[发明专利]带有由溢流阀控制的减压通道的气体绝缘的高压功率开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的气体绝缘的(gasisolierten)高压功率开关(Hochspannungs-Leistungsschalter)。

现有技术

气体绝缘的高压功率开关在通高压的电网络中用于接通及断开电流，该电流的强度从非常低的感应电流和电容电流经由正常的负载电流持续直到中等及大的短路电流。典型地，可利用这种开关在直到几百kV的电压范围中切断50kA以及更高的范围中的短路电流。

以上所提到的类型的气体绝缘的高压功率开关包括两个沿着轴线相对于彼此可动的电弧接触器(Lichtbogenkontakte)、绝缘喷嘴(Isolierdüse)、用于容纳灭弧气体的加热容积(Heizvolumen)、加热通道(Heizkanal)和过压阀对于这种开关，灭弧气体的压力由开关电弧(Schaltlichtbogen)的能量所确定，该开关电弧在开关打开时形成并产生电弧气体(Lichtbogengas)，并且，加热通道沿着轴向取向地(axial ausgerichtet)通入加热容积中。同时，加热通道将电弧区(Lichtbogenzone)与加热容积相连接，该电弧区轴向上被两个电弧接触器所限定且径向上被绝缘喷嘴所限定，并且，过压阀通过打开通入到膨胀空间(Expansionsraum)中的减压通道(Entlastungskanal)而限制灭弧气体的压力。

为了使开关电弧熄灭，此处使用具有良好的电弧熄灭特性的绝缘气体，该绝缘气体在断开过程中被压缩且随后作为灭弧气体对电弧进行吹喷(beblasen)，直到该电弧在待被中断的电流的交零(Nulldurchgang)中熄灭。作为压缩手段使用由开关驱动器操作并由此需要驱动能量的压缩装置和/或开关电弧本身，开关电弧的在待切断的电流的高电流阶段释放的能量被充分利用，以用于在加热容积中在压力下储存热的电弧气体(所谓的自吹喷原理)。

按照自吹喷原理工作的开关不消耗驱动能量且此外有利地将绝缘喷嘴的烧损材料引导到加热容积中。加热容积内的压力以及温度非线性地且几乎成二次方地随电弧的电流强度而增大。通常，由开关电弧在电弧区中触发的加热流以及加热容积的尺寸优化地被与低强度及中等强度的电流相协调，因为在被与更高强度的电流相协调的情形下，低电流时的加热流通常过分地太小且无法在加热容积中建立足够高以用于成功的电弧吹喷的灭弧气体压力。因此，在大的电流的切换(Schalten)中，电弧区中可能形成具有高压力和高温度的电弧气体，该电弧气体不仅使绝缘喷嘴而且还使加热容积承受高的机械负荷和热负荷，并且同时，由于高的温度而具有不利的灭弧气体特性。

开始所提到的类型的开关在文件DE 4412249A1中进行了描述。该开关具有加热容积，该加热容积可通过灭弧气体的压力弹性地扩张且具有可逆着复位力被移位的分界壁。在出现高电流电弧的情况下，加热容积通过分界壁的移动而扩大，从而使得现在更多的热的灭弧气体可储存于加热容积中。为了限制在加热容积中所产生的灭弧气体压力，在非常高的电流强度的情形下设置了布置在加热容积的沿径向取向的壁中的过压阀，该过压阀通过沿轴向延伸的减压通道而在高于灭弧气体压力的界限值(Grenzwert)时将灭弧气体引导到膨胀空间中。

发明内容

如在权利要求中所说明的本发明以如下任务为基础，即，提供开始所提到的类型的开关，在该开关中，在大的电流的切换中，电弧区中的电弧气体的压力受到限制，且同时，储存于加热容积中的灭弧气体的质量被改善。

在根据本发明的开关中，由过压阀控制的减压通道具有沿径向方向延伸的(in radialer Richtung erstreckten)流出截段因此，在大的电流的切换中，在过压阀作出响应之后，热的电弧气体可沿径向从电弧区或加热容积中被引出。一方面，由此绝缘喷嘴和加热容积被保护以免受到由热的电弧气体导致的过量的热负荷和机械负荷。但是另一方面，由此同样在加热容积中得到了具有良好质量的灭弧气体。该良好的灭弧气体质量通过如下方式得到保证，即，通过限制电弧区中的电弧气体的压力，过度地热且过度高压缩的电弧气体被保持远离加热容积。如果对气体压力的限制直到在加热容积中才发生，则沿轴向进入加热容积的热的电弧气体沿径向地从加热容积中被去除。由沿轴向流入的热的电弧气体引起的加热容积中的灭弧气体的循环由此尽可能地被抑制(unterdrückt)且由此在加热容积中所提供的灭弧气体的温度保持较低。另外，绝缘喷嘴的沿着轴向方向的长度也可以保持得较小，因为现在电弧区中的电弧气体的最大压力受到了限制。