封装式开关设备制造技术

本发明专利技术涉及封装式开关设备，其包括限定绝缘空间(6)的外壳(4)和布置在所述绝缘空间(6)中的电气有源元件(8、9、11a、11b、11c)，所述绝缘空间(6)包含绝缘介质。所述开关设备的特征在于所述绝缘介质包含具有高于-25℃的沸点的介电化合物。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】封装式开关设备 本申请是以下申请的分案申请：申请日：2009年9月29日；【申请号】 2009801599506 (PCT/EP2009/062640);专利技术名称："封装式开关设备"。 本专利技术涉及根据权利要求1的封装式开关设备、根据权利要求15的用于提供封装 式开关设备的方法和根据权利要求18的具有高于_25°C的沸点的介电化合物在用于封装 式开关设备、特别是中压封装式开关设备的绝缘介质中的用途。 在中压或高压封装式开关设备中，电气有源元件布置在限定绝缘空间的气密外壳 中，所述绝缘空间通常包含绝缘气体且将外壳与电气有源元件间隔开而不让电流穿过。因 此，与仅由周围空气绝缘的开关设备相比，金属封装式开关设备构造更加节省空间。 对于常规封装开关设备，使用包含具有低于-25°c的沸点的介电化合物的绝缘气 体以防止在完整操作温度范围冷凝。绝缘气体的所需压力和/或在所述绝缘气体中所包含 的介电化合物的量由气体压力测量（有或没有温度补偿）或直接密度测量决定。 用于气体压力测量的设备通常相对复杂且昂贵。 另外，通常需要绝缘气体具有略微过压，在中压开关设备中，该过压常为约100毫 巴-约500毫巴，以允许在开关设备的绝缘空间中的精确压力测量。由于该过压，开关设备 的外壳可经受机械应力，且因此如果不采用适当技术措施，其易于泄漏气体。 然而，对于当前使用的开关设备的气密性的要求非常严格，因为具有高绝缘和消 弧性能的常规绝缘气体在释放到大气中时具有一些环境影响，且特别是具有相对较高的全 球变暖潜能（GWP)。 为此，开关设备的外壳即使在以上提到的过压情况下也必须非常坚固。 同样，为了允许在外壳内部进行修理工作，需要在打开外壳之前将其抽空且然后 在可重新起动开关设备的操作之前再次引入绝缘气体的设备。 开关设备外壳的构造因此相对复杂，除了昂贵的气体压力测量设备之外，其还归 于常规开关设备的相对较高的成本。 关于开关设备对环境的潜在影响和对于外壳的相应构造需要，过去已经尝试用合 适的代替物来替代常规绝缘气体。 例如，W0 2008/073790公开了一种介电气态化合物，除了其他特性以外，其还具有 在约-20°C至约_273°C范围内的沸点，其具有低臭氧消耗、优选无臭氧消耗且其具有小于 约22, 200的GWP。具体地讲，W0 2008/073790公开了不落入一般化学定义的许多不同化合 物。 此外，EP-A-0670294公开了全氟丙烷作为介电气体的用途且EP-A-1933432涉及 三氟碘甲烷（CF3I)及其在气体绝缘的开关设备中用作绝缘气体的用途。 与标准绝缘介质相比，为了改善击穿场强，US-A-4175048提出包含选自全氟环己 烯和六氟偶氮甲烷的化合物的气态绝缘体。 然而，在封装式开关设备中使用根据以上给出文献的化合物需要如上指出的复杂 的气体压力测量措施。并且，如果大量绝缘气体从外壳中泄漏，用于建立足够绝缘性质的反 应时间常相对较久。在这种情况下，必须理解拆开面板以防止损坏开关设备。 本专利技术的目标因此在于提供可以环境友好的方式操作且同时通过满足最高安全 性要求允许非常简单且成本有效的设计的封装式开关设备。 该目标由权利要求1的主题实现。本专利技术的优选实施方案在从属权利要求中限 定。 根据本专利技术的术语"封装式开关设备"包括空气绝缘或气体绝缘的金属（或其他） 封装式开关设备。 在本专利技术的上下文中使用的术语"电气有源元件"被解释为广泛包括导体、导线布 置、开关、导电部件等。 由于在绝缘介质中所包含的介电化合物包括具有高于_25°C的沸点的化合物的特 征，本专利技术允许建立两相体系。所述体系包含在操作条件下包含所述介电化合物的气态部 分的绝缘气体。该气态部分与所述介电化合物的液态部分平衡。由此，液态部分充当介电 化合物的贮库，其在极低气体分压下进入气相。 本专利技术基于以下发现：通过适当选择介电化合物可实现介电化合物在这种两相体 系的绝缘气体中的一定浓度，其对于封装开关设备的大部分应用且特别是对于中压封装开 关设备来说足够。 鉴于此，特别优选具有相对较高蒸气压的介电化合物。这类介电化合物的实例将 在下文详细描述。 如果绝缘气体从外壳中泄漏，则气相与液相之间的平衡（且因此介电化合物在绝 缘气体中的所需要浓度）得以维持或容易地重新建立。因此，即使外壳泄漏，也维持所需要 的绝缘性能。因此，不需要立即中断操作，这使得开关设备非常安全。 已知这么一个事实，只要至少一部分介电化合物处于液相中，就可容易地建立足 够浓度的介电化合物且因此足够的绝缘性能，则可避免复杂的气体压力测量设备。相比之 下，对液态部分存在的简单检查足以保证绝缘气体包含足够浓度的介电化合物且因此具有 所需要的高绝缘性能。 根据一个优选的实施方案，本专利技术的开关设备包括确定用于包含在外壳中所包含 的介电化合物的液态部分的至少一部分的容器。这允许通过简单检查在所述容器中的液位 来检查所需要的绝缘性能。 所述容器通常布置在绝缘空间中。 为了保证可通过检查在容器中的液位确定外壳内所包含的液态部分的存在，进一 步优选所述外壳包括用于收集介电化合物的液态部分的至少一部分并将其转移到容器的 收集设备。根据一个特别优选的实施方案，外壳底壁的内表面至少部分倾斜，因此形成通向 容器的喷口。所述容器因此优选布置在绝缘空间的最低点。在操作期间，在外壳底部收集 的液体向下流到外壳底壁的倾斜内表面且由容器接收。 另外，所述开关设备优选包括用于确定在绝缘空间中介电化合物的液态部分的量 的指示器，所述指示器布置在隔室中，所述隔室与所述绝缘空间间隔开且通过通道与容器 连接。一般来说，所述指示器由所述通道的一部分形成，所述通道伸进单独的隔室。 根据又一实施方案，所述外壳包括允许从外部观察容器和/或指示器的透明区。 因此，绝缘气体的足够绝缘性能的确定可通过透过透明区简单观察且目视检查液相是否存 在来进行。所述透明区例如可以表面玻璃形式，在其上指示液体的最低操作液位。 在以上提到的实施方案中，其中指示器由伸进单独隔室的通道的部分形成，所述 部分通常为透明的。如在该实施方案中，包括指示器的隔室通常根据绝缘空间的高度置放， 可以进行直接量测，原因是在相同的压力下在隔室中的液体与绝缘空间中的液体将具有相 同的液位。 理论上，所述介电化合物和任选的载气可在绝缘空间的任何位置引入。为了允许 在操作期间将介电化合物引入系统中，可提供相应的设备。例如，可在外壳壁中提供喷嘴， 气溶胶可经所述喷嘴引入绝缘空间中，在所述气溶胶中液态介电化合物的小液滴分散在载 气中。或者，液态介电化合物可在没有载气的情况下经入口引入绝缘空间的底部部分中且 优选引入容器中。 本专利技术允许使用这样的介电化合物，其具有优异的绝缘性质，特别是高击穿场强， 且其同时为无毒的且在释放到大气中时对环境没有影响。这还使得开关设备的设计更简 单，理由是并非必须提供用于抽出和再次引入绝缘介质的设备。如果必须进行修理工作且 因此必须打开开关设备的外壳，则绝缘气体简单释放到大气中。介电化合物的液态部分 (通常相当少）可利用简单出口移出，储存在简单贮器中且在完成修理工作之后且在再次 起动开关设备的操作之前通过将其倾注回到绝缘空间而再次引入。 根据一个优选的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
封装式开关设备，其包括限定绝缘空间(6)的外壳(4)和布置在所述绝缘空间(6)中的电气有源元件(8、9、11a、11b、11c)，所述绝缘空间(6)包含绝缘介质，其特征在于所述绝缘介质包含具有高于‑25℃的沸点的介电化合物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M海伦巴赫，O格兰豪格，MS克莱森斯，P斯卡尔拜，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH