专利名称：具有电弧保护的开关设备和电弧保护方法
技术领域：
本发明涉及包含充气外壳的开关设备(switching installation)。本发明还涉及用于这种开关设备的方法。
背景技术：
由于其良好的绝缘特性，中压和高压开关设备——其用于超过1000V的电压—— 广泛地使用SF6绝缘，允许获得紧凑的设备。然而，存在这样的强烈愿望考虑到SF6——特别是其分解产物HF、SOF2, S02——对于环境的不良后果，不使用SFJt为绝缘介质。因此， 空气越来越多地用作绝缘介质。作为空气的绝缘品质差2-4的因子的结果，设备的尺寸需要增大，以防止多个承载电压的部件之间的电火花或电弧。这又导致偶发电弧时所释放能量的量的增大，因为能量的量与电弧的尺寸成比例，电弧的尺寸与导电部件之间的距离成比例。在没有进一步的措施的情况下，高能(energetic)电弧将会一直持续到电压从承载电压的部件上消除(taken of)，这一般是通过用对开关设备进行馈送的供电线中处于电网上游的外部开关将设备从电网关断来实现。这种外部切换一般在开关设备的错误特性已经被电网中的外部监视系统检测到之后的大约一秒后完成。然而，高能电弧的一秒可导致显著的危险和损坏。开关设备因此必须具有这样的措施足够快地移除高能电弧，以便将影响减小到可接受的等级。具有带电弧保护的充气外壳的开关设备在EP 1 463 172 Al中介绍，其中，输入导体在外壳中发生高能电弧时自动接地，以便停止电弧。这依赖于在发生高能电弧时外壳内的压力增大以及结果导致的空气的加热。外壳包含排气面板，其在外壳内的压力增大时打开，经由挠性电缆，作用在接地开关上。接地开关将导体短接到地，使得电弧停止。已知的开关设备具有这样的缺点尽管电弧停止，热气体通过排气面板释放，因此可包含对于开关设备附近的操作人员的安全风险。进一步地，据信，EP 1 463 172 Al中使用的用于对输入导体进行接地的机构并不总是充分可靠的。将内部电弧产生的压力用于致动接地开关的开关设备的另一实例在EP 0 235 755 Al中示出。同样地，在这种设备中，接地开关的致动导致内部电弧消失。进一步地，据信，EP 0 235 755 Al中使用的用于对接地开关进行致动的机构的鲁棒性不是最优的，因此，其安全性不是最优的。具有鲁棒性的电弧保护机制对于使用SF6设备的系统也是有用的。尽管这种系统中的电弧较短、因此能量较低，电弧仍可能导致对开关设备的损坏，这可导致热气体——例如SF6*解产物——的不希望的释放，特别重要的是，导致对操作人员的安全风险。另外，由于SF6为温室气体，出于环境原因，SF6的释放是不希望的。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种开关设备，该设备包含充气外壳，其具有针对电弧发生的影响的改进的安全等级，具有大的程度的鲁棒性。为此目的，包含充气外壳的开关设备包含-输入导体，其被布置为承载输入电压，-固体绝缘，其被布置在输入导体和外壳之间以便将它们彼此绝缘；-接地点；-致动器；以及-短路装置，其中-短路装置可由第一条件变化到第二条件，在第一条件下，固体绝缘将输入导体从外壳绝缘开，在第二条件下，短路装置通过固体绝缘在输入导体和接地点之间形成连接，且-致动器被布置为，在外壳中发生第一电弧时，将短路装置从第一条件致动到第二条件。在输入导体和接地点之间通过固体绝缘形成短路的连接一被创建，第一电弧就将熄灭。设备将会损坏的风险因此降低。另外，如果尽管如此外壳将损坏，热气体的释放以及可能的甚至是火焰将会具有较低的能量，且其影响的严重性较低。结果，设备及例如操作者等附近人员的相关联的危险降低。另外，短路将会处于良好限定的位置，S卩，使用短路装置限定的良好限定位置。这能在设计外壳时有利地利用，因为这样的需求较低将整个外壳设计为能够在任何位置耐受高能电弧达可观的时间。另外，已经发现，操作机构非常可靠，因为短路通过固体绝缘形成。例如，气体基本上包含空气或SF6。在一实施例中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间经由外壳创建。接地点可以为外壳的部件。在一实施例中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间创建，接地点与外壳分立且位于外壳内。这样的接地点可称为分立的接地点。使用这种分立接地点在设计开关设备中可能是有利的，因为其相比于接地点为外壳部件的情况可提供更大的设计自由度。在另一实施例中，致动器被布置为在第一电弧发生时作用于外壳内压力的增大。高能电弧的发生将导致外壳内压力的增大，因为气体在被加热时膨胀。这种压力将被称为电弧压力。在一实施例中，致动器包含与外壳的机械连结(mechanical link)，致动器被布置为使用机械连结将外壳的一部分的膨胀传送到短路装置。在高能电弧发生时，电弧压力产生外壳或其区段的膨胀。这种膨胀可由连接到膨胀区段的机械连结直接传送。机械连结因此将随着外壳的膨胀移动，并致动短路装置。短路装置可机械连接到致动器。或者，短路装置可被定位为距致动器有小的距离， 使得致动器可在致动短路装置之前在小的距离上自由移动。在一替代性实施例中，致动器包含压力盒，压力盒具有连接到短路装置的挠性输出表面和挠性输入表面，压力盒被布置为以挠性输入表面的向内移动起作用于外壳内压力的增大，并产生挠性输出表面的向外移动。电弧压力将作用在压力盒上，因此将通过压力盒转换为驱动短路装置的移动。
在另一替代性实施例中，致动器包含检测电弧发生的电弧检测器。电弧检测器可检测来自第一电弧的光的等级或来自第一电弧的电离作用 (ionization)的等级。另外，电弧检测器可使用压力传感器主动检测压力增大。一旦电弧检测器检测到电弧的发生，致动器将会被操作为驱动短路装置。在实施例中，致动器和短路装置位于外壳内部。这具有这样的优点在外壳周围不需要附加的空间，从而不会增大安装外壳所需要的空间。另外，这允许致动器和短路装置的没有障碍的操作，因为没有位于外壳外部的部件或装置能阻碍致动器和短路装置的移动。在另一实施例中，固体隔离包含用于对输入导体进行绝缘的固体电缆隔离，短路装置被布置为，在被致动时，通过固体电缆绝缘的区段产生短路。短路因此在包含固体绝缘材料的环境中而不是在包含气体的环境中创建。短路因此被良好地控制，且位于相对安全的位置。在进一步的实施例中，固体电缆隔离具有孔，且短路装置至少部分地位于孔中。在一实施例中，短路装置包含驱动栓(peg)和有着第一表面与第二表面的绝缘插塞(Plug)，绝缘插塞插入固体电缆隔离中的孔。驱动栓可被布置为，当由致动器致动时，从第一表面到第二表面对绝缘插塞进行穿孔，并与输入导体接触。因此，在对绝缘插塞进行穿孔之后，驱动栓可基本上直接接触输入导体，因此将电缆连接器短接到地。驱动栓被设计为耐受短路电流以及当承载短路电流时在驱动栓中产生的相关联的热。因此，非中断金属接地路径以具有鲁棒性的方式创建。绝缘插塞可以为用绝缘材料制造的基本上为固体的插塞。绝缘插塞可包含橡胶材料。橡胶允许通过驱动栓容易地穿孔。另外，橡胶提供了绝缘插塞一侧的承载电压的输入导体和绝缘插塞另一侧的接地部件之间的良好介电隔离。在一实施例中，短路装置包含真空腔，真空腔被插入在孔中，并被布置为-在与第一条件相关联的第一状态下，用真空腔中的真空，将输入导体与外壳绝缘，且-在与第二条件相关联的第二状态下，将输入导体短接到外壳。因此，在第一状态下，真空腔形成具有非常好的绝缘的绝缘插塞。通过破坏此绝缘，输入导体被短接。在进一步的实施例中，短路装置还包含驱动栓，其被布置为当由致动器致动时将真空腔从第一状态变为第二状态。驱动栓可与外壳接触，例如经由到外壳的导电机械连接。驱动栓可以是导电性的。 驱动栓可直接、经由外壳或间接接地。真空腔可位于电缆连接器周围的固体绝缘的孔中。固体绝缘和真空腔确保了在正常运行期间开关设备这样的部件与外壳以及其它部件良好地绝缘所有高电压部件位于与外壳以及其它部件接近的距离。当高能电弧发生时，在外壳的膨胀区段膨胀时，一旦短路装置被致动器致动，绝缘被破坏。在进一步的实施例中，真空腔可发挥与上面介绍的绝缘插塞类似的功能，在完好
6时提供良好的绝缘，并在被驱动栓穿孔时产生短路。至此，真空腔可包含端盖，其被布置为*在第一状态下，在端盖完好的情况下，保持真空腔中的真空，以及*在被致动时，当变为第二状态时，在端盖被驱动栓穿孔的情况下，破坏真空；且-驱动栓被布置为，在被致动时，与输入导体接触，以便短路到外壳或地。当真空被破坏时，真空腔的良好绝缘丧失。驱动栓在运行中与输入导体基本上直接接触，因此将电缆连接器短接到地。驱动栓被设计为耐受短路电流以及在承载短路电流时在驱动栓中产生的相关联的热。因此，以具有鲁棒性的方式产生非中断的金属接地路径。驱动栓可以为在其末端具有尖锐尖端的厚金属元件。驱动栓的厚度导致驱动栓的充分低的电阻，从而在不被承载短路电流时产生的热烧毁的情况下耐受短路电流。尖锐的尖端允许容易地对真空腔的端盖穿孔，使得端盖被容易地破坏，驱动栓基本上不中断地被驱动为与输入导体接触。在一实施例中，驱动栓在接触时熔接(weld)到输入导体。在替代性的进一步的实施例中，真空腔具有与真空膜盒(vacuum bellow)电气连接的第二接触和第一接触的接触对，第一接触被电气连接到外壳或地，第二接触被电气连接到输入导体，第一接触和第二接触在第一状态下分离，第一接触和第二接触在第二状态下电气接触；且-驱动栓被布置为，在被致动时，将第一接触引入与第二接触接触，从而将输入导体短接到外壳或地。因此，在此实施例中，真空腔保持完好。在一实施例中，第一与第二接触在接触时彼此熔接，因此产生永久性短路。短路装置还可包含具有引导通道的金属插塞，驱动栓被布置为，当被致动器致动时，通过引导通道移动。金属插塞可被接地。金属插塞被设计为耐受短暂的短路电流脉冲。 引导通道可以为贯通金属插塞延伸的圆柱形孔。驱动栓可经由金属插塞接地。驱动栓和引导通道因此形成驱动栓和地之间的滑动接触。绝缘插塞可在第一表面上包含导电层。在绝缘插塞包含真空腔的实施例中，真空腔可包含真空腔端盖上的导电层。这在开关设备正常运行期间将驱动栓从输入导体介电屏蔽。在另一实施例中，外壳被接地，以便具有良好定义的电压基准，并使到外部世界以及来自外部世界的干扰最小化。外壳中的气体可包含选自空气和SF6的气体成分。空气和SF6均可用作外壳、输入导体和外壳内可能的其他导电元件之间的绝缘。如上面所讨论的，由于例如环境原因，可使用空气。可使用SF6,以获得外壳的最大紧凑性。开关设备还可包含断路器，其被连接到输入导体，视情况可选的断开器，用于产生或断开输入导体和导线(rail)系统之间的导电连接，断开器和导线系统贯穿外壳。开关设备可以为三相设计，具有每个功能单元(也称为区(field))三个的上面提到的每种部件，对于每相，这些部件彼此物理且电气地分隔开。开关设备还可包含具有操作手柄的接地装置，操作手柄位于外壳外部，其中，接地装置被布置为由操作者通过操作手柄操作，并在被操作时对输入导体和其他导电元件中的至少一个进行接地。这允许操作者手动地将开关设备引入安全模式，例如当需要接触以进行维护时。在另一实施形态中，本发明涉及一种用于包含充气外壳(30)的开关设备(5)的方法，该设备包含输入导体(33)，输入导体(3 和外壳(30)至少通过气体和固体电缆绝缘 (42)彼此绝缘，该方法包含在外壳(30)中发生第一电弧(6 时产生输入导体(幻)和外壳 (30)之间通过固体电缆绝缘G2)的短路。在进一步的实施例中，产生短路是反应于外壳(30)中的压力增大进行的。在本方法的一实施例中，产生短路包含消除输入导体(3 和外壳(30)之间由真空腔中的真空提供的绝缘。
将参照附图进一步说明和介绍本发明的这些以及其他实施形态，在附图中，对应的参考标号表示对应的部件图1示出了根据本发明第一实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图2示出了在高能电弧发生时根据本发明第一实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图3示出了在致动电弧保护时的简化截面图；图4示出了根据本发明第二实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图5示出了在高能电弧发生时根据本发明第二实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图6示出了根据本发明第三实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图7a示出了根据本发明第四实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图7b示出了图7a的细节；图8a示出了在高能电弧发生时根据本发明第四实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图；图8b示出了图8a的细节；图9示出了第四实施例中使用的机械连结；图10示出了根据本发明第五实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节；图11示出了在高能电弧发生时根据本发明第五实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节；图12示出了根据本发明第六实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节；图13示出了在高能电弧发生时根据本发明第六实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节；图14示出了根据本发明第六实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节；图15示出了在高能电弧发生时根据本发明第六实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节。
具体实施例方式图1示出了根据本发明一实施例用于中压或高压的电气开关设备5的实例的简化截面图。开关设备5包含用金属制造的封闭外壳30，开关设备5的元件位于外壳内。外壳 30被安装在固定框架34上。在所示的实例中，开关设备5用于在连接到电缆连接33的供电线35和三相导线系统的导线15之一之间产生或断开电气连接。导体从电缆连接33引到断路器12的底部连接，断路器12采用真空断路器的形式，其由驱动杆16致动。在开关设备5中，断路器12用于接通和断开电流。在所示的实例中，经由滑动导电连接，断路器12 的其他连接被连接到断开器14的第一侧，断开器14由第二驱动杆17致动。滑动导电连接意味着存在断路器12和断开器14之间的电气接触，无论断路器12和断开器14的位置如何。在闭合的位置上，断开器14的另一侧与分支导线18接触，分支导线18被连接到导线 15中与图面垂直延伸的一个。借助第二驱动杆17，断开器14也可电气断开电缆连接33和导线15之间的导电路径。断开器14也可被引入与接地接触四相接触，使得从断路器12 的整个电路可被接地。分别用于断路器12、断开器14的驱动杆16和第二驱动杆17由驱动机构11驱动，该机构位于图1粗线所示的闭合外壳20的顶侧。除了此机构11以外，在外壳30的顶侧，还有用于二次设备31 (例如安全、测量和记录设备)和控制面板32的空间。图1示出了截面图，其仅仅显示出开关设备5的一相部分。本领域技术人员将会明了，开关设备5的另外两相部分位于垂直于图面的方向，于是，对应的分支导线18在各种情况下连接到导线系统的不同导线15。三相部分一起构成功能单元，也称为区。因此，对于完整的开关设备5，多个功能单元可彼此相邻地安置。如示例性实施例所示，断路器12的顶侧、其驱动杆16、断开器14及其第二驱动杆 17与分支导线18、接地接触四和导线15的区段可被电气绝缘障碍物10围绕，电气绝缘障碍物10用于关于邻近相以及关于闭合外壳30的介电分隔(或绝缘)。电缆连接或输入导体33具有固体电缆绝缘42，其用于关于其他导电元件以及闭合外壳30的绝缘。固体电缆绝缘42包含绝缘插塞43，其将固体电缆绝缘42的孔紧密地匹配到输入导体33。在此示例性实施例中，绝缘插塞43例如用橡胶或任何其他合适的材料制造，该材料具有电气绝缘特性，但同时又是可穿孔的。在替代性实施例中，类似于下面参照图10-11介绍的实施例，绝缘插塞包含用于提供电气绝缘的真空腔，其具有可穿孔的端盖。 绝缘插塞43的上表面45可与输入导体33接触，或处于与之接近的距离。薄的金属驱动栓 51位于绝缘插塞43的下表面44侧。下表面44可用导电层46覆盖，以便在开关设备正常运行期间将驱动栓51从输入导体33屏蔽开。驱动栓51由金属插塞52引导，其也配合在固体电缆绝缘42中的孔中。在所示出的实例中，金属插塞52接地。或者，未对自身进行接地的金属插塞52在驱动栓51被如下所述地致动时提供到外壳30的电气接触。驱动栓51 能够传导大的电流。在替代性实施例中，驱动栓自身可被接地。绝缘插塞43、驱动栓51以及可能的金属插塞52 —起构成短路装置，其功能将在下面介绍。外壳30包含致动器，其具有与外壳30的机械连结50。机械连结50将外壳30的区段60连接到驱动栓51。图2示出了断开器14和外壳30之间发生第一高能电弧62时的电气开关设备5。 此第一电弧62如此高能，以至于产生大量的热，加热外壳30中的空气，并导致外壳30的区段60的膨胀64。由于供给电流的交流特性，此高能电弧62可被保持较长的时间，如果不采取进一步的措施的话，因为其将在交流电流的每个后续周期点燃。然而，在此实施例中， 外壳的膨胀64作用在机械连结50上，这向上驱动驱动栓51。驱动栓51对绝缘插塞43穿孔，贯通其上表面45。通过这种方式，从输入导体33到地形成金属的、且因此具有导电性的路径，作为短路。大的短路电流将会流经驱动栓51。第一高能电弧62现在熄灭，如图3所示，移除了相关联的风险。短路通常持续到用供电线35上的外部开关移除输入导体33上的电压。替代性实施例在图4中示出。代替机械连结的是，外壳30中的致动器50包含压力盒70。压力盒70具有挠性输入表面72和挠性输出表面74。挠性输出表面74连接到驱动栓51。驱动栓51被布置为，在被驱动时，对绝缘插塞43进行穿孔，如同在上面介绍的实施例中一样。图5示出了在发生第一高能电弧62时的压力盒70的特性。外壳30内的空气的膨胀将会作用在挠性输入表面72上，导致挠性输入表面72的向内的移动76。压力盒70内的空气、稀释空气或气体将会将挠性输入表面72的此向内移动76转换为挠性输出表面74 的向外移动78，因此在向上的方向致动驱动栓51，以便对绝缘插塞43穿孔。另一替代性实施例在图6中示出。外壳30包含电弧检测器AD和主动致动器50。 电弧检测器AD检测由外壳30中的第一电弧62产生的光的等级。电弧检测器AD可检测绝对光等级或光等级的变化(增大)。或者，电弧检测器AD可检测来自第一电弧62的电离作用等级。电弧检测器AD可检测绝对电离作用等级或电离作用等级的变化(增大)。如果电弧检测器AD检测到高能电弧，主动致动器50将进行操作，以便驱动驱动栓51。驱动栓51 被布置为，在被驱动时，对绝缘插塞43进行穿孔，类似于上面介绍的实施例。主动致动器50 可具有许多不同的性质。主动致动器50可为对驱动栓51进行驱动的电动机，例如线性电动机。或者，主动致动器59可释放预加力的弹簧(未示出)，弹簧在被释放时作用在驱动栓 51上。图7a、图7b、图8a、图8b中示出了另一实施例。图7a示出了根据本发明第四实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图。图8a示出了高能电弧时的截面图。图7b示出了图7a的细节。图8b示出了图8a的细节。该实施例不同于图1-6所示的实施例，短路装置143、151、152被布置为驱动栓151 处于水平布置。机械固定的基准板巧4被安装在绝缘障碍物10和外壳30之间。致动器包含铰接的机械连结150、铰链156、连接器158。铰接的机械连结150用铰链156连接到基准板154，并用连接器158连接到外壳。在高能电弧时，压力增大将导致外壳的区段60的膨胀 64。外壳的区段60的膨胀64经由连接器158作用在铰接的传送连结150上。连接器158 和铰链156之间的铰接机械连结150的上部252将因此向左移动。这种移动经由铰链156 转化为铰接机械连结150的下部的向右移动。这向右驱动驱动栓151。驱动栓151由金属插塞152引导。在此示例性实施例中，金属插塞152被接地。驱动栓151从左表面144向右表面145对输入导体33周围的固体电缆绝缘42中的绝缘插塞143进行穿孔，因此产生从输入导体33到接地金属插塞152的短路。图9显示出用于此第四实施例的机械连结，在该实施例用于三相设计的三区开关设备时。在此实施例中，不同相的固体电缆绝缘142以及绝缘障碍物10中的部件(输入导体33，断路器12，断开器14，驱动杆16、17)在外壳30中彼此物理地且电气地分隔开。各个固体电缆绝缘包含与对应的电弧起动器相关联的相应的绝缘插塞143。外壳30对于所有相和所有区共用。铰接的机械连结150为对于所有三个区和所有三个相共用的一个元件。铰接的机械连结150经由连接器158连接到各相和区的外壳30，即在此实例中，总共九个连接器 158连接到铰接机械连结150的上部252。铰接机械连结150还包含位于下部的多个指状物250。所述多个指状物包含每个电弧起动器一个的指状物250，各个指状物250被布置为从对应指状物250上的对应位置258驱动对应的驱动栓151。可在发生高能电弧时膨胀的外壳部分60因此将影响铰接机械连结150，以便将外壳部分60的膨胀经由沿铰链轴线256的位置的铰链156和指状物250传送到电弧起动器的各个驱动栓151。指状物250具有充分大的刚性，从而将铰接机械连结150的移动传送到驱动栓151，并对绝缘插塞143穿孔。另外，各个指状物250具有充分的弹性，以便允许铰接机械连结150的移动完成、直到所有其他指状物也对对应的绝缘插塞穿孔，因此，直到所有的区和相具有相应的接地电流路径。在其他的实施例中，绝缘插塞43或143是用例如橡胶的绝缘材料制造的基本为固体的插塞。使用绝缘插塞的替代性实施例的第五实施例在图10和图11中示出。在此替代性实施例中，绝缘插塞243包含真空腔M6，其具有第一端盖244和第二端盖M5。驱动栓251 被布置为接近于第一端盖对4，并被布置为由金属插塞252引导，以便当致动器250在外壳中发生高能电弧62时被致动时对第一端盖244穿孔。真空腔246通常包含真空，提供输入导体33和例如驱动栓251的其他导电部件之间的强绝缘。然而，当致动器250被致动时， 驱动栓251被驱动为对第一端盖244穿孔，因此破坏真空，对第二端盖245穿孔，接触输入导体33。驱动栓251于是带走从输入导体33到地的电流，高能电弧62熄灭，进一步地，消除了对设备和/或设备附近的操作人员产生危害的风险。图12示出了根据本发明第六实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节。图13示出了高能电弧时的相同细节。在此第六实施例中，短路装置400包含绝缘栓443，其具有有着第一端盖444和第二端盖445的真空腔446。驱动栓451被布置为接近于第一端盖444，并被布置为，当致动器450在外壳中发生高能电弧62时被致动时，对第一端盖244进行穿孔，如图12、13所示。此实施例不同于图10、11所示的实施例，驱动栓451相对较厚，且为具有鲁棒性的金属栓，其直接连接到致动器。相比于上面介绍的实施例中用作驱动栓51、151、251的薄栓，使用较厚的栓允许材料的广泛选择，从而能够耐受大的短路电流。另外，当使用较厚的栓时，类似于上面介绍的实施例用于对栓进行引导的附加装置，例如金属插塞52、152、252， 不再是对于鲁棒性运行必需的。图14示出了根据本发明第七实施例的开关设备中通过外壳的简化截面图的细节。图15示出了高能电弧时的相同细节。
在此第六实施例中，短路装置500包含绝缘插塞M3，其具有有着第一接触544和第二接触545的接触对的真空腔M6。真空膜盒547被设置在第一接触M4和第二接触M5 之间，在保持真空腔M6中的真空的同时允许第一与第二接触彼此相向以及远离地移动。 驱动栓551被连接到第一接触M4。驱动栓551具有金属引导元件553。如同第四、第五、第六实施例中那样连接到外壳30的致动器350被布置为，在外壳30中发生高能电弧时，驱动驱动栓551，第一接触M4向着第二接触545并与之接触。经由驱动栓551和致动器350， 第一接触544可电气连接到外壳30。作为替代或作为附加的是，第一接触544可电气连接到分立的接地点560，例如经由如图14、图15所示由驱动栓551和金属引导元件553构成的滑动接触。第二接触M5电气连接到输入导体33。在替代性实施例中，第二接触M5由输入导体33的一部分构成。已经基于附图所示的(简化)实施例介绍了本发明。本领域技术人员将会明了， 在本发明的发明构思的范围内，多种修改和变型是可行的。例如，尽管附图所示的实施例使用外壳中的空气填充，外壳也可用SF6填充。关于一实施例介绍的元件可关于另一实施例使用，例如，致动器的不同实施例可与短路装置的任何不同实施例一起使用。
权利要求
1.一种开关设备(5)，包含:-充气外壳(30)；-输入导体(33)，其被布置为承载输入电压，-固体绝缘(42)，其被布置在输入导体和外壳之间以便将它们彼此绝缘；-接地点(30 ；560)；-致动器(50 ；150，156，158 ；250 ；350 ；450)；以及-短路装置(43,51,52 ；143，151，152 ；243 ；400 ；500)，其中-短路装置可由第一条件变化到第二条件，在第一条件下，固体绝缘使输入导体与外壳绝缘，在第二条件下，短路装置通过固体绝缘在输入导体和接地点之间形成连接，且-致动器被布置为，在外壳中发生第一电弧时，将短路装置从第一条件致动到第二条件。
2.根据权利要求1的开关设备(5)，其中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间经由外壳创建。
3.根据权利要求1的开关设备(5)，其中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间创建，接地点与外壳分立且位于外壳内。
4.根据权利要求1-3中任意一项的开关设备(5)，其中，致动器(50;150，156，158; 250 ；350 ；450)被布置为在第一电弧㈩幻发生时作用于外壳(30)内压力的增大。
5.根据权利要求4的开关设备(5)，其中，致动器(50； 150，156，158 ；250 ；350 ；450)包含与外壳(30)的机械连结(50 ；150 ；250 ；350 ；450)，致动器(50 ；150，156，158 ；250 ；350 ； 450)被布置为使用机械连结(50 ；150 ；250 ；350 ；450)将外壳(30)的部分(60)的膨胀传送到短路装置(43，51，52 ；143，151，152 ；243 ；400 ；500)。
6.根据权利要求1-5中任意一项的开关设备(5)，其中，致动器(50;150，156，158 ； 250 ；350 ；450)和短路装置(43，51，52 ；143，151，152 ；243 ；400 ；500)位于外壳(30)内。
7.根据权利要求1-6中任意一项的开关设备(5)，其中，固体隔离(10，42)包含用于对输入导体(33)进行隔离的固体电缆隔离(42)，短路装置(43，51，52 ；143，151，152 ；243 ； 400 ；500)被布置为，在被致动时，通过固体电缆绝缘0 的区段03 ； 143 ；243 ；443 ；543) 产生短路。
8.根据权利要求7的开关设备(5)，其中，固体电缆隔离02)具有孔，且短路装置03， 51,52 ；143，151，152 ；243 ；400 ；500)至少部分地位于孔中。
9.根据权利要求8的开关设备(5)，其中，短路装置(43,51,52；143,151,152 ；243)包含驱动栓(51 ；151 ；251)和有着第一表面(44 ； 144 ；244)与第二表面(45 ； 145 ；245)的绝缘插塞(43 ； 143 ；243)，绝缘插塞(43 ； 143 ；243)被插入固体电缆隔离(42)中的孔，驱动栓 (51 ；151 ；251)被布置为，当由致动器(50 ；150 ；250)致动时，从第一表面(44 ； 144 ；244)到第二表面G5 ； 145 ；245)对绝缘插塞(43 ； 143 ；243)进行穿孔，并与输入导体(3 接触。
10.根据权利要求8的开关设备(5)，其中，短路装置043；400 ；500)包含真空腔046 ； 446 ；546)，真空腔(246 ；446 ；546)被插入在孔中并被布置为-在与第一条件相关联的第一状态下，用真空腔056;446;456)中的真空将输入导体 (33)从外壳(30)绝缘，且-在与第二条件相关联的第二状态下，将输入导体(3 短接到外壳(30)。
11.根据权利要求10的开关设备(5)，其中，短路装置043；400 ；500)还包含驱动栓 (251 ；451 ；551)，驱动栓(251 ；451 ；551)被布置为当由致动器(250 ；350 ；450)致动时将真空腔043 ；446 ；546)从第一状态变为第二状态。
12.根据权利要求11的开关设备(5)，其中，-真空腔(246 ；446)包含端盖(244 ；444)，其被布置为*在第一状态下，在端盖044 ；444)完好的情况下，保持真空腔046 ；446)中的真空，以及*在被致动时变为第二状态时，在端盖044;444)被驱动栓051 ；451)穿孔的情况下，破坏真空，且-驱动栓051 ；451)被布置为，在被致动时，与输入导体(33)接触，以便短路到外壳 (30)或地。
13.根据权利要求11的开关设备(5)，其中，-真空腔646)具有至少与真空膜盒647)连接的第二接触( 和第一接触644) 的接触对，第一接触644)被电气连接到外壳(30)或地， 第二接触( 被电气连接到输入导体(33)， 第一接触644)和第二接触( 在第一状态下分隔开， 第一接触644)和第二接触( 在第二状态下电气接触；且 -驱动栓(551)被布置为，在被致动时，将第一接触644)引入与第二接触( 接触， 从而将输入导体(3 短接到外壳(30)或地。
14.一种用于包含充气外壳(30)的开关设备(5)的方法，该设备包含输入导体(33)， 输入导体(3 和外壳(30)至少通过气体和固体电缆绝缘0 彼此绝缘，该方法包含-在外壳(30)中发生第一电弧(6 时产生输入导体(幻)和外壳(30)之间通过固体电缆绝缘02)的短路，其中，产生短路是反应于外壳(30)中压力的增大进行的。
15.根据权利要求14的方法，其中，产生短路包含消除输入导体(3 和外壳(30)之间由真空腔中的真空提供的绝缘。
全文摘要
一种开关设备(5)，包含充气外壳(30)、输入导体(33)、致动器(50，159，550)和短路装置(43，51，500)。致动器(50)被布置为在外壳(30)中发生第一电弧(62)时致动短路装置(43，51)。短路装置(500)在被致动时产生输入导体(33)和外壳(30)或分立的接地点(560)之间通过固体绝缘(42)的短路。致动器(50)可被布置为在发生第一电弧(62)时起作用于外壳(30)中的压力的增大。气体可以为空气或SF6。短路装置(43，51)可在被致动时产生通过将输入导体(33)从外壳(30)隔离的固体电缆绝缘(42)的区段(543)的短路。
文档编号H02B13/025GK102204044SQ200980142370
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月25日 优先权日2008年9月26日
发明者A·拉莫尔斯, G·尼特尔特 申请人:伊顿工业(荷兰)公司