的长度和/或宽度，它们布置在至少一个真空开关管(1)处。本发明还包括一种具有上述真空开关管(1)的装置，该真空开关管电串联连接，尤其是利用布置在至少两个真空开关管(1)处的控制元件(8、99、10)，和/或利用一个真空开关管(1)的与另外的真空开关管(1)、尤其所有真空开关管(1)的控制元件(8、9、10)串联连接的控制元件(8、9、10)。本发明涉及一种用于借助控制元件(8、9、10)、尤其是借助电容器和/或电阻器来控制真空开关管(1)的方法，该控制元件布置在真空开关管(1)处，尤其布置在具有真空开关管(1)的壳体(14)中，和/或布置在具有串联的不同真空开关管(1)的控制元件(8、9、10)的壳体中。

Description

真空开关管和具有真空开关管的装置以及用于控制真空开关 管的方法

技术领域

本发明涉及一种用于切换电压的真空开关管，其具有至少一个外罩和至少一个固定触点以及至少一个运动触点。此外，本发明还包括一种具有上述真空开关管的装置以及一种用于控制(absteuern)真空开关管的方法。

背景技术

真空开关管或包括真空开关管装置的真空开关例如是断路器，其中可彼此相对运动的开关触点布置在至少一个真空开关室中。在高压技术中，这种真空开关管用于切换高压范围内的电压、特别是大于或等于52kV的电压，和/或用于切换高达几十千安培范围内的大电流。真空开关管、尤其是包括在用于切换的装置中的真空开关管是低维护的、耐用的，并且尤其是通过弹簧蓄能驱动器简单且可靠地驱动。对于高的电压要求，例如可以使用具有多个真空开关管的装置，这些真空开关管的开关路径电串联连接，例如从DE 102013 208419A1已知。替换地，尤其在真空开关管中使用例如具有多个开关路径的真空开关管。

在多个真空开关管的情况下，在真空开关管的开关路径断开的情况下，力求对真空开关管实现与真空开关管相匹配的电压分配，也就是说，进行控制，以便避免各个真空开关管过载。在尤其一个真空开关管中具有多个开关路径的真空开关管的情况下，在真空开关管的开关路径断开时，力求与开关路径相匹配的电压分配或控制，以便避免过载。例如，在多个类似构造的、相继连接的真空开关管或开关路径中，力求将电压尽可能均匀地分配到真空开关管或开关路径上。

为了实现在真空开关管或开关路径上的力求的电压分配，例如使用无源电气部件、例如控制电阻器与真空开关管并联。然而，这些部件增大了具有真空开关管的真空开关或具有多个真空开关管的装置所需的结构空间。特别是在使用净化的和除湿的压缩空气、即清洁空气(Clean Air)作为围绕真空开关管的绝缘气体的真空开关中，在真空开关管和无源电气部件之间以及在无源电气部件和由一个或多个真空开关管组成的装置的特别是金属的开关壳体之间需要相对大的绝缘距离，因为压缩空气与其它绝缘气体、例如六氟化硫相比具有相对低的介电强度。为了在真空开关管和具有无源部件的电路之间实现充分的绝缘，例如可以将真空开关管和连接的无源部件布置在不同的壳体中。然而，这些布置与高空间需求和高成本相关联。跨真空开关管的各个部件的、特定的电压分配利用这种结构是不可能的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，能够以小的空间需求实现对真空开关管和/或具有多个真空开关管的装置的电压控制，和/或提供一种用于对具有小的空间需求的真空开关管进行控制的方法，尤其是利用跨一个或多个真空开关管的各个元件的、特定的预先确定的电压分配。

根据本发明，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的用于切换电压的真空开关管、根据权利要求11的具有上述真空开关管的装置和/或根据权利要求13的用于控制真空开关管、尤其是上述真空开关管的方法来解决。根据本发明的用于切换电压的真空开关管和/或根据本发明的具有上述真空开关管的装置的有利的设计方案在从属权利要求中给出。在此，主权利要求的主题能够与从属权利要求的特征组合，并且从属权利要求的特征能够相互组合。

根据本发明的用于切换电压的真空开关管包括至少一个外罩和至少一个固定触点以及至少一个运动触点。此外，真空开关管包括控制元件，所述控制元件布置在至少一个真空开关管处。特别地，控制元件可以与真空开关管布置在共同的壳体中，而不布置在与真空开关管分开的壳体中。

控制元件能够在电触点断开时、即在真空开关管的触点间隔开时实现跨真空开关管的、定义的预先确定的电压分布。尤其可以实现跨真空开关管、的均匀的电压分布，由此可以避免由于过电压引起的损坏并且可以确保真空开关管的长期稳定的可靠的功能。控制元件在至少一个真空开关管处的布置实现了控制元件和至少一个真空开关管的紧凑的、节省空间的、成本低廉的布置，尤其是布置在共同的壳体中，该共同的壳体例如利用清洁空气填充，从而降低了电飞弧的危险。紧凑的结构实现了材料节省、尤其是小的壳体尺寸、降低了成本，并且实现了在紧凑的布置中使用替代的开关气体如清洁空气，并且使得真空开关管的简单的、环境友好的使用成为可能。

真空开关管可以包括不同长度和/或不同宽度的控制元件。一个长度例如在10至100毫米的范围内；第二长度例如在20至200毫米的范围内，和/或第三长度例如在30至300毫米的范围内。控制元件的宽度例如在10至80毫米的范围内。因此，控制元件的不同的电路可以具有不同的值，例如如下容量和/或欧姆电阻是可能的，所述容量和/或欧姆电阻能够实现在真空开关管的区域上的预定义的、期望的电压分布。

控制元件可以包括至少一个电容器和/或至少一个电阻器，和/或至少一个控制元件可以是电容器和/或电阻器，和/或所有控制元件可以由电容器和/或电阻器组成。特别地，控制元件可以由具有不同宽度和/或长度的电容器和/或具有不同宽度和/或长度的电阻器组成，特别是由具有不同容量值的电容器和/或具有不同欧姆电阻值的电阻器组成。不同的值例如也可以通过使用不同的材料、尤其是不同掺杂的材料来产生。之前描述的优点与此相关联或可简单地实现。控制元件例如由陶瓷聚合物复合材料制成和/或可以包括陶瓷聚合物复合材料、特别是在浇铸树脂基质中。陶瓷聚合物复合材料、特别是在浇铸树脂基质中的陶瓷聚合物复合材料，很好地适合于制造不同形状的紧凑的成本低廉的电容器和/或电阻器。

真空开关管可以包括外罩，其具有至少一个主屏蔽件和至少两个陶瓷段，其中，至少一个主屏蔽件可以布置在至少两个陶瓷段之间，和/或控制元件可以布置在真空开关管的外罩上、尤其是布置在外罩的陶瓷段上，尤其是在紧邻的环境中，和/或直接材料配合地贴靠在陶瓷段上。由此能够实现具有上述优点的节省位置或节省空间的结构，并且通过陶瓷段的电绝缘特性实现了提高的耐飞弧性。

陶瓷段尤其可以通过蒸汽屏蔽件分成陶瓷段元件，该蒸汽屏蔽件尤其从真空开关管的内部伸出到真空开关管的外部区域中。至少一个控制元件可以在长度上超出一个以上的陶瓷段元件和/或基本上具有两个或更多个陶瓷段元件的长度。由此，控制元件可以利用不同的值、例如容量和/或欧姆电阻实现，通过蒸汽屏蔽件连接控制元件，该蒸汽屏蔽件例如可以由铜和/或钢制成。在具有断开的电触点或间隔开的触点的状态下，利用控制元件的不同的值和通过蒸汽屏蔽件任意地、即以可定义的方式连接的用于在真空开关管上控制或电压分配的电路，可以简单且成本低廉地实现。可以防止在各个陶瓷段和/或陶瓷段元件上的过电压，由此提高真空开关管的使用寿命并且实现长期稳定的功能，特别是不存在由于在陶瓷段上的过电压引起的干扰直至损坏。

可以包括至少两个控制元件，特别是三个或更多个控制元件，它们圆形地布置在至少一个真空开关管的圆周上，特别是圆形地布置在至少一个陶瓷段元件的圆周上。控制元件在陶瓷段和/或陶瓷段元件上的圆形或环形的布置实现了控制元件的紧凑的节省空间的布置和控制元件的简单的成本有利的连接，特别是通过蒸汽屏蔽件，其具有前面所述的优点。

控制元件可以圆形地布置在至少一个真空开关管的圆周上，其中控制元件分别布置在不同的陶瓷段元件上，其中各个控制元件可以布置在正好一个陶瓷段元件上，和/或各个控制元件可以布置在两个陶瓷段元件上，和/或各个控制元件可以布置在多于两个陶瓷段元件上。因此，具有不同的值、尤其是不同容量值和/或欧姆电阻值的控制元件的电路是可能的，其中，控制元件具有相同的长度和宽度、例如相同的值，并且通过跨两个或更多个陶瓷段元件的延长，可以具有较小的值、例如在容量情况下较小的值和/或较大的值、例如在电阻情况下较大的值，并且相同长度的控制元件的并联连接可以通过相同的、尤其是蒸汽屏蔽件的电连接来实现，并且串联连接可以通过不同的、相继设置的、尤其是蒸汽屏蔽件来实现。串联连接的控制元件与陶瓷段元件并联连接可以简单地实现，所述陶瓷段元件延长并且跨多个陶瓷段元件地伸出或布置。这样，具有不同的控制元件值的控制元件的任意的电路能够简单地且成本适宜地以及节省空间地实现。因此可以实现所期望的、预定义的真空开关管上的控制或电压分布，其具有前面所述的优点。

控制元件可以电气地和/或空间地布置在至少一个固定触点和至少一个运动触点之间，特别是布置在至少一个固定触点和蒸汽屏蔽件之间，和/或布置在至少一个固定触点和主屏蔽件之间，和/或布置在蒸汽屏蔽件和主屏蔽件之间，和/或布置在两个蒸汽屏蔽件之间，和/或布置在至少一个运动触点和蒸汽屏蔽件之间，和/或布置在至少一个运动触点与主屏蔽件之间。

控制元件在真空开关管的圆周上、在触点、蒸汽屏蔽件和/或主屏蔽件之间的布置实现了节省空间的、紧凑的布置、简单的电接触、例如在均匀地围绕真空开关管的圆周布置的情况下的均匀的场分布，和/或任意的、预先确定的连接，并且尤其是例如容量和/或欧姆电阻在触点、蒸汽屏蔽件和/或主屏蔽件之间的均匀的离散的分配。因此，容量和/或欧姆电阻沿着真空开关管的纵向轴线和/或沿着真空开关管的圆周的离散分配是可能的，并且沿着真空开关管的纵向轴线和/或沿着真空开关管的圆周的有针对性的或所定义的控制或电压分配是可能的，其具有前面所述的优点。

控制元件可以具有在10至4000pF范围内、尤其在500至4000pF范围内的总容量。这些值能够实现沿着真空开关管的纵向轴线和/或沿着真空开关管的圆周的有针对性的或所定义的控制或电压分配，具有尤其用于在大于或等于52kV的范围内的高压的情况下控制的总值。真空开关管可以被构造用于切换在高压范围内、尤其是在大于或等于52kV的范围内的电压。

在根据本发明的具有上述真空开关管的装置中，至少两个、尤其是多于两个真空开关管可以电串联连接，尤其是利用可以布置在至少两个真空开关管处的控制元件进行电串联连接，和/或利用一个真空开关管的与另外的真空开关管、尤其是所有真空开关管的控制元件电串联连接的控制元件进行电串联连接。

高压电平、尤其是在大于或等于52kV的范围内的高压的切换可以这样利用成本低廉的、可获得的真空开关管来进行。如上所述的利用分别沿着真空开关管的圆周和/或纵向轴线的控制元件的控制实现了在真空开关管上的电压分配和对相继串联连接的各个真空开关管或真空开关管元件的有针对性的控制。由此，尤其在成本有利的、简单的、节省空间的、紧凑的结构或布置的情况下可实现之前描述的优点。

可以包括金属罐壳体和/或绝缘体壳体，在所述金属罐壳体和/或绝缘体壳体中可以布置有真空开关管，尤其填充有清洁空气作为绝缘气体。

控制元件沿着圆周和/或纵向轴线在真空开关管处的紧凑的布置实现了紧凑的金属罐壳体和/或绝缘体壳体，具有小的材料耗费和成本耗费，减小了电飞弧的危险，减小了绝缘气体体积，和/或实现了在紧凑型的、可廉价获得的标准壳体中使用气候友好的或气候中性的绝缘气体、例如清洁空气。

在根据本发明的用于控制真空开关管、尤其是上述真空开关管和/或上述具有真空开关管的装置的方法中，借助控制元件、尤其是借助电容器和/或电阻器进行电控制，所述控制元件布置在真空开关管处、尤其是布置在具有真空开关管的壳体中，和/或布置在具有不同真空开关管的控制元件的壳体中，所述真空开关管串联连接。

根据权利要求13所述的根据本发明的用于控制真空开关管、尤其是上述真空开关管和/或上述具有真空开关管的装置的方法的优点，以及根据权利要求11所述的根据本发明的具有上述真空开关管的装置的优点，与根据权利要求1所述的根据本发明的用于切换电压的真空开关管的上述优点类似，反之亦然。

附图说明

下面在附图中示意性地示出本发明的实施例并且在下面更详细地描述本发明的实施例。

在此在附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的用于切换电压的真空开关管1的侧向斜视图，该真空开关管具有布置在真空开关管的外罩2上的不同长度的控制元件8、9，以及

图2示意性地示出了类似于图1的真空开关管1的根据本发明的真空开关管1，其具有控制元件8、9、10，所述控制元件例如具有三种不同的长度，通过蒸汽屏蔽件7和主屏蔽件5在触点3、4之间电接触和连接，以及

图3示出了图2的两个串联的真空开关管1的根据本发明的装置16，其中示意性示出了控制元件8、9、10的连接，每个真空开关管1分别在触点3、4之间通过蒸汽屏蔽件7和主屏蔽件5连接，以及

图4示出了类似于图3的两个串联连接的真空开关管1的根据本发明的装置16，所述真空开关管1被壳体14包围，壳体例如用清洁空气作为绝缘气体15填充，以及

图5示出施加到真空开关管1的陶瓷段6上的电位U_ges在作为控制元件8、9的不同的、连接的电容器上的电压分配的示意图，所述真空开关管通过具有蒸汽屏蔽件电位17和18的蒸汽件屏蔽7被划分为陶瓷段元件11，以及

图6示出了第一蒸汽屏蔽件电位17、第二蒸汽屏蔽件电位18和腔室电位19的与时间t相关的标准化电位曲线U。

具体实施方式

在图1中示意性地以从一侧的斜视图示例性地示出了根据本发明的用于切换电压、尤其是在大于/等于52kV的范围内的高压的真空开关管1。真空开关管1具有外罩2，该外罩除了别的之外包括中间的主屏蔽件5和分别在右侧和左侧齐平连接的陶瓷段6。主屏蔽件5和陶瓷段6构造成空心柱形或管状，并且在真空开关管1的端部上分别液密地封闭。真空开关管1在内部被抽真空或存在真空。触点3和4从真空开关管1的端部伸出到真空开关管1的外罩2中，例如固定触点3从柱体、即真空开关管1的一侧或底面伸出，而运动触点4从柱体、即真空开关管1的另一侧或顶面伸出。

主屏蔽件5例如由金属、特别是铜和/或钢制成，并且例如在内部包括蒸发屏蔽件，为了简单起见，这些蒸发屏蔽件在图中未示出。空心柱形的陶瓷段6例如由烧结陶瓷制成并且特别是经过表面处理的。陶瓷段6例如包括陶瓷段元件11，它们通过蒸汽屏蔽件7相互连接。在此，在制造真空开关管1时进行连接，例如在几百摄氏度的炉中进行钎焊过程。例如由金属、特别是铜和/或钢制成的蒸汽屏蔽件7被环形地构成。在真空开关管1的内部，蒸汽屏蔽件7例如包括蒸发屏蔽件，为了简单起见在附图中未示出这些蒸发屏蔽件。蒸汽屏蔽件7例如以扁平环的形式从真空开关管1中伸出或超出陶瓷段元件11的圆周。蒸汽屏蔽件7将相应的陶瓷段6划分成陶瓷段元件11。

触点3和4例如由铜和/或钢制成，并且特别是螺栓状的，在真空开关管1的内部形成例如开槽的、盘形的端部。固定触点3液密地与真空开关管1的一个端部上的盖形闭锁件连接，其中，闭锁件例如由金属、特别是铜和/或钢制成。运动触点4液密地与真空开关管1的另一端部上的盖形闭锁件连接，例如通过波纹管运动地支承，这为了简化起见在图1中未示出，其中闭锁件例如由金属、特别是铜或钢制成。

真空开关管可以通过固定触点3和运动触点4的向外引导的螺栓进行电接触。运动触点4在接通时可以通过朝向固定触点3的运动实现电气切换、即封闭触点3和4的盘形触点端部之间的间隙，并且在断开时可以通过远离固定触点3的运动实现电气切换、即产生触点3和4的盘形触点端部之间的间隙。在触点3和4的触点端部之间产生的间隙以及触点端部本身布置在真空开关管1的抽真空的内部中，由此，毫米至厘米范围内的间隙足以用于断开特别是高压。真空开关管1的长度例如在特别是30至100厘米的范围内，周长在特别是10至100厘米的范围内。

根据本发明，控制元件8、9、10围绕真空开关管1的圆周布置在真空开关管1的外罩2处，如图1和图2所示。控制元件8、9、10例如是电容器和/或电阻器。电容器尤其是陶瓷电容器，例如各个电容器的容量值在10至4000pF的范围内。由此得到装置的总容量、例如在10至4000pF的范围内。电阻器尤其是欧姆电阻，例如各个电阻器的值在几欧姆至几百欧姆、或几千欧姆、或几万欧姆、或几十万欧姆的范围内。由此得到在几欧姆直至几百欧姆、几千欧姆、几万欧姆或几十万欧姆范围内的总电阻。

控制元件8、9、10例如具有柱形、矩形和/或椭圆形的形状。例如允许节省空间的其他形状、例如具有凸形和/或凹形表面的其他形状同样是可能的。控制元件8、9、10围绕真空开关管1的外罩2的布置例如沿圆周的横截面圆形地进行。控制元件8、9、10例如形成不同的长度和/或宽度，以实现具有不同值(例如容量和/或欧姆电阻的不同值)的控制元件8、9、10。长度l例如在10至100毫米的范围内、在20至200毫米的范围内和/或在30至300毫米的范围内。宽度例如在10至80毫米的范围内。在图1中示出了长度等于陶瓷段元件11的长度的、平行于真空开关管1的纵向轴线布置的控制元件8，该控制元件在下文中称为短的控制元件8。陶瓷段元件11的控制元件8尤其彼此并联连接，并且通过沿着真空管1的纵向轴线彼此相继的蒸汽屏蔽件7彼此电连接或互连。短的控制元件8例如沿着相应的陶瓷段元件11的圆周和/或真空开关管1的圆形横截面以规则的和/或相等的相互间距布置，并且并联地电连接。控制元件8沿真空开关管1的纵向轴线串联地电连接，所述控制元件布置在不同的陶瓷段元件11和/或陶瓷段6和/或真空开关管1上，如在下面的实施例中详细阐述的那样。

具有等于两个陶瓷段元件11的长度的控制元件9平行于真空开关管1的纵向轴线地布置并且在下面称为中等长度的控制元件9。控制元件9与相同的两个陶瓷段元件11的控制元件8、9相互并联连接，其中两个串联连接的控制元件8分别与控制元件9并联连接，并且通过沿真空管1的纵向轴线依次设置的三个蒸汽屏蔽件7实现连接或电连接，其中，中间的蒸汽屏蔽件7在控制元件9的位置上具有凹槽或凹部，并且不与控制元件9电连接。短的和中等长度的控制元件8、9例如沿着相应的陶瓷段元件11和/或两个陶瓷段元件11的圆周或真空开关管1的圆形横截面以规则和/或相等的距离布置，以便与控制元件9并联连接。控制元件8、9沿着真空开关管1的纵向轴线串联地电连接地布置在不同的陶瓷段元件11上，或者对于控制元件9布置在不同的陶瓷段元件对上，和/或陶瓷段6和/或真空开关管1上，如在下面的实施例中同样详细阐述的那样。

如在图2中示例性示出的那样，也可以使用具有三个不同长度的控制元件8、9、10，或者具有更多的长度差，这为了简化起见在附图中未示出。在图2中附加地示出了长度等于三个陶瓷段元件11的长度的控制元件10，该控制元件在下文中被称为长的控制元件10。与短的和中等长度的控制元件8、9类似地进行布置和连接，控制元件平行于真空开关管1的纵向轴线布置和连接，并且沿着真空开关管的纵向方向串联连接并且沿着真空开关管的横截面并联连接。还有其他可能的布置和长度，例如沿螺旋线和/或倾斜地布置，以及使用不同宽度的控制元件8、9、10以实现不同的值、例如容量和/或欧姆电阻的不同的值，为简单起见图中未示出。

如在图1和图2中示出的那样，控制元件8、9、10例如沿着真空开关管1的外罩2的圆周电气地和空间上间隔地布置在真空开关管1的圆周的圆形横截面上，沿着真空开关管1的纵向轴线在固定触点3和运动触点4之间，尤其在固定触点3与蒸汽屏蔽件7之间、在相邻的蒸汽屏蔽件7之间、在蒸汽屏蔽件7与主屏蔽件5之间、在主屏蔽件5与蒸汽屏蔽件7之间、在相邻的蒸汽屏蔽件7之间、在蒸汽屏蔽件7与运动触点4之间、尤其对称地布置。在此，蒸汽屏蔽件7和主屏蔽件5用于控制元件8、9、10彼此之间以及触点5和6之间或与触点5和6之间的良好导电接触，例如通过真空开关管1的端部上的盖形闭锁件，并且特别地在运动触点4的情况下通过波纹管。在控制元件9、10的突出于蒸汽屏蔽件7的或者覆盖或遮盖多个通过一个或多个蒸汽屏蔽件7连接的陶瓷段元件11的位置上，在蒸汽屏蔽件7或相应的蒸汽屏蔽件7中例如布置凹槽和/或凹部，以便防止相应的蒸汽屏蔽件7与相应的突出的控制元件9、10电接触。

蒸汽屏蔽件7例如由金属、特别是铜和/或钢制成，并且可以将陶瓷段6尤其通过伸入到真空开关管1中的蒸发屏蔽件来划分。真空开关管1的元件的连接，例如陶瓷段6、主屏蔽件5、蒸汽屏蔽件7、盖形闭锁件的连接和/或与控制元件8、9、10的连接，例如通过钎焊和/或导电粘接实现。控制元件8、9、10在真空开关管1或真空开关管1的外罩2上的布置包括与外罩2的材料配合的机械接触和/或毫米范围内的小间距，其中，控制元件8、9、10与外罩的直接接触例如可以通过蒸汽屏蔽件7、主屏蔽件5和/或盖形闭锁件实现。

控制元件8、9、10在不同的蒸汽屏蔽件7之间接触例如沿着真空开关管1的纵向轴线布置在纵向轴线的平行线上，特别是布置在直线或曲线上，或者分别相互错开地布置。控制元件8、9、10在真空开关管1的圆周上的布置例如产生规则或不规则图案。将控制元件8、9、10布置在真空开关管1或其外罩2的圆周上是节省空间的，具有最小化的横截面。

在图3中示出了图1和/或图2的两个相继串联布置的根据本发明的真空开关管1，根据本发明的真空开关管1的装置16，具有示意性示出的控制元件8、9、10的连接。控制元件8、9、10的连接、即电接触和连接分别针对每个真空开关管1在触点3、4之间通过蒸汽屏蔽件7和主屏蔽件5实现。在此，根据真空开关管1上的期望的、预定义的电压分布或控制，可以实现不同的电路。可以使用对称的电路，特别是用于真空开关管1上的均匀的电压分布，或者跨陶瓷段6地使用不同的电路，这为了简单起见在附图中未示出。在图3中示例性地示出两个真空开关管1的串联电路，真空开关管具有总共四个陶瓷段6，所述陶瓷段分别通过两个蒸汽屏蔽件7被划分成三个陶瓷段元件11。

在图3的实施例中示意性示出，两个真空开关管1分别配备有相同的控制元件8、9、10电路，其中，每个真空开关管1使用两个对称的、在主屏蔽件5上镜像的子电路，通过所述子电路连接两个陶瓷段6。在此，每个陶瓷段6串联三乘三个短的控制元件8，其中三个串联的控制元件8分别与其它二乘三个控制元件8并联，其中，所有控制元件8分别通过触点3或4与主屏蔽件5之间的蒸汽屏蔽件7电连接。为此并联连接长的控制元件10。此外，串联连接的中等长度的控制元件9和短的控制元件8与长的控制元件10并联连接。短的控制元件8分别与三个串联的控制元件8中的一个并联连接。该电路示例性地在图3中示出，并且也可以根据所期望的电压分布不同地构造。在图3中，仅使用电容器形式的电容作为控制元件8、9、10。附加地或替换地，也可以使用欧姆电阻。

在图4中示出了类似于图3的由两个串联的真空开关管1组成的根据本发明的装置16，其中，真空开关管1被壳体14包围或者布置在壳体14中。该壳体14例如是气密封闭的金属罐壳体和/或气密封闭的绝缘体壳体。金属罐壳体例如由钢或铝制成，特别是根据外壳接地(Dead-Tank)的方式处于接地电位。绝缘壳体例如由陶瓷、硅树脂和/或复合材料制成，尤其具有用于延长泄漏电流路径的带肋的外表面。该壳体14例如利用清洁空气作为绝缘气体15填充，该绝缘气体是气候中性的。替换地或附加地，可以使用例如SF₆和/或CO₂的绝缘气体15。

如图4所示，真空开关管1通过固定触点3相互连接，特别是直接连接。替换地，真空开关管1可以通过运动触点4相互连接，尤其是电连接和机械连接，或者通过运动触点件4和固定触点件3实现连接。驱动器、例如电机驱动器和/或弹簧储能驱动器例如设置用于在电气切换时驱动运动触点4，这为了简化起见在附图中未示出。

在图5中示例性地示出了类似于图1和图2的真空开关管1的陶瓷段6的作为控制元件8、9、10的电容器的电压分配和布置或连接的示意图。在此，陶瓷段6通过两个蒸汽屏蔽件7分成三个陶瓷段元件11。与图1和图2的电路不同，在图5中，为了简单起见，三个短的控制元件8串联连接，其中，中等长度的控制元件9与三个串联连接的控制元件8中的两个并联连接，并且短的控制元件8与三个串联连接的控制元件8中的第三个并联连接。为此，以相反的顺序，短的控制元件8与三个串联连接的控制元件8中的第一控制元件并联连接，并且中等长度的控制元件9与三个串联连接的控制元件8中的另外两个控制元件并联连接，其中，中等长度的控制元件9与短的控制元件8连接，与三个串联连接的控制元件8中的第一控制元件并联连接。

在通过两个蒸汽屏蔽件7分成三个陶瓷段元件11的陶瓷段6上，施加或在其上下降电位或总电压U_ges，该电位或总电压在下文中被称为腔室电位，该腔室电位通过借助于控制元件8、9的连接在蒸汽屏蔽件8上产生第一蒸汽屏蔽件电位17和第二蒸汽屏蔽件电位18。

在图6中分别示出了根据图5连接的陶瓷段6的腔室电位19、第一蒸汽屏蔽件电位17和第二蒸汽屏蔽件电位18的与时间t相关的标准化电位曲线U。在电位19达到饱和之前，腔室电位19示出了最大的增长，而蒸汽屏蔽件电位17示出了最小的增长。蒸汽屏蔽件电位18的电位曲线处于其之间。两个蒸汽屏蔽件电位曲线17和18位于腔室电位19之下，由此可以防止蒸汽屏蔽件7上的电压过高。电压过高降低了真空开关管的寿命，可能导致损坏和切换时的干扰。在图1至图5中示出的连接实现了真空开关管1和/或具有真空开关管的装置16的可靠的、长期稳定的功能，而没有干扰，这节省了成本、尤其是维护成本和恢复成本以及时间。

上述实施例可以相互组合和/或可以与现有技术组合。因此，例如可以将两个以上的真空开关管1相互连接，尤其是串联和/或并联连接。控制元件8、9、10可以具有不同的形状，特别是圆柱形、具有椭圆形底面和顶面的柱形、矩形、正方形和/或具有凸形和/或凹形表面的形状。控制元件8的固定通过钎焊进行，例如固定在真空开关管1上，特别是通过螺纹连接、通过粘接、通过夹紧和/或通过焊接固定在金属部件上、例如铜部件上。控制元件8、9、10例如直接力配合地布置在外罩2上、尤其是陶瓷段6上，尤其是通过绝缘漆和/或表面处理与陶瓷段6电绝缘。和/或，控制元件8、9、10例如直接布置在外罩2上、特别是陶瓷段6上，与陶瓷段6具有小的间距、特别是在蒸汽屏蔽件7、主屏蔽件5和/或触点3、4之间具有小的间距，例如通过螺纹连接、夹紧、钎焊、粘接和/或焊接。小的间距例如在几毫米至一厘米的范围内。

控制元件8、9、10例如在真空开关管1的外罩2处或在真空开关管1处作为分立部件尤其彼此间隔地设置。在此，布置例如环形地沿着例如真空开关管1的圆形横截面进行，沿着真空开关管1的纵向轴线具有不同的环。不同环中相邻的控制元件8、9、10例如布置成直线，或者彼此错开地布置。替换地，控制元件8、9、10的布置例如在螺线或螺旋线上进行。其它布置和/或布置的组合同样是可能的。

利用之前描述的根据本发明的真空开关管1和根据本发明的真空开关管1依次串联地的、尤其是串联地连接的装置16，通过控制元件8可以控制真空开关管1上的电压。通过选择控制元件8、9、10及其连接，可以预先确定地将电压均匀地或者不同地分配到真空开关管1或其元件、如不同长度的陶瓷段6和/或陶瓷段元件11上。控制元件8、9、10在一个或多个真空开关管1上的布置实现了紧凑的节省空间的结构，这实现了成本低廉的空间最小化的壳体14，并且尤其使得能够以小的或最小化的和/或标准尺寸的壳体使用绝缘气体、例如清洁空气。借助于控制元件8、9、10及其连接对真空开关管1或多个真空开关管1上的电压进行控制，防止了在触点断开或触点3、4彼此隔开时真空开关管1和/或具有真空开关管1的装置16的过电压和损坏直至毁坏。任意的、期望的电压分布通过不同的电路是可能的尤其是在使用不同大小、尤其是长度和/或宽度的电容器和/或电阻器的情况下。

附图标记列表

1真空开关管

2外罩

3固定触点

4运动触点

5主屏蔽件

6陶瓷段

7蒸汽屏蔽件

8短的控制元件

9中等长度的控制元件

10长的控制元件

11陶瓷段元件

12控制元件电路图

13波纹管

14壳体

15绝缘气体

16具有真空开关管的装置

17第一蒸汽屏蔽件电位

18第二蒸汽屏蔽件电位

19腔室电位

t时间

U电位

Claims (13)

1.一种用于切换电压的真空开关管(1)，具有至少一个外罩(2)和至少一个固定触点(3)以及至少一个运动触点(4)，

其特征在于，包括控制元件(8，9，10)，所述控制元件布置在至少一个真空开关管(1)处。

2.根据权利要求1所述的真空开关管(1)，其特征在于，包括不同长度和/或不同宽度的控制元件(8，9，10)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述控制元件(8，9，10)包括至少一个电容器和/或至少一个电阻器，和/或至少一个控制元件(8，9，10)是电容器和/或电阻器，和/或所有的控制元件(8，9，10)由电容器和/或电阻器组成、特别是由具有不同宽度和/或长度的电容器和/或具有不同宽度和/或长度的电阻器组成、特别是由具有不同容量值的电容器和/或具有不同欧姆电阻值的电阻器组成。

4.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述真空开关管(1)包括外罩(2)，所述外罩具有至少一个主屏蔽件(5)和至少两个陶瓷段(6)，其中，所述至少一个主屏蔽件(5)布置在所述至少两个陶瓷段(6)之间，和/或所述控制元件(8，9，10)布置在所述真空开关管(1)的外罩(2)处、尤其是布置在所述外罩(2)的陶瓷段(6)处、尤其是在紧邻的环境中，和/或直接材料配合地贴靠在所述陶瓷段(6)处。

5.根据权利要求4所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述陶瓷段(6)尤其是通过蒸汽屏蔽件(7)分成陶瓷段元件(11)，所述蒸汽屏蔽件尤其是从真空开关管(1)的内部伸出到所述真空开关管(1)的外部，和/或至少一个控制元件(9，10)的长度超过一个以上的陶瓷段元件(11)和/或基本上具有两个或更多个陶瓷段元件(11)的长度。

6.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，包括至少两个控制元件(8，9，10)、特别是三个或更多个控制元件(8，9，10)，所述控制元件圆形地布置在至少一个真空开关管(1)的圆周上、特别是圆形地布置在至少一个陶瓷段元件(11)的圆周上。

7.根据权利要求6所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述控制元件(8，9，10)圆形地布置在至少一个真空开关管(1)的圆周上，其中所述控制元件(8，9，10)分别布置在不同的陶瓷段元件(11)处，其中，各个控制元件(8)布置在正好一个陶瓷段元件(11)处，和/或各个控制元件(9)布置在两个陶瓷段元件(11)处，和/或各个控制元件(10)布置在两个以上的陶瓷段元件(11)处。

8.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述控制元件(8，9，10)电气地和/或空间地布置在至少一个固定触点(3)和至少一个运动触点(4)之间、特别是布置在至少一个固定触点(3)和蒸汽屏蔽件(7)之间，和/或布置在至少一个固定触点(3)和主屏蔽件(5)之间，和/或布置在蒸汽屏蔽件(7)和主屏蔽件(5)之间，和/或布置在两个蒸汽屏蔽件(7)之间，和/或布置在至少一个运动触点(4)和蒸汽屏蔽件(7)之间，和/或布置在至少一个运动触点(4)和主屏蔽件(5)之间。

9.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述控制元件(8，9，10)具有在10至4000pF范围内、尤其是在500至4000pF范围内的总容量。

10.根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(1)，其特征在于，所述真空开关管(1)被构造用于切换高压范围内、尤其是在大于或等于52kV的范围内的电压。

11.一种具有根据上述权利要求中任一项所述的真空开关管(11)的装置，其特征在于，至少两个、尤其是多于两个真空开关管(1)电串联连接，尤其是利用布置在所述至少两个真空开关管(1)处的控制元件(8，9，10)进行电串联连接，和/或利用一个真空开关管(1)的、与另外的真空开关管(1)、尤其是所有真空开关管(1)的控制元件(8，9，10)电串联连接的控制元件(8，9，10)进行电串联连接。

12.根据权利要求11所述的装置(11)，其特征在于，包括金属罐壳体和/或绝缘体壳体(14)，所述真空开关管(1)布置在所述金属罐壳体和/或绝缘体壳体中，所述金属罐壳体和/或绝缘体壳体尤其填充有清洁空气作为绝缘气体(15)。

13.一种用于控制真空开关管(1)、尤其是根据权利要求1至10中任一项所述的真空开关管(1)和/或根据权利要求11至12中任一项所述的具有真空开关管(16)的装置的方法，其特征在于，借助控制元件(8，9，10)、尤其是借助电容器和/或电阻器进行电控制，所述控制元件布置在所述真空开关管(1)处，尤其是布置在具有所述真空开关管(1)的壳体(14)中，和/或布置在具有串联连接的不同真空开关管(1)的控制元件(8，9，10)的壳体中。