专利名称：带有由溢流阀控制的减压通道的气体绝缘的高压功率开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的气体绝缘的(gasisolierten)高压 功率开关(Hochspannungs-Leistungsschalter)。
现有技术气体绝缘的高压功率开关在通高压的电网络中用于接通及断开电流，该电流的强 度从非常低的感应电流和电容电流经由正常的负载电流持续直到中等及大的短路电流。典 型地，可利用这种开关在直到几百kV的电压范围中切断50kA以及更高的范围中的短路电
流。以上所提到的类型的气体绝缘的高压功率开关包括两个沿着轴线相对于彼 此可动的电弧接触器(Lichtbogenkontakte)、绝缘喷嘴(IsolierdUse)、用于容纳 灭弧气体(Loschgas)的加热容积(Heizvolumen)、加热通道(Heizkanal)和过压阀 (tiberdruckventil)。对于这种开关，灭弧气体的压力由开关电弧(Schaltlichtbogen)的 能量所确定，该开关电弧在开关打开时形成并产生电弧气体(Lichtbogengas)，并且，加热 通道沿着轴向取向地(axial ausgerichtet)通入加热容积中。同时，加热通道将电弧区 (Lichtbogenzone)与加热容积相连接，该电弧区轴向上被两个电弧接触器所限定且径向上 被绝缘喷嘴所限定，并且，过压阀通过打开通入到膨胀空间(Expansionsraum)中的减压通 道(Entlastungskanal)而限制灭弧气体的压力。为了使开关电弧熄灭，此处使用具有良好的电弧熄灭特性的绝缘气体，该绝缘气 体在断开过程中被压缩且随后作为灭弧气体对电弧进行吹喷(beblasen)，直到该电弧在待 被中断的电流的交零(Nulldurchgang)中熄灭。作为压缩手段使用由开关驱动器操作并由 此需要驱动能量的压缩装置和/或开关电弧本身，开关电弧的在待切断的电流的高电流阶 段释放的能量被充分利用，以用于在加热容积中在压力下储存热的电弧气体(所谓的自吹 喷原理)。按照自吹喷原理工作的开关不消耗驱动能量且此外有利地将绝缘喷嘴的烧损材 料弓丨导到加热容积中。加热容积内的压力以及温度非线性地且几乎成二次方地随电弧的电 流强度而增大。通常，由开关电弧在电弧区中触发的加热流以及加热容积的尺寸优化地被 与低强度及中等强度的电流相协调，因为在被与更高强度的电流相协调的情形下，低电流 时的加热流通常过分地太小且无法在加热容积中建立足够高以用于成功的电弧吹喷的灭 弧气体压力。因此，在大的电流的切换(Schalten)中，电弧区中可能形成具有高压力和高 温度的电弧气体，该电弧气体不仅使绝缘喷嘴而且还使加热容积承受高的机械负荷和热负 荷，并且同时，由于高的温度而具有不利的灭弧气体特性。开始所提到的类型的开关在文件DE 4412249A1中进行了描述。该开关具有加热 容积，该加热容积可通过灭弧气体的压力弹性地扩张且具有可逆着复位力被移位的分界 壁。在出现高电流电弧的情况下，加热容积通过分界壁的移动而扩大，从而使得现在更多的 热的灭弧气体可储存于加热容积中。为了限制在加热容积中所产生的灭弧气体压力，在非常高的电流强度的情形下设置了布置在加热容积的沿径向取向的壁中的过压阀，该过压阀通过沿轴向延伸的减压通道而在高于灭弧气体压力的界限值(Grenzwert)时将灭弧气体 引导到膨胀空间中。
发明内容
如在权利要求中所说明的本发明以如下任务为基础，S卩，提供开始所提到的类型 的开关，在该开关中，在大的电流的切换中，电弧区中的电弧气体的压力受到限制，且同时， 储存于加热容积中的灭弧气体的质量被改善。在根据本发明的开关中，由过压阀控制的减压通道具有沿径向方向延伸的(in radialer Richtung erstreckten)流出截段.(Abstr0mabschnitt)。因此，在大的电流的切 换中，在过压阀作出响应之后，热的电弧气体可沿径向从电弧区或加热容积中被引出。一 方面，由此绝缘喷嘴和加热容积被保护以免受到由热的电弧气体导致的过量的热负荷和机 械负荷。但是另一方面，由此同样在加热容积中得到了具有良好质量的灭弧气体。该良 好的灭弧气体质量通过如下方式得到保证，即，通过限制电弧区中的电弧气体的压力，过 度地热且过度高压缩的电弧气体被保持远离加热容积。如果对气体压力的限制直到在加 热容积中才发生，则沿轴向进入加热容积的热的电弧气体沿径向地从加热容积中被去除。 由沿轴向流入的热的电弧气体引起的加热容积中的灭弧气体的循环由此尽可能地被抑制 (imterdrilckt)且由此在加热容积中所提供的灭弧气体的温度保持较低。另外，绝缘喷嘴的 沿着轴向方向的长度也可以保持得较小，因为现在电弧区中的电弧气体的最大压力受到了 限制。如果流出截段自构造成筒状并沿轴向延伸的绝缘喷嘴的狭窄部位(Engstelle) 分支而出(abzweigt)，则电弧区中的电弧气体的压力且由此加热容积中的电弧气体的压力 同样也在出现相当大功率的开关电弧的情况下特别有效地被限制。也就是说，如果过压阀 响应，则开关电弧通常在喷嘴狭窄部位的整个长度上延伸。那么，在喷嘴狭窄部位中在流出 截段的右侧和左侧形成电弧气体流的两个滞流点(Staupimkte)，该电弧气体流利用位于两 个滞流点之间的部分流通过打开的减压通道的流出截段逸出到膨胀空间中。通过形成两个 滞流点，绝缘喷嘴中的气体压力事实上无延迟地被降低，且由此绝缘喷嘴和加热容积极其 迅速地被保护以免受到由热的电弧气体产生的所不允许地高的负荷。如果流出截段的通流 横截面(StrSmungsquerschnitt)等于或大于狭窄部位的通流横截面，则将实现通常足够强 的气体压力的降低。有利地，流出截段布置在狭窄部位的中部，因为，在这种情况下，在过压 阀响应后电弧区中的气体压力的降低特别大且为将近50 %。在一种特别易于实现的实施形式中，流出截段实施为加热通道的一部分。在该实 施形式中，以及在上述的带有成形(einformen)到绝缘喷嘴的狭窄部位中的流出截段的实 施形式中，有利的是，减压通道的至少一个沿轴向延伸的截段连结到(anschliessen)流出 截段处，并且构造成环状的过压阀的阀体可移动地安装在沿轴向延伸的通道截段中。那 么，在过压阀响应之后自电弧区被去除的电弧气体在于绝缘方面不紧要的(dielektrisch unkritischen)位置处到达到膨胀空间中。来自电弧区的具有高压力的热的电弧气体的有利的流出特性利用根据本发明的 开关的这样的实施形式来获得，在该实施形式中，流出截段具有恒定的通流横截面。在该实施形式中，过压阀的阀门构件可以制造技术上更简单的方式构造成弹簧加载板，该弹簧加 载板在低于响应压力时关闭减压通道的沿轴向延伸的截段。根据本发明的开关的这样的实施形式同样具有良好的流出特性，在该实施形式 中，流出截段作为在电弧气体压力的界限值之上的形成于电弧区中的电弧气体的压力的函 数而可变。那么，流出截段通常为过压阀的一部分，并且可易于与该过压阀一样集成到绝缘 喷嘴中，尤其是当过压阀的可动的阀体为绝缘喷嘴的一部分时。如果喷嘴狭窄部位的沿轴 向延伸的截段形成该阀体，则可获得布置在绝缘喷嘴中的流出截段。相反，如果喷嘴狭窄部 位形成阀体，则获得构造成与电弧区连接的加热通道的进口的流出截段。有利地，至少两个 沿径向向外延伸的滑动体装配在完全地或部分地形成绝缘喷嘴的狭窄部位的阀体上，该滑 动体分别安装在两个沿轴向取向的导轨中的一个中，该导轨相对于彼此沿周向方向偏移地 布置，并且复位力被施加给该滑动体。为了获得绝缘喷嘴的高的机械强度，通常，减压通道具有多个沿轴向延伸的通道 截段，这些通道截段布置成沿周向方向绕着轴线均勻地分布。为了使作用在绝缘喷嘴处的电场变均勻(homogenisieren)，绝缘喷嘴在其外侧的 沿轴向延伸的截段上具有导电的屏蔽部(Abschirmimg)。在过压阀中可能被应用的金属部 件以及在减压通道或绝缘喷嘴的其它空腔中可能仍然存在的热的电弧气体则不会损害绝 缘喷嘴的介电强度(dielektrische Festigkeit)。
绝缘喷嘴中的电弧气体的压力同样可以如此被限制，即，流出截段包含开口，该 开口成形到与绝缘喷嘴刚性地相连接的电弧接触器的管状的接触器支架(KontaktMger) 中，并在低于灭弧气体压力的界限值时利用过压阀的响应于压力差(Differenzdruck)的、 可动的阀体而被关闭。如果开口布置在加热通道的进入加热容积的入口(Einmtodimg)处，并在过压阀 打开时使加热容积与膨胀空间相连接，则主要沿轴向自加热通道出现的热的电弧气体的射 束(Strahl)在开口处被偏转，并经由充当减压通道的流出截段的开口沿着径向方向被导 入膨胀空间的被管状接触器支架沿径向限定的部分中。有利地，阀体构造成沿轴向取向的套筒，并且可利用加热通道与加热容积之间或 加热容积与膨胀空间或压缩空间之间的压力差而被加载。那么，小的压力差就足够用于沿 轴向移动套筒并由此利用较低的力和利用较短的响应时间来驱动过压阀，因此，在达到响 应压力后，同样瞬间地防止了热的电弧气体侵入加热容积中。如果阀体构造成沿径向可移动的部件，并且可利用电弧区与加热容积之间、加热 容积与膨胀空间之间或电弧区与膨胀空间之间的压力差而被加载，则可以提供对于过压阀 的可靠的驱动而言足够高的压力差以供使用。电弧区的压力减轻以及由此还有加热容积的压力减轻还可如此来达到，S卩，减压 通道自电弧区经由沿轴向延伸的减压通道的截段(该截段由辅助喷嘴和电弧接触器所限 定)以及构造成接触器支架的开口的流出截段而被导入到膨胀空间中，并且，阀体构造成 沿轴向取向的套筒且可利用沿轴向延伸的减压通道的通道截段与加热容积、压缩空间或膨 胀空间之间的压力差而被加载。附图简述本发明的实施例将在下面参照附图更详细地进行说明，此处，
图1至13显示了根据本发明的高压功率开关的七个不同的实施形式，其中图1，4，7，9，10，11和13各自显示了穿过断开时的开关的七个实施形式中的一个 实施形式的、位于轴线之上的部分的、沿轴向进行的剖切的平面图；图2，5，8和12按顺序各自显示了断开期间在限制超压时的根据图1，4，7和11的 开关的实施形式中的一个实施形式；以及图3和6显示了穿过分别根据图1和4的开关的、分别沿着III-III和VI-VI进 行的剖切的平面图。
具体实施例方式在所有附图中，相同的参考标号涉及功能相同的部件。大部分这些部件在图1中 设有参考标号。在随后的图2至13中，参考标号部分地被省略。显示在附图中的根据本发 明的高压功率开关的七个实施形式各自包含灭弧室壳体1，以及被灭弧室壳体1所容纳的 接触器组件2，该灭弧室壳体1填充有(例如)基于六氟化硫、氮气、氧气或二氧化碳或这些 气体彼此的混合物(例如空气)的压缩的绝缘气体。显示了在切断期间被示出的接触器组 件2的两个电弧接触器3，4，其中，构造成喷嘴管的电弧接触器3沿着轴线5可动地布置，而 电弧接触器4固定地保持在壳体1中。电弧接触器4不必必然地为固定的，其同样可以构 造成可动的。两个电弧接触器3，4被绝缘喷嘴6和用于储存灭弧气体的加热容积7同轴地 包围。加热容积7实施成沿着周向方向具有矩形截面的环面(Torus)的形式。在意图用于 通常从200至300kV的额定电压和用于通常从50至70kA的额定短路断开电流的开关的情 况下，加热容积7可通常容纳大约1至2升处于压力下的灭弧气体。在室的未示出的通电位置，电弧接触器4的左端部以导电的方式插入构造成管状 的电弧接触器3的右端部。断开时，两个电弧接触器3，4彼此分开，并在这种情况下形成建 立在电弧接触器的两个端部上的电弧8，该电弧8在电弧区9中燃烧。电弧区9沿轴向被两 个电弧接触器3，4限定，并且沿径向被绝缘喷嘴6和绝缘辅助喷嘴11限定。电弧区9通过 加热通道10与加热容积7连通。加热通道10在绝缘喷嘴6和绝缘辅助喷嘴11之间部分 地沿轴向行进，并在开口 12处通入加热容积7中。在待切断的电流的半周期(Halbwelle)中，电弧区9中的压力通常大于加热容积 7中的压力。那么，加热通道10引导通过电弧8的能量所形成的电弧气体流13，该电弧气 体流13经过开口 12进入加热容积7。如果在趋近电流的交零时电弧8的加热效果减弱，则 发生流动逆转。储存于加热容积7中的灭弧气体14经由开口 12流入加热通道7中，并被 引导向电弧区9，且在该处至少如此之久地对电弧8进行吹喷，S卩，直到该电弧8在电流交零 中熄灭。吹喷之后，灭弧气体膨胀到由容器1限定的膨胀空间15中。电弧气体流13的强度且由此进入加热容积7中的能通量由电弧8的能量确定。通 常，电弧区9中的电弧气体的压力随待切断的电流的半周期的电流最大值的平方而增长。 对于极高的短路电流，绝缘喷嘴6中的压力可变得非常高，并且然后可导致喷嘴损坏。另 外，非常热的电弧气体流入加热容积中，其显著地降低储存于该处的灭弧气体的质量。为了将电弧区9中的电弧气体的压力并由此同时将加热容积7中的灭弧气体的压 力和温度向上地加以限制，根据本发明的开关具有通入膨胀空间15的减压通道20和过压 阀30，利用该过压阀30，电弧气体13的压力且由此还有灭弧气体的压力通过减压通道20的打开而在高于分别地在电弧区9中的电弧气体13和在加热容积7中的灭弧 气体14的压 力的特定值时被限制。在所有实施形式中，出自电弧区9和/或出自加热容积7的压力减轻经由沿径向 方向延伸的减压通道20的流出截段21而实现。因为电弧空间9中的电弧气体13的压力 由此保持在压力界限值以下，其沿轴向方向的长度须与最大有效压力成比例地定尺寸的绝 缘喷嘴可有利地具有较短的结构长度。另外，绝缘喷嘴6和加热容积7由此被保护以免受 到由热的电弧气体13产生的过度的热负荷和机械负荷。另外，因为通过在气体压力的界限 值之上的电弧区9中的电弧气体13的压力的限制而使得过热且高度被压缩的电弧气体尽 可能地保持远离加热容积，所以由此在加热容积7中获得质量良好的灭弧气体14。那么，在 压力界限值以下，沿轴向取向的热的电弧气体13的流可继续进入加热容积7，该流与已经 存在于该处的冷的绝缘气体混合成灭弧气体14。当达到或超出压力界限值时，沿轴向进入 加热容积的热的电弧气体13从加热容积7沿径向被去除。那么，由低于压力界限值时沿轴 向流入的热的电弧气体所引起的加热容积中的灭弧气体14的循环停止。在加热容积中提 供的灭弧气体14的温度由此保持得较低，结果是，其良好的质量即使在发生尤其高功率的 开关电弧的情况下也得以保持。在根据图1至3的根据本发明的开关的实施形式中，沿径向方向进行的压力减 轻如此来达到，即，流出截段21自构造成筒状并沿轴向延伸的绝缘喷嘴6的狭窄部位 16处分支而出。明显地，减压通道20的在绝缘喷嘴6中沿轴向行进的截段22连结到 (anschliessen)流出截段21上，其在电弧气体13的压力界限值以下利用过压阀30而被关 闭。过压阀30具有利用预紧的复位弹簧32而被加载的、环形盘状的阀体31，该阀体31逆 着弹簧32的力可移动地安装在沿轴向取向的、连结到通道截段22上的绝缘喷嘴6中的凹 部中。当切断小的电流(通常最大为最大允许的短路切断电流的大约5%至大约15% ) 或中等的电流(通常在最大允许的短路切断电流的至少大约5%至大约15%和大约30%至 大约60%之间)时，主要通过绝缘气体的加热以及来自绝缘喷嘴的材料的气体的释放而产 生的电弧气体13的压力不足以用于打开过压阀30。根据图1，气体13的一部分经由加热 通道被导入加热容积7，并在该处与冷的绝缘气体混合(在形成压缩的灭弧气体14的情形 下)。如果待切断的电流趋近于交零，则灭弧气体14自加热容积7经过加热通道10流入电 弧区9，并对开关电弧8进行吹喷越过交零，直到电流已确定被中断。当切断大的电流(通常为最大允许的短路切断电流的至少大约30%至大约60%) 时，电弧区9中的电弧气体13的压力可变得如此高(典型值为30至150bar)，S卩，使得过 压阀30打开，并且，热的电弧气体13的一部分沿径向从电弧区9中被去除并经由减压通道 20和打开的过压阀30流入膨胀空间15 (图2)。因为开关电弧8明显地延伸经过喷嘴狭窄 部位16的整个长度，所以在喷嘴狭窄部位中在流出横截面21的右侧和左侧形成电弧气体 流13的两个滞流点S1和S2 (该滞流点S1和S2环状地绕着轴线5延伸)，该电弧气体流 13利用位于两个滞流点之间的部分流经由打开的减压通道20的流出截段21泄漏到膨胀 空间15中。通过形成两个滞流点，绝缘喷嘴6中的气体压力实际上无延迟地被降低且由此 绝缘喷嘴6且相应地还有加热容积7非常快速地被保护以免受到由热的电弧气体13产生 的不允许的高的机械负荷和热负荷。为了达到通常足够强的气体压力的降低，流出截段21的通流横截面等于或大于狭窄部位16的通流横截面。通过将流出截段21布置在狭窄部位 16的中部，可达到电弧区9中的气体压力的、高达50%的特别大的降低。仍然存在于减压通道20中或绝缘喷嘴6的其它空腔中的热的电弧气体或于过压 阀中被使用的金属部件可能降低绝缘喷嘴6的介电强度。绝缘喷嘴6为此在其外侧的沿轴 向延伸的截段上具有导电的屏蔽部40，该屏蔽部40使在开关过程中作用在绝缘喷嘴6中的 电场变均勻，并由此屏蔽部其径向分量。由图3可以清楚地看到，减压通道具有多个(此处为四个)沿轴向延伸的通道截 段22，该通道截段22布置成沿周向方向绕着轴线均勻地分布。由此获得了减压通道的尺寸 选择成适合于充分高的压力降低的通流横截面以及绝缘喷嘴6的高的机械强度。由图3还 可以清楚地看到，阀体31以有利于制造的方式构造成平的环。在根据图4至6的根据本发明的开关的实施形式中，径向的压力减轻同样在绝缘 喷嘴6的狭窄部位16处发生。然而，现在，流出截段21不具有恒定的通流横截面，而是可 根据高于电弧气体压力的界限值的、形成于电弧区9中的电弧气体的压力而变化。由图4 至6可以看出，流出截段21现在属于过压阀30，并由此与过压阀30 —样集成到绝缘喷嘴6 中。阀体31由绝缘喷嘴的环状部分形成，该环状部分包围着喷嘴6的狭窄部位16。多个 (此处为四个)沿径向向外延伸的滑动体33装配在阀体31上，这些滑动体33分别安装在 多个(此处为四个)沿轴向延伸的引导通道34(这些引导通道34布置成沿周向方向相对 于彼此均勻地偏移)中的一个中，并且通过多个弹簧32利用复位力而被加载。弹簧32如此被设定，即，高于电弧气体13的压力的预定的值时，利用电弧气体13 的压力而被加载的阀体31在形成径向流出截段21的情形下被朝向右侧移动，并开启引导 通道34。由图5可以看出，那么，电弧气体13可经由流出截段21、引导通道34和通道截段 22流出到膨胀空间15。在根据图7和8的根据本发明的开关的实施形式中，流出截段21形成加热通道10 的过渡到电弧区13中的圆环状的入口截段。流出截段21明显地具有恒定的通流横截面，并 且可通过减压通道20的沿轴向延伸的截段22或多个沿轴向延伸的截段22以及过压阀30 而与膨胀空间15连接。当过压阀30响应时(图8)，热的电弧气体13同样经过加热通道7 的入口截段21、该至少一个沿轴向延伸的截段22和现在打开的过压阀30流出到膨胀空间 15中。在该实施形式中，电弧区9中的电弧气体13的压力并不如在前面所描述的实施形式 中的那样强烈地降低，但是，该实施形式易于制造，并且，使得形成于绝缘辅助喷嘴11的滞 流点与绝缘喷嘴6的滞流点之间的总电弧气体13的经由减压通道20的输送成为可能(如 果加热容积7中的灭弧气体的压力高于电弧空间9中的电弧气体13的压力)。同样，在根据图9的根据本发明的开关的实施形式中，流出截段21同样形成加热 通道10的过渡到电弧区13中的入口截段，但是，流出截段21现在在高于电弧气体压力的 界限值时具有作为电弧气体的压力的函数而可变化的通流横截面。相应于根据图4至6的 根据本发明的开关的实施形式，流出截段21现在是过压阀30的一部分且因此与该过压阀 30 一样集成到绝缘喷嘴6中。在根据图10至13的根据本发明的开关的三种实施形式中，流出截段21包括开 口，该开口成形到与绝缘喷嘴6刚性地相连接的电弧接触器3的管状的接触器支架中。低 于灭弧气体压力的界限值时，开口利用过压阀30的响应于压力差的、可动的阀体31而被关
9闭。在根据图10中的实施形式中，减压通道20从电弧区9经由减压通道20的、由辅 助喷嘴11和电弧接触器3所限定的、沿轴向延伸的截段23和构造成接触器支架的开口的 流出截段21而通入膨胀空间15。阀体31构造成沿轴向取向的套筒，并且可利用通道截段 23与活塞-缸-压缩空间50之间的压力差而被加载，以用于产生小的灭弧气体的附加量 (Zusatzmenge)。当套筒31穿透过空间50被导入膨胀空间15中或仅仅被导入加热容积7 中时，充分高的压力差同样存在于套筒或阀体31处。在根据图11和12中的实施形式中，开口 21布置在加热通道10的进入加热容积 7的入口 12处。当过压阀30打开时(图12)，加热容积7则与膨胀空间15连接。那么，当 阀30打开时，主要沿轴向从加热通道10中出现的热的电弧气体13的射束在开口 21处偏 转，并沿着径向方向经由充当减压通道的径向流出截段21的开口被导入膨胀空间15的、沿 径向被电弧接触器3的管状的接触器支架所限定的部分中。因此，通过径向的流出实现了， 高于灭弧气体压力的预定的界限值时，一方面，热的电弧气体流13被保持尽可能远离加热 容积7的内部且已存在于该处的灭弧气体的质量被保持得较高，且另一方面，电弧区中的 压力被限制。明显地，阀体31构造成沿轴向取向的套筒。因此，如所示，多个开口可轻易地存在 于电弧接触器3的接触器支架中，这些开口形成流出截段21并保证电弧气体13的均勻的 流出。导致过压阀30打开的压力差明显地在加热容积7与活塞-缸-压缩空间50之间起 作用，套筒21以气密的方式被导入该压缩空间50中。如果套筒21从加热容积7穿透过活 塞-缸-压缩空间50而被导入膨胀空间中，或者如果套筒21从加热通道10而仅仅被导入 到加热容积7中或穿透过加热容积而被导入到压缩空间50中且如有必要时穿透过该压缩 空间50而被导入到膨胀空间15中，则同样会实现套筒21的类似的控制效果。备选地，阀体31同样可以构造成沿径向可移动的部件(如由图13可以获悉)。在 根据本发明的开关的该实施形式中，加热容积7和膨胀空间15之间的压力差作用到阀体31 上。在阀体31的相应的布置的情况下，电弧区9与膨胀空间15之间的或者加热容积7与 膨胀空间15之间的压力差同样可以沿径向对阀体31进行加载。与根据图11和12的实施 形式不同，为电弧接触器3的接触器支架中的每个开口 21而需要一单独被驱动的过压阀30 的部件作为可动的阀体31。参考标号列表1灭弧室壳体2接触器组件3，4电弧接触器5 轴线6绝缘喷嘴7加热容积8开关电弧9电弧区10加热通道11绝缘辅助喷嘴
12入口开口
13电弧气体
14灭弧气体
15膨胀空间
16狭窄部位
20减压通道
21流出截段
22，23通道截段
30过压阀
31阀体
32压力弹簧
33滑动体
34引导通道
40屏蔽部
50压缩空间
权利要求
一种气体绝缘的高压功率开关，其带有两个沿着轴线(5)相对于彼此可动的电弧接触器(3，4)，绝缘喷嘴(6)，用于容纳灭弧气体(14)的加热容积(7)，所述灭弧气体(14)的压力由在所述开关打开时形成并产生电弧气体(13)的开关电弧(8)的能量确定，加热通道(10)，该加热通道(10)使轴向上由所述两个电弧接触器(3，4)所限定且径向上由所述绝缘喷嘴(6)所限定的电弧区(9)与所述加热容积(7)相连接，并沿轴向取向地通入所述加热容积(7)中，以及过压阀(30)，用于通过打开通入到膨胀空间(15)中的减压通道(20)来限制所述灭弧气体(14)的压力，其特征在于，所述减压通道具有沿径向方向延伸的流出截段(21)。
2.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)自所述绝缘喷嘴(6) 的构造成筒状并沿轴向延伸的狭窄部位(16)分支而出。
3.根据权利要求2所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)的通流横截面等于或 大于所述狭窄部位(16)的通流横截面。
4.根据权利要求2或3中任一项所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)布置在 所述狭窄部位(16)的中部。
5.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)为所述加热通道(10) 的一部分。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的开关，其特征在于，所述减压通道(20)的至少 一个沿轴向延伸的截段(22)连结到所述流出截段(21)处，并且所述过压阀(30)的构造成 环状的阀体(31)可移动地安装在该沿轴向延伸的通道截段(22)中。
7.根据权利要求6所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)作为在电弧气体压力 的界限值之上的、形成于所述电弧区(9)中的电弧气体(13)的压力的函数而可变。
8.根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述阀体(31)为所述绝缘喷嘴(7)的一 部分，并由所述喷嘴狭窄部位(16)的沿轴向延伸的截段所形成。
9 .根据权利要求7所述的开关，其特征在于，所述阀体为所述绝缘喷嘴(6)的一部分并 形成所述喷嘴狭窄部位(16)。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的开关，其特征在于，在所述阀体(31)处装配有 至少两个沿径向向外延伸的滑动体(33)，所述滑动体(33)分别安装在沿周向方向相对于 彼此偏移地布置的、沿轴向取向的两个引导通道(34)中的一个中并利用复位力而被加载。
11.根据权利要求6所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)具有恒定的通流横截面。
12.根据权利要求6至11中任一项所述的开关，其特征在于，所述减压通道(20)具有 多个布置成沿周向方向绕着所述轴线(5)均勻地分布的、沿轴向延伸的通道截段(22)。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的开关，其特征在于，所述绝缘喷嘴(6)具有导 电的屏蔽部(40)。
14.根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述流出截段(21)包含开口，所述开口 成形到与所述绝缘喷嘴(6)刚性地相连接的电弧接触器(3)的管状的接触器支架中并在低于灭弧气体压力的界限值时利用所述过压阀(30)的响应于压力差的、可动的阀体(31)而 被关闭。
15.根据权利要求14所述的开关，其特征在于，所述开口(21)布置在所述加热通道 (10)的进入所述加热容积(7)的入口(12)处并在打开的过压阀(30)的情形下使所述加热 容积(7)与所述膨胀空间(15)相连接。
16.根据权利要求15所述的开关，其特征在于，所述阀体(31)构造成沿轴向取向的套 筒，并且可利用加热通道(10)与加热容积(7)之间的或加热容积(7)与膨胀空间(15)或 压缩空间(50)之间的压力差而被加载。
17.根据权利要求15所述的开关，其特征在于，所述阀体(31)构造成沿径向可移动的 部件，并且可利用电弧区(9)与加热容积(7)之间的、加热容积(7)与膨胀空间(15)之间 的或电弧区(9)与膨胀空间(15)之间的压力差而被加载。
18.根据权利要求14所述的开关，其特征在于，所述减压通道(20)自所述电弧区(9) 经由所述减压通道(20)的、由辅助喷嘴(11)及所述电弧接触器(3)所限定的沿轴向延伸 的截段(23)及所述构造成所述接触器支架的开口的流出截段(21)而被导入到所述膨胀空 间(15)中，并且，所述阀体(31)构造成沿轴向取向的套筒且可利用所述减压通道(20)的 沿轴向延伸的通道截段(23)与所述加热容积(7)、压缩空间(50)或所述膨胀空间(15)之 间的压力差而被加载。
全文摘要
一种气体绝缘的高压功率开关，包含两个沿着轴线(5)相对于彼此可动的电弧接触器(3，4)、绝缘喷嘴(6)、用于容纳灭弧气体(14)的加热容积(7)、加热通道(10)和过压阀(30)。对于该开关，灭弧气体(13)的压力通过开关电弧(8)的能量确定，该开关电弧(8)在开关打开时形成并产生电弧气体(14)，并且，加热通道(10)沿轴向取向地通入所述加热容积(7)中。同时，加热通道(10)连接电弧区(9)，该电弧区(9)沿轴向由两个电弧接触器(3，4)限定且沿径向由绝缘喷嘴(6)限定，并且，过压阀(30)通过打开通入膨胀空间(15)的减压通道(20)限制灭弧气体(14)的压力。对于该开关，在大的电流的切换中，电弧区(9)中的电弧气体(13)的压力应被限制，且同时，储存于加热容积(7)中的灭弧气体(14)的质量应被改善。这一点如此来实现，即，减压通道(20)具有沿径向方向延伸的流出截段(21)。
文档编号H01H33/74GK101828242SQ200780101194
公开日2010年9月8日 申请日期2007年10月16日 优先权日2007年10月16日
发明者A·伊奥达尼迪斯, C·弗兰克, L·尼迈耶, M·西格 申请人:Abb研究有限公司