專利名稱：用于單相封裝通道開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求前序部分的用于開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及一種在開關(guān)裝置中用于處理故障的封裝系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
開關(guān)裝置主要是較大規(guī)模的電路斷路器，其可以切斷到大的電力網(wǎng)和工業(yè)中的特定電纜的電流。開關(guān)裝置首先包括電路斷路器，以及能夠和開關(guān)裝置一起安全工作的隔離開關(guān)。作為安全措施，整個(gè)開關(guān)裝置接地。測(cè)量變壓器或變換器分別測(cè)量通過開關(guān)裝置的電流和電壓。測(cè)量值提供給感應(yīng)過載、接地故障和其它故障以警報(bào)或斷開電流的安全設(shè)備。來自測(cè)量變壓器的值也可以用于營收。大型開關(guān)裝置通常具有安全保護(hù)來管理線路上的不同故障，例如，電壓峰值。如今， 大部分開關(guān)裝置能夠被遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控，但是一些仍然由例如電路斷路器柄來人工控制。中壓和低壓開關(guān)裝置通常使用垂直分隔的開關(guān)裝置面板來包圍開關(guān)裝置。除了電路和各種裝置以外，當(dāng)今使用的面板包括多種實(shí)用功能，例如上述的控制、保護(hù)和測(cè)量，并且提供輔助電力。面板開關(guān)裝置可選地包括用于處理例如內(nèi)部電弧的問題的安全保護(hù)。由于部件和裝置故障或是由外部物體可能導(dǎo)致內(nèi)部電弧。在傳統(tǒng)開關(guān)裝置中，內(nèi)部電弧具有電流/電壓急劇增大和由此導(dǎo)致電弧故障的影響。例如，如果工人不經(jīng)意地短路了電力母線，可能發(fā)生電弧故障。電弧故障伴隨著突然和急劇的壓力增加，并且電弧爆炸可能導(dǎo)致相當(dāng)大的人身危險(xiǎn)以及對(duì)開關(guān)裝置和應(yīng)用的過程產(chǎn)生破壞。對(duì)于消除和減少由明弧導(dǎo)致的故障有許多建議的方案，例如繼電保護(hù)是解決該問題的常用方式。這些繼電保護(hù)可以是用于檢測(cè)電弧何時(shí)增加的光檢測(cè)器或壓力檢測(cè)器的方式，并且由此使電路斷路器跳閘來消減電弧。并且這種裝置和方法的示例可以從例如US 6，229，680 中得知。在論文“Arc flash hazard analysis and mitigation"(Christopher Inshaw et al, Western Protective Relay Conference in Spokane, WA,2004 年 10 月 20 日)中描述了使用(多個(gè))光纖環(huán)路傳感器的電弧閃爍檢測(cè)繼電器。通過使用光檢測(cè)器，諸如例如在命名為“電弧保護(hù)系統(tǒng) TV0C”和“電弧消除器”的ABB產(chǎn)品中減少了協(xié)調(diào)時(shí)間并且獲得了電弧閃爍的更快檢測(cè)。除了上述方法之外，進(jìn)一步相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)可以包括例如 US 4，249， 126A “On-line fault locator for gas-insulated conductors with plural detectors，，，US 4，742，423 A"Gas insulated apparatus，，，US 3，610，947A"Encapsulated gas-insulated high-voltage line，， 禾口 DE 19838277A1 "Einphasig gekapselte gasisolierte Anlage，，。由于從發(fā)現(xiàn)故障直到故障被處理需要一定時(shí)間，上述方法仍然是費(fèi)時(shí)的，并且還需要附加設(shè)備，因此需要一種處理例如內(nèi)部電弧故障的故障的改進(jìn)方式
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用于減少在開關(guān)裝置中具有內(nèi)部故障的風(fēng)險(xiǎn)，和處理已發(fā)生的故障。通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于中壓或低壓開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)上述目的。 該開關(guān)裝置包括多個(gè)帶電(live)相導(dǎo)體和封裝系統(tǒng)，其中封裝系統(tǒng)包括各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝。該封裝系統(tǒng)還包括用于通過調(diào)整內(nèi)部單相封裝的阻抗來處理故障的故障處理系統(tǒng)。因此，本發(fā)明涉及用于通道型開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)，所述通道型開關(guān)裝置為實(shí)現(xiàn)無面板(panel-less)開關(guān)裝置的一種方式。無面板開關(guān)裝置是一種不使用傳統(tǒng)垂直分隔的開關(guān)裝置面板構(gòu)建的開關(guān)裝置。在無面板開關(guān)裝置中，在封裝中可以集成輔助功能。由于輔助功能的一些部分可以被集成在開關(guān)裝置的封裝中，這種類型的開關(guān)裝置減少了對(duì)用于開關(guān)裝置輔助功能的大的公共空間的需求。使用新型的通信，輔助功能可以部分的與開關(guān)裝置分離，并且位于分離隔室中。例如，由于一些需要的功能已經(jīng)可以結(jié)合到開關(guān)裝置電纜(即封裝的開關(guān)裝置)中，通道開關(guān)裝置可以在地面之下被放置在電纜托盤、溝槽或通道中。通過主動(dòng)控制或預(yù)調(diào)整零序和相-相雙故障阻抗，可以在根據(jù)本發(fā)明的單相封裝通道開關(guān)裝置(或更具體地，無面板開關(guān)裝置)中實(shí)現(xiàn)故障處理。因此，通過具有單相封裝， 具有內(nèi)部電弧的風(fēng)險(xiǎn)大大減少了。因此發(fā)生的故障通過具有相封裝的可控阻抗而被處理。優(yōu)選的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中闡述。


圖1示出了當(dāng)發(fā)生單相故障時(shí)，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的封裝系統(tǒng)。圖2示出了當(dāng)發(fā)生兩相故障時(shí)，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的封裝系統(tǒng)。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的封裝系統(tǒng)的截面圖。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的封裝系統(tǒng)的方框圖。圖5示意地示出了其它負(fù)載可以如何連接到根據(jù)本發(fā)明的封裝系統(tǒng)?，F(xiàn)在將結(jié)合附圖描述本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明優(yōu)選地意圖用于中壓應(yīng)用，但也適用于低壓使用。因此，本發(fā)明涉及用于中壓或低壓開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)1，其中開關(guān)裝置包括多個(gè)帶電相導(dǎo)體和封裝系統(tǒng)1。封裝系統(tǒng)1還包括各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝2、3、4。封裝系統(tǒng)1還包括用于通過調(diào)整內(nèi)部單相封裝 2、3、4的阻抗來處理故障的故障處理系統(tǒng)。因此，單相封裝減少了具有例如明弧的風(fēng)險(xiǎn)。通過預(yù)調(diào)節(jié)或選擇單相封裝開關(guān)裝置的內(nèi)部單相封裝2、3、4的電阻率/阻抗，結(jié)合對(duì)于零電勢(shì)的中性接地和直接限制例如兩相故障情況能夠?qū)崿F(xiàn)故障處理。圖1和2顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于開關(guān)的封裝系統(tǒng)1，其中示出了兩種不同類型的故障。封裝系統(tǒng)1在一側(cè)連接到負(fù)載，并且在另一側(cè)通過變壓器連接到電網(wǎng)或其它電源等。 圖1示出了如果發(fā)生了單相故障會(huì)發(fā)生什么；故障電流的路徑由虛線顯示。圖2示出了兩相故障，并且這里故障電流的路徑也由虛線示出。(多個(gè))故障可以是接地故障，其是由缺陷引起的主電路的導(dǎo)體和地或接地部分之間的電連接。電連接也可能由電弧產(chǎn)生。
優(yōu)選地，封裝系統(tǒng)1包括包圍所有相的外部封裝6，如圖3中示出的。因此，接觸電壓可以通過公共通道封裝6來控制。外部封裝6優(yōu)選地連接到地，并且用作接觸保護(hù)和電勢(shì)均衡二者。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，將接觸保護(hù)和沿通道設(shè)置的等電勢(shì)導(dǎo)體組合使用。因此根據(jù)本發(fā)明描述的封裝系統(tǒng)1到目前為止包括兩個(gè)部分利用單相封裝2、3、 4的內(nèi)部封裝，其包括用于調(diào)整所述內(nèi)部單相封裝2、3、4的阻抗的故障處理系統(tǒng)；和用作接觸保護(hù)和電勢(shì)均衡的外部封裝6。在圖3中，內(nèi)部單相封裝的阻抗表示為Za，&和&，外部封裝的阻抗表示為& _，因此，可能被調(diào)整的是阻抗Zb和Ζ。。根據(jù)安裝的需求選擇阻抗值。在一定程度上，它取決于故障電流需要的特性，例如是否需要限制故障電流并且接著斷開開關(guān)，或是否在開關(guān)斷開之前的一定時(shí)間內(nèi)允許具有一定的殘余電流也是可以接受的。故障處理系統(tǒng)可以包括用于調(diào)整或允許控制內(nèi)部單相阻抗的不同部分。在圖4中顯示了本發(fā)明的方框示意圖，其示出了將在下面進(jìn)一步描述的本發(fā)明的可能實(shí)施例。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，故障處理系統(tǒng)包括連接到地的導(dǎo)體7，由此導(dǎo)體7位于內(nèi)部單相封裝相之間， 并且可以傳導(dǎo)故障電流到地。該實(shí)施例可以從圖1、2和3中看出。因此，實(shí)現(xiàn)了傳導(dǎo)故障電流的有效方式，其立即減少了通過故障而損壞開關(guān)裝置的風(fēng)險(xiǎn)。如果故障產(chǎn)生，如內(nèi)部電弧，則由于導(dǎo)體具有一定阻抗并且連接到地，故障電流可以因此被迫沿導(dǎo)體7傳送。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，故障處理系統(tǒng)包括阻抗控制設(shè)備，其用于控制內(nèi)部單相封裝2、3和4的阻抗。因此，內(nèi)部單相封裝的阻抗的主動(dòng)控制可以在制造封裝系統(tǒng)之后實(shí)現(xiàn)， 以符合安裝的各種需求。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，阻抗控制設(shè)備包括連接在各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝2、3、4與地之間的可控接地電抗或電阻器9以調(diào)整阻抗。可以通過由圖1所示的控制裝置5調(diào)整可控電抗或電阻器9的阻抗來控制封裝的阻抗以處理單相故障。因此，可以通過主動(dòng)控制或預(yù)調(diào)整零序故障阻抗來實(shí)現(xiàn)故障處理。在每個(gè)單封裝相2、3、4和地之間可以分別連接有電阻器或電抗，如圖所示，并且他們可以都由阻抗控制設(shè)備中的控制裝置5控制。 如果使用(多個(gè))可控接地電抗或(多個(gè))電阻器9，則單相封裝不應(yīng)該被直接接地，正如從圖1中的虛線所看到的那樣。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，阻抗控制設(shè)備包括接通和斷開阻抗9的開關(guān)。阻抗9也可以通過從阻抗控制設(shè)備的控制裝置5來控制電阻或電抗而改變。在圖2中示出了三個(gè)可變阻抗9，每個(gè)連接在內(nèi)部單相封裝2、3、4和導(dǎo)體7/地之間。因此，如果發(fā)生兩相故障，可以通過調(diào)節(jié)可控電抗或電阻器9的阻抗來控制封裝的阻抗。因此可以通過主動(dòng)控制或預(yù)調(diào)節(jié)相到相雙故障阻抗來實(shí)現(xiàn)故障處理。如果使用(多個(gè))可控接地電抗或(多個(gè))電阻器9，則單相封裝不應(yīng)該被直接接地，正如從圖2中的虛線所看到的。電抗或電阻器根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可以是零點(diǎn)電抗或電阻器。然后阻抗控制設(shè)備包括控制裝置5以控制(多個(gè))可控電抗器或(多個(gè))電阻器。在故障電流未被切斷的情況下，結(jié)合利用根據(jù)本發(fā)明的故障處理系統(tǒng)獲得的電流限制，在電阻器中產(chǎn)生了比在具有同樣限制能力的電抗中的大的多的熱量。因此，優(yōu)選地使用電抗代替電阻器來控制阻抗。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，阻抗控制設(shè)備包括至少一個(gè)換向觸點(diǎn)10，正如從圖1中可以看到的，從其傳導(dǎo)故障電流到地。阻抗控制設(shè)備隨后有利地包括控制裝置5來控制該至少一個(gè)換向觸點(diǎn)10。因此，一種主動(dòng)控制故障電流的方式是通過換向觸點(diǎn)耦合更多或更少的阻抗來以不同方式傳導(dǎo)故障電流。可以理解，在每個(gè)單封裝相2、3、4和導(dǎo)體7之間可以分別連接有換向觸點(diǎn)10。
因此故障處理系統(tǒng)可以包括上述的(多個(gè))可控電抗或(多個(gè))電阻器9和換向觸點(diǎn)10。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，阻抗控制設(shè)備可以包括沿開關(guān)裝置系統(tǒng)的各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝2、3、4配置的至少一個(gè)線圈11。線圈11可以是上述換向觸點(diǎn)10的一部分。在圖1和2 中示意性地示出了該線圈，其表示為11。阻抗控制設(shè)備包括根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同需求控制線圈 11的電抗的控制裝置5。因此，故障處理系統(tǒng)除了(多個(gè))可控電抗和/或(多個(gè))電阻器9、(多個(gè))換向觸點(diǎn)10和導(dǎo)體7之外，還可以包括線圈11。因此改進(jìn)了封裝系統(tǒng)1的故障處理。(多個(gè))線圈11可以以多種方式配置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)線圈11圍繞開關(guān)裝置的各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝2、3、4纏繞。在圖1和2中，(多個(gè))線圈分別示意性的示為封裝2、3、4中的可變電抗11，然而因此可以理解(多個(gè))線圈可以配置成圍繞(多個(gè))內(nèi)部單相封裝2、3、4纏繞。至少一個(gè)線圈11根據(jù)一個(gè)實(shí)施例可以由電絕緣材料層覆蓋。因此，線圈11將不與其纏繞的封裝接觸，因此只能傳導(dǎo)來自不同接觸點(diǎn)的電流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，至少一個(gè)線圈11由非電絕緣材料層覆蓋。因此，線圈11可以與封裝2、3、4接觸，其中線圈沿封裝2、3、4的整個(gè)長度圍繞封裝纏繞。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，內(nèi)部單相封裝2、3、4被由導(dǎo)電材料、半導(dǎo)電材料或非線性材料 (如，PTC-正溫度系數(shù)，當(dāng)溫度升高時(shí)其電阻增大的材料)中的任意材料制成的層覆蓋。該實(shí)施例可以用于和上述線圈11結(jié)合，因此可以引起進(jìn)一步的給系統(tǒng)提供需要的可控電抗的可能實(shí)施例。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，故障處理系統(tǒng)是被遠(yuǎn)程控制的。利用信號(hào)傳輸和通信技術(shù)(例如無線電、WLAN、藍(lán)牙和光纖)，可以如圖4所示的通過從遠(yuǎn)程控制終端向阻抗控制設(shè)備傳送信號(hào)來遠(yuǎn)程控制故障處理。因此，阻抗控制設(shè)備包括傳送和接收遠(yuǎn)程信號(hào)二者的裝置。從阻抗控制設(shè)備傳送的信號(hào)可以被用于分析目的。圖5示出了封裝系統(tǒng)1，其描述了例如電路斷路器、隔離開關(guān)和/或測(cè)量系統(tǒng)的裝置如何通過封裝系統(tǒng)1連接到相。從封裝系統(tǒng)1延伸的部分8示出了不同的可連接裝置。根據(jù)本發(fā)明的封裝系統(tǒng)可以在封裝中使用某種隔離介質(zhì)，例如，諸如可能在一定壓力下的干燥的空氣的氣體混合物。本發(fā)明并不局限于上述優(yōu)選的實(shí)施例?？梢允褂酶鞣N變形、改變和等同物。因此上述實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)由所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于中壓或低壓開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)(1)，所述開關(guān)裝置包括多個(gè)帶電相導(dǎo)體和封裝系統(tǒng)(1)，其中封裝系統(tǒng)(1)包括各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝(2，3，4)和用于處理故障的故障處理系統(tǒng)，其特征在于所述故障處理系統(tǒng)包括用于控制內(nèi)部單相封裝(2，3，4)的阻抗(Zajb、Z。) 的阻抗控制設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的封裝系統(tǒng)，其中所述阻抗控制設(shè)備包括連接在各個(gè)相的所述內(nèi)部單相封裝(2，3，4)和地之間的可控接地電抗或電阻器(9)以調(diào)節(jié)阻抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的任何一個(gè)的封裝系統(tǒng)，其中所述阻抗控制設(shè)備包括至少一個(gè)換向觸點(diǎn)(10)，從其傳導(dǎo)故障電流到地。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任何一個(gè)的封裝系統(tǒng)，其中所述阻抗控制設(shè)備包括沿開關(guān)裝置的各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝(2，3，4)設(shè)置的至少一個(gè)線圈(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的封裝系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)線圈(11)圍繞所述開關(guān)裝置的各個(gè)相的所述內(nèi)部單相封裝(2，3，4)纏繞。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的任何一個(gè)的封裝系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)線圈(11)被電絕緣材料層覆蓋。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5的任何一個(gè)的封裝系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)線圈(11)被非電絕緣材料層覆蓋。
8.根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的封裝系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部單相封裝(2，3，4)被由導(dǎo)電材料、半導(dǎo)電材料或非線性材料(如，PTC-正溫度系數(shù))中的任意材料制成的層覆蓋。
9.根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的封裝系統(tǒng)，其中所述封裝系統(tǒng)進(jìn)一步包括包圍所有相的外部封裝(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的封裝系統(tǒng)，其中所述外部封裝(6)接地并且用作接觸保護(hù)和電勢(shì)均衡。
11.根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的封裝系統(tǒng)，其中所述故障處理系統(tǒng)包括接地的導(dǎo)體 (7)，由此導(dǎo)體(7)被放置在所述內(nèi)部單相封裝相之間，并且可以傳導(dǎo)故障電流到地。
12.根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的封裝系統(tǒng)，其中例如電路斷路器，隔離開關(guān)和/或測(cè)量系統(tǒng)的裝置可以通過所述封裝系統(tǒng)(1)連接到相。
13.根據(jù)任何一個(gè)前述權(quán)利要求的封裝系統(tǒng)，其中所述故障處理系統(tǒng)被遠(yuǎn)程控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于中壓或低壓開關(guān)裝置的封裝系統(tǒng)。該開關(guān)裝置包括多個(gè)帶電相導(dǎo)體和封裝系統(tǒng)，其中封裝系統(tǒng)包括各個(gè)相的內(nèi)部單相封裝。該封裝系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于通過調(diào)整內(nèi)部單相封裝的阻抗來處理故障的故障處理系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02B13/065GK102362403SQ201080012949
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者H·布瑞德, M·奧爾斯托姆 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司