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与流程

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：

1、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。

2、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。

3、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。

技术实现思路

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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。

18、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。

19、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。