具有旋转的开关电弧的高压电路断路器制造技术

高压电路断路器，包括填充有绝缘气体的壳体（１０）和用于容纳压缩的灭弧气体的加热容积（１４）。灭弧气体在断开较小、中等或者较大电流强度的电流（Ｉ）时分别被受依赖于电流的磁通密度（Ｂ）作用的旋转开关电弧（Ｓ）加热并处于压力下。在壳体（１０）中布置两个沿着轴线（Ａ）可彼此相对移动的开关部件（２０，３０），其中一个在同轴的结构中具有电弧触头（３１）、消弧环（１５）和包围电弧触头（３１）的线圈（Ｃ），线圈与消弧环（１５）导电连接并导引要断开的电流（Ｉ）。线圈（Ｃ）具有两个反向缠绕的绕组（４０，５０）。线圈这样构造和布置，即在消弧环（１５）的位置处的磁通密度（Ｂ）的有助于电弧（Ｓ）旋转的分量在断开较大电流强度的电流时小于同样构造的但具有相同方向缠绕的线圈（Ｃ）的断路器。加热容积（１４）由此可尺寸较小且断路器可相应紧凑地构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按照权利要求1前序部分所述的一种高压电路断路器。
技术介绍
对于前面所述类型的开关，在磁场中旋转的电弧的能量被充分利 用，以产生用于吹熄开关电弧的灭弧气体。该开关电弧在这种情况下在 以直到约几个巴的压力的绝缘气体来填充的壳体中旋转。灭弧气体被储 存在加热容积中，它通过通常环形的通道与容纳开关电弧的电弧区域连接。在EP 0731 482 A2中描述了一种开始所述类型的断3各器。这种断 路器具有布置在充满绝缘气体的壳体中的传导电流路径，它具有两个沿 着轴可以彼此相对移动的开关部件，其中 一个在同轴的结构中具有电弧 触头、消弧环和包围电弧触头的圆柱线圈。在断开时，要切断的电流流 过该线圈。该电流的磁场作用在打开传导电流路径时基于消弧环的开关 电弧上。在电动力的力的影响下，现在保持在消弧环中的开关电弧围绕 轴线旋转并且加热绝缘气体。在这种情况下产生的高压气体从容纳开关 电弧的电弧区域引入加热容积中。那么在要切断的电流接近过零时，高 压气体从加热容积流到电弧区域中，并且吹熄开关电弧一直到要切断的 电流中断。在断开较大的电流和在较长的电弧时间下，这样会形成非常强烈压 缩的热的高压气体。因为该气体一皮导入加热容积中，该加热容积必须构 造的比较大和坚固，尽管对开关电弧的有效吹熄根本不需要这么多灭弧 气体。因此对于这种断路器，线圈构造成至少部分可短路的。那么在开 关较大的电流时，通过线圏的部分或者完全的短路消减磁场的大小，并 且由此迅速地减小高压气体的形成。加热容积的空间容量可以这样在加 工技术上有利地保持较小。在FR 2 418 962 A中描述了 一种另外的断路器，对于该断路器， 为了中断电流，充分利用开关电弧在被要中断的电流流过的线圈的》兹场 中的旋转。该线圏具有两个布置在共同的轴上的具有反向缠绕的绕组。
技术实现思路
如在权利要求中说明的，本专利技术的任务在于，简化开始所述类型的断路器。对于根据本专利技术的断路器，线圈具有两个反向缠绕的绕组，它们在 构成内绕组和外绕组的情况下同心地布置，并且在同轴的结构中在电弧 触头和内绕组之间设有铁磁性的第 一套管。由此在断开较小的电流时有 效提高在消弧环的位置处的磁通密度。这是因为，铁磁性的套管还没有 由于引导较小的电流的线圈的磁场而发生磁饱和。因此在消弧环的位置 处的磁通密度和由此也包括在开关电弧上的电磁力成比例地随着电流 增加，这样灭弧气体的压力与要断开的较小的电流的强度成比例地增 大。在断开较大的电流时相反，铁磁性的套管发生磁饱和。那么在消弧 环的位置处的磁通密度随着增大的电流强度比在断开较小的电流时更 慢地增大，因为在饱和的铁磁性的铁芯的情况下，磁通密度现在在所有 材料上均匀地分布，无论是铁磁材料、导电材料或者周围的空气。同时 现在外绕组的磁场比先前在断开较小的电流时更强烈地影响内绕组的 反向的磁场。在消弧环的位置处现在磁通密度的方向发生改变，并且磁 通密度和在开关电弧中引导的电流的方向之间的角度在这种情况下减 小。那么在开关电弧上比按照现有技术的除了不具有反向缠绕的绕组的 线圈结构外都同样地构造的断路器产生更小的电动力的力。因此在断开 较大的电流时，比按照现有技术的类似的断路器产生具有更小的压力的 灭弧气体。因为具有反向缠绕的绕组的线圏可以容易地生产，于是加热容积可 以在应用更筒单措施的情况下保持较小，并且相应地该断路器节约空间 地构造并且成本经济地生产。在根据本专利技术的断路器的一种构造成发电机断路器的实施方式中，可以在断开较小的典型地为5至25kA的电流时，在消弧环的位置处比 在类似尺寸的但没有反向绕组的断路器达到高20%的磁场。相应地在开 关更大的典型地为150至300kA的电流时，磁场相对按照现有技术的类 似的断路器下降直至40%,而在开关中等的典型地为50至100kA的电流 时，相对现有技术只不明显地变化。为了使线圏在简单的结构下可以承受在开关较大的电流时出现的可观的机械力，内绕组应该比外绕组具有更大的线匝数量。此外推荐， 出于简单的加工和高的机械强度的原因，内绕组和外绕组的远离消弧环 的端面通过电导体互相导电连接，内绕组和外绕组的面对消弧环的端面 分别构造成环体的形式，并且内绕组的电流接头以导电的方式与消弧环连接。上述的电导体有利地构造成环体的形式。那么内绕组和外绕组的远 离消弧环的端面可以支撑在该环体上，并且以简单的固定措施进行固 定。如果电导体模制在外绕组中并且构造成环体的形式，并且内绕组的 远离消弧环的端面支撑在该环体上，那么就以较小的费用实现特别稳固 定的线圈。如果在同轴的结构中在内绕组和外绕组之间设置另 一个铁磁性的 套管，则实现在消弧环的位置处提高磁通密度以及线圏的特别好的稳定性。因为涡流会减小线圏在消弧环的位置处的磁通密度，于是至少在第 一套管或者第二套管中，或者在内绕组或者外绕组的构造成环体的电流 接头中，布置有至少一个主要轴向和径向敷设的槽缝。在第一套管和/ 或第二套管中有利地布置至少两个在圆周方向上均匀分布的槽缝。为了能够承受较大的电流力，在外绕组的电流接头中 一般模制仅一个第一槽 缝，而在内绕组的电流接头中一般模制仅一个第二槽缝。这两个槽缝在 轴向方向上最高敷设到内绕组或者外绕组的连接在内绕组或者外绕组 的电流接头上的线匝。在断路器的主要特征在于外绕组和内绕组的确定 的线匝数量的实施方式中，线圏这样构造是有利的，即第一槽缝和第二 槽缝径向在相同的方向上延伸。有利地，在将内绕组和外绕组互相导电连接的电导体中模制抑制涡 流的第三槽缝。按照通过内绕组或者外绕组的线匝数量所确定的线圈结 构，第一槽缝、第二槽缝和第三槽缝可以径向在相同的方向上延伸，或 者三个槽缝中的至少两个槽缝径向在不同的方向上延伸。附图说明接下来借助附图更详细地说明本专利技术的实施例。在此示出图1示出了通过一种根据本专利技术的高压电路断路器的第一实施例的沿着轴线A的剖视图，其中该断路器在轴线的左侧示出了接通状态，并 且在轴线的右侧示出了断开状态，图2示出了曲线图，在该曲线图中示出了在断开按照图1的断路器 以及按照现有技术的断路器时，分别在断路器线圏中产生的并且有助于 开关电弧进行旋转的磁通密度B 与要切断的电流I 的强度的函数 关系，图3示出了根据本专利技术的高压电路断路器的第二实施方式的开关部 件，它在右半部分沿着轴线A剖切，图4示出了根据图3的开关部件的从下方沿箭头IV的方向的视图， 其中布置在中心的以及构造成绝缘的零件未示出，图5示出了根据本专利技术的高压电路断路器的第三实施方式的开关部 件的对应图4的视图，它与根据图4的实施方式略微不同。具体实施例方式在所有的附图中，相同的附图标记涉及作用相同的零件。在图1中示出的断路器是发电机断路器，并且可以在直至100kV的 高压下将直至仍然允许的典型为300kA的最大短路切断电流断开。它包 含以压缩的绝缘气体，例如基于六氟化硫、氮气或者二氧化碳或者基于 这些气体中的一种或者多种的气体混合物来填充的壳体10,以及被壳体 10容纳的并尽可能构造成轴对称的、具有两个沿着轴线A可彼此相对移 动的开关部件20、 30的接触结构。在接通状态下，两个开关部件20及 3 0利用未示出的额定电流触头处在示意标出的低电阻的额定电流路径N 中，并且利本文档来自技高网...

【技术保护点】
高压电路断路器，具有　－填充有绝缘气体的壳体（１０），　－用于容纳压缩的灭弧气体的加热容积（１４），所述灭弧气体在断开较小的、中等的或者较大的电流强度的电流（Ｉ）时分别被旋转的开关电弧（Ｓ）加热并处于压力下，所述旋转的开关电弧受 依赖于电流的磁通密度（Ｂ）作用，　－两个沿着轴线（Ａ）可彼此相对移动的并且布置在壳体（１０）中的开关部件（２０，３０），并且其中一个开关部件（３０）在同轴的结构中具有电弧触头（３１）、消弧环（１５）和包围着所述电弧触头（３１）并与所述 消弧环（１５）导电连接的线圈（Ｃ），该线圈导引着要断开的电流（Ｉ），　其特征在于，　所述线圈（Ｃ）具有两个反向缠绕的绕组（４０，５０），这些绕组在构成内绕组和外绕组的情况下同心地布置；并且在同轴的结构中在所述电弧触头（３１）和内 绕组（４０）之间设有铁磁性的第一套管（３２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P休古诺特，J基弗，T肖恩曼，M凯勒，Z安德利克，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]