高压力下的真空断路器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于在高压力环境中使用的真空断路器，其具有至少一个真空断续器以及在所述真空断续器处的外部触点，在所述真空断续器内具有至少一个移动触头和至少一个固定触头。为了使真空断路器能够用在前述环境状况下，本发明在于，所述至少一个真空断续器被布置在耐压力密闭容器内，并且经由高电压套管穿过容器壁来实现电气接触，并且所述耐压力密闭容器由绝缘油填充。
【专利说明】
高压力下的真空断路器
技术领域
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于高压力环境的真空断路器，其具有至少一个真空断续器以及在该真空断续器处的外部触点，该真空断续器具有在真空断续器内部的至少一个移动触头和至少一个固定触头。
【背景技术】
[0002]真空断路器包含密封的真空断续器，真空断续器内部具有零压力，并且对抗外部压力操作。通过金属波纹管(bellow)穿过真空紧密外壳来传递一个断续器触头的移动。
[0003]为了在海底应用中使用这种断路器，必须考虑环境压力。
[0004]由于水深达到3000米处的压力施加300bar的压力，因此真空断续器必须被放置以使得能够耐受这种较高的外部压力，从而确保Ibar的真空断续器的通常压力环境。在更高压力的情况下，波纹管可能会被损坏，并且驱动机构将无法打开断续器。
[0005]因此，本发明的目的在于使得真空断路器能够被用于前述的环境状况下。
[0006]因此，这可以通过使用耐压力密闭容器由本发明解决，该耐压力密闭容器需要能够承载开关装置(switchgear)的额定电流并且能够耐受包括快速电压暂态在内的网络电压的绝缘高电压套管(bushing)。将绝缘油放入耐压力密闭容器内部允许缩小介电距离，允许减小包括容器的壁厚在内的容器尺寸，并允许设计出小且紧凑的套管。通过使用磁性致动器(magnetic actuator)，可以设计出非常紧凑的单相或三相断路器设备。
[0007]因此，基本特征在于，至少一个真空断续器被布置在耐压力密闭容器中，并且经由高电压套管穿过容器壁来实现电气接触，并且耐压力密闭容器由绝缘油填充。
[0008]在另一有利实施例中，用于真空断续器的致动器(如磁性致动器)与所述真空断路器一样也被实施在前述的耐压力密闭容器内。
[0009]在另一有利实施例中，断路器是每相对应至少一个真空断续器的三相断路器。
[0010]在另一有利实施例中，容器被配备为耐受高达300bar的环境压力。
[0011]在另一有利实施例中，容器本身主要包括至少一个钟形(bell-shaped)的容器部分。
[0012]在另一有利实施例中，容器包括两个相对地固定在一起的钟形容器部分，并且通过较高压力O形环密封，两个容器部分紧密连接为耐压力密闭。
[0013]在另一有利实施例中，密封被冗余地说明为具有至少两个O形环密封，该至少两个O形环密封被布置为同心或近似同心。
[0014]在另一有利实施例中，容器至少部分地由绝缘材料制成。
[0015]在另一有利实施例中，容器和/或容器元件由钢或铝制成。
【附图说明】
[0016]本发明的实施例在附图中示出:
[0017]图1单相断路器
[0018]图2由一片制成的耐压力密闭容器
[0019]图3金属制成的容器
[0020]图4三相单元
【具体实施方式】
[0021]图1示出了具有绝缘容器2的单相断路器单元。该容器必须耐受高达300bar的外部压力，并且由具有高拉伸强度的绝缘材料制成。壁厚和形状被优化以应对较高的压力差。这里，两个相同的钟形容器2被放置在导电金属板3上，该导电金属板3还用作断路器的电气端子中的一个。通过适当的密封(例如O形圈)，该容器被密封以对抗高压力环境。该容器的一部分容纳真空断续器9以及可移动断续器杆(Stem)H和柔性连接8(例如到板3的铜层压带)。该容器的另一部分容纳磁性致动器4以及与可移动断续器杆14的绝缘连接6，该绝缘连接6包括例如弹簧，该弹簧向真空断续器触头施加必要的接触力。真空断续器9和磁性致动器4被安装在绝缘支架上，该绝缘支架自身安装在板3上。该单元由导电金属套管I完成，该导电金属套管I例如通过O形环或其他适合的密封被密封以对抗绝缘容器。低电压套管5馈送信号和控制线。耐压力密闭容器由诸如用于高电压变压器的绝缘油填充。该流体被填充到某一油位10，以便确保Ibar的压力，并且允许在真空断续器打开和关闭期间该部分移动时可能的容积改变。
[0022]根据图2，耐压力密闭容器可以由一片(pieCe)2制成。在这种情况中，金属套管Ia必须从用作断路器的端子之一的一侧穿透容器壁。必须用金属板在一侧紧密地封闭绝缘容器2，该金属板承载用于信号和控制线的低电压套管5。绝缘支架7保持真空断续器9和磁性致动器4，并且绝缘支架7被装配到连接到套管Ia的板3，从而大体上实现与图1所给出的功能相同的功能。
[0023]在图3中，绝缘容器被圆柱形状的耐压力密闭金属容器代替。在这一特别情况中，容器壁的电位与断路器的端子之一的电位相同。在这种情况中，由于可以利用容器壁的电流传导能力，因此端子Ib不需要套管或穿过壁。由钢壁提供针对较低的额定电流所需的传导性，而例如由铝壁提供针对较高的额定电流所需要的传导性。可替换地，连接Ib可以被与图4中的部分12类似的高电压套管代替。然后金属容器2可以接地。如果容器处于端子的电位，贝Ij必须用绝缘帽(insulating cap) 11在两侧紧密地封闭金属圆柱体，或者，如果容器处于大地电位，则用金属板在两侧紧密地封闭金属圆柱体。当然，绝缘帽必须被密封以对抗较高的外部压力。绝缘帽可以由诸如纤维填充的聚酰胺或PEEK之类的增强型塑料材料制成。在一侧，导电金属套管I或类似于第4实施例中的部分12的高电压套管用作断路器的第二端子。在另一侧，低电压套管5馈送信号和控制线。此外，与第I实施例中的功能相同的功能被给出。容器由绝缘油填充。
[0024]在图4中，提供了图1至3中的所有实施例可以如何被转换为三相单元的示例(第三相在图中未示出)。三相单元具有以下优点:只需要一个用于信号和控制线的低电压套管，但是当然，一个单一的较强的磁性致动器可以用于全部三个真空断续器。这对于增压环境中单独的单相单元是不可能的。在所示实施例中，耐压力密闭容器由钢或具有高拉伸强度的任何其他金属制成。耐压力密闭容器需要用于断路器的六个端子的六个高电压套管12。这些套管被密封以对抗容器2，并且耐受开关装置的额定电压电平。磁性致动器4和具有所有必要元件的真空断续器9被安装在绝缘支架7上，绝缘支架7被固定到一个接地的金属端板11上。可替换地，穿过容器侧壁的三个套管还可以被布置在端板11中，端板11还承载全部三个真空断续器。适当的导体必须被设计为将断续器的可移动杆连接到这些套管。一个低电压套管5馈送信号和控制线。容器被油填充达到某一油位10，以允许压力和容积补偿。在所示实施例中，断续器9和致动器4颠倒布置，这样布置的优点将在下面说明。但是，还可以如其他实施例中所示的那样沿相同的方向放置断续器9和致动器4。
[0025]图4还可以被设计为由绝缘塑料材料而不是金属制成的耐压力密闭容器。在这种情况中，高电压套管12可以由如图1和2中的部分I所示的更简单的导电套管代替。
[0026]在图1至4中的容器内部的油位必须被填充达到某一油位10，从而允许容积和温度改变。如果致动器被放置在如图4所示的容器2的顶部容积内，则这样的布置具有以下优点:不具有绝缘油的区域，即高于油位10的区域，处于大地电位，并且不需要介电耐受强度(dielectric withstand)。如果真空断续器被放置在顶部，没有油的区域必须被认真设计，以使得绝缘部分的介电耐受强度不能降低到额定值以下。
[0027]高于油位10的补偿气室的效果还可以通过完全密封的波纹管来实现，该波纹管填充有Ibar的空气或者真空，以允许容积补偿。
[0028]可替换地，耐压力密闭容器可以填充有气体，例如Ibar或者更高压力的SF6。在这种情况中，由于气体是可压缩的，因此补偿容积不是必须的。然后所有尺寸必须被适配于所使用的气体的不同的耐电压能力。设备的功能是相同的。
【主权项】
1.用于在高压力环境中使用的真空断路器，具有至少一个真空断续器以及在所述真空断续器处的外部触点，在所述真空断续器内具有至少一个移动触头和至少一个固定触头， 其特征在于: 所述至少一个真空断续器被布置在耐压力密闭容器中，并且经由高电压套管穿过容器壁来实现电气接触，并且所述耐压力密闭容器由绝缘油填充。2.根据权利要求1的真空断路器， 其特征在于: 用于所述真空断续器的致动器与所述真空断路器共同，被实施在所述耐压力密闭容器内。3.根据权利要求2的真空断路器， 其特征在于: 所述致动器是磁性致动器。4.根据权利要求2的真空断路器， 其特征在于: 所述断路器是每相对应至少一个真空断续器的三相断路器。5.根据前述任一项权利要求的真空断路器， 其特征在于: 所述容器被配备为耐受高达300bar的环境压力。6.根据前述任一项权利要求的真空断路器， 其特征在于: 所述容器本身基本包括至少一个钟形容器部分。7.根据权利要求6的真空断路器， 其特征在于: 所述容器包括相对地固定在一起的两个钟形容器部分，并且所述两个钟形容器部分通过高压力的O形环密封紧密连接为耐压力密闭。8.根据权利要求7的真空断路器， 其特征在于: 所述密封被冗余地说明为具有至少两个O形环密封，所述两个O形环密封被布置为同心或近似同心。9.根据前述任一项权利要求的真空断路器， 其特征在于: 所述容器至少部分地由绝缘材料制成。10.根据前述任一项权利要求的真空断路器， 其特征在于: 所述容器和/或所述容器元件由钢或铝制成。
【文档编号】H02B13/00GK105900203SQ201480047731
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年8月25日
【发明人】E·杜尔尼, D·苏比哈彻瓦尔, K·荣格维, M·贝尔鲁特, O·贝尔克加兰德, P·米德顿, P·马斯迈尔, P·福塔内, T-O·荣霍韦德
【申请人】Abb技术股份公司