开关单元、用于组装开关单元的方法和用于中压电路的断路器技术

一种用于电压断路器的开关单元，包括：第一开关触点202a；第二开关触点202b，其在第一位置和第二位置之间能移动，在该第二位置，该第二关触点与该第一开关触点分开；定位元件，用于将灭弧室100定位在该开关单元200上，其中该灭弧室100包括多个大致上平行的金属板104、104a、104b、…、104n、108、108a、108b、…、108n，该定位元件被设置使得在该第一开关触点202a和该第二开关触点202b之间产生的电弧在电弧移位方向（A）上被引导到该灭弧室内以便被熄灭；以及至少一个气体发出元件220a、220b，其包括气体发出层，该气体发出层具有面向该第一开关触点和该第二开关触点的层表面221a、221b。该气体发出元件设置在距该第一开关触点和该第二开关触点一定距离处，使得在该断路器在其标称电流时的中断操作时，该第一开关触点和该第二开关触点之间的电弧使该气体发出层的一部分汽化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于中压断路器的开关单元，其包括第一开关触点； 在第一位置和第二位置之间能移动的第二开关触点，在该第一位置，该第一开关触点与该第二开关触点接触，在该第二位置，该第二开关触点与该第一开关触点分开。此外，本专利技术涉及典型地在400V和3. 600V之间的电压范围工作的中压断路器。
技术介绍
典型地，断路器或空气断路器在铁路车辆上的DC电路中使用。其他示例可以是有轨电车或无轨电车。例如，这样的高速DC断路器可开关具有5000安培以上并且处于超出·900伏以上电压水平的直流标称电流。例如，当第一开关触点与第二开关触点分离时，这些开关触点之间的气体因为空气电离而很快变成导电的并且等离子体可出现。此外，后再引燃现象可发生，尤其在高电流时，例如大于15kA的电流。从而，断路器能力可降低。此外，在某一电流水平，第一开关触点和第二开关触点之间的电弧甚至未在灭弧室内部爬升。在常规的DC断路器的灭弧室组件中，塑性框和金属板交替地堆叠在彼此之上，其中这些金属板设置在塑性框上。这些塑性框在这些金属板之间形成介电层。这些塑性框具有切口使得电弧可以在两个相邻的金属板之间聚集。这些塑性框用于产生气体，使得电弧中的热被迅速吹出灭弧室并且通过改变金属板之间的空气的化学组成而使电弧电压增加。典型地，电弧经常在金属板上移动，通常在切口内。然而，电弧经常停留在切口的拐角处。从而，金属板的金属在这些拐角处变得很热并且可开始熔化。在最坏情况下，相邻金属板由熔化的金属而互相连接。这导致短的灭弧室寿命以及由于金属板之间的距离增加(以避免由于熔化金属而引起两个相邻金属板之间的连接)而引起的大的结构尺寸，以及增加数量的金属板和塑性框。典型地，常规的灭弧室是沉重的并且具有高的高度。此外，磨损是显著的，特别在高电流时，例如在大于IkA的电流时。典型地，磨损取决于操作数量、电流密度和起弧时间(时间常数)。从而，灭弧室的磨损是不可预测的。因此，难以规划维护操作但维护操作是必不可少的。例如，可经常检查和更换金属或钢板。此外，也可检查塑性框并且有时甚至将其更换。此外，在板之间存在钢减至极小的风险，使得建立较少电压。在最坏情况下，断路器下一次可不能切断。此外，典型地必须组装超出120个部件并且间隙距离增加。在EP0299460A2中，公开了具有单个灭弧室堆叠的断路器，该灭弧室堆叠具有大致上平行的U型金属板。两个绝缘板在堆叠的垂直方向上对齐并且定位在由U型金属板形成的双支部部分的内部以便帮助熄灭电弧。断路器的开关触点设置在这两个绝缘板之间。WO 94/11894A1公开了具有30安培额定标称电流的单极断路器单元，其具有操作杆和单个堆叠的灭弧室板用于熄灭电弧。为了帮助熄灭电弧，灭弧室由具有狭缝的热塑性吊架构件制成，灭弧室板插入这些狭缝中并且吊架构件在受电弧侵袭时发出气体。DE3247681A1公开了具有多个金属片的单个灭弧室堆叠的微型断路器。通过涂覆在金属片中的每个上的气体发出材料的层表面而帮助熄灭电弧。至少一个开关触点连接到电弧角(arc horn)。开关触点的移动方向与气体发出层表面垂直。在US 2236580中，公开了具有手动操作杆的断路器，其具有采用彼此非平行方式设置的多个金属板的单个灭弧室堆叠。为了帮助熄灭电弧，灭弧室的侧壁构件用硼酸涂覆。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供用于牵引车辆DC断路器的开关单元、变电站DC断路器和用于组装开关单元的方法，该开关单元未呈现出已知开关单元的缺点，特别具有增加的开断能力并且更易于保持。根据本公开的方面，提供用于直流(DC)中压断路器的开关单元，其包括第一开关触点；在第一位置和第二位置之间能移动的第二开关触点，在该第一位置，该第一开关触 点与该第二开关触点接触，在该第二位置，该第二开关触点与该第一开关触点分开；定位装置，用于将灭弧室定位在开关单元上，其中该灭弧室包括多个大致上平行的金属板，该定位元件被设置使得在第一开关触点和第二开关触点之间产生的电弧在电弧移位方向上被引导到灭弧室内以便被熄灭；和至少一个气体发出元件，其包括气体发出层，该气体发出层具有面向第一开关触点和第二开关触点的层表面，其中该气体发出元件设置在距第一开关触点和第二开关触点一定距离处，使得在断路器在其标称电流时的中断操作处，第一开关触点和第二开关触点之间的电弧使气体发出层的一部分汽化。在典型的实施例中，断路器是空气DC断路器。从而，每个电流中断产生电弧。典型地，电弧从触点分开开始并且保持直到电流为零。在典型的实施例中，为了能够切断DC电流，高速DC断路器建立高于净电压的DC电压。为了建立DC电压，空气断路器可使用灭弧室或熄灭室，其中金属板用于将电弧分成若干部分电弧，电弧被延长并且气体用于通过化学效应(例如通过使塑料或另一个金属蒸发)使电弧电压增加。典型地，利用气体发出板，后电弧再引燃被延迟。例如，过压有助于将电弧推入灭弧室内。从而，提闻断路器能力。在典型的实施例中，断路器可开关具有600安培以上并且处于500伏以上电压水平的直流电。在典型的实施例中，在第一开关触点和第二开关触点之间产生的电弧产生如此多的热，使得该部分的气体发出层被汽化。在典型的实施例中，气体发出层由这样的材料形成，该材料在汽化状态下使第一开关触点和第二开关触点之间的空气阻(air resistance)增加。在典型的实施例中，定位装置是螺钉、铰链、螺栓、销、闩等。例如，定位装置用于将灭弧室连接到开关单元。例如，在实施例中，第二开关触点大致上沿移动方向能移动，其中层表面设置成大致上平行于由移动方向和电弧移位方向限定的平面。在典型的实施例(其可与本文公开的其他实施例结合)中，至少一个气体发出元件被设置使得汽化的气体发出层将电弧推入灭弧室内和/或使第一开关触点和第二开关触点之间的空气阻增加。例如，在实施例中，开关单元包括至少两个气体发出元件，其具有面向第一开关触点和第二开关触点的层表面，其中该至少两个板的层表面面向彼此。在典型的实施例中，至少两个板的层表面设置成大致上平行。在典型的实施例(其可与本文公开的其他实施例结合)中，层表面到第一开关触点和/或第二开关触点的距离(特别地在第二开关触点的第一位置和第二位置)在大约15mm至大约40mm之间，特别地在大约25mm至大约30mm之间。例如，在实施例中，气体发出层由聚四氟乙烯(PTFE)制造，其中特别地，气体发出层具有大约2至大约8mm的厚度,特别地大约3mm至大约5mm的厚度。在另一个实施例中,气体发出层由其他类型的含氟聚合物制造，例如由氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏二氟乙烯(PVDF)或聚偏二氟乙烯(PVF)制造。在另一个实施 例中，气体发出层由作为共聚物或三元共聚物的氟橡胶类制造。在另一个典型的实施例中，气体发出元件不是块状的材料件而是具有如PTFE的含氟聚合物类的表面涂层或如共聚物的氟橡胶类的表面涂层，其使气体蒸发。在典型的实施例(其可与本文公开的其他实施例结合)中，开关单元可进一步包括电连接到第一开关触点的第一角，其中该第一角设置成将电弧的第一底脚引导到灭弧室，特别地引导到灭弧室的第一堆叠；和/或电连接到第二开关触点的第二角，其中该第二角设置成将电弧的第二底脚引导到灭弧室，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.16 EP 10160111.01.一种用于牵引车辆DC断路器或用于变电站DC断路器的开关单元，包括 第一开关触点(202a)； 第二开关触点(202b)，其在第一位置和第二位置之间能移动，在所述第一位置，所述第一开关触点与所述第二开关触点接触，在所述第二位置，所述第二关触点与所述第一开关触点分开； 定位元件，用于将灭弧室(100)定位在所述开关单元(200)上，其中所述灭弧室(100)包括多个大致上平行的金属板(104，104a, 104b,…，104η, 108，108a, 108b,…，108n)，所述定位元件被设置使得在所述第一开关触点(202a)和所述第二开关触点(202b)之间产生的电弧在电弧移位方向(A)上被引导到所述灭弧室内以便被熄灭；以及 至少一个气体发出元件(220a，220b)，其包括气体发出层，所述气体发出层具有面向所述第一开关触点和所述第二开关触点的层表面(221a，221b)，其中所述气体发出元件设置在距所述第一开关触点和所述第二开关触点一定距离处，使得在所述断路器在其标称电流时的中断操作时，所述第一开关触点和所述第二开关触点之间的电弧使所述气体发出层的一部分汽化， 进一步包括 第一角(210a)，其电连接到所述第一开关触点，其中所述第一角设置成将所述电弧的第一底脚引导到所述灭弧室的第一堆叠(102);和 第二角(210b)，其电连接到所述第二开关触点，其中所述第二角设置成将所述电弧的第二底脚引导到所述灭弧室的第二堆叠(106)，其中 所述层表面(221a，221b)具有这样的大小使得在所述第二开关触点移动方向(S)的方向上的所述第一角和所述第二角的至少一部分设置成与所述层表面平行，其中 特别地，所述部分大于所述角的25%，特别地大于所述角在所述移动方向(S)的方向上的延伸的大约50%。2.如权利要求I所述的开关单元，其中 所述第二开关触点(220b)大致上沿移动方向(S)能移动，其中所述层表面(221a，221b)设置成大致上平行于由所述移动方向(S)和所述电弧移位方向(A)限定的平面。3.如权利要求1-2中的任一项所述的开关单元，其中 所述至少一个气体发出元件(220a，220b)被设置使得汽化的气体发出层将所述电弧推入所述灭弧室内和/或使所述第一开关触点和所述第二开关触点之间的空气阻增加。4.如权利要求1-3中的任一项所述的开关单元，其包括 至少两个气体发出元件(220a，220b)，其具有面向所述第一开关触点和所述第二开关触点的层表面(221a，221b)，其中该至少两个板的层表面面向彼此。5.如权利要求4所述的开关单元，其中 所述至少两个板(220a，220b)的层表面(221a，221b)设置成大致上平行。6.如权利要求1-5中的任一项所述的开关单元，其中 所述层表面(221a，221b)到所述第一开关触点(202a)和/或所述第二开关触点(202b)的距离、特别地在所述第二开关触点的所述第一位置和所述第二位置时的所述距离在大约15mm至大约40mm之间，特别地在大约25mm至大约30mm之间。7.如权利要求1-6中的任一项所述的开关单元，其中所述气体发出层由含氟聚合物类制造，特别地由PTFE制造，其中所述气体发出层具有大约2至大约8mm的厚度,特别地具有大约3mm至大约5mm的厚度。8.如权利要求1-7中的任一项所述的开关单元，其中 至少一个气体发出元件(220a，220b)在所述灭弧室的方向上大致上延伸到所述第一堆叠(102)和所述第二堆叠(106)的最低金属板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P努瓦塞特，Y阿尔方，P赫伯林，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：
国别省市：