CN1677786B - 高压开关器具和高压设备以及分离干扰颗粒的方法 - Google Patents

高压开关器具和高压设备以及分离干扰颗粒的方法 Download PDF

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Abstract

所述高压开关器具可用在至少一个安装位置中并有一个金属外壳。该开关器具有一个开关段和一个容纳干扰颗粒的杂质陷阱，其特征在于，在该至少一个安装位置中杂质陷阱垂直设在开关段之下，并在该至少一个安装位置中存在一个有一个基本水平对齐的、且朝向开关装器具内部的表面的绝缘子部件，在绝缘部件和杂质陷阱间设置一个比陷阱高的金属壁。杂质陷阱最好有一个视窗。一个分离器用作高压开关器具时该视窗可以和视觉观察分离器的可视分离段的视窗相同。该高压开关器具可用在至少一个第二安装位置中并有一个第二杂质陷阱，在该至少一个第二安装位置中第二杂质陷阱垂直设在开关段下方。该开关器具运行可靠性高、受干扰性少。

Description

高压开关器具和高压设备以及分离干扰颗粒的方法
技术领域
本发明涉及高压开关(Hochspannungsschalter)的技术领域。尤其是，本发明涉及一种高压开关器具以及在一种高压开关器具中用于分离干扰颗粒(Stoerpartikel)的方法，以及一种高压设备。
背景技术
例如DE 41 20 309公开了这样一种高压开关器具。在该文献中描述了一种杂质陷阱，该杂质陷阱是作为一种通过一个盖子封闭起来的套管形成的，该套管的内侧设置有一个保护衬层。设置这样一种杂质陷阱用在具有接地金属外壳的、并且该外壳包围着加载有电压的主动部件的高压开关器具中。那些位于外壳之内的、并且会降低高压开关器具的介电强度的干扰颗粒应当堆积在杂质陷阱之中。这样分离出来的干扰颗粒应当保留在杂质陷阱之中，这样就产生了一种不是通过这些干扰颗粒降低了的、高压开关器具的足够高的介电强度。
这样一种高压开关器具的缺点是，不能很好地保证运行期间它的介电强度和它的运行可靠性。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种本文开头所述的那种类型的高压开关器具，这种器具不具有上述缺点。特别是提供一种具有高的运行可靠性的高压开关器具。
为此，本发明提出一种可应用在至少一个安装位置中并且具有一个金属外壳的高压开关器具，该开关器具包括一个开关段和一个用于容纳干扰颗粒的杂质陷阱，其特征在于，在至少一个安装位置中杂质陷阱垂直地设置在开关段的下方，其中在所述至少一个安装位置中设置一个绝缘子部件，该绝缘子部件具有一个基本水平对齐的、并且朝向高压开关器具内部的表面，其中在绝缘子部件和杂质陷阱之间设置一个比杂质陷阱高的金属壁。这样高压开关器具就达到了小的受干扰性和高的运行可靠性。故障和火花放电的概率减小。
这样一种绝缘子部件的任务可以是，支承主动部件或者它的部件，和/或把高压开关器具的内部体积和一个相邻的构件的内部体积分开。在高压开关器具中的绝缘子部件受到介电高载荷，因此对干扰特别敏感。具有一种基本水平对齐的、并且朝向开关设备内部的表面的一个绝缘子部件对位于该表面上的干扰颗粒特别敏感。
一个金属壁或者对于绝缘子部件和杂质陷阱之间的导电能力的提高一方面可以阻止落在杂质陷阱一侧的干扰颗粒朝向绝缘子部件方向运动，另一方面还负责在杂质陷阱区域内减小电场强度。
可导电的和不可导电的颗粒都属于可能干扰高压开关器具内部的介电强度的干扰颗粒。这种颗粒例如是在高压开关的生产过程中出现的，并且在高压开关器具封闭和使用之前必须尽可能彻底地从外壳内部清除掉。在每次打开或者关闭高压开关器具时也可能有干扰颗粒侵入。特别是在高压开关器具的工作过程中也可能形成干扰颗粒。通常一个高压开关器具具有至少一个运动的接触件，该接触件和另一接触件形成一种可分开的接触。通过所述运动的接触件的运动，由于磨损会产生所述干扰颗粒。因此特别是在开关段处出现特别多的干扰颗粒，这些干扰颗粒是通过接触件之间的摩擦产生的。在形成电弧时也在开关段也产生特别多的干扰颗粒。当场强足够高时由电场产生的、并且对干扰颗粒施加作用的力会使所述干扰颗粒运动，这样，特别是在介电载荷特别强的部位会导致火花放电。
由于重力的作用，如此产生的干扰颗粒优选地向下运动(特别是当无电压地接通时)，并且因此优选地垂直地落在开关段的下方。在那里设置的一个杂质陷阱可以收集这些干扰颗粒(并且是特别多的干扰颗粒)，这样就提高了高压开关器具的运行可靠性。
高压开关和高功率开关、有或无灭弧装置的开关、分离器、接地器以及高压技术领域的其它开关器具均属于本申请意义上的高压开关器具。
这样一种高压开关器具可以用于一个或者多个安装位置。因此，根据本发明在什么地方设置杂质陷阱将取决于是所述安装位置。
一个杂质陷阱优选地总是包含一个介电载荷如此少的区域，即在高压开关器具工作期间干扰颗粒不再能离开这个杂质陷阱。优选地杂质陷阱设计成容器的形状，这样在高压开关器具工作期间就增加了干扰颗粒离开杂质陷阱的难度。一个杂质陷阱最好包含一个由一种金属包围的、并带有凹槽的部位。
杂质陷阱中的电场强度典型地应比外壳内的介电强载荷区域中的电场强度小两个数量级，优选地小三个或者多个数量级。这就保证即使是在开关过程中干扰颗粒也可以可靠地分离。杂质陷阱中的电场强度优选地小于10kV/cm。
在一个优选的实施形式中，杂质陷阱包含一个视窗。该视窗使得在工作期间可以视觉地检查干扰颗粒的存在情况、干扰颗粒的类型和数量。这种视觉检查可以用于识别或者证实是否需要维护或者修改，而不必打开高压开关器具的外壳。
在一个优选的实施形式中，所述高压开关器具可用在至少一个第二安装位置中、并且具有一个第二杂质陷阱，其中在所述至少一个第二安装位置中该第二杂质陷阱垂直地设置在开关段的下方。
这样，高压开关器具的应用有更大的灵活性，并且高压开关器具即使在第二安装位置中也有较高的工作可靠性。
当高压开关器具具有多个开关段时，第二杂质陷阱也可垂直地设置在另一个开关段的下方，并且特别地也可为每个开关段和每个安装位置分别设置一个杂质陷阱，这些杂质陷阱也可部分地相同。
所述杂质陷阱之一最好可以主要由高压开关器具的一个梅花触头、特别是一个固定梅花触头形成。这种做法之所以优越是因为固定接触的梅花触头由于自然形状而直接与开关段连接，这样，所形成的颗粒在其产生的地方就被捕获。此外，梅花触头形成一个法拉第笼，这样由梅花触头所包围的内部空间就无电磁场了。
在一个优选的实施形式中所述高压开关器具是一个分离器，特别是一个具有一个作为运动的触点的接触管的分离器，并且优选地是一个具有一个作为开关段的可视分离段的分离器。高压开关器具也可以是一个接地器，或者一个作为接地器起作用的分离器，它的接地-分离段是开关段。特别优选的是，所述高压开关器具是一个具有一个接地侧分离段和一个高压侧分离段的分离器-接地器。
所述杂质陷阱或者其中之一最好主要通过一个用于容纳分离器或者接地器-分离器的接触管的开口形成。这种做法之所以优越是因为该开口必然直接和开关段连接，这样，在所出现的颗粒恰好在它出现的地方被捕获。此外，该开口基本上形成一个法拉第笼的内部，这样该开口是无电磁场的。
杂质陷阱的一个视窗最好同时也作为视觉地观察一个可视分离段的视窗。在这种情况中该视窗的功能是，一方面可以视觉地观察可视的分离段，另一方面也可以视觉地观察杂质陷阱以及在其中存在的干扰颗粒。通过该视窗的双重功能可以简化高压开关器具的结构。和用于视觉地观察一个可视分离段的标准的垂直对齐的视窗相比，对于颗粒的判断有优越性的水平对齐的视窗的缺点是，通常通过该视窗进行观察的人观察起来更为困难。
在一个优选的实施形式中所述高压开关器具是一个具有一个接地侧分离段和一个高压侧分离段的分离器-接地器，该分离器-接地器具有一个接触管，并且可在至少一个第一和一个第二及一个第三安装位置中应用，其中，
-在第一安装位置中，包含有一个视窗的一个第一杂质陷阱垂直地设置在分离段之一的下方，
-在第二安装位置中，主要通过高压开关器具的一个固定梅花触头形成的一个第二杂质陷阱垂直地设置在分离段之一的下方，
-在第三安装位置中，主要通过用于容纳接触管的一个开口形成的一个第三杂质陷阱垂直地设置在分离段之一的下方。
这样一种高压开关器具在它的可使用性主面非常灵活，因为它具有至少三个安装位置，并且虽然如此，由于分别具有杂质陷阱而运行非常可靠。
一种根据本发明的高压开关器具可以是根据本发明的高压设备的一部分。
根据本发明的在一个高压开关器具中用于分离干扰颗粒的方法，所述高压开关器具可用在至少一个安装位置中，并且具有一个开关段和一个用于容纳干扰颗粒的杂质陷阱，其特征在于，分离在所述至少一个安装位置中垂直设置在开关段下方的一个杂质陷阱中的杂质，其中，在所述至少一个安装位置中设置有一个具有基本水平对齐的、并且朝向高压开关器具内部的表面的绝缘子部件，并且其中在绝缘子部件和杂质陷阱之间设置了一个比杂质陷阱要高的金属壁。
根据本发明的其它优选方法产生于根据本发明的一些优选装置之中。
附图说明
下面借助在附图中表示的优选实施例对本发明的主题作更为详细的说明，这些附图分步骤是：
图1：根据本发明的在一个第一安装位置中的接地-分离器，
图2：根据本发明的在一个第二安装位置中的图1的接地-分离器，
图3：根据本发明的在一个第三安装位置中的图1的接地-分离器。
在附图中所使用的附图标记和它们的含意分别列在附图标记列表中列出。在附图中规定相同的或者相同作用的部件使用相同的附图标记。所描述的实施例是用作本发明主题的范例，它们没有限制作用。
具体实施方式
图1表示一个根据本发明的位于一个第一安装位置中的接地-分离器。这个接地-分离器还可用于至少另外两个在图2和3中表示的安装位置中。
该接地-分离器具有一个金属外壳10。该外壳内充满一种绝缘气体12，优选为SF6。可替代的是，外壳10的内部也可为真空。此外，外壳10还包含主动部件，该主动部件支承在一个绝缘子部件8上。一个支承在一个设置在该绝缘子部件8中的金属部件21(绝缘子部件8的内部附件)上的连接件15为主动部件创造了向外的电连接。一个接触管支架14支承在连接件15上，该接触管支架支承着接触管6，该接触管借助于一个螺旋弹簧触头20与接触管支架14接触。借助一个通过一个芯轴导向机构18导向的芯轴17和一个移动螺母19可以使接触管在三个位置之间运动。也可以设想另一种例如完全筒式构成的、且可运动的接触件来代替这个接触管。为了使移动螺母19相对于外壳10进行电绝缘，所述芯轴具有一个绝缘轴16。
在接地-分离器的一个接地位置中，在开口7中容纳着接触管6的接地侧端部6b，并且通过螺旋弹簧触头20在接地外壳10和金属部件21之间产生一种电连接。这样接地侧的分离段4′被跨接，而高压侧的分离段4是敞开的。用于容纳接触管10的开口7在图1中集成到外壳中。也可以有开口7另外的设计。
当借助螺旋弹簧触头20使接触管6的一个高压侧的端部6a和梅花触头5接通时，在接地-分离器的一个高压位置中在一个有高压负载的梅花触头5和金属部件21之间就形成了接触。
在图1中所示的中间位置中，接触管10既未接触接地分离器的接地侧，也未接触其高压侧。
关于所述接地-分离器的结构和功能的详情请参见与本专利申请同日在欧洲专利局以“具有分离-和/或接地功能的开关设备(Schaltgeraet mit Trenn-und/oder Erderfunktion)”为标题的专利申请，发明人为同一申请单位的Daniel Bleiker，Bojan Pavlovic，Diego Sologuren，Walter Holaus和Martin Wieser。
所示接地-分离器为它的三个安装位置(参见图1，2，3)分别具有一个垂直地设置在分离段4下方的杂质陷阱，其中，在图2和3所示的安装位置中各杂质陷阱既垂直地设置在分离段4的下方，也垂直地设置在分离段4′的下方。可以为在图1中所示的安装位置设置一个用于接地侧分离段4′的附加的杂质陷阱(未示出)。
在图1中杂质陷阱是通过在外壳10中的一个垂直对齐的、大约为圆筒形的开口和一个视窗3形成。视窗3优选地同时也用作视觉观察光学分离段4的视窗。示出了在杂质陷阱1内的几个干扰颗粒2、以及在杂质陷阱1附近的几个干扰颗粒2′。由于杂质陷阱1的几何形状在杂质陷阱1内部的场强很小，并且介电载荷也很小。
在杂质陷阱1和水平设置的绝缘子部件8之间形成一个由外壳10形成的金属壁9。杂质陷阱1位于外壳10的一个凸起11的内部中。通过凸起11使杂质陷阱1区域中的电场强度变小了。通过壁9使得位于壁9的朝向杂质陷阱1一侧的干扰颗粒2′几乎不可能、或者至少难于向绝缘子部件8方向移动，并且到达绝缘子部件8的朝向接地-分离器内部的一个表面8a上，这样，接地-分离器就达到了高的运行可靠性。凸起11和壁9也可替代地解释为杂质陷阱1的组成部件。
在一个高压开关器具中，介电载荷特别高的部位是三相点、例如三相点13，它通过绝缘子部件8、外壳10和绝缘气体12形成。位于那个地方的干扰颗粒对于高压开关器具的介电强度特别危险。因此在三相点13和设置在分离段4下方的杂质陷阱1之间设置一个像图1中的壁9那样的壁是有很大优点的。
在图1中接地-分离器是如此地设置的，即在一个开关过程中接触管6水平地运动。在图2和3表示的安装位置中接触管6可垂直地运动。
在图2中所表示的安装位置中主要是梅花触头5用作垂直地设置在所述两个分离段4，4′下方的杂质陷阱1′。这个梅花触头是一个金属容器，干扰颗粒2可靠地堆积在该容器中，因为在梅花触头5的内部中电场可忽略不计地小，并且对于干扰颗粒2来说梅花触头5实际上同时是一堵不可逾越的高墙。梅花触头在其底部侧面上是封闭的，并且和一个绝缘子部件的金属内部附件进行螺栓连接。
图3表示在一个第三安装位置中的接地-分离器，在该安装位置中用于容纳接触管6的开口7用作垂直地设置在所述两个分离段4，4′下方的杂质陷阱1″。开口7基本上成环形构成。因为它设置在外壳10中，所以它对于干扰颗粒2来说就是一个金属环境，因此干扰颗粒2在杂质陷阱1″的内部中仅遭受很小的场强，并且因此很可靠地堆积在那里。
所述杂质陷阱1，1′，1″最好中间地设置在(各)分离段的下方。当分离段为水平走向时(如图1)，该杂质陷阱可在分离段4的整个长度上延伸，或者具有一个较大的宽度，或者具有一个如图1所示的较小的宽度，其中在后一种情况中有很大优越性的是具有一个凸起11，该凸起沿水平方向在分离段4的至少整个延伸段上延伸。
当分离段为垂直走向时(图3和4)，杂质陷阱优选地在接触位置(在此：在螺旋触点20上)的至少整个水平延伸段上延伸，这样，在开关过程中通过磨损或者可能通过一个电弧产生的干扰颗粒可靠地在杂质陷阱中落下，该干扰颗粒基本是垂直地向下掉。图2以及图3中的杂质陷阱1′，1″就是这种情况。
附图标记列表
  1，1′，1″   杂质陷阱   11   凸起，凹坑
  2，2′   干扰颗粒   12   绝缘气体，SF6
  3   视窗   13，13′   三相点
  4   开关段，高压侧分离段，可视分离段   14   接触管支架
  4′   开关段，接地侧分离段，接地段   15   连接件
  5   梅花触头   16   绝缘轴
  6   接触管，运动接触件   17   芯轴
  6a   接触管的高压侧端部   18   芯轴导向机构
  6b   接触管的接地侧端部   19   移动螺母
  7   用于容纳接触管的开口   20   螺旋弹簧触头
  8   绝缘子部件   21   金属部件，绝缘子部件的内部附件
  8a   表面
  9   金属壁
  10   外壳

Claims (11)

1.可应用在至少一个第一安装位置中并且具有一个金属外壳(10)的高压开关器具，该开关器具包含一个开关段和用于容纳干扰颗粒(2)的杂质陷阱(1；1′；1″)，其特征在于，在所述第一安装位置中第一杂质陷阱垂直地设置在所述开关段的下方，并且在所述第一安装位置中存在一个绝缘子部件(8)，该绝缘子部件具有一个基本水平对齐的、并且朝向高压开关器具内部的表面(8a)，并且其中在绝缘部件(8)和第一杂质陷阱(1；1′)之间设置一个比第一杂质陷阱(1；1′)高的金属壁(9)。
2.按照权利要求1所述的高压开关器具，其特征在于，所述第一杂质陷阱(1)包含一个视窗(3)。
3.根据权利要求1或2所述的高压开关器具，其特征在于，该高压开关器具可用在至少一个第二安装位置中，并且具有一个第二杂质陷阱，其中在所述至少一个第二安装位置中该第二杂质陷阱垂直地设置在所述开关段的下方。
4.按照权利要求3所述的高压开关器具，其特征在于，所述第二杂质陷阱主要通过高压开关器具的一个梅花触头(5)形成。
5.按照权利要求2所述的高压开关器具，其特征在于，高压开关器具是一个具有一个运动的接触件(6)的、并具有作为所述开关段的一个可视分离段(4)的分离器。
6.按照权利要求5所述的高压开关器具，其特征在于，所述高压开关器具可用在至少一个第二安装位置中，并具有一个第二杂质陷阱，其中，在所述至少一个第二安装位置中第二杂质陷阱被垂直地设置在所述开关段的下方，并且所述高压开关器具可用在一个第三安装位置中，并具有一个垂直地设置在所述开关段下方的第三杂质陷阱(1″)，所述第三杂质陷阱(1″)主要通过一个用于容纳运动的接触件(6)的开口(7)形成。
7.按照权利要求5所述的高压开关器具，其特征在于，所述高压开关器具具有一个用于视觉地观察可视的分离段(4)的视窗(3)，该视窗和第一杂质陷阱(1)的视窗(3)是相同的。
8.按照权利要求5所述的高压开关器具，其特征在于，所述分离器是一个具有一个接地侧分离段(4′)和一个高压侧分离段(4)的分 离器-接地器。
9.按照权利要求1所述的高压开关器具，其特征在于，所述高压开关器具是一个具有一个接地侧的分离段(4′)和一个高压侧分离段(4)的分离器-接地器，该分离器-接地器具有一个运动的接触件(6)，并且可以用在至少一个第一和一个第二以及一个第三安装位置中，其中，
-在第一安装位置中一个含有一个视窗(3)的第一杂质陷阱(1)垂直地设置在所述分离段之一(4)的下方，
-在第二安装位置中主要由高压开关器具的一个固定梅花触头(5)形成的一个第二杂质陷阱(1′)垂直地设置在所述分离段(4；4′)之一的下方，
-在第三安装位置中主要通过一个用于容纳运动的接触件(6)的开口(7)形成的一个第三杂质陷阱(1″)垂直地设置在分离段(4；4′)之一的下方。
10.高压设备，其特征在于，该高压设备具有按照前述权利要求中任一项所述的至少一个高压开关器具。
11.用于分离在一个高压开关器具中的干扰颗粒(2)的方法，所述高压开关器具可在至少一个安装位置中应用，并且具有一个开关段和一个用于容纳干扰颗粒(2)的杂质陷阱(1)，其特征在于，干扰颗粒(2)在所述至少一个安装位置中垂直地设置在所述开关段下方的杂质陷阱中(1)被分离，其中在所述至少一个安装位置中存在一个绝缘子部件(8)，该绝缘子部件具有一个基本水平对齐的、并且朝向高压开关器具内部的表面(8a)，并且其中在绝缘子部件(8)和杂质陷阱(1；1″)之间设置一个比杂质陷阱(1；1″)高的金属壁(9)。 
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