用于在高压技术中开关高电流的装置和方法与流程

本发明涉及一种用于在高压技术中心针对极来开关高电流的装置和方法，所述装置具有至少一个第一触头和至少一个第二触头。触头具有至少两个接触件，所述接触件在闭合的开关状态中相互电连接和/或机械连接。所述至少一个第一触头布置在第一壳体中并且所述至少一个第二触头布置在第二壳体中。

在高压技术中用于开关高电流的装置例如由专利文献ep0024252a1已知。高压功率开关在此包括两个触头、即第一触头和第二触头，所述触头分别具有两个接触件。第一触头作为主开关位置布置在绝缘子壳体中。第二触头作为辅助开关位置与电阻串联并且与所述电阻共同布置在绝缘子壳体中。电阻在开关时用作接通电阻。如果两个触头都断开，则首先闭合具有电阻的第二触头、即辅助开关位置，与此同时第一触头、即主开关位置是断开的。通过电阻限制流经辅助开关位置的电流。

在闭合主开关位置时桥接辅助开关位置并且电流基本上流经主开关位置，所述主开关位置构造为额定电流触头。额定电流触头还意味着，所述触头构造用于承载高的电流强度。借助与辅助开关位置串联的电阻限制了流经辅助开关位置的电流强度，这能够实现对用于低电流强度的辅助位置的设计。由此能够使用辅助开关位置的接触件的更小直径并且由此更小质量，所述辅助开关位置较之额定电流触头能够更容易地被加速并且由此能够更快速地开关。与具有灭弧触头和额定电流触头高压功率开关类似，在接通状态中电流基本上流经额定电流触头，并且与电阻串联的辅助开关位置用于在开关过程中减少电弧。始终在第二触头闭合、即辅助开关位置闭合时进行第一触头、即额定电流触头的接通。

基本上通过额定电流触头确定流经用于开关高电流的装置的最大电流，并且由此确定高压功率开关的开关能力。在接通的状态中，具有电阻的第二触头、即辅助开关位置通过第一触头、即额定电流触头被桥接。高压功率开关的最大电流和最大的待开关的电压的提高基本上由针对额定电流触头的构造方面的可行性限制。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在高压技术中开关高电流的装置和方法。所述技术问题尤其在于，相对于由现有技术已知的用于开关的装置简单地并且成本低廉地提高最大电流和/或最大的待开关的电压。

所述技术问题按照本发明通过具有按照权利要求1的特征的用于在高压技术中针对极来开关高电流的装置、具有按照权利要求10的特征的用于开关的装置和/或通过按照权利要求11所述的用于在高压技术中尤其利用前述装置来开关直流电和/或交流电的方法解决。在从属权利要求中给出了按照本发明的用于在高压技术中开关高电流的装置的有利设计方案和/或用于在高压技术中尤其利用前述装置来开关直流电和/或交流电的方法的有利设计方案。独立权利要求的技术方案能够相互结合并且能够与从属权利要求的特征相互结合以及从属权利要求的特征能够相互结合。

按照本发明的用于在高压技术中针对极来开关高电流的装置包括至少一个第一触头和至少一个第二触头，其中，触头具有至少两个接触件。两个触头在闭合的开关状态中相互电连接和/或机械连接。所述至少一个第一触头布置在第一壳体中并且所述至少一个第二触头布置在第二壳体中。所述至少一个第一触头和至少一个第二触头分别是额定电流触头，即所述触头设计为具有高载流能力的、尤其是在开关电压高达1200kv时用于在1至100ka范围中的短路电流的触头。所述至少一个第一触头和至少一个第二触头相互并联。在至少一个第一额定电流触头开关时，至少一个第二额定电流触头始终处于断开的开关状态中。

并联的、至少两个触头作为额定电流触头的构造相对于由现有技术已知的用于开关的装置实现了最大允许电流的提高，在所述由现有技术已知的装置中每个极仅使用一个额定电流触头，并且其中使用灭弧开关位置或者辅助开关位置，所述灭弧开关位置或者辅助开关位置与电阻串联，并且仅具有较低的载电能力。在至少一个第二额定电流触头断开时开关至少一个第一额定电流触头，该开关顺序实现了至少一个第二额定电流触头的无用于灭弧的喷气口和/或无灭弧触头的简单的设计方案。用于开关的装置由此能够简单地并且成本低廉地构造，并且实现了费力较少的并且具有高开关速度的开关。

第一和/或第二壳体分别可以包括绝缘子、尤其是在外侧加肋的、由硅酮和/或由陶瓷构成的绝缘子。由此与具有辅助开关位置和串联电阻的、由现有技术已知的结构类似地，可以在装置的外部结构中在第二绝缘子壳体中布置第二额定电流触头，而非在第二绝缘子壳体中布置辅助开关位置和串联的电阻。装置的分别具有位于绝缘子壳体的内部的额定电流触头的类似的外部结构使得能够成本低廉地并且简单地实现按照本发明的装置。

装置可以是t形的并且包括共同的、电绝缘的支承柱，所述支承柱尤其具有活动地布置在所述支承柱的内部和/或尤其在运动学上与共同的驱动装置相连的操作杆。t形的装置在此可以包括两对基本上垂直于支承柱朝相反的方向布置的、尤其是管状的绝缘子，其中，成对的绝缘子尤其分别以相应的纵轴线基本上相互平行地布置。每个绝缘子可分别可以包括至少一个额定电流触头。由此形成两对相互并联的额定电流触头，其中，每对各分别包括两个串联的额定电流触头。额定电流触头的并联提高了装置的载流能力并且一对内的额定电流触头的串联相对于相同地构造的单独的额定电流触头提高了装置的可开关的电压。产生了装置成本低廉的、简单的构造，所述装置在断开的开关状态中具有高的载流能力和高的开关电压或者高的耐压强度。

额定电流触头能够通过至少一个传动装置在运动学上相互耦连，以便通过在对应配属的第一额定电流触头断开时分别开关第二额定电流触头转换并且传递开关运动。传动装置能够将由共同的驱动装置提供的接通运动传递至至少一个第一额定电流触头，并且在时间上延迟地传递至至少一个第二额定电流触头。传动装置能够将由共同的驱动装置提供的断开运动传递至至少一个第二额定电流触头，并且在时间上延迟地传递至至少一个第一额定电流触头。在仅使用一个共同的驱动装置时，传动装置的使用实现了具有前述优点的开关顺序，由此实现了装置的简单的、成本低廉的构造。也可以使用尤其是分别布置在两个串联的额定电流触头之间的主传动装置和辅助传动装置，以便具有延迟地将开关运动传递至并联的额定电流触头对。由此实现了紧凑的、简便的并且成本低廉的用于开关的装置。

所述装置可以构造用于开关尤其是高达1200kv的直流电压和/或交流电压。

至少一个、尤其是所有额定电流触头可以配设有至少一个灭弧触头，和/或至少一个、尤其是所有额定电流触头可以配设有至少一个喷气口。因此所有触头都可以具有喷气口和/或灭弧触头，由此能够达到特别高的待开关的功率或者特别高的待开关的电流和/或电压，能够吹熄在每个触头上形成的电弧。备选地，也可以为一对额定电流触头配设喷气口和/或灭弧触头，并且另一对额定电流触头可以不具有配属的喷气嘴和/或不具有配属的灭弧触头地构造。通过装置的简单的构造能够降低成本，并且尤其在相同或更高的开关速度下降低开关时待移动的质量。用于进行开关的装置可以包括四个额定电流触头，两个第一额定电流触头包括相应的额定电流触头上的喷气口，并且两个第二额定电流接头构造为不具有喷口。

在接通的状态中，流经第二额定电流触头可以是流经第一额定电流触头的电流的20％至90％、尤其是50％。由此在总体上实现了装置的高的载流能力，其中，尤其是在第二触头中可以舍弃喷气口和灭弧触头。

额定电流触头可以分别由两个接触件构成，所述接触件尤其是两个空心圆柱形的具有50mm至200mm、尤其是80mm至150mm的直径的接触件。接触件可以由传导良好的金属、尤其是铜、铝或者钢构成。接触件的接触面可以镀银和/或包括碳。由此能够在装置接通的状态下低损耗地、即以触头的低电阻使高电流流经所述装置。

由此确保了装置在简单、成本低廉的结构中的高载流能力。

三极的开关装置可以包括所述装置、尤其是在每个极具有前述的装置。三极的开关装置可以在每个极具有前述装置，所述装置具有前述针对每个极描述的优点。

按照本发明的用于在高压技术中尤其利用前述装置来开关直流电和/或交流电的方法包括，第一壳体中的至少一个第一额定电流触头先于第二壳体中的至少一个第二额定电流触头被接通，和/或第一壳体中的至少一个第一额定电流触头晚于第二壳体中的至少一个第二额定电流触头之后被断开。

两个第一额定电流触头可以在两个第二额定电流触头接通之前尤其同时接通，所述两个第一额定电流触头其中的每个都位于相应的第一壳体中，所述两个第二额定电流触头其中的每个都位于相应的第二壳体中。两个第一额定电流触头可以在两个第二额定电流触头断开之后尤其同时断开，所述两个第一额定电流触头其中的每个都位于相应的第一壳体中，所述两个第二额定电流触头其中的每个都位于相应的第二壳体中。

在接通的状态中，电流仅能够流经额定电流触头。

按照本发明的按照权利要求11的用于在高压技术中尤其利用前述装置来开关直流电和/或交流电的方法的优点与按照本发明的按照权利要求1的用于在高压技术中针对极来开关高电流的装置的前述优点类似，并且反之亦然。

以下在图1至图3中示意性地示出并且详细地阐述本发明的实施例。

在附图中：

图1以剖视图从侧面观察地示意性示出了按照本发明的用于在高压技术中针对极来开关高电流的装置1，并且

图2以剖视图从与图1的视角垂直的一侧观察地示意性示出了图1的装置1，

图3以剖视图示意性示出了图1的在俯视图中观察的装置1。

图1在剖视图中示意性地示出了的按照本发明的用于在高压技术中开关高电流的装置1。图1中的装置设计用于一个极的开关，例如在三极的设计方案中尤其使用三个相邻地布置的按照本发明的装置1。图1的剖切平面沿着装置1的高度延伸穿过装置1并且垂直于连接导线，所述连接导线为简洁起见未在附图中示出。装置1布置在支承架5上，所述支承架5例如呈垂直的t形或者双t形的钢支架的形式。

在支承架5的上端部上固定有转向传动装置7，所述转向传动装置7具有尤其侧向地安设的驱动装置6。所述驱动装置6例如可以构造为发动机和/或弹簧蓄能驱动装置的形式。在开关时的驱动能量或者驱动运动由驱动装置6提供并且经由运动链13传递至开关触头。运动链13尤其包括转向传动装置7、操作杆(schaltstange)11、传动头8以及附加传动装置9。

操作杆11在内部沿着支承柱10的纵轴布置并且可移动地支承，所述支承柱10尤其是加肋的由陶瓷、复合材料和/或硅酮制成的绝缘子的形式。支承柱10以纵轴线与支承架5的纵轴线共线地布置在转向传动装置7上。在支承柱的上端部上布置有传动头8以及尤其处于所述传动头8侧面的附加传动装置9。

图2从与图1的视角垂直地延伸的一侧在剖视图中示意性地示出了图1的按照本发明的装置1。装置1t形地构造，所述装置1具有纵长地、尤其加肋地构造的绝缘子壳体4，所述壳体4分别在支承柱10的相对置的两侧上作为臂垂直地从支承柱10导引远离地、在传动头8或者附加传动装置9上固定地布置。在传动头8上安设有两个绝缘子壳体4，所述绝缘子壳体4分别在内部中包括第一额定电流触头2。在尤其布置在传动头8侧面的附加传动装置9上安设或者布置有两个绝缘子壳体4，所述绝缘子壳体4分别在内部包括第二额定电流触头3。

附加传动装置9上的绝缘子壳体4可以与现有技术中已知的用于具有串联电阻的辅助开关位置的绝缘子壳体类似地构造。取代具有串联电阻的辅助开关位置，在按照本发明的装置1的绝缘子壳体4中布置有两个额定电流触头3。由此提高了在一个时间点在不损坏装置1的情况下能够流经装置1的最大的总电流。

驱动装置6在开关装置1时提供动能，所述动能对于断开或者闭合触头2、3、即对于驱动触头2、3的活动式接触件是必要的。动能经由运动链13传递至触头2、3。例如动能从驱动装置6、尤其是弹簧蓄能驱动装置经由转向传动装置7传递至操作杆11。动能从所述操作杆11传递至传动头8并且尤其是直接地释放至第一额定电流触头2上。第一额定电流触头2可以包括辅助传动装置，以便例如在时间上并且在力的大小和/或方向方面不同地、尤其是以相同的或者不同的运动特性驱动额定电流触头2的活动式接触件。

动能从操作杆11直接地或者例如经由传动头8传递至附加传动装置9并且尤其是直接地释放至第二额定电流触头3上。第二额定电流触头3可以包括辅助传动装置，以便例如在时间上并且在力的大小和/或方向方面不同地、尤其是以相同的或者不同的运动特性驱动额定电流触头3的活动式接触件。尤其是附加传递装置9控制或者调节开关第一额定电流触头2与开关第二额定电流触头3之间在时间上的差异。

在接通时，首先闭合第一额定电流触头2，之后闭合第二额定电流触头3。在断开时，首先断开第二额定电流触头3，之后断开第一额定电流触头2。由此当第一额定电流触头2开关时第二额定电流触头3始终处于断开的状态中。当第二额定电流触头3开关时第一额定电流触头2始终处于闭合的状态中。由此在开关第二额定电流触头3时，电流能够流过并联的第一额定电流触头2。由此不必在第二额定电流触头3处进行灭弧并且能够为第二额定电流触头3舍弃灭弧装置、例如灭弧喷嘴和/或灭弧触头。在开关高电流时出现的电弧能够在第一额定电流触头2上熄灭。为此可以在第一额定电流触头2上设置灭弧装置、例如灭弧喷嘴和/或灭弧触头。

在前述装置1中简化了第二额定电流触头3的结构，所述装置1的质量降低，并且由此较之由现有技术已知的装置，在装置1的高载流能力的情况下在开关时需要更低的驱动能量。驱动装置和运动链13的元件可以较小地设计，这相对于具有额定电流触头2、3而且所有额定电流触头2、3都具有电弧熄灭装置的装置来说节省了成本。

图3在俯视图中在沿着额定电流触头2、3剖切的剖视图中示意性地示出了图1的装置1。额定电流触头2、3布置在绝缘子壳体4中。在本发明的图中所示的实施例中，两个第一额定电流触头2在电学上依次串联地并且在两个用于外部的电流导体的连接触头12之间连接。与两个串联的第一额定电流触头2并联的是两个在电学上串联的第二额定电流触头3。电路仅被示意性地示出。按照本发明的装置1中的电导线可以在绝缘子壳体4和传动装置8、9中尤其电绝缘地在绝缘子内沿着相反的方向延伸，和/或额定电流触头2、3可以在绝缘子壳体4和传动装置8、9内相互电连接。

在图中出于简洁性未示出的是，可分别在绝缘子壳体4的端部设置电接口12，通过所述电接口12可以与图中所示的电路类似地在绝缘子壳体4外部实现额定电流触头2、3的连接。其它的电路也是可行的，例如将分别由一个第一和一个第二额定电流触头2、3构成的并联电路与其他并联的第一和第二额定电流触头2、3串联。用于电路的电导线可以导引穿过传动装置8、9或者传动装置壳体，或者在连接触头12之间分别布置在壳体之外。

在图中所示的按照本发明的装置1的实施例中，额定电流触头2、3和分别对应配属的绝缘子壳体4分别与一个绝缘子壳体4中的额定电流触头2、3成对地布置。装置1包括四个额定电流触头2、3，具有第一对绝缘子壳体4和第二对绝缘子壳体4，所述第一对绝缘子壳体4包括一个第一和一个第二额定电流触头，所述第二对绝缘子壳体4同样包括一个第一和一个第二额定电流触头2、3。

一对绝缘子壳体4以其纵轴线相互平行地布置，尤其一个绝缘子壳体4中的相应的额定电流触头2、3与另一个绝缘子壳体4中的额定电流触头2、3基本上平行地布置。两对绝缘子壳体4前后相继地布置，通过传动装置8、9连接，其中每个绝缘子壳体4都具有额定电流触头2、3。在此，两个第一额定电流触头2以及所述第一额定电流触头2的绝缘子壳体4通过传动装置8连接，并且两个第二额定电流触头3以及所述第二额定电流触头3的绝缘子壳体4通过附加传动装置9连接。

额定电流触头2、3和绝缘子壳体4以它们的中轴线基本上布置在一个平面中，所述平面例如平行于基部，支承架5竖立在所述基部上。t形的装置1带有t形形状的中垂线部分，中垂线部分包括支承架5、具有侧向地固定的驱动装置6的转向传动装置7、支承柱10和具有侧向地固定的附加传动装置9的传动头8。t形形状的水平部分由两对绝缘子壳体4构成，每个绝缘子壳体4都具有额定电流触头2、3，其中，一对绝缘子壳体4通过传动装置8、9与另一对绝缘子壳体4连接。

在图中所示的实施例中的一对绝缘子壳体4分别包括一个具有更大的横截面的管状的绝缘子壳体4和一个具有更小的横截面的管状的绝缘子壳体4。例如具有灭弧喷嘴和/或灭弧触头的第一额定电流触头2分别布置在具有更大的横截面的绝缘子壳体中4，其中，所述两个第一额定电流触头2通过其对应配属的绝缘子壳体4经由传动头8相互连接。例如不具有灭弧喷嘴和/或不具有灭弧触头的第二额定电流触头3分别布置在具有更小的横截面的绝缘子壳体4中，其中，两个第二额定电流触头3通过其对应配属的绝缘子壳体4经由附加传动装置9相互连接。

备选地，出于简洁性的原因未在图中示出的是，所有的绝缘子壳体4例如可以具有相同的尺寸或者相同的横截面。所有额定电流触头2、3可以具有至少一个灭弧喷嘴和/或至少一个灭弧触头。备选地，所有额定电流触头2、3也可以不具有灭弧喷嘴和/或灭弧触头地构造。不同额定电流触头2、3的承载电流的部分可以构造为具有不同的导电横截面和/或在断开的状态中不同的额定电流触头2、3可以在接触件之间具有不同的距离。额定电流触头2、3也可以相同地构造。

可以通过传动装置8、9实现对第一和第二额定电流触头2、3的不同的开关时间的控制或者调节。尤其是附加传动装置9可以使得第二额定电流触头3相对于第一额定电流触头2在时间上更晚地接通和更早地断开。作为备选或补充，多个单独的额定电流触头或者活动式接触件的传动头和/或传动单元可以使得第二额定电流触头3相对于第一额定电流触头2更晚地接通和更早地断开。备选地或者附加地可以通过位置和/或触头间距的长度实现对第一和第二额定电流触头2、3的不同的开关时间的控制或者调节。

前述实施例可以相互结合和/或与现有技术结合。因此例如可以使用多个操作杆11、例如用于传动头8的操作杆并且用于附加传动装置9的操作杆。装置1例如可以包括由第一和第二额定电流触头2、3构成的仅一对触头。也可以包括多个触头对2、3和/或将两个以上额定电流触头2、3分别并联和/或串联。装置1可以是t形的，或者具有其它形状、例如倒置的l形或者i形。第一和/或第二额定电流触头2、3可以具有用于灭弧的灭弧装置，并且可以构造为具有相同的或者不同的例如用于接触件的管直径，以便实现不同的载流能力，和/或所述第一和/或第二额定电流触头2、3可以包括真空管作为额定电流触头。可以设置共同的驱动装置6和/或转向传递装置7和/或支承柱10和/或操作杆11，或者可以设置多个具有运动链的其它元件的驱动装置，例如为每个第一额定电流触头设置驱动装置并且为每个第二额定电流触头设置驱动装置。也可以为每个额定电流触头设置驱动装置，该驱动装置尤其具有用于每个额定电流触头的独立的运动链。

支承架5可以构造为t形支架或者双t形支架的形式。也可以使用其它的尤其是由钢或者铝制成的支承架5。绝缘子壳体和/或支承柱可以管状地、尤其是在外部加肋地例如由硅酮、复合材料和/或陶瓷构造。绝缘子壳体和/或支承柱也可以具有其它的形状、例如锥形或者球形。具有对应配属的绝缘子壳体的附加的驱动装置可以侧向地布置在传动头上。具有对应配属的绝缘子壳体的附加传动装置备选地可以例如布置在传动头上方或者下方。按照本发明的装置可以针对极构造，对于多个极可以尤其相互平行地布置一个以上的装置。为了开关高电流和/或电压可以尤其是前后相继地布置一个以上的按照本发明的装置。

附图标记清单

1用于开关高电流的装置

2第一额定电流触头

3第二额定电流触头

4绝缘子壳体

5支承架

6驱动装置

7转向传动装置

8传动头

9附加传动装置、尤其是摩擦传动装置

10支承柱

11操作杆

12连接触头

13运动链