[go: up one dir, main page]

CN106030744B - 电气开关装置 - Google Patents

电气开关装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106030744B
CN106030744B CN201480076219.8A CN201480076219A CN106030744B CN 106030744 B CN106030744 B CN 106030744B CN 201480076219 A CN201480076219 A CN 201480076219A CN 106030744 B CN106030744 B CN 106030744B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust
space
switching device
electrical switching
intermediate space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201480076219.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106030744A (zh
Inventor
J.曼蒂拉
叶向阳
M.德霍特雷
O.科斯萨特
S.格罗布
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Energy Ltd
Original Assignee
ABB Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Technology AG filed Critical ABB Technology AG
Publication of CN106030744A publication Critical patent/CN106030744A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106030744B publication Critical patent/CN106030744B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/021—Use of solid insulating compounds resistant to the contacting fluid dielectrics and their decomposition products, e.g. to SF6
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/56—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances gases
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/02—Details
    • H01H33/04—Means for extinguishing or preventing arc between current-carrying parts
    • H01H33/22—Selection of fluids for arc-extinguishing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/7015—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid characterised by flow directing elements associated with contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/72—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber
    • H01H33/74—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid having stationary parts for directing the flow of arc-extinguishing fluid, e.g. arc-extinguishing chamber wherein the break is in gas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/70—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/88—Switches with separate means for directing, obtaining, or increasing flow of arc-extinguishing fluid the flow of arc-extinguishing fluid being produced or increased by movement of pistons or other pressure-producing parts
    • H01H2033/888—Deflection of hot gasses and arcing products
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H2235/00—Springs
    • H01H2235/01—Spiral spring

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Circuit Breakers (AREA)

Abstract

一种电气开关装置(1)，填充有介电绝缘介质，其包括有机氟化合物，尤其氟醚、氟胺、氟酮或氟烯烃，并且该电气开关装置包括至少具有第一起弧触头(4a)和配对的第二起弧触头(4b)的起弧触头组件。至少第一中间空间(7)设置在第一起弧触头(4a)的下游，且/或至少第二中间空间(8)设置在第二起弧触头(4b)的下游。中间空间(7,8)用于中间压力的提高以及排气射流的形成，以用于湍流地与排气系统的金属壁(7b,8b)进行对流热传递。在实施例中，第一和/或第二中间空间(7,8)由至少一个可移动的壁(14a,14b)所界定，该至少一个可移动的壁布置成横向于纵轴线(z)并且可由促动装置(15,16,17)平行于该纵轴线来移位。

Description

电气开关装置
技术领域
本发明处于介质和高压开关技术的领域并且涉及电气开关装置和用于运行该电气开关装置，尤其以用于用作接地装置、快速作用接地装置、电路断路器、发电机电路断路器、开关切断器、组合的切断器和接地开关、或在电力传输和分配系统中的负载断路开关的方法。
背景技术
电气开关装置在介质和高压开关应用的领域中是熟知的。其例如用于当电气故障发生时中断电流。作为用于电气开关装置的示例，电路断路器具有的任务是断开触头使这些触头保持远离彼此以便避免电流流动，甚至在源自电气故障本身的高电势的情况下。为了本公开的目的，术语中等电压是指从1kV至72.5kV的电压并且术语高压是指高于72.5kV的电压。电气开关装置，如所述电路断路器，能够被认为用于传递4000A至6300A的高标称电流并且用于在110kV至1200kV的非常高压的情况下开关40kA至80kA的非常高的短路电路电流。
由于高标称电流，如今的电气开关装置需要许多所谓的用于标称电流的标称触头指。当脱开(断开)在电气开关装置之内的标称或短路电路电流时，电流从电气开关装置的标称触头换向到该电气开关装置的起弧触头。同样，当连接(闭合)电气开关装置的标称触头时，事先连接起弧触头。在实施例中，起弧触头包括布置成围绕电气开关装置的纵轴线的在所谓的起弧指笼中的起弧触头指，作为第一起弧触头以及驶入到指笼中的杆或销钉作为第二起弧触头。
在电气开关装置的断开过程期间，电弧在第一和第二起弧触头之间形成被称为起弧空间的区域，该弧是传导性的并且甚至在起弧触头的断开或物理分离之后仍旧传递电流。为了中断电流，电气开关装置含有介电惰性的流体来用作介电绝缘介质并且用于尽可能快地熄灭电弧。熄灭电弧是指从该电弧中取出尽可能多的能量。因此，位于生成电弧的区域中的流体的一部分在非常短的时间的时段中急剧加热(到大约20000℃至30000℃)。由于该部分的体积膨胀，流体的这部分建立压力并且从起弧空间中喷出。以这种方式，大约当电流为零时的瞬间，电弧被吹掉。流体流动到一个或多个排气空间中，在该处该流体通过冷却装置被冷却并且被转向。与位于排气空间或空间中的冷的流体的混合仅仅在相对小的程度上是可行的，因为在任何重大的混合能够发生之前，存在在相应的排气空间之内的冷的气体的主要的部分通过从起弧空间中膨胀出来的热的流体而从排气空间中挤压出来。当热的排出流体到达到例如靠近防护部的电场加载的区域时，不期望的介电飞弧能够发生，因为排出流体的介电抵抗能力在更高温度下是典型地更低的。因此必要的是在该流体行进到排气空间的这种电场加载的区域中之前尽可能地冷却排出流体。
在相同申请人的文件EP1403891A1中，公开了SF6气吹电路断路器，在其中源自弧区域的SF6排气经由中空触头进入到布置成同心的排气空间中，并且从该处进入到位于更加向外的开关腔室空间中。对于改善的SF6排气冷却而言，至少一个中间空间和可能附加的空间同心地布置在中空触头和排气空间之间并且通过中间壁与彼此分离。中间壁生成增加的中间SF6排气压力并且具有用于形成SF6气体射流的开孔或开口。那么SF6排气射流冲击在相对于开口的相对的壁上并且在相对的壁处强烈地成漩涡。因此，SF6排气通过使得SF6开关气体从内空间通过一系列的形成射流的开口和使射流成漩涡的相对的遮挡壁沿径向流出至外空间而冷却，并且因此大量热的能量传输至在排气系统中的空间的壁。
在中空触头空间、中间空间和（如果合适）附加的空间之间的开口在周缘上关于彼此布置成偏置的。在附加的空间和排气空间之间的开口在周缘上和/或在轴向的方向上关于彼此构造成偏置的。这还引起使得预定SF6排气路径蜿蜒以及盘旋，伴随有SF6排气保留在排出区域中的停留时间增加，并且伴随有源自SF6排气的热传递进一步改善。此外，开孔能够借助于以多孔金属板的形状的嵌板来覆盖，以用于产生更大数量的沿径向指向的SF6排气流或SF6排气射流。这些SF6排气射流又撞击相对的壁，并且在冲击点处成漩涡，并且因此强烈地冷却热的SF6排气。改善冷却的中间空间在排出区域中布置在驱动器触头侧上。第二中间空间也能够设置在固定的触头侧上。总体上，在电路断路器中附加地也就是说，除了中空触头空间、排气空间和开关腔室空间之外，需要至少一个中间空间，以便实现有效的SF6排气冷却。
在相同申请人的文件WO2006/066420中，公开了具有相似的排气系统的SF6气吹发电机电路断路器，其具有带有用于形成SF6排气射流的开口的中间壁以及具有用于使得SF6排气涡流式热传递到这种相对的壁的遮挡壁和散热功能的相对的壁。
在相同申请人的文件WO2010/142346中，公开具有包括氟酮的新颖的灭弧绝缘流体的气吹电路断路器。具有用于提供自吹效果的加热腔室的高压电路断路器能够与这种氟酮并且特别地C6氟酮来运行。公开这种氟酮在开关运行中在回热阶段期间有益地增加在加热腔室中的自吹压力，因为这些氟酮分解成具有更少数量的碳原子的更大数量的氟碳化合物。在起弧区域之内，具有从4至12个碳原子的氟酮的有利的灭弧能力至少部分地归因于氟酮的分解产物主要重组成四氟甲烷(CF4)，该四氟甲烷为高度有效的灭弧介质。此外，公开C6氟酮用于在弧中断期间和之后限制在整个的容器中和在排气空间中的排气温度，因为充分地存在的C6氟酮分子的分解吸收过度的热的能量并且防止进一步地排气加热超过大约550℃至570℃的分解温度。
在相同申请人的文件WO2012/080246中，公开具有包括C5氟酮的灭弧绝缘流体的气吹电路断路器。C5氟酮在与某载体气体，例如氮和二氧化碳的混合时具有的介电强度非线性地增加。C5氟酮在由于分子分解引起的灭弧阶段期间又提供在压缩腔室和/或加热腔室和/或起弧区域中的有益的吹压力增加。此外，在起弧区域中的C5氟酮重组成四氟甲烷(CF4)有益于灭弧。如提及的那样，分子分解在排出区域中也是有益的，因为氟酮的大约400℃到大约600℃或甚至900℃的相当低的分解温度能够用作在排气中的温度阻碍。
在不仅文件WO2010/142346而且文件WO2012/080246中，在加热腔室、压缩或压气腔室、起弧区域和排气空间中的氟酮的分解被考虑为有益于电路断路器性能并且尤其有益于排气冷却。
在文件DE102011083588A1中，公开具有至少两个同心排气管道的排气系统。排气管道具有大数量的径向的(外套侧的)超压减缓开口，这些开口彼此相互偏置，从而阻止了通过这两个排气管道的直接径向的气体流出。减缓开口能够布置成迫使排气反复进入第一和第二排气管道。也公开了轴向的(端部侧的)不重叠的超压减缓开口并且这些开口能够例如在第一和第二排气管道的相对的端部面上。能够提供衔铁体，其是可移位的或尺寸上可适于遮掩或清除开口并且因此以用于调节冷却能力。总体上，通过提供长的蜿蜒的(也就是说交替地径向和轴向的)气体路径，通过提供非常大数量和密度的开口，并且还通过将每个开口设有用于更好地混合排气的相对的遮挡壁区段来冷却排气。
在文件US7,763,821中，公开压气式气吹电路断路器，其具有带有用于在径向的方向上释放排气的径向的开口的可移动的中空起弧触头。用于中空起弧触头的驱动器杆承载用于防止朝驱动器单元进行轴向气体排出的气体阻挡件。
发明内容
本发明的目的在于，改善在电气开关装置中的排气冷却。该目的由本发明的主题来实现。实施例在说明书连同附图中公开。
本发明的第一方面涉及具有纵轴线z的电气开关装置，其包括起弧空间和至少具有第一起弧触头和配对的第二起弧触头的起弧触头组件，并且此外包括具有至少一个排气空间的排气系统，
其中为了闭合和断开电气开关装置，起弧触头中的至少一个可平行于纵轴线z而移动并且与另一个起弧触头配合，
其中电气开关装置包括介电绝缘介质，该介电绝缘介质包括有机氟化合物，该有机氟化合物选自：氟醚、氟胺、氟酮、氟烯烃，以及它们的混合物，并且
在排气空间之内布置有至少一个中间空间，该中间空间由中间壁包围，该中间空间包括用于接收来自起弧区域的排气的至少一个入口开口，以及包括至少一个出口开口，该出口开口面向尤其排气空间的相对的壁，并且用于产生至少一个排气射流并且用于朝相对的壁排出该排气射流并且使该排气射流冲击在相对的壁。
在实施例中，冲击引起至少一个排气射流成漩涡，该成漩涡促使湍流的气体的热传递到相对的壁并且降低成漩涡的排气射流的温度和压力。
在实施例中，有机氟化合物选自：全氟醚、氢氟醚、全氟胺、全氟酮、全氟烯烃、氢氟烯烃，以及它们的混合物；尤其这种有机氟化合物能够与背景气体混合并且更尤其地与选自下者的背景气体化合物混合：空气、空气组分、氮、氧、二氧化碳、氮氧化物。
在实施例中，介电绝缘介质包括具有从4个到15个碳原子的氟酮作为有机氟化合物。氟酮选自：具有刚好5个碳原子的氟酮、具有刚好6个碳原子的氟酮、具有刚好7个碳原子的氟酮、具有刚好8个碳原子的氟酮，这种氟酮的提及的碳原子中的至少一个由杂原子代替，尤其由氮和/或氧和/或硫，以及它们的混合物代替。
在实施例中，中间空间设计成使得在运行期间，尤其在排气喷出的时间段期间，
- 排气压力沿着排气从起弧区域通过排气系统的行进路径而降低；和/或
- 在中间空间中的中间排气压力p7;p8超过在在排气通过排气系统的行进路径中在中间空间的下游的空间中的压力；和/或
- 在至少一个中间空间中的排气压力相比于当至少一个中间空间不存在时是增加的。
在实施例中，中间空间设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在中间空间中的中间排气压力p7;p8超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间中的排气压力至少达大于1.1的压力比K，尤其选自：第一压力比K7、第一另一压力比Kf、第二压力比K8，和它们的组合的压力比K。
在实施例中，根据介电绝缘介质而选择压力比K、尤其第一压力比K7=p7/p7'和/或第一另一压力比Kf=p7/p7f和/或第二压力比K8=p8/p8'，。
在实施例中，压力比K为临界压力比K，尤其第一临界压力比K7=p7/p7'和/或第一另一临界压力比Kf=p7/p7f和/或第二临界压力比K8=p8/p8'，其以如下方式来选择：
如果介电绝缘介质主要地含有SF6，则在1.6到1.7的范围中，或
如果介电绝缘介质主要地或仅仅含有有机氟化合物与背景气体的混合物，尤其氟酮或C5氟酮与CO2、O2和N2中的至少一个的混合物，则在范围1.7到1.8中。
将压力比K选得高有益于提供冲击气体射流的高冲击速度；然而，这能够增加在排气的行进路径中的流阻。选择临界压力比K是最佳的，因为其允许在在行进路径中的流阻维持在依旧适度的水平处时从第一和/或第二出口开口出来达到声速流出速度(该速度在在出口开口处没有提供喷嘴形状的情况下是最大可实现的速度)。
本发明的第二方面涉及尤其如上述的电气开关装置，具有纵轴线z，电气开关装置包括起弧空间和至少具有第一起弧触头和配对的第二起弧触头的起弧触头组件，并且进一步包括具有至少一个排气空间的排气系统，
其中为了闭合和断开电气开关装置，起弧触头中的至少一个可平行于纵轴线z而移动并且与另一个起弧触头配合，并且电气开关装置包括介电绝缘介质，并且
其中在排气空间之内布置至少一个中间空间，该至少一个中间空间由中间壁包围，包括用于接收来自起弧区域的排气的至少一个入口开口，并且包括至少一个出口开口，该出口开口面向尤其排气空间的相对的壁，并且用于产生至少一个排气射流和用于朝相对的壁排出该排气射流和使得该排气射流冲击在相对的壁上，并且其中开关装置具有用于改变中间空间的尺寸的器件，尤其其中器件用于改变第一和/或第二中间空间或所述第一和/或第二中间空间的尺寸。
在实施例中，器件用于在预定压力差的范围之内，尤其在0.5bar之内并且更尤其地在0.4bar之内并且最尤其地在0.3bar之内使第一中间空间中的第一中间排气压力p7适于第二排气空间中的第二排气压力p8'，或适于第二中间空间中的第二中间排气压力p8。
在实施例中，中间空间由可移动的壁所界定，该可移动的壁允许调节中间空间的尺寸，和/或第一中间空间由第一可移动的壁所界定，该第一可移动的壁允许调节第一中间空间的尺寸，和/或第二中间空间由第二可移动的壁所界定，该第二可移动的壁允许调节第二中间空间的尺寸。
在实施例中，中间空间，尤其第一中间空间和/或第二中间空间设计成使得至少暂时地在灭弧的时间段期间，尤其在整个灭弧时段期间，由中间空间，尤其第一中间空间和/或第二中间空间在具有有机氟化合物的排气中引入的附加的流阻保持低于阈值流阻，在低于该阈值流阻的情况下，声速或超声速流动状况保持在起弧区域中，换言之，在该阈值流阻处或之上，在起弧区域(6)中会发生亚声速的流动状况。
在实施例中，中间空间的尺寸以及至少一个出口开口的位置、数量和横截面适于有机氟化合物，尤其氟酮的气体流动特性并且更尤其地适于氟酮气体混合物的声音速度，以用于至少暂时地在灭弧的时间段期间在中间空间之内保留预定量的排气，并且尤其以用于实现在中间空间中的中间排气压力p7;p8高于在中间空间的下游的排气空间中的排气压力p7',p8'的预定增加水平。
本发明的第二方面涉及用于运行如在此描述的电气开关装置的方法，其中尤其通过移位至少一个可移动的壁来调节在中间空间中的一个中的中间排气压力p7;p8，使得该压力至少暂时地在灭弧时段期间尤其在1bar或0.5bar或更少的压力差之内大约等于在中间空间中的另一个中的中间排气压力p8;p7；和/或
其中尤其通过移位至少一个可移动的壁(14a,14b)来调节在中间空间中的一个中的中间排气压力p7;p8和/或在中间空间中的另一个中的中间排气压力p8;p7，使得该压力或这些压力至少暂时地在灭弧时段期间小于在起弧空间(6)中的第三压力；和/或
其中尤其通过移位第一可移动的壁来调节在第一中间空间中的第一中间排气压力p7，使得该压力至少暂时地在灭弧时段期间尤其在1bar或0.5bar或更少的压力差之内大约等于在第二排气空间中的第二排气压力p8'；和/或
其中尤其通过移位第一可移动的壁来调节在第一中间空间中的第一中间排气压力p7和/或在第二排气空间中的排气压力，使得该压力或这些压力至少暂时地在灭弧时段期间小于在起弧空间中的第三压力。
在实施例中，尤其通过沿着纵轴线z移位至少一个可移动的壁调节在第一中间空间中的第一中间排气压力p7和/或在第二中间空间中的第二中间排气压力p8，这取决于当起弧触头断开或闭合时在起弧触头之间形成的电弧的强度。
在实施例中，尤其通过沿着纵轴线z移位可移动的壁调节在第一中间空间中的第一中间排气压力p7和/或在第二中间空间中的第二中间排气压力p8，使得介电绝缘介质的温度保持低于有机氟化合物，尤其氟酮的分解温度。
电气开关装置和用于运行该电气开关装置的方法具有的优点是位于开关装置中的绝缘性和灭弧流体的改善的冷却。尤其，排气空间的尺寸的调节提供引起不同的电流强度，在相应的排气空间中确保这样的压力，该压力是足够高的以用于建立例如通过至少一个第一开口的朝排气空间的外部或排气空间的猛烈的流体流的灵活的途径。通过在中间空间中提供形成射流的开口以及尤其甚至于这种开口的开孔阵列，可行的是，增加上述排气流体流的湍流，因此还提高从流体到该流体的环境的热传递能力。
热传递能力的描述的改进引起对于电气开关装置，例如高压电路断路器的几个重要的好处。一个优点以下面的方式所引起，即通过将流体温度保持比较低，使得除了SF6之外的流体的不同的类型的使用甚至更有利。已知的是，使用在高或中等电压开关装置中的灭弧和绝缘性气体混合物(在此简单地指如“介电绝缘介质”)当被加热至某水平之上时经历分解，在上述开关装置的某运行状况下能够遭遇该分解。这种分解是不想要的，因为其降低流体的绝缘性的属性。SF6具有这样的属性，即当其冷却时，其重新结合并且因此基本上重获其完全的介电属性；然而包括有机氟化合物（如氟酮C5）的其它的气体没有展现这种属性。本发明改善电路断路器并且使得能够实现也使用这种包括有机氟类型化合物的气体，因为公开的主题允许至少在在起弧空间之外的某区域中，尤其至少在第一排气空间和/或第二排气空间和/或外部空间的部分中将气体温度保持在有机氟化合物的分解温度之下。因此，能够降低分解，并且例如分解的程度或在排气中的分解产物关于有机氟化合物的浓度比能够保持在预定阈值值之下。作为结果，能够降低有机氟化合物的损失并且能够增加开关装置的维护时间间隔。其它的好处是降低排气空间的尺寸的可能性。
附图说明
本发明的实施例、优点和应用从现在下面的描述和图中获得。其中在：
图1中示出根据本发明的高压电路断路器的一种实施例的截面图；
图2中示出根据本发明的高压电路断路器的另一实施例的截面图；
图3中示出在开口具有用于排气的形成射流的开孔的阵列的情况下的在图1或2的电路断路器中的中间排气空间的第一开口的细节图；
图4中示出表示针对新颖的灭弧介质(在此氟酮与空气的混合)相较于传统的SF6的以千焦耳计的被吸收的热的能量与以秒计的在零点电流CZ之后的时间的关系的线图；以及
图5中示出内螺纹元件的截面图，该元件在实施例中能够布置在图1和2的电路断路器的排气管道之内。
具体实施方式
以具有标称触头和起弧触头的高压电路断路器的示例来描述本发明，但在下面描述的原理也要求将本发明使用在例如在此提及的类型的其它开关装置中。在下面相同的参考数字在结构上或在功能上表示本发明的不同的实施例的相同的元件。
为了本文件的目的，术语“向右”和“向左”用于与沿着纵轴线z的位置相联系，也就是说，向左表示在箭头z方向上的相对位置并且向右表示在相对的箭头z方向上的相对位置。请注意，不仅向左而且向右方向为在起弧空间的下游，在该处压力是最高的并且吹弧气体和排气源自该处进入不仅向左而且向右方向。
开关装置表示电气开关装置并且能够包括例如高压电路断路器、发电机电路断路器、切断器、组合的切断器和接地开关、负载断路开关、接地装置，或快速作用接地装置。
图1示出在断开的布局中的高压电路断路器1的实施例的截面图。装置1能够关于纵轴线z实质上旋转对称。在下面只描述电路断路器1的与本发明相关的元件，在图中示出的其它元件对于理解本发明是不相关的。此外，没有给出电路断路器1的运行原理的详细的描述。
如在此使用的“闭合的布局”表示电路断路器1的标称触头和/或起弧触头是闭合的(也就是说彼此接触)。相应地，如在此使用的“断开的布局”表示电路断路器1的标称触头和/或起弧触头是断开的(也就是说是分离的)。
纯示例性的电路断路器1由壳体或外部的封壳5包围，该壳体或外部的封壳通常为柱状并且布置成围绕纵轴线z。该电路断路器1包括标称触头组件3a,3b，该标称触头组件包括第一标称触头，该第一标称触头包括多个触头指3a，在此出于清楚的原因示出其中仅仅两个。标称触头指3a形成为围绕纵轴线z的指笼。标称触头组件进一步包括通常为金属管道的第二配对标称触头3b。防护部5a能够布置成围绕第一和第二标称触头3a,3b。电路断路器1此外包括起弧触头组件4a,4b，该起弧触头组件包括第一起弧触头4a和第二起弧触头4b。类似于第一标称触头3a，第一起弧触头4a也包括多个指4a，这些指布置成指笼。第二起弧触头4b通常为杆形。
触头指3a,4a从所述闭合的布局中（在其中它们彼此处于电气接触）相对于触头3b,4b可动到在图1中示出的断开的布局中（在其中它们彼此分离），并且反之亦然。还可行的是，仅仅一套触头3a,4a或3b,4b分别平行于纵轴线z移动并且另一套触头3b,4b或3a,4a分别是静止的。为了本发明的解释性的目的，假设仅仅第一标称触头3a和第一起弧触头4a沿着z轴线是可动的并且第二标称触头3b和第二起弧触头4b是静止的。然而，本发明不限于这种布局。
如提及的那样，在电气开关装置1在当在起弧触头4a,4b之间的间距是依旧如此小的以至于电弧3仍然存在在起弧触头4a,4b之间时的瞬间中的断开过程期间来示出电路断路器1。为了本公开的目的，围绕电弧3的区域被称为起弧空间6或加热区域6。
第一起弧触头4a附连到排气管道7'''并且第一标称触头3a附连到第一中间空间7，该第一中间空间至少部分地围绕排气管道7'''。
第一排气空间7'布置成围绕第一中间空间7。在该实施例中，第二起弧触头4b和第二标称触头3b附连到第二中间空间8。第二排气空间8'布置成围绕第二中间空间8。封壳5界定了(至少部分地或完全地)包围排气管道7'''、第一第一中间空间7和第二中间空间8的外部空间9。排气管道7'''、第一中间空间7、第一排气空间7'、第二中间空间8、第二排气空间8'和外部空间9形成行进路径2或至少一个行进路径2以便流体穿过它们。该行进路径2在图1中以多个箭头来示出，其中仅仅一些利用参考数字2进行了表示。注意的是，电气开关装置1能够具有更少或更多排气空间或封壳，这视该电气开关装置1的类型而定。
起弧空间6在左手侧上具有经由排气管道7'''到第一中间空间7的流体连接，并且在右手侧上具有经由包围和/或毗邻第二起弧触头(栓塞)4b的内空间80到第二中间空间8的流体连接，如分别以箭头2示出的那样。因此尤其地，至少起弧空间6、第一中间空间7、第一排气空间7'和外部空间9形成用于排气的第一行进路径，和/或至少起弧空间6、第二中间空间8、第二排气空间8'和外部空间9形成用于排气的第二行进路径。
更详细地，排气系统7,7',7'',7''';8,8',8''包括在起弧空间6的下游的在开关装置1的具有第一起弧触头4a的第一侧上的第一排气空间7'，并且在第一排气空间7'之内布置有至少一个第一中间空间7，该第一中间空间由第一中间壁7a包围，包括用于接收来自流通地连接到起弧区域6的中空排气管道7'''的排气的第一入口开口11a，并且包括至少一个第一出口开口12a，其面向尤其第一排气空间7'的第一相对的壁7b，并且用于产生至少一个第一气体射流77并且用于朝第一相对的壁排出该第一气体射流并且使得该第一气体射流冲击在第一相对的壁7b上。第一中间空间7设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第一中间空间7中的第一中间排气压力p7超过在第一排气空间7'中的第一排气压力p7'至少达大于1.1的第一压力比K7=p7/p7'。
在没有在图中示出的实施例中，中空排气管道7'''在第二端部处以机械的方式连接到第一起弧触头4a，和/或
第一另一中间空间布置在第一中间空间7之外，由第一另一中间壁包围，包括用于接收来自第一中间空间7的排气的第一另一入口开口12a，并且包括至少一个第一另一出口开口，其面向尤其第一排气空间7'的第一另一相对的壁，并且用于产生至少一个第一另一气体射流并且用于朝第一另一相对的壁排出该第一另一气体射流并且使得该第一另一气体射流冲击在第一另一相对的壁上，并且第一中间空间7和/或第一另一中间空间设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第一中间空间7中的第一中间排气压力p7超过在第一另一中间空间中的第一另一中间排气压力p7f至少达大于1.1的第一另一压力比Kf=p7/p7f。
在在图1和2中示出的实施例中，排气系统包括在起弧空间6的下游的在开关装置1具有第二起弧触头4b的第二侧上的第二排气空间8'，并且在第二排气空间8'之内布置有至少一个第二中间空间8，该第二中间空间由第二中间壁8a包围，包括用于接收来自起弧区域6的排气的第二入口开口11b，并且包括至少一个第二出口开口12b，其面向尤其第二排气空间8'的第二相对的壁8b，并且用于产生至少一个第二气体射流88并且用于朝第二相对的壁排出该第二气体射流并且使得该第二气体射流冲击在第二相对的壁8b上，并且第二中间空间8设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第二中间空间8中的第二中间排气压力p8超过在第二排气空间8'中的第二排气压力p8'至少达大于1.1的第二压力比K8=p8/p8'。
在实施例中，在此公开的压力比能够被选为临界压力比，也就是说，K、K7、K7f、K8对于(主要地)SF6在1.6和1.7之间或对于混合有背景气体的有机氟化合物在1.7和1.8之间。这保证了从第一中间空间7和/或第二中间空间8和/或第一另一中间空间中的声速的流出。
为了本公开的目的，使用在电路断路器1中的流体能够为SF6气体或任何其它的介电绝缘介质，该流体或许是气态的和/或液态的，并且尤其能够为介电绝缘气体或熄弧气体。这种介电绝缘介质能够例如包含包括有机氟化合物的介质，这种有机氟化合物选自：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃和它们的混合物和/或分解产物。在此，术语“氟醚”、“环氧乙烷”、“氟胺”、“氟酮”和“氟烯烃”是指至少部分地氟化的化合物。尤其，术语“氟醚”不仅包含氢氟醚而且包含全氟醚，术语“环氧乙烷”不仅包含氢氟环氧乙烷而且包含全氟环氧乙烷，术语“氟胺”不仅包含氢氟胺而且包含全氟胺，术语“氟酮”不仅包含氢氟酮而且包含全氟酮，并且术语“氟烯烃”不仅包含氢氟烯烃而且包含全氟烯烃。因此能够优选的是，氟醚、环氧乙烷、氟胺和氟酮是完全氟化的，也就是说是全氟化的。
在实施例中，介电绝缘介质选自：一(或几个)氢氟醚、一(或几个)全氟酮、一(或几个)氢氟烯烃，和它们的混合物。
尤其，如使用在本发明的上下文中的术语“氟酮”要广泛地理解并且要不仅包含氟一元酮而且包含氟二元酮或通常氟聚酮。明确地，不只由碳原子在侧面包围的单羰基组能够存在在分子中。术语还要不仅包含饱和的化合物而且包含不饱和的化合物，这些化合物包括在碳原子之间的双和/或三键。氟酮的至少部分地氟化的烷基链能够是线性的或分支的并且能够可选地形成环。
在实施例中，介电绝缘介质包括为氟一元酮的至少一个化合物和/或还包括并入到分子的碳主干的杂原子，例如氮原子、氧原子和硫原子中的至少一个，以替换一个或多个碳原子。更优选地，氟一元酮，尤其全氟酮，能够具有从3至15或从4至12个碳原子以及尤其从5至9个碳原子。最优选地，该氟一元酮，尤其全氟酮能够包括刚好5个碳原子和/或刚好6个碳原子和/或刚好7个碳原子和/或刚好8个碳原子。
在实施例中，介电绝缘介质包括为选自下者的氟烯烃的至少一个化合物：包括至少三个碳原子的氢氟烯烃(HFO)、包括刚好三个碳原子的氢氟烯烃(HFO)、反式-1,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234ze)、2,3,3,3-四氟-1-丙烯(HFO-1234yf)，和它们的混合物。
介电绝缘介质能够进一步包括背景气体或载体气体(不同于有机氟化合物(尤其不同于氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮和氟烯烃))并且能够在实施例中选自：空气、N2、O2、CO2、惰性气体、H2；NO2、NO、N2O；氟碳和尤其全氟碳，例如CF4；CF3I、SF6；和它们的混合物。
在相关的实施例中，中间空间7,8的尺寸和至少一个出口开口12a;12b的位置、数量和横截面适于有机氟化合物，尤其氟酮的气体流动特性并且更尤其地适于氟酮气体混合物的声音速度，以用于至少暂时地在灭弧的时间段期间在中间空间7;8之内保留预定量排气，并且尤其以用于实现中间空间7;8中的中间排气压力p7;p8高于在中间空间7;8的下游的排气空间7';8'中的排气压力p7',p8'的预定增加水平。
如提及的那样，为了这种尺寸调节，第一中间空间7和/或第二中间空间8在一侧上由至少第一壁14(示例性地在图1,2中在左手侧上示出)所限制，该第一壁布置成横向于纵轴线z并且可由至少促动装置15,16,17平行于该纵轴线z移位。在该实施例中，至少一个促动装置包括至少一个弹簧16，该弹簧将促动器15连接到第一壁14。不言而喻的是，促动装置15还能够由液压的或气动的或电动的促动装置15形成，或该促动装置能够为弹簧本身或甚至弹簧16。这种移动的第一壁14a的目的是能够取决于电路断路器1的运行参数而调节第一中间空间7和/或第二中间空间8的容积，目标是优化在电路断路器1之内的流体流动，这引起在电路断路器1之内的更有效的流体或排气冷却。
例如，在预期小的电流的情况下，能够通过在纵轴线z的方向上(朝右手侧)推动第一壁14a来降低第一中间空间7。在这种情况中，第一中间空间7的降低有助于保持必要的排出流体或气体压力以及实现排出流体或气体的优化冲击射流效果77。作为结果，从中间空间7或空间7,8通过第一出口开口12a或第二出口开口12b逸出的排出流体或气体分别在第一和第二排气空间7',8'中产生更高的湍流。如果发生更高的电流(在该更高的电流存在的情况下，更多能量传输到流体或气体)，流体或气体在起弧空间6中具有更高的压力并且膨胀并且能够需要更大的空间。因此，第一中间空间7能够通过在逆向或反向平行于纵轴线z(由箭头z表示的向右方向)的向左方向上移位第一壁14来增大。
此外，考虑弹簧和促动器系统15,16，可行的是，在某种程度上实现第一和/或第二中间空间7,8的自我调节。这通过借助于促动器15将第一壁14a移位到基本位置(或备选地通过以弹簧或弹簧16直接地提供基本位置)来进行。弹簧16具有的弹簧刚度使得该弹簧允许相对于分别由第一可移动的壁14a或第二可移动的壁14b的基本位置定义的第一和/或第二中间空间7,8的基本容积，第一和/或中间空间7,8有最大±90%，尤其±70%并且更尤其地±50%并且最尤其地±30%的容积变化。例如在上面的限度之内的自我调节的容积变化在由于经过的流体或排气所引起的分别在排气空间7,8中的改变压力的效果的情况下发生。
换言之，在中间空间7,8中的一个中的第一压力以这样的方式通过移位可移动的壁14a和/或14b来调节，即使得该压力大约等于另一个中间空间8,7的第二压力。这种压力驱动的自我调节的容积变化能够通过至少一个可移位的可移动的第一和/或第二壁14a,14b连同任何促动器系统，例如存在在电路断路器1中的促动器系统15-17来实现。在实施例中，存在有一个可移位的第一壁14a连同任何促动器系统，例如促动器系统15-17，该促动器系统存在在开关装置和尤其电路断路器1的左手侧上(如在图1,2中示出的那样)或在右手侧上或在两侧上。
在下面给出了在相应的中间空间7,8中的容积调节如何通过移位第一壁14a来执行的示例。在该示例中采取的电流值和压力值是示例性的并且能够改变。最初，第一壁14a的基本位置在运行电气开关装置1之前由促动器15来设定，并且在相应的中间空间7,8中的压力针对最大电流的90%来计算，例如等于50bar；也就是说，基本位置由这些参数来界定。弹簧刚度以这样的方式来选择，即使得在电气开关装置1的运行中，当电流低于最大电流的90%时，第一壁14不移动。仅仅当电流高于最大电流的90%时，第一壁14a才移动。在这种情况中，压力能够例如为60bar，引起第一壁14a向左，也就是说关于代表纵轴线z的箭头z在相对的方向上移位。当压力又下降到50bar或更低时，则第一壁14a返回移动到其基本位置。
备选地或附加地，在第一中间空间7中和/或在第二中间空间8中的第一压力取决于在起弧触头4a,4b之间当这些起弧触头是断开的或闭合的时形成的电弧3的强度来调节。有利地，这种措施还有助于在不仅第一而且第二中间空间7和8之内的压力平等化。压力平等化在使用联结到用于不仅第一而且第二中间空间7,8的促动器15-17的移动的壁14a,14b的实施例中是最好的。
备选地或附加地，在第一中间空间7中的第一压力p7和/或在第二中间空间8中的第二压力p8通过移位第一壁14a和/或第二壁14b来调节，使得第一压力p7和/或第二压力p8小于在起弧空间6中的第三压力。这是期望的，以便防止逸出到中间空间或空间7,8中了的流体或排气流回到起弧空间6中。
在实施例中，在第一中间空间中的第一压力p7和/或在第二中间空间7,8中的第二压力p8以这样的方式来调节，即使得通过沿着纵轴线z移位相应的第一壁14a,14b将介电绝缘介质的温度保持低于绝缘介质的分解温度。如提及的那样，氟酮具有大约600-900℃的分解温度。通过以上述方式调节气体压力，可行的是，通过电气开关装置(尤其电路断路器1)的有效的气体冷却来避免或降低该介质的分解。
图4示出使用第一中间空间7结合包括氟酮，特别地气态的C5氟酮(也就是说包括刚好5个碳原子)与作为背景气体的空气混合的介电绝缘介质的有益的效果。线图示出针对氟酮空气混合物(上面的曲线)相较于传统的SF6(较低的曲线)的以千焦耳计的被吸收的热的能量(也就是说排气冷却)与以秒计的在电流零CZ之后的时间的关系。这证明了，包括有机氟化合物的新颖的灭弧介质具有在中间空间7,8的情况下出人意料地更好的排气冷却，如在此公开的那样。
在示意性地在图3中示出的实施例中，至少一个出口开口12a;12b，尤其第一出口开口12a和/或第二出口开口12b，由包括多个开孔13的至少一个开孔阵列所覆盖。
在实施例中，在中间壁7a;8a和相对的壁7b,8b之间的间距H与出口开口12a;12b的平均直径D的比在1.5至8的范围中，尤其比具有为6的值；尤其其中在第一中间壁7a和第一相对的壁7b之间的第一间距与第一出口开口12a的平均直径D的第一比在1.5至8的范围中或为6，和/或在第二中间壁8a和第二相对的壁8b之间的第二间距与第二出口开口12b的平均直径D的第二比在1.5至8的范围中或为6。在这些实施例中的任一个中，为6的比能够为优选的。这保证了流体或排气流从中间空间7,8到它们相应的第一和/或第二排气空间7',8'中的优化的传输。
图2示出在断开的布局中的高压电路断路器1的另一实施例的截面图。该实施例类似于结合图1描述的实施例，具有的差别是，第一壁14a(在此针对左手的第一中间空间7来示出，但备选地或附加地同样可适用于右手的第二中间空间8)以不同的方式来促动，以用于该第一壁沿着纵轴线z的移动。在该实施例中，不存在促动器和弹簧。替代地，促动通过使用驱动器17来进行，该驱动器已经存在在电路断路器1中并且通过驱动器杆联结到标称和/或起弧触头3a,3b,4a,4b。该驱动器17具有在断开和闭合程序期间移动左手触头，在该示例中标称触头3a和起弧触头4a的主要任务。以这种方式，使得排气管道7'''也沿着纵轴线z移位。第一壁14a附连到排气管道7'''并且因此也连同该排气管道一起移动。当触头3a,3b;4a,4b在闭合时，第一中间空间7是降低的直到触头3a,3b;4a,4b到达了它们闭合的布局为止，在该布局中第1中间空间7具有最小尺寸。当触头3a,3b;4a,4b在移动到断开的布局中时，第1中间空间7是增加的直到其到达最大尺寸为止。在容积增加期间，在相应的中间空间7,8中形成负压。这有助于附加地吸入或加速从起弧空间6中行进出来的加热的流体或排气。该实施例的一个优点是，不需要如图1的促动器15和弹簧16那样的附加的部件。
在实施例中，用于改变中间空间7,8的尺寸的器件14a,14b,15,16,17，尤其至少一个促动装置17，包括至少一个排气管道7'''，该排气管道布置在第一排气空间7'之内并且附连到第一起弧触头4a，并且开关装置1的至少一个驱动器17用于沿着纵轴线z移动排气管道7'''和第一起弧触头4a，其中至少一个第一可移动的壁14a附连到排气管道7'''；和/或第一可移动的壁14a用作用于驱动器17的排气压力驱动的辅助驱动力支撑件。
在图2中示出第一壁14a装配在排气管道7'''的一个极端处。在其它实施例中，第一壁14a也能够装配在沿着排气管道7'''的另外的地点处。该第一壁能够到何种程度上装配在排气管道7'''的外表面上的限度，如在纵轴线z的方向上看到的那样，由第一中间空间7的最小需求的尺寸并且由开口11a在排气管道7'''中的位置来给定。
图2还示出可横向于纵轴线z移动的第二壁14b的实施例。这在提供可移动的第一和/或第二可移动的壁14a,14b的其它可能性之中是有用的并且能够以相对简单的方式来实现。
图3示出图1或2的第一出口开口12a或第二出口开口12b中的一个的实施例的细节图。至少第一中间空间7(和/或相应地第二中间空间8)的中间壁7b(和/或8b)能够包括在图3中示出的类型的多个出口开口12a,12b。中间壁7b,8b优选地关于纵轴线z同心。出口开口12a,12b由具有多个开孔13的开孔阵列所覆盖。
在实施例中，开孔阵列的开孔13具有出口开口12a;12b(不包括开孔阵列)，尤其第一出口开口12a和/或第二出口开口12b的平均横截面的不多于50%的横截面；和/或开孔阵列可利用具有不同的直径的开孔13的开孔阵列来替换。
流体或排气分别从第一和/或第二中间空间7,8中通过所述出口开口12a,12b逸出到第一和/或第二排气空间7',8'中。将出口开口12a,12b设有这种开孔阵列13的优点是，流体或排气流的湍流增加了，因此改善了在流体或排气的路径中到划界的壁的金属表面的热传递。此外，排气能够还更好地集中到冲击壁或遮挡壁或相对的壁7b,8b，例如分别布置成相对于出口开口12a,12b的第一排气空间7'的第一相对的壁7b或第二排气空间8'的第二相对的壁8b上。
在一个实施例中，具有第一开孔的第一开孔阵列13可利用具有不同的直径的第二开孔13的第二开孔阵列替换。这对于使电路断路器1适于不同的或改变的运行状况，例如适于用作介电绝缘和灭弧介质的另外的流体而言是有利的。
在通常的实施例中，第一起弧触头4a为起弧触头郁金香形件(tulip)4a并且第二起弧触头(4b)为起弧触头销钉(4b)；和/或介电绝缘介质具有：选自氟醚、氟胺、氟酮、氟烯烃，和它们的混合物的有机氟化合物；有机氟化合物与尤其选自下者的背景气体的混合：CO2、O2、N2。
在独立于并且可适用于公开的配置中任一个的实施例中，排气的行进路径的至少一个引导壁区段设有突出部18,19,20(例如示例性地参见图1和2)，这些突出部横向于引导壁区段从行进路径中延伸出去或延伸到行进路径中并且用于冷却排气。尤其，突出部18,19能够为宏观的突出部18,19并且能够以二维的布置或二维的矩阵布置在引导壁区段处并且能够在排气中沿着行进路径的引导壁区段形成涡流的二维的布置以用于增加从排气到引导壁区段的对流热传递的速率。
在实施例中，突出部为反向突出部18,19,20，尤其均匀的波纹18或不均匀的波纹19或微观的突出部20，其延伸到行进路径的引导壁区段中；和/或突出部为正向突出部18,19,20，尤其均匀的正向突出部18或不均匀的正向突出部19或微观的突出部20，其从行进路径的引导壁区段中延伸出去。
在实施例中，相对的壁7b,8b，尤其第一相对的壁7b和/或第二相对的壁8b，在其表面上具有均匀的波纹18或不均匀的波纹19或形成微观的突出部20的增加的表面粗糙度20，全部用于提高从冲击性排气射流77,88到相对的壁7b,8b的热传递；和/或相对的壁7b,8b，尤其第一相对的壁7b和/或第二相对的壁8b，由金属或金属浸渍的陶瓷材料制成。
在实施例中，在形成微观的突出部20的表面粗糙度20的情况下，包括微观的突出部20的引导壁区段的平均粗糙Ra在30µm至200µm的范围中并且更优选地在50µm至150µm的范围中并且最优选地在70µm至120µm的范围中来选择；和/或突出部18,19中任一个都不是形成为微观的突出部20而是代替地为宏观的突出部18,19并且宏观的突出部18,19充分地与彼此间隔开以用于在排气中形成相互不互相作用的涡流。
然而其它的实施例在图5中公开，该图5示例性地示出布置在排气管道6之内的至少一个内螺纹区段22的截面图。内螺纹元件22优选地为反向突出部22，其形成为在排气管道6的内壁23中的空隙。内螺纹区段用于在中空排气管道(7''')之内使得排气成漩涡。排气管道6以部分“透明的”方式来示出以用于更好地图解内螺纹或漩涡22。内螺纹区段22的至少一部分能够彼此连接并且能够因此在排气管道6的壁中形成一个或多个通道22。具有内螺纹区段突出部22或连续内螺纹突出部22的排气管道6的构思能够在在此公开的任何其它的配置中实现。
在可独立于任何在此公开的配置来实现的另一实施例中，至少一个转向装置21布置在至少一个中间空间7,8的上游并且与至少一个入口开口11a,11b互相作用并且用于使得排气沿径向转向到中间空间7,8中。特别地，至少一个转向装置21能够布置在中空排气管道7'''背离起弧区域6的一侧上并且能够与在中空排气管道7'''中的至少一个第一入口开口11a相互作用并且那么用于使得排气沿径向转向到第一中间空间7中。
本发明改善冷却存在在高或中等电压开关装置1之内的流体或排气的能力。通过上述的措施，可行的是，降低最大流体温度并且因此使用上述的类型的备选的绝缘性和灭弧流体，也就是说如在此公开的有机氟化合物，伴随有降低的由于过高的温度所引起的流体特性的永久恶化的风险。尤其，在存在在起弧空间6中的有机氟化合物会相当完全地被分解时，本发明允许保护存在在起弧空间6之外，尤其在第一中间空间7和/或第二中间空间8和外部空间9中的有机氟化合物，以便受保护以防由排气引起的过高的温度并且因此以防被分解。这允许降低或最小化在电路断路器运行期间发生的有机氟化合物的损失。
在本发明的另一方面中(具有仅仅示例性的参考符号)，电气开关装置1，尤其如上面公开的那样，具有纵轴线z，包括起弧空间6和至少具有第一起弧触头4a和配对的第二起弧触头4b的起弧触头组件，并且进一步包括具有至少一个排气空间7';8'的排气系统7,7',7'',7''';8,8',8''，其中为了闭合和断开电气开关装置1，起弧触头4a,4b中的至少一个平行于纵轴线z是可动的并且与另一个起弧触头4b,4a配合，其中电气开关装置1包括介电绝缘介质，该介质包括选自氟腈，尤其全氟腈，和它们的混合物和/或分解产物的有机氟化合物，其中在排气空间7';8'之内布置有至少一个中间空间7;8，该中间空间由中间壁7a;8a包围，包括用于接收来自起弧区域6的排气的至少一个入口开口11a;11b，并且包括至少一个出口开口12a;12b，该出口开口12a;12b面向尤其排气空间7';8'的相对的壁7b,8b，并且用于产生至少一个排气射流77,88并且用于朝相对的壁排出该排气射流并且使得该排气射流冲击在相对的壁7b,8b上，并且其中中间空间7;8设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在中间空间7;8中的中间排气压力p7;p8超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间7';8'中的排气压力至少达大于1.1的压力比K。
在实施例中，氟腈与选自：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃，和它们的混合物和/或分解产物的有机氟化合物混合；尤其氟腈与背景气体混合并且更尤其地与选自：空气、空气组分、氮、氧、二氧化碳、氮氧化物的背景气体化合物混合。
在实施例中，氟腈为包含两个碳原子、三个碳原子或四个碳原子的全氟腈，尤其为全氟烷基腈，特别地全氟乙腈、全氟丙腈(C2F5CN)和/或全氟丁腈(C3F7CN)，并且更尤其地为根据分子式(CF3)2CFCN的全氟异丁腈和/或根据分子式CF3CF(OCF3)CN的全氟-2-甲氧基丙烷腈。
在电气开关装置和用于运行这种电气开关装置的方法的实施例中，介电绝缘介质选择成并且中间空间7;8设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在中间空间7;8中的中间排气压力p7;p8超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间7';8'中的排气压力至少达大于1.3，优选地大于1.4，更优选地大于1.5，更优选地大于1.6，并且最优选地大于1.7的压力比K。尤其，压力比K选自：第一压力比K7、第一另一压力比Kf、第二压力比K8，和它们的组合。
选择大于1.1的阈值的，或可选地大于1.3或1.4或1.5或1.6或1.7的压力比K的优点是，随着提高的压力比K，改善了排气射流的形成。这引起更多气体质量流动和因此更好的到电气开关装置1的排气系统7,7',7'',7''';8,8',8''的热传递。
形成的排气射流会是声速的，只要用于形成射流的出口开口12a;12b是开孔12a;12b，但如果用于形成射流的出口开口至少部分地具有喷嘴形状12a;12b，并且理想地具有拉瓦尔(laval)喷嘴形状12a;12b，则能够变成超声速的。在排气射流的更高速度的情况下，气体质量流动和因此热传递能够进一步增加。
虽然存在本发明的目前优选的实施例被示出和描述，应该无疑地理解的是，本发明不是受限于此，而是能够另外地不同地在从属权利要求的范围之内来体现和实行。因此，如“优选地”或“尤其”或“尤其地”或“有利地”等的术语仅仅表示可选的并且示例性的实施例。
参考符号列表
1 基本电路断路器
2 流体路径
3 电弧
3a 第一标称触头的触头指
3b 第二标称触头
4a 第一起弧触头
4b 第二起弧触头
5 壳体、外罩、封壳
5a 防护部
6 起弧空间
7 (用于产生气体射流的)第一中间空间
7' 第一排气空间
7'' 第一流出通道壁
7''' 排气管道
7a 第一中间空间的壁
7b 第一排气空间的壁、第一相对的壁
77 第一气体射流
8 (用于产生气体射流的)第二中间空间
8' 第二排气空间
8'' 第二流出通道壁
8a 第二中间空间的壁
8b 第二排气空间的壁、第二相对的壁
80 包围和/或毗邻第二起弧触头(栓塞)的内空间
88 第二气体射流
9 外部空间、封壳空间
11a 到第一中间空间中的第一入口开口、排气管道的出口开口
11b 到第二中间空间中的第二入口开口
12a第一中间空间的(例如到第一排气空间中的)第一出口开口
12b第二中间空间的(例如到第二排气空间中的)第二出口开口
13 格栅开孔
14a 第一中间空间的第一可移动的壁
14b 第二中间空间的第二可移动的壁
15 (用于可移动的壁)的促动器、促动装置
16 压力平等化器件、有弹力的器件、弹簧
17 起弧触头和可移动的壁的驱动器
18 均匀的波纹
19 不均匀的波纹
20 表面粗糙度
21 径向转向装置
22 (在排气管道中的)内螺纹元件
23 排气管道的内壁
p7在第一中间空间中的第一中间排气压力
p7'在第一中间空间的下游的排气的第一压力、在第一排气空间中的第一压力
p7f在第一另一中间空间中的排气的第一另一中间压力
p8在第二中间空间中的第二中间排气压力
p8'在第二中间空间的下游的排气的第二压力、在第二排气空间中的第二压力
K (临界)压力比
K7第一(临界)压力比，p7/p7'
K7f第一(临界)压力比，p7/p7f
K8第二(临界)压力比，p8/p8'
z 纵轴线。

Claims (89)

1.一种具有纵轴线(z)的电气开关装置(1)，所述电气开关装置(1)包括起弧空间(6)和至少具有第一起弧触头(4a)和配对的第二起弧触头(4b)的起弧触头组件，并且所述电气开关装置(1)进一步包括具有至少一个排气空间(7';8')的排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')，
其中为了闭合和断开所述电气开关装置(1)，所述起弧触头(4a,4b)中的至少一个可平行于所述纵轴线(z)而移动并且与另一个起弧触头(4b,4a)配合，
其中所述电气开关装置(1)包括介电绝缘介质，所述介电绝缘介质包括有机氟化合物，所述有机氟化合物选自：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃，以及它们的混合物，
其中在所述排气空间(7';8')之内布置有至少一个中间空间(7;8)，所述至少一个中间空间被中间壁(7a;8a)包围，所述至少一个中间空间包括用于接收来自起弧空间(6)的排气的至少一个入口开口(11a;11b)，以及包括至少一个出口开口(12a;12b)，该出口开口(12a;12b)面向所述排气空间(7';8')的相对的壁(7b,8b)，并且用于产生至少一个排气射流(77,88)并且用于朝所述相对的壁(7b,8b)排出该排气射流并且使该排气射流冲击在所述相对的壁(7b,8b)上，并且其中
所述中间空间(7;8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在所述中间空间(7;8)中的中间排气压力(p7;p8)超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间(7';8')中的排气压力至少达大于1.1的压力比K。
2.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，冲击引起至少一个排气射流(77,88)成漩涡，该成漩涡促使湍流的气体将热传递到相对的壁(7b;8b)并且降低成漩涡的排气射流(77,88)的温度和压力。
3.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，有机氟化合物选自：全氟醚、氢氟醚、全氟胺、全氟酮、全氟烯烃、氢氟烯烃，以及它们的混合物。
4.根据权利要求3所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述有机氟化合物与选自下者的背景气体化合物混合：空气、空气组分。
5.根据权利要求4所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述空气组分包括氮、氧、二氧化碳或氮氧化物。
6.根据权利要求1所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述介电绝缘介质包括具有从4个到15个碳原子的氟酮作为有机氟化合物。
7.根据权利要求6所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述氟酮选自：具有刚好5个碳原子的氟酮、具有刚好6个碳原子的氟酮、具有刚好7个碳原子的氟酮、具有刚好8个碳原子的氟酮，这种氟酮的提及的碳原子中的至少一个由杂原子代替。
8.根据权利要求7所述的电气开关装置(1)，其特征在于，这种氟酮的提及的碳原子中的至少一个由氮和/或氧和/或硫，以及它们的混合物代替。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7;8)设计成使得在运行期间，排气压力沿着排气从起弧空间(6)通过排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')的行进路径降低。
10.根据权利要求9所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7;8)设计成使得在排气喷出的时间段期间，排气压力沿着排气从起弧空间(6)通过排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')的行进路径降低。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7;8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在所述中间空间(7,8)中的中间排气压力(p7;p8)超过在排气通过所述排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')的行进路径中在所述中间空间(7,8)的下游的空间中的压力。
12.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7;8)设计成使得在运行期间，在所述至少一个中间空间(7;8)中的排气压力相比于当至少一个中间空间(7;8)不存在时是增加的。
13.根据权利要求12所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7;8)设计成使得在排气喷出的时间段期间，在所述至少一个中间空间(7;8)中的排气压力相比于当至少一个中间空间(7;8)不存在时是增加的。
14.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K选自：第一压力比K7、第一另一压力比Kf、第二压力比K8、以及它们的组合。
15.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述排气系统包括第一排气空间(7')，该第一排气空间在所述起弧空间(6)的下游，在所述开关装置(1)的具有所述第一起弧触头(4a)的第一侧上，并且在所述第一排气空间(7')之内布置有至少一个第一中间空间(7)，该第一中间空间由第一中间壁(7a)包围，该第一中间空间包括用于接收来自流通地与所述起弧空间(6)连接的中空排气管道(7''')的排气的第一入口开口(11a)，并且包括至少一个第一出口开口(12a)，该第一出口开口面向第一排气空间(7')的第一相对的壁(7b)，并且用于产生至少一个第一气体射流(77)和用于朝所述第一相对的壁排出该第一气体射流并且使得该第一气体射流冲击在所述第一相对的壁(7b)上，并且
所述第一中间空间(7)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7超过在第一排气空间(7')中的第一排气压力p7'至少达大于1.1的第一压力比K7=p7/p7'。
16.根据权利要求15所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中空排气管道(7''')在第二端部处以机械的方式连接到所述第一起弧触头(4a)，和/或
第一另一中间空间布置在所述第一中间空间(7)之外，由第一另一中间壁包围，包括用于接收来自所述第一中间空间(7)的排气的第一另一入口开口(12a)，并且包括至少一个第一另一出口开口，该第一另一出口开口面向第一排气空间(7')的第一另一相对的壁，并且用于产生至少一个第一另一气体射流并且用于朝所述第一另一相对的壁排出该第一另一气体射流并且使得该第一另一气体射流冲击在所述第一另一相对的壁上，并且
所述第一中间空间(7)和/或所述第一另一中间空间设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7超过在第一另一中间空间中的第一另一中间排气压力p7f至少达大于1.1的第一另一压力比Kf=p7/p7f。
17.根据权利要求1或2所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
所述排气系统包括在所述起弧空间(6)的下游的、在所述开关装置(1)的具有第二起弧触头(4b)的第二侧上的第二排气空间(8')，并且在第二排气空间(8')之内布置有至少一个第二中间空间(8)，该第二中间空间由第二中间壁(8a)包围，包括第二入口开口(11b)，其用于接收来自起弧空间(6)的排气，并且该第二中间空间包括至少一个第二出口开口(12b)，其面向第二排气空间(8')的第二相对的壁(8b)，并且用于产生至少一个第二气体射流(88)和用于朝第二相对的壁排出该第二气体射流并且使得该第二气体射流冲击在第二相对的壁(8b)上，并且
第二中间空间(8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在第二中间空间(8)中的第二中间排气压力p8超过在第二排气空间(8')中的第二排气压力p8'至少达大于1.1的第二压力比K8=p8/p8'。
18.根据权利要求14所述的电气开关装置(1)，其特征在于，根据介电绝缘介质所选择所述压力比K。
19.根据权利要求18所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K包括第一压力比K7=p7/p7'和/或第一另一压力比Kf=p7/p7f和/或第二压力比K8=p8/p8'。
20.根据权利要求14所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K为临界压力比K，其以如下方式来选择：
如果介电绝缘介质主要地含有SF6，则在1.6到1.7的范围中，或
如果介电绝缘介质主要地或仅仅含有有机氟化合物与背景气体的混合物，则在范围1.7到1.8中。
21.根据权利要求20所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述背景气体包括氟酮或C5氟酮与CO2、O2和N2中的至少一个的混合物。
22.根据权利要求20所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述临界压力比K包括第一临界压力比K7=p7/p7'和/或第一另一临界压力比Kf=p7/p7f和/或第二临界压力比K8=p8/p8'。
23.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，行进路径的至少一个引导壁区段设有横向于引导壁区段从行进路径中延伸出去或延伸到行进路径中并且用于冷却排气的突出部(18,19,20)，所述中间空间(7;8)设计成使得在运行期间，排气压力沿着排气从起弧空间(6)通过排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')的行进路径降低。
24.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述突出部(18,19)为宏观的突出部(18,19)并且以二维的布置布置在引导壁区段处并且在排气中沿着行进路径的引导壁区段形成涡流的二维的布置以用于增加从排气到引导壁区段的对流热传递的速率。
25.根据权利要求24所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述突出部(18,19)以二维的矩阵布置在引导壁区段处。
26.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
突出部为反向突出部(18,19,20)，其延伸到行进路径的引导壁区段中；和/或
突出部为正向突出部(18,19,20)，其从行进路径的引导壁区段中延伸出去。
27.根据权利要求26所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述反向突出部(18,19,20)包括均匀的波纹(18)或不均匀的波纹(19)或微观的突出部(20)。
28.根据权利要求26所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述正向突出部(18,19,20)包括均匀的正向突出部(18)或不均匀的正向突出部(19)或微观的突出部(20)。
29.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
相对的壁(7b,8b)，在其表面上具有均匀的波纹(18)或不均匀的波纹(19)或形成微观的突出部(20)的增加的表面粗糙度，全部用于提高从冲击性排气射流(77,88)到相对的壁(7b,8b)的热传递；和/或
相对的壁(7b,8b)，由金属或金属浸渍的陶瓷材料制成。
30.根据权利要求29所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述相对的壁(7b,8b)包括第一相对的壁(7b)和/或第二相对的壁(8b)。
31.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
在表面粗糙度形成微观的突出部(20)的情况下，包括微观的突出部(20)的引导壁区段的平均粗糙(Ra)在30µm至200µm的范围中来选择。
32.根据权利要求31所述的电气开关装置(1)，其特征在于，包括微观的突出部(20)的引导壁区段的平均粗糙(Ra)在50µm至150µm的范围中来选择。
33.根据权利要求32所述的电气开关装置(1)，其特征在于，包括微观的突出部(20)的引导壁区段的平均粗糙(Ra)在70µm至120µm的范围中来选择。
34.根据权利要求23所述的电气开关装置(1)，其特征在于，突出部(18,19)中的任一个都不是形成为微观的突出部(20)而是改为宏观的突出部(18,19)并且宏观的突出部(18,19)充分地彼此间隔开以用于在排气中形成相互不互相作用的涡流。
35.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，中空排气管道(7''')具有内螺纹元件(22)，其在中空排气管道(7''')之内形成至少一个凹入的通道，以用于在中空排气管道(7''')之内使得排气成漩涡；和/或
布置在至少一个中间空间(7,8)的上游的至少一个转向装置(21)与至少一个入口开口(11a,11b)相互作用并且用于使得排气沿径向转向到中间空间(7,8)中，和/或布置在中空排气管道(7''')的背离起弧空间(6)的一侧上的至少一个转向装置(21)与在中空排气管道(7''')中的至少一个第一入口开口(11a)相互作用并且用于使得排气沿径向转向到第一中间空间(7)中。
36.根据权利要求35所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述内螺纹元件(22)包括连续螺纹元件(22)。
37.根据权利要求1至8中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，其包括接地装置、快速动作接地装置、电路断路器、发电机电路断路器、开关切断器、组合的切断器和接地开关、或负载断路开关。
38.一种电气开关装置(1)，其具有纵轴线(z)，所述电气开关装置(1)包括起弧空间(6)和至少具有第一起弧触头(4a)和配对的第二起弧触头(4b)的起弧触头组件，并且进一步包括具有至少一个排气空间(7';8')的排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')，
其中为了闭合和断开电气开关装置(1)，所述起弧触头(4a,4b)中的至少一个可平行于纵轴线(z)而移动并且与另一个起弧触头(4b,4a)配合，并且所述电气开关装置(1)包括介电绝缘介质，并且
其中在排气空间(7';8')之内布置至少一个中间空间(7;8)，该至少一个中间空间由中间壁(7a;8a)包围，包括用于接收来自起弧空间(6)的排气的至少一个入口开口(11a;11b)，并且包括至少一个出口开口(12a;12b)，该出口开口(12a;12b)面向排气空间(7';8')的相对的壁(7b,8b)，并且用于产生至少一个排气射流(77,88)和用于朝相对的壁排出该排气射流和使得该排气射流冲击在相对的壁(7b,8b)上，并且
其中开关装置(1)具有用于改变中间空间(7,8)的尺寸的器件(14a,14b,15,16,17)，并且
其中所述中间空间(7;8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在所述中间空间(7;8)中的中间排气压力(p7;p8)超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间(7';8')中的排气压力至少达大于1.1的压力比K。
39.根据权利要求38所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述器件(14a,14b,15,16,17)用于改变第一中间空间(7)或所述第一中间空间(7)的尺寸和/或第二中间空间(8)或所述第二中间空间(8)的尺寸。
40.根据权利要求38所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述器件(14a,14b,15,16,17)用于在预定压力差范围之内，使在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7适于第二排气空间(8)中的第二排气压力p8'，或适于第二中间空间(8)中的第二中间排气压力p8。
41.根据权利要求40所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述预定压力差范围在0.5bar之内。
42.根据权利要求41所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述预定压力差范围在0.4bar之内。
43.根据权利要求42所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述预定压力差范围在0.3bar之内。
44.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
中间空间(7;8)由可移动的壁(14a,14b)所界定，该可移动的壁允许调节中间空间(7;8)的尺寸，和/或
第一中间空间(7)由第一可移动的壁(14a)所界定，该第一可移动的壁允许调节第一中间空间(7)的尺寸，和/或
第二中间空间(8)由第二可移动的壁(14b)所界定，该第二可移动的壁允许调节第二中间空间(8)的尺寸。
45.根据权利要求44所述的电气开关装置(1)，其特征在于，可移动的壁(14a,14b)在一侧上界定中间空间(7;8)并且布置成横向于纵轴线(z)并且可由至少促动装置(15,16;17)来平行于纵轴线(z)移位。
46.根据权利要求45所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述可移动的壁(14a,14b)包括第一可移动的壁(14a)和/或第二可移动的壁(14b)。
47.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述器件(14a,14b,15,16,17)包括至少一个促动装置(15,16)，其包括至少一个促动器(15)和附连到促动器(15)的至少一个弹簧(16)以用于定位可移动的壁(14a,14b)。
48.根据权利要求47所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述至少一个促动器为气动的或液压的或电动的促动器(15)或为弹簧。
49.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，可移动的壁(14a,14b)的基本位置可由促动器(15)或由弹簧(16)的基本位置来调节，并且弹簧(16)具有的刚度使得弹簧(16)允许中间空间(7,8)相对于中间空间(7,8)的由可移动的壁(14a,14b)的基本位置界定的基本容积有在最大±90%的调节范围之内的容积变化。
50.根据权利要求49所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±70%的调节范围之内。
51.根据权利要求50所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±50%的调节范围之内。
52.根据权利要求51所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±30%的调节范围之内。
53.根据权利要求47所述的电气开关装置(1)，其特征在于，第一可移动的壁(14a)和/或第二可移动的壁(14b)的基本位置可由促动器(15)或由弹簧(16)的基本位置来调节，并且弹簧(16)具有的刚度使得弹簧(16)允许分别第一中间空间(7)和/或第二中间空间(8)分别相对于第一中间空间(7)和/或第二中间空间(8)的分别由第一可移动的壁(14a)和/或第二可移动的壁(14b)的基本位置界定的容积有最大±90%的容积变化。
54.根据权利要求53所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±70%内。
55.根据权利要求54所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±50%内。
56.根据权利要求55所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述容积变化在±30%内。
57.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述器件(14a,14b,15,16,17)包括至少一个促动装置，其包括至少一个排气管道(7''')，该排气管道布置在第一排气空间(7')之内并且附连到第一起弧触头(4a)，并且所述开关装置(1)的至少一个驱动器(17)用于沿着纵轴线(z)移动排气管道(7''')和第一起弧触头(4a)，其中至少一个第一可移动的壁(14a)附连到排气管道(7''')；和/或
第一可移动的壁(14a)用作排气压力驱动的辅助驱动力支撑件以用于所述驱动器(17)。
58.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其中
第一起弧触头(4a)为起弧触头郁金香形件(4a)并且第二起弧触头(4b)为起弧触头销钉(4b)；和/或
其中介电绝缘介质包括：选自氟醚、氟胺、氟酮、氟烯烃，和它们的混合物的有机氟化合物；有机氟化合物与选自下者的背景气体混合：CO2、O2、N2。
59.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，电气开关装置(1)进一步包括：
外部空间(9)，其至少部分地包围第一排气空间(7)和第二排气空间(8)，
其中至少起弧空间(6)、第一中间空间(7)、第一排气空间(7')和外部空间(9)形成用于排气的第一行进路径，和/或
其中至少起弧空间(6)、第二中间空间(8)、第二排气空间(8')和外部空间(9)形成用于排气的第二行进路径。
60.根据权利要求59所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述外部空间(9)完全地包围第一排气空间(7)和第二排气空间(8)。
61.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，中间空间(7,8)设计成使得至少暂时地在灭弧的时间段期间，由中间空间(7,8)在包括有机氟化合物的排气中引入的附加的流阻保持低于阈值流阻，在低于该阈值流阻的情况下，声速或超声速流动状况保持在起弧空间(6)中。
62.根据权利要求61所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述中间空间(7,8)包括第一中间空间(7)和/或第二中间空间(8)。
63.根据权利要求61所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述灭弧的时间段包括整个灭弧时段。
64.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，中间空间(7,8)的尺寸以及至少一个出口开口(12a;12b)的位置、数量和横截面适于有机氟化合物的气体流动特性并且适于氟酮气体混合物的声音速度，以用于至少暂时地在灭弧的时间段期间在中间空间(7;8)之内保留预定量的排气，并且
以用于实现在中间空间(7;8)中的中间排气压力(p7;p8)高于在中间空间(7;8)的下游的排气空间(7';8')中的排气压力(p7',p8')的预定的增加水平。
65.根据权利要求64所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述有机氟化合物包括氟酮。
66.根据权利要求38至43中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，至少一个出口开口(12a;12b)由包括多个开孔(13)的至少一个开孔阵列所遮盖。
67.根据权利要求66所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述至少一个出口开口(12a;12b)包括第一出口开口(12a)和/或第二出口开口(12b)。
68.根据权利要求66所述的电气开关装置(1)，其特征在于，在中间壁(7a;8a)和相对的壁(7b,8b)之间的间距(H)与出口开口(12a;12b)的平均直径(D)的比在1.5至8的范围中；或
在第一中间壁(7a)和第一相对的壁(7b)之间的第一间距与第一出口开口(12a)的平均直径(D)的第一比在1.5至8的范围中或为6，和/或在第二中间壁(8a)和第二相对的壁(8b)之间的第二间距与第二出口开口(12b)的平均直径(D)的第二比在1.5至8的范围中。
69.根据权利要求68所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述比具有为6的值。
70.根据权利要求66所述的电气开关装置(1)，其特征在于，
开孔阵列的开孔(13)具有出口开口(12a;12b)的平均横截面的不多于50%的横截面；和/或
开孔阵列可利用具有不同的直径的开孔(13)的开孔阵列来替换。
71.根据权利要求70所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述出口开口(12a;12b)包括第一出口开口(12a)和/或第二出口开口(12b)。
72.一种电气开关装置(1)，其具有纵轴线(z)，所述电气开关装置(1)包括起弧空间(6)和至少具有第一起弧触头(4a)和配对的第二起弧触头(4b)的起弧触头组件，并且进一步包括具有至少一个排气空间(7';8')的排气系统(7,7',7'',7''';8,8',8'')，
其中为了闭合和断开电气开关装置(1)，起弧触头(4a,4b)中的至少一个可平行于纵轴线(z)而移动并且与另一个起弧触头(4b,4a)配合，
其中电气开关装置(1)包括介电绝缘介质，该介电绝缘介包括选自下者的有机氟化合物：氟腈，和它们的混合物和/或分解产物，
其中在排气空间(7';8')之内布置有至少一个中间空间(7;8)，该中间空间由中间壁(7a;8a)包围，包括用于接收来自起弧空间(6)的排气的至少一个入口开口(11a;11b)，以及包括至少一个出口开口(12a;12b)，该出口开口(12a;12b)面向排气空间(7';8')的相对的壁(7b,8b)，并且用于产生至少一个排气射流(77,88)并且用于朝相对的壁(7b,8b)排出该排气射流并且使该排气射流冲击在相对的壁(7b,8b)上，并且
其中中间空间(7;8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在中间空间(7;8)中的中间排气压力(p7;p8)超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间(7';8')中的排气压力至少达大于1.1的压力比K。
73.根据权利要求72所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述氟腈包括全氟腈。
74.根据权利要求72所述的电气开关装置(1)，其特征在于，氟腈与选自下者的有机氟化合物混合：氟醚、环氧乙烷、氟胺、氟酮、氟烯烃、和它们的混合物和/或分解产物。
75.根据权利要求72所述的电气开关装置(1)，其特征在于，氟腈为包含两个碳原子、三个碳原子或四个碳原子的全氟腈。
76.根据权利要求75所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述全氟腈包括全氟烷基腈。
77.根据权利要求76所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述全氟烷基腈包括全氟乙腈、全氟丙腈(C2F5CN)和/或全氟丁腈(C3F7CN)，以及根据分子式(CF3)2CFCN的全氟异丁腈和/或根据分子式CF3CF(OCF3)CN的全氟-2-甲氧基丙烷腈。
78.根据权利要求72至77中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，介电绝缘介质选择成并且中间空间(7;8)设计成使得至少暂时地在排气喷出的时间段期间，在中间空间(7;8)中的中间排气压力(p7;p8)超过在该中间空间的紧接着随后的排气空间(7';8')中的排气压力至少达大于1.3的压力比K。
79.根据权利要求78所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K大于1.4。
80.根据权利要求79所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K大于1.5。
81.根据权利要求80所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K大于1.6。
82.根据权利要求81所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述压力比K大于1.7。
83.根据权利要求72至77中任一项所述的电气开关装置(1)，其特征在于，用于产生至少一个排气射流(77,88)并且用于朝相对的壁排出该排气射流并且使得该排气射流冲击在相对的壁(7b,8b)上的至少一个出口开口(12a;12b)为开孔(12a;12b)或为喷嘴(12a;12b)。
84.根据权利要求83所述的电气开关装置(1)，其特征在于，所述喷嘴(12a;12b)包括拉瓦尔喷嘴(12a;12b)。
85.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的电气开关装置(1)的方法，其特征在于，
通过移位至少一个可移动的壁(14a,14b)来调节在中间空间(7,8)中的一个中的中间排气压力(p7;p8)，使得该压力至少暂时地在灭弧时段期间在1bar或0.5bar或更少的压力差之内大约等于在中间空间(8;7)中的另一个中的中间排气压力(p8;p7)；和/或
通过移位至少一个可移动的壁(14a,14b)来调节在中间空间(7,8)中的一个中的中间排气压力(p7;p8)和/或在中间空间(8;7)中的另一个中的中间排气压力(p8;p7)，使得该压力或这些压力至少暂时地在灭弧时段期间小于在起弧空间(6)中的第三压力。
86.根据权利要求85所述的方法，其特征在于，
通过移位第一可移动的壁(14a)来调节在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7，使得该压力至少暂时地在灭弧时段期间在1bar或0.5bar或更少的压力差之内大约等于在第二排气空间(8')中的排气压力；和/或
通过移位第一可移动的壁(14a)来调节在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力(p7)和/或在第二排气空间(8')中的排气压力，使得该压力或这些压力至少暂时地在灭弧时段期间小于在起弧空间(6)中的第三压力。
87.根据权利要求85或86所述的方法，其特征在于，通过沿着纵轴线(z)移位至少一个可移动的壁(14a,14b)调节在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7和/或在第二中间空间(8)中的第二中间排气压力p8，这取决于当起弧触头断开或闭合时在起弧触头(4a,4b)之间形成的电弧(3)的强度。
88.根据权利要求85或86所述的方法，其特征在于，通过沿着纵轴线(z)移位可移动的壁(14a,14b)调节在第一中间空间(7)中的第一中间排气压力p7和/或在第二中间空间(8)中的第二中间排气压力p8，使得介电绝缘介质的温度保持低于有机氟化合物的分解温度。
89.根据权利要求88所述的方法，其特征在于，所述有机氟化合物包括氟酮。
CN201480076219.8A 2013-12-23 2014-12-22 电气开关装置 Active CN106030744B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP2013077960 2013-12-23
EPPCT/EP2013/077960 2013-12-23
PCT/EP2014/078975 WO2015097143A1 (en) 2013-12-23 2014-12-22 Electrical switching device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106030744A CN106030744A (zh) 2016-10-12
CN106030744B true CN106030744B (zh) 2019-07-02

Family

ID=49958428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480076219.8A Active CN106030744B (zh) 2013-12-23 2014-12-22 电气开关装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9899167B2 (zh)
CN (1) CN106030744B (zh)
MX (1) MX2016008054A (zh)
RU (1) RU2706233C2 (zh)
WO (1) WO2015097143A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3284098B2 (en) * 2015-04-13 2022-10-05 Hitachi Energy Switzerland AG Device for interrupting non-short circuit currents only, in particular disconnector or earthing switch
CN108140501B (zh) * 2015-08-21 2019-10-01 Abb瑞士股份有限公司 使电气开关装置中的开关介质冷却的电气开关装置和过程
DE202016100268U1 (de) * 2016-01-21 2016-02-25 Abb Technology Ag Vorrichtung zur Erzeugung, Übertragung, Verteilung und/oder Verwendung elektrischer Energie oder eine Komponente einer solchen Vorrichtung sowie Gasdichtung für eine solche Vorrichtung oder Komponente
WO2017174496A1 (en) * 2016-04-06 2017-10-12 Abb Schweiz Ag Apparatus for the generation, transmission, distribution and/or the usage of electrical energy, in particular electrical switching device
EP3349234B1 (en) * 2017-01-17 2020-11-18 General Electric Technology GmbH An electric arc-blast nozzle and a circuit breaker including such a nozzle
RU2653692C1 (ru) * 2017-05-30 2018-05-14 Алексей Иванович Емельянов Способ гашения электрической дуги отключения
EP3422381B1 (en) * 2017-06-29 2022-08-03 ABB Schweiz AG Gas-insulated load break switch and switchgear comprising a gas-insulated load break switch
CN107464708B (zh) * 2017-09-27 2021-06-18 湖南长高电气有限公司 具有气体冷却通道的高压断路器
JP6915077B2 (ja) * 2017-11-10 2021-08-04 株式会社東芝 ガス遮断器
TWI797212B (zh) 2017-12-13 2023-04-01 美商3M新設資產公司 在介電流體及電裝置中之全氟化１-烷氧基丙烯
US11673861B2 (en) 2017-12-13 2023-06-13 3M Innovative Properties Company Perfluorinated 1-alkoxypropenes, compositions, and methods and apparatuses for using same
TW201930244A (zh) 2017-12-13 2019-08-01 美商3M新設資產公司 氫氟烯烴醚、組成物、使用其等之設備及方法
EP3503153B1 (en) * 2017-12-22 2021-09-01 ABB Power Grids Switzerland AG Gas-insulated high or medium voltage circuit breaker
JP6808671B2 (ja) * 2018-03-20 2021-01-06 株式会社東芝 ガス遮断器
DE102018219832A1 (de) * 2018-11-20 2020-05-20 Siemens Aktiengesellschaft Unterbrechereinheit eines Leistungsschalters
CN110021495B (zh) * 2019-04-23 2020-11-06 西安交通大学 用于直流开断的液体灭弧室、直流断路器及其方法
DE102019206807A1 (de) * 2019-05-10 2020-11-12 Siemens Aktiengesellschaft Mittelspannungs-Lasttrennschalter
US11978600B2 (en) * 2019-06-21 2024-05-07 Hitachi Energy Ltd Dielectric-insulation or arc-extinction fluid
EP3826042B1 (en) * 2019-11-22 2024-04-03 Hitachi Energy Ltd Arcing contact tulip with flow optimized slits and integrated stress relief feature
EP3923301B1 (en) * 2020-06-11 2022-09-07 General Electric Technology GmbH Gas-insulated electrical apparatus comprising carbon dioxide, heptafluoroisobutyronitrile and a high content of oxygen
CN114068240B (zh) * 2020-08-07 2023-12-15 国家电网有限公司 自能式灭弧室及断路器
EP3982377B1 (en) * 2020-10-09 2023-11-29 Hitachi Energy Ltd Method for re-establishing an electrical apparatus of medium or high voltage
CN116583927A (zh) * 2020-12-04 2023-08-11 日立能源瑞士股份公司 电气开关设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1118107A (zh) * 1994-05-19 1996-03-06 Gec阿尔斯托姆T&D公司 具有低自压缩功能的断路器
WO2006066420A1 (de) * 2004-12-24 2006-06-29 Abb Technology Ag Generatorschalter mit verbesserter schaltleistung
EP1768150A1 (de) * 2005-09-26 2007-03-28 ABB Technology AG Hochspannungsschalter mit verbesserter Schaltleistung
CN101162662A (zh) * 2007-10-22 2008-04-16 沈阳工业大学 具有叶片的旋气式喷口高压气吹断路器
CN201327792Y (zh) * 2008-12-08 2009-10-14 北京北开电气股份有限公司 一种低温低气压断路器
DE202009009305U1 (de) * 2009-06-17 2009-11-05 Ormazabal Gmbh Schalteinrichtung für Mittel-, Hoch- oder Höchstspannung mit einem Füllmedium
WO2013087687A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 Abb Technology Ag Circuit breaker with fluid injection
WO2013136015A1 (fr) * 2012-03-16 2013-09-19 Schneider Electric Industries Sas Melange d'hydrofluoroolefine et d'hydrofluorocarbure pour ameliorer la tenue a l'arc interne dans les appareils electriques moyenne et haute tension

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2154928A5 (zh) * 1971-09-30 1973-05-18 Gratzmuller Jean Louis
SU1067545A1 (ru) * 1982-09-13 1984-01-15 Всесоюзный Электротехнический Институт Им.В.И.Ленина Высоковольтный газовый выключатель
DE19613569A1 (de) * 1996-04-04 1997-10-09 Asea Brown Boveri Leistungsschalter
DE10221576B4 (de) * 2002-05-08 2006-06-01 Siemens Ag Elektrisches Schaltgerät mit einer Kühleinrichtung
EP1403891B2 (de) * 2002-09-24 2016-09-28 ABB Schweiz AG Leistungsschalter
JP4902439B2 (ja) * 2007-06-25 2012-03-21 株式会社日本Ａｅパワーシステムズ パッファ形ガス遮断器
EP2056322B1 (de) * 2007-10-31 2012-03-21 AREVA Energietechnik GmbH Hochspannungsleistungsschalter
EP2387057B1 (de) * 2010-05-12 2012-05-23 ABB Technology AG Gasisolierter Hochspannungsschalter
DE102011083588A1 (de) * 2011-09-28 2013-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung aufweisend eine Leistungsschalterunterbrechereinheit

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1118107A (zh) * 1994-05-19 1996-03-06 Gec阿尔斯托姆T&D公司 具有低自压缩功能的断路器
WO2006066420A1 (de) * 2004-12-24 2006-06-29 Abb Technology Ag Generatorschalter mit verbesserter schaltleistung
EP1768150A1 (de) * 2005-09-26 2007-03-28 ABB Technology AG Hochspannungsschalter mit verbesserter Schaltleistung
CN101162662A (zh) * 2007-10-22 2008-04-16 沈阳工业大学 具有叶片的旋气式喷口高压气吹断路器
CN201327792Y (zh) * 2008-12-08 2009-10-14 北京北开电气股份有限公司 一种低温低气压断路器
DE202009009305U1 (de) * 2009-06-17 2009-11-05 Ormazabal Gmbh Schalteinrichtung für Mittel-, Hoch- oder Höchstspannung mit einem Füllmedium
WO2013087687A1 (en) * 2011-12-13 2013-06-20 Abb Technology Ag Circuit breaker with fluid injection
WO2013136015A1 (fr) * 2012-03-16 2013-09-19 Schneider Electric Industries Sas Melange d'hydrofluoroolefine et d'hydrofluorocarbure pour ameliorer la tenue a l'arc interne dans les appareils electriques moyenne et haute tension

Also Published As

Publication number Publication date
RU2706233C2 (ru) 2019-11-15
WO2015097143A1 (en) 2015-07-02
CN106030744A (zh) 2016-10-12
US20160307716A1 (en) 2016-10-20
US9899167B2 (en) 2018-02-20
RU2016129903A3 (zh) 2018-07-27
RU2016129903A (ru) 2018-01-30
MX2016008054A (es) 2016-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106030744B (zh) 电气开关装置
US10553378B2 (en) Electrical circuit breaker device with particle trap
CN109564832B (zh) 气体绝缘式低压或中压断载开关
CN1186795C (zh) 具有逸出通道的高压断路器
WO2014096460A1 (en) Electrical switching device
CN110770868B (zh) 气体绝缘负载断路开关和包括气体绝缘负载断路开关的开关设备
JP4643634B2 (ja) サーキット・ブレーカ
EP3087578B1 (en) Electrical switching device
JP6139299B2 (ja) ガス遮断器
WO2014122084A1 (en) Contact arrangement and electrical switching device with such contact arrangement
CN111466006B (zh) 气体绝缘高压或中压断路器
WO2018066119A1 (ja) ガス遮断器
EP3503152B1 (en) Gas-insulated high or medium voltage circuit breaker
JP2015011911A (ja) ガス遮断器
US20140174895A1 (en) Contact arrangement for high voltage switchgear with contact arrangement
CN116583927A (zh) 电气开关设备
EP3433869B1 (en) Electrical circuit breaker device
EP4125108B1 (en) Gas-insulated high or medium voltage circuit breaker
JP2013246904A (ja) ガス遮断器
CN117616528A (zh) 气体绝缘高压或中压断路器
JP2016143499A (ja) ガス遮断器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180511

Address after: Baden, Switzerland

Applicant after: ABB Switzerland Co.,Ltd.

Address before: Zurich

Applicant before: ABB TECHNOLOGY Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210623

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB grid Switzerland AG

Address before: Baden, Switzerland

Patentee before: ABB Switzerland Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Swiss Baden

Patentee after: Hitachi energy Switzerland AG

Address before: Swiss Baden

Patentee before: ABB grid Switzerland AG

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231231

Address after: Zurich, SUI

Patentee after: Hitachi Energy Co.,Ltd.

Address before: Swiss Baden

Patentee before: Hitachi energy Switzerland AG

TR01 Transfer of patent right