[发明专利]电触点、包括其的中压真空断路器、相关断路器及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及中压真空断路器，有时称为真空容器(vacuumbottles)。

更具体地，本发明涉及加固中压真空断路器的触点的结构。

主要应用是，真空断路器用作断路器(例如发电站的输出处的交流电(AC)发电机隔离开关断路器)中的开关。

背景技术

真空断路器已在中压配电开关装置中使用许多年，以断开几千伏特(kV)(典型地是36kV)时的几千安培(kA)(典型地是25kA)，等级的短路电流。在这种类型的配电开关装置中，真空断路器也必须在不过热的情况下承受连续电流，典型地是1250安培(A)等级的电流。将真空电路器安置在配电网中的方式是这样的：那些真空断路器在网络的正常操作时闭合并承载连续的额定电流。

本领域已知的是，为了断开这种短路电流，必须设计电弧触点(arc contact)，使得在它们的面对端处产生强烈的轴向磁通量(AMF)，以在分离触点时消灭电弧。

短路电流越高，产生的磁通量肯定越高，在触点之间具有最佳配电，以获得有效的灭弧。

此外，这几年来，真空断路器的改进的性能使得其能够直接在发电站的交流发电机输出处用作开关。因此，其所受到的电压是36kV的等级，待被中断的短路电流是几千安培，典型地是63kA，80kA直到160kA。交流发电机的直接输出处的连续电流可达到相当大的值，从9.5kA直到26kA。

而且，制造能够承受这种连续电流并且能够中断这种非常高的短路电流的真空断路器，会要求其具有从成本观点来看无法接受的尺寸。

而且，申请人已经在专利申请WO 2007/110251和WO2007/082858中提出了一种动态解决方案，其旨在仅在短路灭弧的过程中在电路中插入开关，由此保持开关在主电路之外并从而防止连续电流穿过开关。

发明人强调的另一问题是，对于这些中断大电流的应用，真空断路器的设计(包括为了实现上述动态解决方案)将需要大直径的触点。然而，具有这种直径，会存在坍塌(collapsing)触点的危险，或者换句话说，在触点闭合操作过程中或当触点处于闭合位置时凹陷(subsiding)。为了当大电流穿过真空断路器时将真空断路器保持在其闭合位置，在触点之间包括非常高的相互压缩力(大于700千克(kg)的力)。另外，在闭合操作的过程中，可看到大于2公吨(t)的力的压缩力的峰值。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于进一步改进的真空断路器的设 计，其允许触点机械地承受在闭合操作过程中或当触点处于闭合位置时开始起作用的压缩力。

本发明的一个特定目的是提出一种用于真空断路器的设计，该设计进一步使得所述真空断路器能够在发电站的交流发电机输出处直接用作断路器。

为此，本发明提供一种用于中压真空断路器的电触点，其沿着纵向轴线Y延伸并且包括：

沿着纵向轴线Y延伸的机械连接部分；

触点本体，其包括：

第一空心圆柱体，其包括围绕其轴线且至少通向其外部的螺旋槽，所述第一空心圆柱体定中心于纵向轴线Y并且具有固定至机械连接部分的一个端部，第一空心圆柱体的空心部分没有材料，并且，第一空心圆柱体构成适于产生磁场的第一绕组；以及

圆板，具有与第一空心圆柱体的外径相等的直径，所述圆板也定中心于纵向轴线Y，并且固定至第一空心圆柱体的与其固定至机械连接部分的端部相对的端部。

本发明进一步提供至少一个与绕组不同的立柱，并且，所述立柱被布置在第一空心圆柱体的空心部分中作为机械连接部分和触点本体的圆板之间的撑杆，以避免它们在闭合操作的过程中和在真空断路器的闭合位置中坍塌，撑杆具有高电阻，使得当给定电流在触点中流动时，在立柱中流动的电流的量相对于在绕组中流动的电流可以忽略，立柱由用陶瓷材料填充的金属管制成。

发明人敏捷地考虑到用金属部分实现其高强度，同时用陶瓷部分实现其高电阻。因此，发明人进行有效的折衷：关于本发明提出的技术问题，由于陶瓷类型的材料不太导电或不导电的事实，理想的解决方案在于将立柱制造为仅由陶瓷制成的撑杆。然而，发明人得出这样的结论：这种仅由陶瓷制成的撑杆，虽然其本质上具有高硬度和抗压性，但是存在被碰撞弄碎的危险，即使碰撞不猛烈。弄碎的陶瓷颗粒导致真空断路器的介电性能明显变差。

因此，本发明的解决方案是组合的解决方案，外管或护套由金属制成并填充有陶瓷。因此，外护套和填料一起提供机械加固以避免坍塌，尤其是在触点的中心处，并且，陶瓷作为填料的使用允许大幅增加每个撑杆的电阻。