专利名称：用于单相封装通道开关装置的封装系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据独立权利要求前序部分的用于开关装置的封装系统。本发明尤其涉及一种在开关装置中用于处理故障的封装系统。
背景技术：
开关装置主要是较大规模的电路断路器，其可以切断到大的电力网和工业中的特定电缆的电流。开关装置首先包括电路断路器，以及能够和开关装置一起安全工作的隔离开关。作为安全措施，整个开关装置接地。测量变压器或变换器分别测量通过开关装置的电流和电压。测量值提供给感应过载、接地故障和其它故障以警报或断开电流的安全设备。来自测量变压器的值也可以用于营收。大型开关装置通常具有安全保护来管理线路上的不同故障，例如，电压峰值。如今， 大部分开关装置能够被远程控制和监控，但是一些仍然由例如电路断路器柄来人工控制。中压和低压开关装置通常使用垂直分隔的开关装置面板来包围开关装置。除了电路和各种装置以外，当今使用的面板包括多种实用功能，例如上述的控制、保护和测量，并且提供辅助电力。面板开关装置可选地包括用于处理例如内部电弧的问题的安全保护。由于部件和装置故障或是由外部物体可能导致内部电弧。在传统开关装置中，内部电弧具有电流/电压急剧增大和由此导致电弧故障的影响。例如，如果工人不经意地短路了电力母线，可能发生电弧故障。电弧故障伴随着突然和急剧的压力增加，并且电弧爆炸可能导致相当大的人身危险以及对开关装置和应用的过程产生破坏。对于消除和减少由明弧导致的故障有许多建议的方案，例如继电保护是解决该问题的常用方式。这些继电保护可以是用于检测电弧何时增加的光检测器或压力检测器的方式，并且由此使电路断路器跳闸来消减电弧。并且这种装置和方法的示例可以从例如US 6，229，680 中得知。在论文“Arc flash hazard analysis and mitigation"(Christopher Inshaw et al, Western Protective Relay Conference in Spokane, WA,2004 年 10 月 20 日)中描述了使用(多个)光纤环路传感器的电弧闪烁检测继电器。通过使用光检测器，诸如例如在命名为“电弧保护系统 TV0C”和“电弧消除器”的ABB产品中减少了协调时间并且获得了电弧闪烁的更快检测。除了上述方法之外，进一步相关的现有技术可以包括例如 US 4，249， 126A “On-line fault locator for gas-insulated conductors with plural detectors，，，US 4，742，423 A"Gas insulated apparatus，，，US 3，610，947A"Encapsulated gas-insulated high-voltage line，， 禾口 DE 19838277A1 "Einphasig gekapselte gasisolierte Anlage，，。由于从发现故障直到故障被处理需要一定时间，上述方法仍然是费时的，并且还需要附加设备，因此需要一种处理例如内部电弧故障的故障的改进方式
发明内容
本发明的目的是用于减少在开关装置中具有内部故障的风险，和处理已发生的故障。通过根据独立权利要求的用于中压或低压开关装置的封装系统来实现上述目的。 该开关装置包括多个带电(live)相导体和封装系统，其中封装系统包括各个相的内部单相封装。该封装系统还包括用于通过调整内部单相封装的阻抗来处理故障的故障处理系统。因此，本发明涉及用于通道型开关装置的封装系统，所述通道型开关装置为实现无面板(panel-less)开关装置的一种方式。无面板开关装置是一种不使用传统垂直分隔的开关装置面板构建的开关装置。在无面板开关装置中，在封装中可以集成辅助功能。由于辅助功能的一些部分可以被集成在开关装置的封装中，这种类型的开关装置减少了对用于开关装置辅助功能的大的公共空间的需求。使用新型的通信，辅助功能可以部分的与开关装置分离，并且位于分离隔室中。例如，由于一些需要的功能已经可以结合到开关装置电缆(即封装的开关装置)中，通道开关装置可以在地面之下被放置在电缆托盘、沟槽或通道中。通过主动控制或预调整零序和相-相双故障阻抗，可以在根据本发明的单相封装通道开关装置(或更具体地，无面板开关装置)中实现故障处理。因此，通过具有单相封装， 具有内部电弧的风险大大减少了。因此发生的故障通过具有相封装的可控阻抗而被处理。优选的实施例在从属权利要求中阐述。
图1示出了当发生单相故障时，根据本发明一个实施例的封装系统。图2示出了当发生两相故障时，根据本发明一个实施例的封装系统。图3示出了根据本发明一个实施例的封装系统的截面图。图4显示了根据本发明的封装系统的方框图。图5示意地示出了其它负载可以如何连接到根据本发明的封装系统。现在将结合附图描述本发明。
具体实施例方式本发明优选地意图用于中压应用，但也适用于低压使用。因此，本发明涉及用于中压或低压开关装置的封装系统1，其中开关装置包括多个带电相导体和封装系统1。封装系统1还包括各个相的内部单相封装2、3、4。封装系统1还包括用于通过调整内部单相封装 2、3、4的阻抗来处理故障的故障处理系统。因此，单相封装减少了具有例如明弧的风险。通过预调节或选择单相封装开关装置的内部单相封装2、3、4的电阻率/阻抗，结合对于零电势的中性接地和直接限制例如两相故障情况能够实现故障处理。图1和2显示了根据本发明的用于开关的封装系统1，其中示出了两种不同类型的故障。封装系统1在一侧连接到负载，并且在另一侧通过变压器连接到电网或其它电源等。 图1示出了如果发生了单相故障会发生什么；故障电流的路径由虚线显示。图2示出了两相故障，并且这里故障电流的路径也由虚线示出。(多个)故障可以是接地故障，其是由缺陷引起的主电路的导体和地或接地部分之间的电连接。电连接也可能由电弧产生。
优选地，封装系统1包括包围所有相的外部封装6，如图3中示出的。因此，接触电压可以通过公共通道封装6来控制。外部封装6优选地连接到地，并且用作接触保护和电势均衡二者。根据一个实施例，将接触保护和沿通道设置的等电势导体组合使用。因此根据本发明描述的封装系统1到目前为止包括两个部分利用单相封装2、3、 4的内部封装，其包括用于调整所述内部单相封装2、3、4的阻抗的故障处理系统；和用作接触保护和电势均衡的外部封装6。在图3中，内部单相封装的阻抗表示为Za，&和&，外部封装的阻抗表示为& _，因此，可能被调整的是阻抗Zb和Ζ。。根据安装的需求选择阻抗值。在一定程度上，它取决于故障电流需要的特性，例如是否需要限制故障电流并且接着断开开关，或是否在开关断开之前的一定时间内允许具有一定的残余电流也是可以接受的。故障处理系统可以包括用于调整或允许控制内部单相阻抗的不同部分。在图4中显示了本发明的方框示意图，其示出了将在下面进一步描述的本发明的可能实施例。根据一个实施例，故障处理系统包括连接到地的导体7，由此导体7位于内部单相封装相之间， 并且可以传导故障电流到地。该实施例可以从图1、2和3中看出。因此，实现了传导故障电流的有效方式，其立即减少了通过故障而损坏开关装置的风险。如果故障产生，如内部电弧，则由于导体具有一定阻抗并且连接到地，故障电流可以因此被迫沿导体7传送。根据进一步的实施例，故障处理系统包括阻抗控制设备，其用于控制内部单相封装2、3和4的阻抗。因此，内部单相封装的阻抗的主动控制可以在制造封装系统之后实现， 以符合安装的各种需求。根据一个实施例，阻抗控制设备包括连接在各个相的内部单相封装2、3、4与地之间的可控接地电抗或电阻器9以调整阻抗。可以通过由图1所示的控制装置5调整可控电抗或电阻器9的阻抗来控制封装的阻抗以处理单相故障。因此，可以通过主动控制或预调整零序故障阻抗来实现故障处理。在每个单封装相2、3、4和地之间可以分别连接有电阻器或电抗，如图所示，并且他们可以都由阻抗控制设备中的控制装置5控制。 如果使用(多个)可控接地电抗或(多个)电阻器9，则单相封装不应该被直接接地，正如从图1中的虚线所看到的那样。根据一个实施例，阻抗控制设备包括接通和断开阻抗9的开关。阻抗9也可以通过从阻抗控制设备的控制装置5来控制电阻或电抗而改变。在图2中示出了三个可变阻抗9，每个连接在内部单相封装2、3、4和导体7/地之间。因此，如果发生两相故障，可以通过调节可控电抗或电阻器9的阻抗来控制封装的阻抗。因此可以通过主动控制或预调节相到相双故障阻抗来实现故障处理。如果使用(多个)可控接地电抗或(多个)电阻器9，则单相封装不应该被直接接地，正如从图2中的虚线所看到的。电抗或电阻器根据一个实施例可以是零点电抗或电阻器。然后阻抗控制设备包括控制装置5以控制(多个)可控电抗器或(多个)电阻器。在故障电流未被切断的情况下，结合利用根据本发明的故障处理系统获得的电流限制，在电阻器中产生了比在具有同样限制能力的电抗中的大的多的热量。因此，优选地使用电抗代替电阻器来控制阻抗。根据一个实施例，阻抗控制设备包括至少一个换向触点10，正如从图1中可以看到的，从其传导故障电流到地。阻抗控制设备随后有利地包括控制装置5来控制该至少一个换向触点10。因此，一种主动控制故障电流的方式是通过换向触点耦合更多或更少的阻抗来以不同方式传导故障电流。可以理解，在每个单封装相2、3、4和导体7之间可以分别连接有换向触点10。
因此故障处理系统可以包括上述的(多个)可控电抗或(多个)电阻器9和换向触点10。根据一个实施例，阻抗控制设备可以包括沿开关装置系统的各个相的内部单相封装2、3、4配置的至少一个线圈11。线圈11可以是上述换向触点10的一部分。在图1和2 中示意性地示出了该线圈，其表示为11。阻抗控制设备包括根据结构的不同需求控制线圈 11的电抗的控制装置5。因此，故障处理系统除了(多个)可控电抗和/或(多个)电阻器9、(多个)换向触点10和导体7之外，还可以包括线圈11。因此改进了封装系统1的故障处理。(多个)线圈11可以以多种方式配置。根据一个实施例，至少一个线圈11围绕开关装置的各个相的内部单相封装2、3、4缠绕。在图1和2中，(多个)线圈分别示意性的示为封装2、3、4中的可变电抗11，然而因此可以理解(多个)线圈可以配置成围绕(多个)内部单相封装2、3、4缠绕。至少一个线圈11根据一个实施例可以由电绝缘材料层覆盖。因此，线圈11将不与其缠绕的封装接触，因此只能传导来自不同接触点的电流。根据一个实施例，至少一个线圈11由非电绝缘材料层覆盖。因此，线圈11可以与封装2、3、4接触，其中线圈沿封装2、3、4的整个长度围绕封装缠绕。根据一个实施例，内部单相封装2、3、4被由导电材料、半导电材料或非线性材料 (如，PTC-正温度系数，当温度升高时其电阻增大的材料)中的任意材料制成的层覆盖。该实施例可以用于和上述线圈11结合，因此可以引起进一步的给系统提供需要的可控电抗的可能实施例。根据一个实施例，故障处理系统是被远程控制的。利用信号传输和通信技术(例如无线电、WLAN、蓝牙和光纤)，可以如图4所示的通过从远程控制终端向阻抗控制设备传送信号来远程控制故障处理。因此，阻抗控制设备包括传送和接收远程信号二者的装置。从阻抗控制设备传送的信号可以被用于分析目的。图5示出了封装系统1，其描述了例如电路断路器、隔离开关和/或测量系统的装置如何通过封装系统1连接到相。从封装系统1延伸的部分8示出了不同的可连接装置。根据本发明的封装系统可以在封装中使用某种隔离介质，例如，诸如可能在一定压力下的干燥的空气的气体混合物。本发明并不局限于上述优选的实施例。可以使用各种变形、改变和等同物。因此上述实施例不应该被认为是对由所附权利要求书限定的本发明范围的限制。
权利要求
1.一种用于中压或低压开关装置的封装系统(1)，所述开关装置包括多个带电相导体和封装系统(1)，其中封装系统(1)包括各个相的内部单相封装(2，3，4)和用于处理故障的故障处理系统，其特征在于所述故障处理系统包括用于控制内部单相封装(2，3，4)的阻抗(Zajb、Z。) 的阻抗控制设备。
2.根据权利要求1的封装系统，其中所述阻抗控制设备包括连接在各个相的所述内部单相封装(2，3，4)和地之间的可控接地电抗或电阻器(9)以调节阻抗。
3.根据权利要求1或2的任何一个的封装系统，其中所述阻抗控制设备包括至少一个换向触点(10)，从其传导故障电流到地。
4.根据权利要求1-3的任何一个的封装系统，其中所述阻抗控制设备包括沿开关装置的各个相的内部单相封装(2，3，4)设置的至少一个线圈(11)。
5.根据权利要求4的封装系统，其中所述至少一个线圈(11)围绕所述开关装置的各个相的所述内部单相封装(2，3，4)缠绕。
6.根据权利要求4或5的任何一个的封装系统，其中所述至少一个线圈(11)被电绝缘材料层覆盖。
7.根据权利要求4或5的任何一个的封装系统，其中所述至少一个线圈(11)被非电绝缘材料层覆盖。
8.根据任何一个前述权利要求的封装系统，其中所述内部单相封装(2，3，4)被由导电材料、半导电材料或非线性材料(如，PTC-正温度系数)中的任意材料制成的层覆盖。
9.根据任何一个前述权利要求的封装系统，其中所述封装系统进一步包括包围所有相的外部封装(6)。
10.根据权利要求9的封装系统，其中所述外部封装(6)接地并且用作接触保护和电势均衡。
11.根据任何一个前述权利要求的封装系统，其中所述故障处理系统包括接地的导体 (7)，由此导体(7)被放置在所述内部单相封装相之间，并且可以传导故障电流到地。
12.根据任何一个前述权利要求的封装系统，其中例如电路断路器，隔离开关和/或测量系统的装置可以通过所述封装系统(1)连接到相。
13.根据任何一个前述权利要求的封装系统，其中所述故障处理系统被远程控制。
全文摘要
本发明涉及一种根据独立权利要求的用于中压或低压开关装置的封装系统。该开关装置包括多个带电相导体和封装系统，其中封装系统包括各个相的内部单相封装。该封装系统进一步包括用于通过调整内部单相封装的阻抗来处理故障的故障处理系统。
文档编号H02B13/065GK102362403SQ201080012949
公开日2012年2月22日 申请日期2010年3月22日 优先权日2009年3月20日
发明者H·布瑞德, M·奥尔斯托姆 申请人:Abb研究有限公司