專(zhuān)利名稱(chēng)：混合電路開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明基于一種如權(quán)利要求1前序所述的混合電路開(kāi)關(guān)。
EP0847586B1公開(kāi)了一種可被用于高壓電力網(wǎng)中的混合電路開(kāi)關(guān)。這種混合電路開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)串聯(lián)的滅弧室，在第一個(gè)滅弧室中，作為滅孤絕緣介質(zhì)地填充有SF6氣體，而第二個(gè)滅孤室被設(shè)計(jì)成真空開(kāi)關(guān)室。第二個(gè)滅弧室被SF6氣體包圍住。這兩個(gè)滅弧室的主觸點(diǎn)通過(guò)一個(gè)杠桿變速箱而被一個(gè)共用的驅(qū)動(dòng)裝置同時(shí)驅(qū)動(dòng)。這兩個(gè)滅弧室具有一條所述的耐損耗主觸點(diǎn)位于其中的功率電流路徑并且與之平行地具有一條額定電流路徑，其中額定電流路徑只有唯一一個(gè)中斷位置。在斷開(kāi)時(shí)，總是先斷開(kāi)額定電流路徑，隨后，要斷開(kāi)的電流換向到功率電流路徑上。隨后，功率電流路徑繼續(xù)傳輸電流，直到其確定中斷為止。
在這種混合電路開(kāi)關(guān)中，總是在斷開(kāi)時(shí)出現(xiàn)在真空開(kāi)關(guān)室內(nèi)的電弧大致閃亮了一段與在充滿(mǎn)氣體的第一滅孤室內(nèi)相同的時(shí)間，結(jié)果，真空開(kāi)關(guān)室的主觸點(diǎn)經(jīng)歷了比較高且長(zhǎng)時(shí)間作用的電流負(fù)載以及與之有關(guān)的嚴(yán)重?fù)p耗，這使得維護(hù)工作需要經(jīng)常進(jìn)行，由此限制了混合電路開(kāi)關(guān)的可用性。這種混合電路開(kāi)關(guān)需要比較高的驅(qū)動(dòng)能量，這是因?yàn)?，根?jù)在充滿(mǎn)氣體的第一滅弧室內(nèi)應(yīng)用的換向原理，驅(qū)動(dòng)裝置必須完全或部分地產(chǎn)生電孤強(qiáng)烈吹動(dòng)所需的高氣壓。在動(dòng)力方面如此特殊設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)裝置是比較昂貴的。
在電弧熄滅后，在橫跨混合電路開(kāi)關(guān)出現(xiàn)的重現(xiàn)電壓對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)滅弧室的固有電容地分配給這兩個(gè)滅弧室。結(jié)果，成真空開(kāi)關(guān)室形狀的第二滅弧室承受了大部分的重現(xiàn)電壓，從而第二滅弧室在重現(xiàn)電壓升高時(shí)通弧。通弧可以反復(fù)出現(xiàn)在斷路時(shí)。通孤可能與不希望出現(xiàn)的電壓升高有關(guān)地在高壓電力網(wǎng)中引起不希望出現(xiàn)的振蕩過(guò)程。另外，通弧還要求真空開(kāi)關(guān)室具有自耗觸點(diǎn)，因而縮短了其使用壽命。
DE3131271A1公開(kāi)了一種混合電路開(kāi)關(guān)，其中這兩個(gè)滅弧室之間的電壓分配是借助一個(gè)與氣體吹拂且絕緣的第一滅孤室并聯(lián)的電容和一個(gè)與成真空開(kāi)關(guān)室狀的第二滅弧室并聯(lián)的非線性電阻實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)重現(xiàn)電壓在電弧中斷后馬上升高時(shí)，這兩個(gè)元件確保了真空開(kāi)關(guān)室首先承受大部分的重現(xiàn)電壓。隨后，大部分現(xiàn)存電壓轉(zhuǎn)移到第一滅弧室身上。這兩個(gè)用于控制電壓分配的元件在混合電路開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)罩中占據(jù)了比較大的體積，因而復(fù)合式開(kāi)關(guān)需要比較大并因此也很昂貴的開(kāi)關(guān)罩。
本發(fā)明如獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分所述完成了上述任務(wù)，它提供了一種生產(chǎn)成本低廉且可用性強(qiáng)的混合電路開(kāi)關(guān)。
在這種混合電路開(kāi)關(guān)中，第一次重現(xiàn)電壓的急升基本上由成真空開(kāi)關(guān)室形式的第二滅孤室承受。第一滅弧室滅弧路程的強(qiáng)度恢復(fù)在這里可以比較緩慢地實(shí)現(xiàn)，這意味著，與在常見(jiàn)的斷路器中的情況相比，可以明顯不太強(qiáng)烈地吹拂第一滅孤室。電弧吹拂初步準(zhǔn)備所需的壓縮氣體可以消耗少許多的能量。
本發(fā)明所獲得的優(yōu)點(diǎn)在于，在相同功率斷流容量的情況下，可以給混合電路開(kāi)關(guān)配備明顯性能差的且因而成本低廉的驅(qū)動(dòng)裝置。另外，在混合電路開(kāi)關(guān)中，在第一滅弧室內(nèi)出現(xiàn)的壓力明顯小于在常見(jiàn)斷路器中的壓力，從而可以根據(jù)壓力較小的情況來(lái)設(shè)計(jì)絕緣管和其余受壓部件，由此可以更經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)混合電路開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)。還有利地造成了，在第一滅弧室內(nèi)冷卻電弧的氣體的流速因在這里只需要較小的吹拂而可以處于亞音速范圍，這是由于可以始終使初步準(zhǔn)備用于吹拂的壓縮氣體量比較小。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，第二滅弧室(在這里成真空開(kāi)關(guān)室形式)的自耗觸點(diǎn)因氣流吹拂在斷開(kāi)時(shí)時(shí)間短以及避免了在重現(xiàn)電壓升高時(shí)一再通弧而具有比較長(zhǎng)的使用壽命，這造成混合電路開(kāi)關(guān)的可操作性得到有利的改善。
所述的混合電路開(kāi)關(guān)具有至少兩個(gè)串聯(lián)的、由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置或由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置操作的且充入不同滅孤介質(zhì)的滅弧室，其中第一滅弧室的滅弧絕緣介質(zhì)絕緣地包圍著第二滅弧室。設(shè)置了在開(kāi)關(guān)過(guò)程中確保將電壓適當(dāng)?shù)胤峙浣o第一滅弧室和第二滅弧室的裝置。還設(shè)置了在斷開(kāi)過(guò)程中總是保證第一滅弧室的運(yùn)動(dòng)相對(duì)第二滅弧室的運(yùn)動(dòng)提前進(jìn)行并且在接通過(guò)程中總是保證第二滅弧室的運(yùn)動(dòng)相對(duì)第一滅弧室的運(yùn)動(dòng)提前進(jìn)行的裝置。在接通過(guò)程中，第二滅弧室總是在第一滅弧室前關(guān)閉。作為第一滅弧室的滅弧絕緣介質(zhì)，采用了一種氣體或混合氣體，而作為第二滅弧室，至少設(shè)置了一個(gè)具有一個(gè)絕緣外殼的真空開(kāi)關(guān)室。但對(duì)于第二滅弧室，也可采用其它開(kāi)關(guān)原理。
本發(fā)明的其它設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求的內(nèi)容。
以下，結(jié)合附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明、其改進(jìn)方案和由此獲得的優(yōu)點(diǎn)，其中這些附圖只示出一個(gè)實(shí)施例。


圖1示出了一個(gè)處于接通狀態(tài)的且很簡(jiǎn)單畫(huà)出的混合電路開(kāi)關(guān)的一個(gè)實(shí)施例，其中在活塞一缸式結(jié)構(gòu)中被壓縮的氣體吹拂第一滅弧室內(nèi)的電??；圖2示出了一個(gè)處于斷開(kāi)狀態(tài)的且很簡(jiǎn)單畫(huà)出的混合電路開(kāi)關(guān)的在所有圖中，起相同作用的部件用同一標(biāo)記表示而且沒(méi)有描述或畫(huà)出本發(fā)明直接內(nèi)容不需要的部件。
圖1示出了一個(gè)很簡(jiǎn)單畫(huà)出的處于接通狀態(tài)的混合電路開(kāi)關(guān)1的第一實(shí)施例。混合電路開(kāi)關(guān)1具有兩個(gè)串聯(lián)的滅弧室2、3，它們?cè)谶@里被安裝成沿一個(gè)共同的縱軸線4延伸并且與所述縱軸線同軸。但滅弧室2、3完全可以在混合電路開(kāi)關(guān)的其它實(shí)施例中設(shè)置在各個(gè)不同的相對(duì)傾斜的縱軸線上。還可以設(shè)想到，在具有傾斜縱軸線的變形實(shí)施例中，縱軸線不僅是在一個(gè)平面或兩個(gè)相互平行的平面內(nèi)，而且這些平面本身有一個(gè)對(duì)結(jié)構(gòu)有益的交角。
混合電路開(kāi)關(guān)1通過(guò)一個(gè)由電絕緣材料制成的驅(qū)動(dòng)桿5而被一個(gè)未示出的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。常見(jiàn)的蓄力驅(qū)動(dòng)裝置可以被擬定為上述驅(qū)動(dòng)裝置。但也可以沒(méi)有中間接入蓄力器地采用一個(gè)電控直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置。這個(gè)變形實(shí)施例被視為是特別經(jīng)濟(jì)的并且它還可以通過(guò)簡(jiǎn)單方式使混合電路開(kāi)關(guān)1的接觸速度適應(yīng)于各個(gè)特殊的操作要求。在這兩個(gè)滅弧室2、3之間設(shè)置了一個(gè)變速箱6，它使這兩個(gè)滅弧室2、3的運(yùn)動(dòng)相互關(guān)聯(lián)起來(lái)并且技術(shù)合理地使這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程協(xié)調(diào)一致。
一個(gè)支承混合電路開(kāi)關(guān)1的滅弧室2、3的支座絕緣子7使驅(qū)動(dòng)桿5不受環(huán)境影響。支座絕緣子7在近地側(cè)與未示出的驅(qū)動(dòng)裝置密封連接并在滅弧室側(cè)設(shè)有一個(gè)金屬法蘭8，所述法蘭與第一金屬連接法蘭盤(pán)9用螺釘連接在一起。滅弧室2驅(qū)動(dòng)側(cè)通過(guò)連接法蘭盤(pán)9與電力網(wǎng)相連。另外，滅弧室外殼11的第一端部法蘭10與連接法蘭盤(pán)9用螺釘連接在一起。滅弧室外殼11成圓柱形并且是密封且電絕緣的，它沿縱軸線4延伸并包圍住這兩個(gè)滅弧室2、3和變速箱6。滅弧室外殼11在與第一端部法蘭10相對(duì)的側(cè)面上具有第二金屬端部法蘭12，所述法蘭12與第二金屬連接法蘭盤(pán)13用螺釘連接在一起。背向驅(qū)動(dòng)裝置的滅弧室3側(cè)通過(guò)所述連接法蘭盤(pán)13與電力網(wǎng)相連。在端部法蘭12與連接法蘭盤(pán)13之間裝有一個(gè)金屬支承板14。
連接法蘭盤(pán)9牢固且導(dǎo)電地與圓柱形金屬支承管15相連，支承管15被布置成與縱軸線4同軸。支承管15具有一個(gè)未示出的開(kāi)口，它用于支承管15內(nèi)部與其余滅弧室腔之間的氣體交換。在驅(qū)動(dòng)側(cè)的支承管15內(nèi)部起到了引導(dǎo)導(dǎo)向件16的作用，所述導(dǎo)向件與驅(qū)動(dòng)桿5相連并且將驅(qū)動(dòng)桿5支承在支承管15上。導(dǎo)向件16是如此設(shè)計(jì)的，即當(dāng)混合電路開(kāi)關(guān)1處于斷開(kāi)位置時(shí)，它限制了驅(qū)動(dòng)桿5的行程。
驅(qū)動(dòng)桿5在端部與一個(gè)金屬接觸管17相連，所述接觸管是第一滅弧室2的第一活動(dòng)功率觸點(diǎn)。接觸管17的管身具有未示出的開(kāi)口，所述開(kāi)口用于接觸管17內(nèi)部與支承管15內(nèi)部的氣體交換。接觸管17在其背向驅(qū)動(dòng)裝置的那一側(cè)設(shè)有彈性自耗指18，它被設(shè)置成郁金香花的形狀。自耗指18環(huán)繞并接觸一個(gè)金屬自耗銷(xiāo)19。自耗銷(xiāo)19軸向延伸于滅弧室2的中央并且被設(shè)置成可以軸向移動(dòng)。自耗銷(xiāo)19總是與接觸管17運(yùn)動(dòng)方向相反地移動(dòng)。自耗銷(xiāo)19是第一滅弧室2的第二活動(dòng)功率觸點(diǎn)。
支承管15在背向驅(qū)動(dòng)裝置的那一側(cè)具有一個(gè)縮頸20并具有一個(gè)引導(dǎo)接觸管17的導(dǎo)向件21。導(dǎo)向件21在內(nèi)部設(shè)有未示出的螺旋觸點(diǎn)，所述觸點(diǎn)可以使電流正確地從支承管15轉(zhuǎn)向接觸管17。一個(gè)金屬?lài)娮熳?2在縮頸20上滑動(dòng)，所述噴嘴座22在驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)配備有可以使電流正確地從支承管15轉(zhuǎn)向噴嘴座22的滑動(dòng)觸點(diǎn)24。
噴嘴座22圍出一個(gè)壓縮腔24。壓縮腔24在驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)被一個(gè)止回閥25堵住，所述止回閥被導(dǎo)向件21固定住。止回閥25具有一個(gè)閥芯26，它在壓縮腔24內(nèi)壓力過(guò)高時(shí)防止壓縮氣體進(jìn)入滅弧室2、3公用的滅弧腔27中。在圓柱形壓縮腔24的相反側(cè)上，設(shè)置了另一個(gè)被固定在噴嘴座22內(nèi)的止回閥28，它的閥芯29在壓縮腔24內(nèi)的壓力過(guò)高時(shí)允許壓縮空氣流出壓縮腔24。
在噴嘴座22中，一個(gè)絕緣噴嘴30被固定在背向驅(qū)動(dòng)裝置的那一側(cè)上。絕緣噴嘴30被布置成與自耗銷(xiāo)19是同軸的。接觸管17、噴嘴座22和絕緣噴嘴30形成了一個(gè)一體組件。噴嘴縮口就直接位于自耗指18的前面并且絕緣噴嘴30的開(kāi)口方向與自耗指18相反。噴嘴座22在外側(cè)面上具有一個(gè)被設(shè)計(jì)成接觸位置的增厚部31?；瑒?dòng)觸點(diǎn)32在滅弧室2接通狀態(tài)下靠在增厚部31上。滑動(dòng)觸點(diǎn)32與一個(gè)圓柱形金屬殼33相連，所述金屬殼被一個(gè)固定安裝的金屬導(dǎo)向件34固定住。在導(dǎo)向件34的一個(gè)中心孔內(nèi)設(shè)置了未示出的滑動(dòng)觸點(diǎn)，它們使導(dǎo)向件34與自耗銷(xiāo)19導(dǎo)電連接。電流路徑從導(dǎo)向件34起如作用線35所示地經(jīng)過(guò)連接件44而轉(zhuǎn)向第二滅弧室3的活動(dòng)觸點(diǎn)36。
在背向驅(qū)動(dòng)裝置的絕緣噴嘴30側(cè)上，一個(gè)電絕緣的固定盤(pán)37被牢固地安裝在所述絕緣噴嘴上。但是，如果在該區(qū)域內(nèi)的無(wú)電狀況允許的話，則固定盤(pán)37也可以由金屬制成。在固定盤(pán)37上擰入了一個(gè)齒桿38，它平行于縱軸線4并操作變速箱6。齒桿38與兩個(gè)齒輪39、40嚙合，所述齒桿通過(guò)支承輥41被壓向齒輪39、40。一條帶齒槽通入穿過(guò)導(dǎo)向件34的自耗銷(xiāo)19的桿身中，齒輪39與所述槽嚙合。另一個(gè)支撐輥42將自耗銷(xiāo)19的桿身壓向齒輪39。齒輪40通過(guò)一個(gè)與其活動(dòng)連接的杠桿43來(lái)操作第二滅弧室3。杠桿43與連接件44相連，所述連接件與第二滅弧室3的活動(dòng)觸點(diǎn)36導(dǎo)電連接。
在這里，作為真空開(kāi)關(guān)室示出了第二滅弧室3。滅弧室3的開(kāi)關(guān)點(diǎn)例如也可以按照其它開(kāi)關(guān)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)。滅弧室3被充滿(mǎn)公用滅弧腔的絕緣介質(zhì)包圍著。滅弧室3具有一個(gè)固定觸點(diǎn)45，它與支承板14導(dǎo)電連接。支承板14用于固定滅弧室3。滅弧室3具有一個(gè)絕緣外殼46，所述外殼將滅弧室3內(nèi)部與滅弧腔27密封地隔絕開(kāi)。在這里，局部剖開(kāi)地畫(huà)出了絕緣外殼45。
在絕緣外殼46壁上涂覆有電阻涂層47。設(shè)置用于在中斷對(duì)重現(xiàn)電壓在這兩個(gè)滅弧室2、3之間的分配的必要控制的電阻涂層47可以被鍍覆在絕緣外殼46的外表面或內(nèi)表面上。通過(guò)這種有益的且很節(jié)省空間的電阻涂層47設(shè)置方式，可以有利地使第二滅弧室3的尺寸很小。在這里，電阻涂層47的歐姆電阻值為10kΩ-500kΩ，事實(shí)證明，100 kΩ的電阻值是特別有利的。
圖3很簡(jiǎn)單地示出了第二滅弧室3的一個(gè)實(shí)施例，所述滅弧室在這里成真空開(kāi)關(guān)室形式。真空開(kāi)關(guān)室具有一個(gè)圓柱形的導(dǎo)電屏蔽49，它使開(kāi)關(guān)殘余物遠(yuǎn)離絕緣外殼46或電阻涂層47。屏蔽49借助一個(gè)電橋50與電阻涂層47的電勢(shì)中心點(diǎn)相連，所述中心點(diǎn)在斷開(kāi)時(shí)確定地位于該電勢(shì)上。橋50與電阻涂層47的接觸是借助一個(gè)涂覆在電阻涂層47上的導(dǎo)電漆而實(shí)現(xiàn)的。但也可以設(shè)想出沒(méi)有這種電橋50的變形實(shí)施例。電阻涂層47可以成條形地被涂覆在絕緣外殼46的內(nèi)表面或外表面上，但它的整個(gè)表面也可以被涂覆上電阻涂層47。
電阻涂層47在這里具有由環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的基體，其中均勻分布地夾雜有碳黑和玻璃小球。碳黑起到了導(dǎo)電體的作用，借助所混入的碳黑量來(lái)調(diào)整電阻涂層47的電阻值。玻璃小球起到了添加劑的作用，它們的任務(wù)是使電阻涂層47的熱膨脹系數(shù)等于絕緣外殼46的熱膨脹系數(shù)，以避免電阻涂層47在出現(xiàn)熱膨脹時(shí)剝離開(kāi)絕緣外殼46?？梢允孪戎瞥呻娮柰繉?7并隨后將其粘到絕緣外殼46中或者粘到其外表面上，但是它也可以象膏劑那樣被涂到絕緣外殼46的各表面上并隨后使其硬化，其中它很牢固地附著在絕緣外殼46的材料上。在此所用的絕緣外殼46由陶瓷材料制成，但它也可以想象到其它絕緣材料。然后，在硬化過(guò)程中加熱絕緣外殼46。
電阻涂層47基體所用的澆注樹(shù)脂來(lái)源于酐硬化環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚亞氨酯樹(shù)脂。但是，導(dǎo)電性能可以象電阻涂層47那樣可調(diào)節(jié)的導(dǎo)電硅酮樹(shù)脂也是可行的。起添加劑作用的玻璃小球的直徑為1微米至50微米，在10微米至30微米的情況下，會(huì)出現(xiàn)良好的均勻分布。有利地采用這樣的玻璃小球，即它們已經(jīng)涂覆有增粘附劑，這是因?yàn)殡S后在澆注樹(shù)脂基體與玻璃小球之間的粘接非常密切，因而產(chǎn)生了很均勻的電阻涂層47。在加入玻璃小球或不加入玻璃小球的情況下，可以使用其它礦物和另外的無(wú)機(jī)添加劑。
在公用滅弧腔27中填充有發(fā)揮電絕緣作用的陰電氣體或混合氣體，它們不僅起到了用于第一滅弧室2的滅弧介質(zhì)的作用，還起到了絕緣介質(zhì)的作用。在這里，充氣壓力為3巴-22巴并最好為9巴。作為滅弧絕緣介質(zhì)地采用SF6氣體或者氮?dú)馀cSF6氣體的混合氣。但是，在這里采用壓縮空氣或氮?dú)馀c其它陰電氣體的混合氣也是可行的。事實(shí)證明，SF6氣體的含量占5％-50％的混合氣是特別有利的。
在接通狀態(tài)下，混合電路開(kāi)關(guān)1按照以下被稱(chēng)為額定電流路徑的電流路徑引導(dǎo)電流連接法蘭盤(pán)9、支承管15、噴嘴座22、外殼33、導(dǎo)向件34、作用線35、連接件44、活動(dòng)觸點(diǎn)36、固定觸點(diǎn)45、支承板14和連接法蘭盤(pán)13。但是，尤其是當(dāng)復(fù)合斷路器1必須被設(shè)置用于比較高的額定電流時(shí)，也可以與第二滅弧室3平行地設(shè)置一個(gè)適用于高額定電流的合適的額定電流路徑。
當(dāng)混合電路開(kāi)關(guān)1收到斷開(kāi)命令時(shí)，未示出的驅(qū)動(dòng)裝置使接觸管17和絕緣噴嘴30一起向左移動(dòng)。與此同時(shí)，齒桿38通過(guò)齒輪39反方向向右地驅(qū)動(dòng)自耗銷(xiāo)19移動(dòng)，而外殼33和導(dǎo)向件34保持不動(dòng)。一旦噴嘴座22的增厚部31離開(kāi)了外殼33的滑動(dòng)觸點(diǎn)32，則斷開(kāi)上述額定電流路徑并使要切斷的電流整流到靠?jī)?nèi)的功率電流路徑上。功率電流路徑使電流流過(guò)以下開(kāi)關(guān)部件連接法蘭盤(pán)9、支承管15、導(dǎo)向件21、接觸管17、自耗銷(xiāo)19、導(dǎo)向件34、作用線35、連接件44、活動(dòng)觸點(diǎn)36、固定觸點(diǎn)45、支承板14和連接法蘭盤(pán)13。
在斷開(kāi)額定電流路徑后，接觸管17和絕緣噴嘴30一起繼續(xù)向左移動(dòng)，自耗銷(xiāo)19以相同的速度繼續(xù)反向移動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，觸點(diǎn)隨后在功率電流路徑中分開(kāi)。觸點(diǎn)分開(kāi)的結(jié)果就是，在自耗指18與自耗銷(xiāo)19的尖端之間，在為此而設(shè)的電弧室48內(nèi)形成了一道電弧。
通常，第二滅弧室3直到這一時(shí)刻才關(guān)閉。它只在經(jīng)過(guò)一段延遲時(shí)間Tv后開(kāi)啟，所述延遲時(shí)間由以下公式確定Tv=(tLibo min-t1)毫秒其中tLibo min是可能在氣體吹拂的第一滅弧室內(nèi)出現(xiàn)的最短電弧時(shí)間(單位為毫秒)，它由混合電路開(kāi)關(guān)1各自使用地點(diǎn)的電力網(wǎng)數(shù)據(jù)和混合電路開(kāi)關(guān)1的性能例如由其固有時(shí)間來(lái)確定。時(shí)間t1位于2毫秒至4毫秒。延遲時(shí)間Tv是被迫由變速箱6產(chǎn)生的。如圖2所示地，第二滅弧室3具有一個(gè)明顯比滅弧室2小的行程h2。
在第一滅弧室2的斷開(kāi)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中在壓縮腔24內(nèi)的氣體或混合氣被壓縮，止回閥25防止了在背向絕緣噴嘴30的壓縮腔側(cè)的壓縮氣體流入公用滅弧腔27中，如果在電弧室48內(nèi)的壓力狀況允許的話，比較少的壓縮氣體早已通過(guò)止回閥28流入了電弧室48。如此相對(duì)地確定絕緣噴嘴30的縮口直徑、在斷開(kāi)運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)尚封閉大部分噴嘴口和自耗指18的流出橫截面的自耗銷(xiāo)19的直徑以及接觸管17的內(nèi)徑，即在吹拂電弧時(shí)，總是從電弧室48中充足地輸送出由非離子化和離子化氣體構(gòu)成的混合氣或氣體，從而在那里可以只形成一個(gè)與傳統(tǒng)斷路器相比明顯低的氣壓。氣壓大小是如此確定的，即流出電弧室48的流速通常小于聲音極限值。由于在電弧室48內(nèi)的壓力比較低，所以同樣可以始終比較低地在壓縮腔24內(nèi)形成壓力，從而壓縮只需要比較少的驅(qū)動(dòng)能量。與傳統(tǒng)的斷路器相比，在這里的混合電路開(kāi)關(guān)1中，由斷開(kāi)時(shí)比較低的氣壓決定地，可以有利地采用性能差因而更便宜的驅(qū)動(dòng)裝置。
緊接在觸點(diǎn)在功率電流路徑中分開(kāi)后，自耗銷(xiāo)19作為流出橫截面地露出了大部分的絕緣噴嘴30的縮口橫截面。在切斷電流比較小時(shí)，在觸點(diǎn)分開(kāi)時(shí)已經(jīng)開(kāi)始吹拂在電弧室48內(nèi)點(diǎn)燃的電弧。滅弧絕緣介質(zhì)在吹拂時(shí)總是以低于音速的流速流動(dòng)。在截?cái)啻箅娏鲿r(shí)，如在電網(wǎng)短路切斷時(shí)可能出現(xiàn)的那種情況，電弧如此強(qiáng)烈地加熱電弧室48以及在電弧室內(nèi)的氣體，結(jié)果在該電弧室內(nèi)的壓力略微高于壓縮腔24內(nèi)的壓力。在這種情況下，止回閥28防止了被加熱且承受壓力的氣體流入壓縮腔24并可能積存在那里?；蛘?，被加熱的壓力氣體一方面經(jīng)過(guò)接觸管17的內(nèi)部而另一方面經(jīng)過(guò)絕緣噴嘴30地流入公用滅弧腔27中。在這種情況下，當(dāng)電弧強(qiáng)度及電弧室48內(nèi)的壓力一直降低到止回閥28可以開(kāi)啟即壓縮腔24內(nèi)的壓力高于電弧室48內(nèi)的壓力時(shí)，吹拂電弧才開(kāi)始進(jìn)行。在這種情況下，滅弧絕緣介質(zhì)也在吹拂電弧時(shí)以低于音速的流速流動(dòng)。
在這個(gè)混合電路開(kāi)關(guān)1的實(shí)施例中，第一滅弧室2的電弧室48是如此設(shè)計(jì)的，即存在一個(gè)很小的死點(diǎn)容積，從而不會(huì)實(shí)現(xiàn)由電弧本身產(chǎn)生的壓力氣體值得注意地積累起來(lái)。因此，自身產(chǎn)生的壓力氣體也不可能值得重視地支持吹拂電弧，這是因?yàn)橹挥羞@樣，才能在吹拂電弧時(shí)確保流速在亞音速范圍內(nèi)。
當(dāng)滅弧室2、3已經(jīng)熄滅了電弧時(shí)，在滅弧室2的自耗指18與自耗銷(xiāo)19之間，或在滅弧室3的活動(dòng)觸點(diǎn)36與固定觸點(diǎn)45之間，分別出現(xiàn)了部分重現(xiàn)電壓。真空開(kāi)關(guān)室的觸點(diǎn)間距總是比氣體開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)間距更快速地恢復(fù)，從而真空開(kāi)關(guān)室在重現(xiàn)電壓開(kāi)始急劇升高時(shí)承受大部分的電壓。重現(xiàn)電壓分配給這兩個(gè)串聯(lián)滅弧室通常是通過(guò)這兩個(gè)滅弧室的固有電容而確定的。但在這里，準(zhǔn)確限定地確保了與第二滅弧室3平行設(shè)置的電阻涂層47的歐姆值較高的電阻，從而重現(xiàn)電壓分配給這兩個(gè)滅弧室2、3是如此實(shí)現(xiàn)的，即首先大部分重現(xiàn)電壓位于第二滅弧室3上。隨著斷開(kāi)過(guò)程的繼續(xù)進(jìn)行，第一滅弧室2承擔(dān)了大部分的重現(xiàn)電壓，這部分電壓隨后完全施加在混合電路開(kāi)關(guān)1上。在混合電路開(kāi)關(guān)1斷開(kāi)的狀態(tài)下，第一滅弧室2承受著現(xiàn)存電壓的絕大部分。在設(shè)計(jì)歐姆電壓控制方法時(shí)，要注意可能會(huì)在第二滅弧室3內(nèi)在重現(xiàn)電壓升高時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)再次通弧。
在圖2中，示出了處于斷開(kāi)狀態(tài)的混合電路開(kāi)關(guān)1。在接通混合電路開(kāi)關(guān)1時(shí)，總是先關(guān)閉第二滅弧室3，確切地說(shuō)是在沒(méi)有通入電流的情況下關(guān)閉第二滅弧室。通過(guò)變速箱6確保了時(shí)間提前。在第二滅弧室3關(guān)閉后，馬上使第一滅弧室功率電流路徑的那兩個(gè)活動(dòng)觸點(diǎn)相互靠近。當(dāng)達(dá)到了相應(yīng)的預(yù)點(diǎn)弧距離時(shí)，形成了接通電弧并且閉合電流環(huán)路。滅弧室2功率電流路徑的這兩個(gè)活動(dòng)觸點(diǎn)又繼續(xù)靠攏，直到它們接觸上為止，隨后馬上閉合額定電流路徑并由滅弧室2承擔(dān)繼續(xù)輸送電流的任務(wù)。滅弧室2功率電流路徑的這兩個(gè)活動(dòng)觸點(diǎn)仍然繼續(xù)移動(dòng)，直到它們最終已經(jīng)到達(dá)確定的接通位置為止。
在這個(gè)混合電路開(kāi)關(guān)1中，事實(shí)已經(jīng)證明是特別有利的是，無(wú)電流地接通第二滅弧室3并因而在接通時(shí)沒(méi)有遭遇到觸點(diǎn)磨損以及觸點(diǎn)因高溫觸點(diǎn)表面熔合而粘住這樣的問(wèn)題。在以正常工作狀況為前提的條件下，觸點(diǎn)36、45在混合電路開(kāi)關(guān)1的使用壽命期限內(nèi)不需要更新，這有利地簡(jiǎn)化了混合電路開(kāi)關(guān)1的操作維修工作并有利地提高了其可操作性。
除了上述具有一個(gè)為產(chǎn)生吹拂電弧所需的壓力氣體的壓縮腔24的實(shí)施例外，作為第一滅弧室2地還可以采用其它實(shí)施方式，例如一個(gè)具有一個(gè)用于積蓄因電弧支持而產(chǎn)生的氣體成分的獨(dú)立積蓄腔的滅弧室，其中所述積蓄腔與壓縮腔配合工作，或者一個(gè)具有僅部分可壓縮的且用于積蓄因電弧支持而產(chǎn)生的氣體成分的積蓄腔的滅弧室，或者一個(gè)具有只部分可壓縮的吹拂腔的滅弧室，其中完全沒(méi)有電弧支持地產(chǎn)生了壓力氣體。
在混合電路開(kāi)關(guān)1的任何一個(gè)實(shí)施例中，如上所述地，第二滅弧室3在斷開(kāi)時(shí)同樣相對(duì)第一滅弧室2時(shí)間滯后地開(kāi)啟并在接通時(shí)提前關(guān)閉。另外，在任何一個(gè)上述實(shí)施例中，在斷開(kāi)時(shí)可以借助一個(gè)差動(dòng)活塞增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力。通過(guò)這種措施，可以簡(jiǎn)單地進(jìn)一步降低機(jī)械驅(qū)動(dòng)能量需求并進(jìn)一步降低驅(qū)動(dòng)裝置的價(jià)格。
在混合電路開(kāi)關(guān)1的上述實(shí)施例中，已經(jīng)被證明是特別有利的是，取決于在給滅弧室2充氣時(shí)的SF6氣體含量，與傳統(tǒng)的斷路器相比，在滅弧室2內(nèi)只需要減少了5倍-15倍的滅弧壓力。因此，可以根據(jù)力負(fù)荷和壓力負(fù)荷較低的情況來(lái)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置以及其余構(gòu)件，這有利地降低了混合電路開(kāi)關(guān)1的價(jià)格。
權(quán)利要求
1．一種具有至少兩個(gè)串聯(lián)的、由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置或由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置操作的且充入不同滅弧介質(zhì)的滅弧室(2,3)的混合電路開(kāi)關(guān)(1)，其中第一滅弧室(2)的滅弧絕緣介質(zhì)絕緣地圍著第二滅孤室(3)，其中設(shè)置了在開(kāi)關(guān)過(guò)程中確保將電壓適當(dāng)?shù)胤峙浣o第一滅弧室(2)和第二滅弧室(3)的裝置，作為第一滅弧室(2)的滅弧絕緣介質(zhì)，采用了一種壓力氣體或混合氣體，而作為第二滅弧室(3)，至少設(shè)置了一個(gè)具有一個(gè)絕緣外殼(46)的真空開(kāi)關(guān)室，其特征在于，設(shè)置了在斷開(kāi)過(guò)程中總是保證第一滅孤室(2)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)第二滅孤室(3)的運(yùn)動(dòng)提前進(jìn)行并且在接通過(guò)程中總是保證第二滅弧室(3)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)第一滅弧室(2)的運(yùn)動(dòng)提前進(jìn)行的裝置；第二滅弧室(3)固定地橋接有一個(gè)歐姆電阻；所述歐姆電阻被設(shè)計(jì)成被涂覆在第二滅弧室(3)絕緣外殼(46)的外壁或內(nèi)壁上的電阻涂層(47)的形式。
2．如權(quán)利要求1所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，歐姆電阻值位于10kΩ和500kΩ之間，但最好為100kΩ。
3．如權(quán)利要求1或2所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，電阻涂層(47)以含有可硬化的澆注樹(shù)脂基體的條狀膏劑形式被加入絕緣外殼(46)中，或被涂覆到絕緣外殼外表面上，并且它在斷開(kāi)時(shí)與所述絕緣外殼相連。
4．如權(quán)利要求1或2所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，電阻涂層(47)作為預(yù)制件被加入或涂覆到變硬的澆注樹(shù)脂基體上并且它與絕緣外殼(46)相連。
5．如權(quán)利要求1至4之一所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，電阻涂層(47)的熱膨脹系數(shù)通過(guò)起添加劑作用的玻璃小球而等于絕緣外殼(46)的熱膨脹系數(shù)，其中玻璃小球的直徑為1微米到50微米，并且玻璃小球在10微米到30微米的情況下具有良好的均勻分布。
6．如權(quán)利要求5所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，在玻璃小球上涂覆有增粘附劑。
7．如權(quán)利要求1至6之一所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，電阻涂層(47)的導(dǎo)電性是通過(guò)混入導(dǎo)電顆粒且最好是碳黑顆粒而獲得的。
8．如權(quán)利要求3至7之一所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，電阻涂層(47)基體所用的澆注樹(shù)脂源于酐硬化環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或聚亞氨酯樹(shù)脂。
9．如權(quán)利要求1所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，第一滅弧室(2)具有一條功率電流路徑和一條與該功率電流路徑平行的額定電流路徑；第二滅弧室(3)沒(méi)有獨(dú)立的額定電流路徑。
10．如權(quán)利要求1所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，第一滅孤室(2)和第二滅弧室(3)都具有一條功率電流路徑和一條與該功率電流路徑平行的額定電流路徑。
11．如權(quán)利要求1所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，作為在第一滅孤室(2)內(nèi)的滅弧絕緣氣體，使用純SF6氣體或氮?dú)馀cSF6氣體的混合氣，或者使用含有其它陰電氣體的壓力空氣。
12．如權(quán)利要求11所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，最好使用SF6氣體的含量占5％-50％的混合氣。
13．如權(quán)利要求12所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，第一滅弧室(2)的充氣壓力為3巴至22巴，但最好是9巴。
14．如權(quán)利要求1所述的混合電路開(kāi)關(guān)，其特征在于，通過(guò)以下公式來(lái)確定第一滅弧室(2)的運(yùn)動(dòng)在斷開(kāi)時(shí)相對(duì)第二滅弧室(3)提前這樣一段時(shí)間TvTv=(tLibo min-t1)毫秒其中tLibo min是可能在第一滅弧室(2)內(nèi)出現(xiàn)的最短電孤時(shí)間，t1等于2毫秒到4毫秒。
全文摘要
一種生產(chǎn)成本低廉且可用性強(qiáng)的混合電路開(kāi)關(guān)具有至少兩個(gè)串聯(lián)的、由同一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置或由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置操作的且充入不同滅弧介質(zhì)的滅弧室。設(shè)有在開(kāi)關(guān)過(guò)程中確保將電壓適當(dāng)?shù)胤峙浣o第一滅弧室和第二滅弧室的裝置。作為第二滅弧室至少設(shè)置了一個(gè)具有一個(gè)絕緣外殼(46)的真空開(kāi)關(guān)室。設(shè)置了保證第一滅弧室相對(duì)第二滅弧室的運(yùn)動(dòng)在斷開(kāi)過(guò)程中提前進(jìn)行在接通過(guò)程中延遲進(jìn)行的裝置。
文檔編號(hào)H01H33/42GK1299144SQ0013444
公開(kāi)日2001年6月13日 申請(qǐng)日期2000年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月6日
發(fā)明者M·克萊森斯, K·D·維爾特曼, L·里策爾, E·沙德 申請(qǐng)人:Abb T&D 技術(shù)有限公司