真空开关单元及真空开关的制作方法

本发明涉及一种真空开关的真空开关单元和一种真空开关。

背景技术：

1、真空开关是断路器，其中，可彼此相对运动的开关接触元件布置在真空开关管(真空开关室)中。真空开关尤其是低维护的、耐用的和可简单驱动的。为了满足电压要求，真空开关可以具有多个真空开关管，所述真空开关管的开关路径电串联连接。在这种情况下(在真空开关管的开关路径断开时)力求在真空开关管上实现与真空开关管相匹配的电压分配，以便避免各个真空开关管过载。例如，在多个类似构造的依次连接的真空开关管的情况下，力求在真空开关管上尽可能均匀地分配电压。

2、为了实现在真空开关管上的力求的电压分配，例如无源的电气部件、如控制电容器和/或控制电阻器与真空开关管并联连接。然而，这些部件增大了真空开关所需的结构空间。特别是在具有净化的和除湿的压缩空气作为包围真空开关管的绝缘介质和传统的控制电容器的真空开关中，在真空开关管和控制电容器之间以及在控制电容器和真空开关的金属开关壳体之间需要相对大的绝缘距离。因为压缩空气具有相对低的介电强度(与其它绝缘气体、如六氟化硫相比)。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是，通过具有小的空间需求的控制电容器实现真空开关中的电压控制。

2、根据本发明，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的真空开关单元和具有权利要求14的特征的真空开关来解决。

3、本发明的有利的设计方案是从属权利要求的主题。

4、根据本发明的真空开关的真空开关单元包括真空开关管、包围真空开关管的绝缘套管和多个集成到绝缘套管中的电容器电极，所述绝缘套管管状地围绕真空开关管的纵向轴线延伸并且由绝缘材料制成。

5、因此，代替传统的控制电容器或多个这种控制电容器，根据本发明的真空开关单元具有多个电容器电极，所述电容器电极集成到包围真空开关管的绝缘套管中。换言之，根据本发明，传统的控制电容器的容量被划分到集成到绝缘套管中的电容器电极上。由此可以相对于传统的控制电容器减小电容器电极与真空开关管和真空开关的金属开关壳体的绝缘距离，这特别是在用净化的和除湿的压缩空气作为绝缘气体填充开关壳体时起到节省结构空间的作用。此外，绝缘套管有利地用作固体绝缘体，该固体绝缘体支持绝缘气体的作用。

6、在根据本发明的真空开关单元的一种设计方案中，电容器电极分别环形地或部分环形地围绕真空开关管的纵向轴线延伸。由此有利地实现电容器电极的容量围绕真空开关管的均匀分布。

7、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，由电容器电极构成同心延伸的电容器电极的电极对，其具有彼此面对的电极表面，并且同心延伸的电容器电极的电极对关于真空开关管的纵向轴线轴向地彼此间隔开。例如，同心延伸的电容器电极的每个电极对由在绝缘套管的面向真空开关管的表面上延伸的电容器电极和在绝缘套管的背向真空开关管的表面上延伸的电容器电极构成。在此，同心延伸的电容器电极例如由施加到绝缘套管上的能导电的漆层形成。

8、在根据本发明的真空开关单元的上述设计方案中，由电容器电极的至少一部分形成具有同心的电极表面的环形的或部分环形的电容器，所述电极表面轴向地间隔开。电容器电极在绝缘套管的相对置的表面上的布置有利地简化了电容器电极在绝缘套管中的集成，尤其是当电容器电极由能导电的漆层形成时。

9、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，电容器电极关于绝缘套管的纵向轴线在轴向上彼此间隔开地在绝缘套管内延伸并且具有彼此面对的电极表面。因此，在根据本发明的真空开关单元的该设计方案中，由电容器电极的至少一部分形成具有轴向地彼此间隔开的电极表面的电容器。

10、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，具有彼此面对的电极表面的电容器电极的电极对形成电容器，所述电容器通过集成到绝缘套管中的电导线串联连接。因此，在根据本发明的真空开关单元的该设计方案中，除了电容器电极之外，电导线集成到绝缘套管中，所述电导线将由电容器电极形成的电容器电串联。类似地，由电容器电极形成的电容器可以通过集成到绝缘套管中的电导线彼此并联连接，尤其是当这些电容器的电容器电极部分环形地构造时。

11、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，至少一个电阻器集成到绝缘套管中，所述电阻器通过集成到绝缘套管中的电导线与至少一个由两个电容器电极构成的电容器串联或并联连接。因此，在根据本发明的真空开关单元的该设计方案中，除了电容器电极之外，将至少一个电阻器集成到绝缘套管中，所述电阻器与这些电容器中的至少一个电容器串联或并联连接。

12、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，真空开关管具有至少一个屏蔽电极，所述屏蔽电极与电容器电极导电连接和/或电容式电耦合。根据本发明的真空开关单元的该设计方案因此被设置为集成到绝缘套管中的电容器电极与如下电势的直接的和/或电容性的耦合，真空开关管的屏蔽电极位于所述电势。

13、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，绝缘套管由热塑性塑料、如聚甲醛(pom)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(petp)、聚偏二氟乙烯(pvdf)或聚酰胺(pa6.6)或由环氧树脂制成，所述环氧树脂具有提高介电常数的填料、如钛酸钡(batio3)。在根据本发明的真空开关单元的该设计方案中，绝缘套管通过传统的方法、例如通过注塑制成。该设计方案在将电容器电极简单地集成到绝缘套管中、例如集成到绝缘套管的表面上的情况下是优选的。

14、在根据本发明的真空开关单元的一种替代上述设计方案的设计方案中，绝缘套管与电容器电极一起通过3d打印制成。例如，绝缘套管由聚丙交酯(pla)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)、pvdf或氯化聚乙烯(cpe)印刷，电容器电极由导电丝印刷。在根据本发明的真空开关单元的该设计方案中，绝缘套管和电容器电极共同通过3d打印制成。该设计方案在绝缘套管和/或电容器电极的几何形状复杂的实施方案中是优选的，尤其在电容器电极嵌入绝缘套管中的情况下是优选的。

15、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，真空开关管的面向绝缘套管的表面的至少一个区域和/或绝缘套管的面向真空开关管的表面的至少一个区域具有涂层，所述涂层使绝缘套管和真空开关管之间的电场均匀化。例如，这种涂层由半导体材料制成。根据本发明的真空开关单元的这种设计方案能够避免或至少减少绝缘套管和真空开关管之间的局部放电。

16、在根据本发明的真空开关单元的另一设计方案中，绝缘套管由至少两个套管部分组成。当真空开关管的外直径沿着其纵向轴线变化时，根据本发明的真空开关单元的这种设计方案是有利的。于是，由多个套管部分组成的绝缘套管的组合实现了具有与真空开关管的形状相匹配的几何形状的绝缘套管的装配。

17、根据本发明的真空开关具有至少一个根据本发明的真空开关单元。真空开关尤其可以具有多个根据本发明的真空开关单元，所述真空开关单元的开关路径电串联连接。如上所述，在具有多个其开关路径电串联连接的真空开关管的真空开关中，在真空开关管上的电压分配是重要的，该电压分配避免了各个真空开关管的过载。因此，根据本发明的真空开关单元尤其适用于这种具有多个真空开关管的真空开关。