气体绝缘式低压或中压断载开关制造技术

气体绝缘式低压或中压断载开关（1）包含：壳体（2），限定用于保持绝缘气体处于环境压力的壳体容积；布置于壳体容积内的第一起弧接触件（10）和第二起弧接触件（20），第一和第二起弧接触件（10、20）沿着断载开关（1）的轴（12）相对于彼此可移动，且限定在断流操作的期间形成电弧（50）的猝灭区域（52）；加压系统（40），具有布置于壳体容积内的加压室（42），以用于在断流操作的期间，使猝灭气体从环境压力p0加压到猝灭压力p

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体绝缘式低压或中压断载开关
本专利技术的方面大致涉及带有电弧熄灭能力的气体绝缘式低压或中压断载开关（LBS），涉及具有这样的断载开关的配电网络、环网单元（RMU）或二次配电气体绝缘式开关设备，涉及这样的断载开关在配电网络中的使用，且涉及使用断载开关来断开负载电流的方法。
技术介绍
断载开关（LBS）构成被分配给在400A-2000A（rms）的范围内切换负载电流的任务的气体绝缘式环网单元的整体部分。当切换电流时，开关通过接触件（插头和郁金香状部）彼此远离的相对移动而断开，由此电弧可以在分离的接触件之间形成。传统的断载开关典型地使用闸刀开关，或在更先进的设计中，使用使电弧冷却且熄灭的机构（例如吹气（puffer）机构）。在带有吹气机构的断载开关中，猝灭气体在压缩（吹气）容积中压缩且通过郁金香状部的中心而朝向电弧释放，以用于使电弧熄灭。该流的示例在图4中示出且在下文中更详细地描述。典型地，SF6由于其优异的介电和冷却性质而用作猝灭气体。低的中断电流与SF6的高效的冷却性质相结合而允许相对较低的升压，以用于使LBS中的电弧中断，这启用针对传统的断载器的驱动器和总体设计的低成本的解决方案。WO2013/153110A1公开了一种高压气体断路器，该高压气体断路器设计成在高于52kV的高压下使数十千安的范围内的短路电流中断。出于此目的，断路器具有熄灭气体加压系统，该系统包括活塞驱动加压室和/或自爆加热室，活塞驱动加压室和/或自爆加热室经由加热通道而流体地连接到喷嘴系统，该喷嘴系统提供喷嘴缩窄部或喷嘴喉部，以约束电弧吹动气体，且使气体加速成高于声速。这样的断路器在高压传输系统中使用，且尤其在高压变电站（空气绝缘式或介电气体绝缘式开关设备组件）中使用。断路器与例如形成环网单元（RMU，所谓的二次中压设备）的一部分的断载开关形成对比，断路器设计成用于分配处于数百安的相对较低的额定电流且处于高达例如36kV或高达24kV或高达12kV的相对较低的额定电压的电能。断载开关仅能够切断标称负载电流，且至多仅高达典型地2千安。EP2958124A1公开了电弧熄灭绝缘材料模制和使用电弧熄灭绝缘材料模制的气体断路器。EP1916684A1公开了一种气体绝缘式高压断路器，该断路器具有喷嘴（其带有用于提供局部亚音速的流的第一喉部和第二喉部），喷嘴后面有用于提供强烈的超音速气体膨胀的喷嘴扩散器部分。WO84/04201公开了针对配电电压的SF6气体断载开关，该断载开关具有用于电弧吹动的活塞和喷嘴系统。其中，活塞的快速运动生成绝缘气体通过活塞中的孔的吹动，以用于指引气体围绕接触杆的第一端且通过喷嘴，以使电弧猝灭。由于断电器驱动器的高速操作（且因此，活塞运动），由于气密密封且由于SF6气体断载开关的小的直径，导致生成高的气体压力，且因而生成超音速流条件。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供改进的气体绝缘式低压或中压断载开关，该断载开关在至少在某种程度上仍然维持相对较低的成本和紧凑设计的同时，即使在艰难的条件下也允许可靠的电弧熄灭。鉴于上文，提供根据权利要求1的气体绝缘式低压或中压断载开关；包含这样的断载开关的根据权利要求19的二次配电气体绝缘式开关设备（GIS）的配电网络、环网单元；根据权利要求20的断开负载电流的方法以及根据权利要求24的这样的断载开关的使用。根据本专利技术的第一方面，提供气体绝缘式低压或中压断载开关。如本文中所定义的，断载开关具有切换负载电流的能力，但不具有短路电流中断能力。负载电流也被称为额定电流或标称电流，且可以例如高达2000A、优选地高达1250A或更优选地高达1000A，负载电流为在配电网络、环网单元以及二次配电气体绝缘式开关设备（GIS）中使用的典型的额定电流。另一方面，额定电流可以超过1A，更优选地超过100A，更优选地超过400A。在AC断载器的情况下，额定电流在本文中根据rms电流而指示。在本文中，低压或中压定义为高达至多52kV的电压。低压或中压断载开关因此具有至多52kV的额定电压。额定电压可以尤其为至多52kV，或优选至多36kV，或更优选至多24kV，或最优选至多12kV。电压额定值可以为至少1kV。断载开关包含：壳体（气体包封件），限定用于保持绝缘气体处于环境压力p0（断载开关的额定的操作压力，即在稳态条件下存在于断载开关的内侧的环境压力）的壳体容积；布置于壳体容积内的第一起弧接触件（例如销接触件）和第二起弧接触件（例如郁金香状接触件），第一和第二起弧接触件沿着断载开关的轴相对于彼此可移动，且限定在断流操作的期间形成电弧的猝灭区域；加压系统（例如缓冲系统），具有布置于壳体容积内的加压室，以用于使猝灭气体（其可以为刚刚加压的绝缘气体）在断流操作的期间加压到猝灭压力p猝灭，其中，猝灭压力p猝灭满足条件p0<p猝灭，且尤其p猝灭<1.8*p0，其中p0是环境压力；以及喷嘴系统，布置于壳体容积内，以用于将处于亚音速流型的加压的猝灭气体从加压室吹动到在断流操作的期间在猝灭区域中形成的电弧上。流型是超音速还是亚音速取决于猝灭压力p猝灭与环境压力p0之间的压力差。如本文中所定义的，尤其在p猝灭<1.8*p0的条件下存在亚音速流型。根据本专利技术的另外的方面，提供使用本文中所描述的断载开关来断开负载电流的方法。该方法包含使第一起弧接触件和第二起弧接触件沿着断载开关的轴相对彼此远离而移动，由此在猝灭区域中形成电弧；使猝灭气体加压到满足条件p0<p猝灭的猝灭压力p猝灭，其中p0是环境压力；以及由喷嘴系统将处于亚音速流型的加压的猝灭气体从加压室吹动到在猝灭区域中形成的电弧上，从而将猝灭气体从离轴位置主要径向地向内吹动到猝灭区域上。在该方法的实施例中，在整个断流操作的期间，维持亚音速流型；和/或在所有类型的断流操作的期间，维持亚音速流型；和/或在断载开关的内侧，尤其在喷嘴系统的内侧或在至少一个喷嘴的内侧，维持亚音速流型；和/或在断流操作的任何瞬间且针对将由断载开关执行的每个断流操作，避免音速流条件。在描述和附图中，另外的优点、特征、方面以及细节能够与本文中所描述的实施例组合，且在从属权利要求和权利要求的组合中公开。附图说明本专利技术将参考附图而更详细地解释，其中：图1a-1c示出断流操作的期间的处于各种状态的根据本专利技术的实施例的断载开关的横截面图，图2更详细地示出图1a-1c的断载开关的断流操作的期间的猝灭气体的流型，图3示出根据本专利技术的另外的实施例的断载开关的横截面图，图4示出根据比较性的示例的断载开关的横截面图，以及图5至图9示出根据本专利技术的又另外的实施例的断载开关的示意横截面图。具体实施方式现在将详细地参考各种方面和实施例。每个方面和实施例作为解释而提供，而不旨在作为限制。例如，作为一个方面或实施例的部分而图示或描述的特征能够用于任何其它方面或实施例上，或与任何其它方面或实施例联合使用。旨在本公开包括这样的组合和修改。根据本专利技术的方面，喷嘴系统包含布置成用于将猝灭气体从离轴位置主要径向地向内吹动到猝灭区域上的至少一个喷嘴。至少一个（或每个）喷嘴的离轴位置位于离轴的预定距离处，其中该预定距离为例如至少第二（郁金香状）接触件的内径。至少一个喷嘴可以径向地布置于第一（销）或第二（郁金香状）接触件的外侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体绝缘式低压或中压断载开关（1），包含：‑壳体（2），限定用于保持绝缘气体处于环境压力p0的壳体容积；‑布置于所述壳体容积内的第一起弧接触件（10）和第二起弧接触件（20），所述第一和第二起弧接触件沿着所述断载开关（1）的轴相对于彼此可移动，且限定在断流操作的期间形成电弧（50）的猝灭区域（52）；‑加压系统（40），具有布置于所述壳体容积内的加压室（42），以用于在所述断流操作的期间，使猝灭气体加压到猝灭压力p猝灭，其中所述猝灭压力p猝灭和所述环境压力p0满足关系p0

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 EP 16172827.41.一种气体绝缘式低压或中压断载开关（1），包含：-壳体（2），限定用于保持绝缘气体处于环境压力p0的壳体容积；-布置于所述壳体容积内的第一起弧接触件（10）和第二起弧接触件（20），所述第一和第二起弧接触件沿着所述断载开关（1）的轴相对于彼此可移动，且限定在断流操作的期间形成电弧（50）的猝灭区域（52）；-加压系统（40），具有布置于所述壳体容积内的加压室（42），以用于在所述断流操作的期间，使猝灭气体加压到猝灭压力p猝灭，其中所述猝灭压力p猝灭和所述环境压力p0满足关系p0<p猝灭；以及-喷嘴系统（30），布置于所述壳体容积内，以用于将处于亚音速流型的所加压的猝灭气体从所述加压室（42）吹动到在所述断流操作的期间在所述猝灭区域（52）中形成的所述电弧（50）上，其中-所述喷嘴系统（30）包含布置成用于将所述猝灭气体从离轴位置主要径向地向内吹动到所述猝灭区域（52）上的至少一个喷嘴（33）。2.根据权利要求1所述的断载开关（1），具有至多52kV，优选至多36kV，更优选至多24kV，且最优选至多12kV的额定电压；和/或所述断载开关（1）为额定的，以用于在高达2000A，优选地高达1250A，且更优选地高达1000A的范围内切换标称电流。3.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述断载开关（1）是闸刀开关，或其中所述断载开关（1）具有一个可轴向地移动的接触件，尤其带有固定地联结到所述可移动接触件或可与所述可移动接触件一起移动的所述喷嘴系统（30）。4.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述断载开关（1），尤其所述喷嘴系统（30）设计成用于在整个断流操作的期间维持所述亚音速流型；和/或其中所述断载开关（1），尤其所述喷嘴系统（30）设计成用于在所有类型的断流操作的期间，维持所述亚音速流型；和/或其中所述断载开关（1），尤其所述喷嘴系统（30）设计成用于在所述断载开关（1）的内侧，尤其在所述喷嘴系统（30）的内侧或在所述至少一个喷嘴（33）的内侧，维持所述亚音速流型；和/或其中所述断载开关（1），尤其所述喷嘴系统（30）设计成用于在所述断流操作的任何瞬间且针对将由所述断载开关（1）执行的每个断流操作，避免音速流条件。5.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述喷嘴系统（30）包含使所述加压室（42）连接到所述喷嘴（33）的喷嘴通道（32）；尤其其中所述喷嘴通道（32）径向地布置于所述第一或第二起弧接触件的外侧，和/或所述喷嘴通道（32）布置于所述断载开关（1）中的离轴位置中。6.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），所述断载开关（1）设计成用于断开配电网络、环网单元（RMU）或二次配电气体绝缘式开关设备（GIS）中的负载电流；和/或所述断载开关（1）具有切换负载电流的能力，但不具有短路电流中断能力；尤其其中所述断载开关（1）包含标称接触件。7.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述喷嘴系统（30）限定所述猝灭气体的流型，所述流型包括：-猝灭气体的流动基本上停止所在的驻点（64），-朝向所述驻点（64）的主要径向地向内的流的上游区域（62），以及-在主要轴向的方向上加速流远离所述驻点（64）的下游区域（66）。8.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述加压系统（40）是吹气系统，并且所述加压室（42）是带有活塞（46）的吹气室，所述活塞（46）布置成用于在所述断流操作的期间，使所述吹气室（42）内的所述猝灭气体压缩。9.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述至少一个喷嘴（33）布置成用于将所述猝灭气体从离轴位置以自所述轴向方向起的45°至120°，优选地60°至120°，更优选地70°至110°，且最优选地75°与105°之间的入射角吹动到所述猝灭区域（52）上。10.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述绝缘气体具有比SF6的超过100年的间隔的全球变暖潜势更低的全球变暖潜势，且其中所述绝缘气体优选地包含从由以下的气体成分组成的组选择的至少一种气体成分：CO2、O2、N2、H2、空气、N2O、烃，尤其CH4，、全氟化或部分地氢化的有机氟化合物、以及其混合物。11.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述绝缘气体包含尤其从由与有机氟化合物混合的CO2、O2、N2、H2、空气组成的组选择的背景气体，所述有机氟化合物从由氟代醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、氟腈以及以上的混合物和/或分解产物组成的组选择。12.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），其中所述加压系统（40）配置成用于在所述断流操作的期间使所述猝灭气体加压到满足以下的条件中的至少一个的猝灭压力p猝灭：i.p猝灭<1.8∙p0，更优选地p猝灭<1.5∙p0，更优选地p猝灭<1.3∙p0，ii.p猝灭>1.01∙p0，尤其p猝灭>1.1*p0；iii.p猝灭<p0+800mbar，更优选地p猝灭<p0+500mbar，更优选地p猝灭<p0+300mbar，且最优选地p猝灭<p0+100mbar，iv.p猝灭>p0+10bar。13.根据前述权利要求中的任一项所述的断载开关（1），具有至少1kV的额定电压；和/或所述断载开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：B加勒蒂，E阿塔，J卡斯坦森，M萨克斯加，M克里斯特弗森，M瑟格，M施维尼，N拉赞，P斯托勒，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH