專利名稱：用于中電壓范圍和高電壓范圍的開關設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1的前序部分中所述的用于中電壓范圍和高電壓范圍的開關設備。
本技術領域與中電壓開關設備相關，但并不排除高電壓開關設備，特別是適用于電容器組頻繁開關的真空電路斷路器。
除了能夠斷開電容性電流之外還可以斷開短路電流的填充SF6的電路斷路器以及真空電路斷路器、或者是只能應付電容性電流的專用電容器開關設備是為人所熟知的。高恢復電壓發生在電力供應系統中斷開電容器充電電流并固有地隱藏了電弧重燃跨過開關間隙的危險時。由此產生的過壓會破壞電容器或電力供應系統。從2001年開始生效的IEC 62271-100比以前在更大程度上考慮了發生以上情況的可能性，在電弧重燃的較低可能性和非常低的可能性基礎上對電路斷路器進行分類。在對應類型的測試中可能根本不發生電弧重燃。這就導致了對電路斷路器特性的嚴格需求。
在較高的電壓下，這種情況下主要是36KV及更高的供電電平，要保證不發生電弧重燃變得更為困難。這是由于真空開關原理本身包含了觸點間隔對排列的介電強度的根本依賴性。因此更高的電壓擊穿只能通過超比例拉大觸點間隔來獲得。此外，真空擊穿的隨機特性是另一個因素，其擊穿電壓很大程度上隨表面結構而改變。
因此本發明是基于以下目的即對這種普通類型的開關設備加以改進，以確保電弧重燃的自由度被限制在一個較好的范圍內，并在開關過程中有效分壓。
在這種普通類型的開關設備的情況下，根據本發明所述的目標通過權利要求1的區別技術特征來實現。
根據本發明的開關設備的進一步有利改進在從屬權利要求中說明。
現在的想法是在每個階段順序地開關兩個真空室。首先，這在多個開關間隙之間進行分壓，并對上述根本依賴性加以有利利用。另一方面，真空擊穿是一個非常快速的過程，盡管在某些情況需要長一點的引導時間。當實際發生第一次放電發生的同時在第二個開關間隙中出現一個擊穿過程的概率是很低的。由于在一個間隙局部放電的情況下只有寄生電容能夠放電，因此在徹底擊穿發生前使間隙重新被加固的可能性很高。
順序開關兩個真空室的想法本身是眾所周知的，但通過兩個獨立的、但屬于同一類型、并且其連接和斷開裝置是以電氣和/或機械方式耦合的電路斷路器來實現則是一個特定技術特征。分離桿的特殊的機械耦合實現了小于3ms的同步。這也可以使得所施加的電壓在開關切換期間實際上被分壓。
一項有利的改進限定了開關設備是以機械方式耦合的。這提供了良好的開關同步性能。
作為對其的一種替代選擇，也可以通過以電氣方式耦合開關設備的驅動器來實現適當的同步。
為了還能夠使開關特性在機械上和/或電氣上分別與各個特性相匹配，時間窗口dt可以通過調節裝置加以改變。
在一項有利的改進中，最佳的時間窗口dt小于或等于3毫秒。
最佳的值出現在dt＝1毫秒。
一項有利的改進限定了導電連接到兩個開關上的天線是排列在這兩個開關的開關間隙之間的，這種方式使得所得到的電容性元件實質上是對稱的。這種平衡措施實現了在兩個開關間隙之間的最佳分壓。這種措施簡單但是非常有效，代表了根據本發明的開關設備的一種特別有利的優選改進。
另外一項改進限定了串聯連接的開關在物理上是相同類型的。如上所述，這對于有效平衡開關切換過程中的分壓是另一種有利的措施。
另外具有優點的是，這兩個開關是真空電路斷路器。
在一項結構有利的改進中，兩個開關設置在一個基板上，與母線和/或電纜插頭和/或轉換器的連接被設置在一個填充有SF6、氮氣或空氣作為絕緣氣體的氣密外殼內。這樣，根據本發明獲得的開關原理可以集成到常規的開關設備類型中。
本發明將在下文中更詳細地描述，并將在附圖中示出，圖中
圖1示出了一個每階段只有兩個真空電路斷路器的開關設備。
圖2示出了一種等效電路。
還被用作輸出或饋電面板VD4X類型的兩個電路斷路器1被相疊地設置在一塊公共的基板2上。所述基板以氣密方式設置在一個耐壓外殼前面。與母線、電纜插頭和轉換器的連接以已知方式設置在所述氣密區域內。本文獻描述了一個用在氣密的ZX1.2或ZX2設備中的例子。
用于驅動器的電氣操作的輸入和輸出線圈是串聯或并聯連接的。由于連接的時間準確性不是特別重要，輸入線圈只是電氣耦合。如果開關中之一沒有連接上，就會生成一個缺陷消息。開關就可以安全地被再次斷開。
相反，為了保證在兩個真空艙之間進行分壓，斷開操作必須基本上同時進行。由于電流消失后返回電壓的斜率，需要小于3ms的同步。在這種情況下，這一方面可以通過使用相同的開關1并通過分離桿3的機械耦合2來實現。兩個分離桿之間的剛性耦合是可變的，并允許對斷開次數進行調節。這樣就達到了小于3ms的同步，最好是1ms。
可以設置一個電極4在開關間隙之間進行統一的分壓。在當前的情況下，電極增加了兩個真空艙之間的耦合。這些電極的位置和形狀由開關艙的位置決定，尤其是它們對地或者對高壓電勢的電容。
具有一個電容器開關的面板可以通過使用標準元件按照常規電流輸出或饋電面板的要求排列成行，尤其是對于面板彼此之間的連接，并保留了母線設備。為了清楚說明不能像在圖1中那樣識別的電路，圖2示出了整個開關間隙的等效電路，代表了所有三個階段。
一個開關斷路器10被設置在來自L1的輸出處，和地位置11組成了一個三點開關形式。
在其后順序地跟隨著兩個電路斷路器1。一個能夠有效用作天線的電極4被設置到各個開關間隙之間。在所述電極4和相應開關1的相應開關間隙之間形成了電容元件。由于物理上的對稱性，這也可以從圖1中明顯看出，它們也是對稱的，并有助于在開關切換階段使兩個開關之間的電氣轉換電壓表現為有意的對稱性分布。
權利要求
1.用于中電壓范圍和高電壓范圍的開關設備，具有電路斷路器和/或負載斷續開關，其特征在于，兩個開關(1)在每個階段串聯連接，并可以在一個短的時間窗口dt內彼此相對地被協同控制。
2.根據權利要求1的開關設備，其特征在于，用于開關(1)的裝置是機械耦合的。
3.根據權利要求1的開關設備，其特征在于，用于開關(1)的裝置是電氣耦合的。
4.根據權利要求2或3的開關設備，其特征在于，時間窗口dt可通過調節裝置來改變。
5.根據權利要求2、3或4的開關設備，其特征在于，時間窗口dt≤3毫秒。
6.根據權利要求5的開關設備，其特征在于，時間窗口dt＝1毫秒。
7.根據以上權利要求中任一項的開關設備，其特征在于，導電連接到兩個開關的電極(4)被設置在兩個開關的開關間隙之間，從而使得到的電容元件實質上是對稱的。
8.根據權利要求7的開關設備，其特征在于，串聯連接的開關(1)在物理上屬于同一類型。
9.根據以上權利要求中任一項的開關設備，其特征在于，兩個開關(1)是真空電路斷路器。
10.根據以上權利要求中任一項的開關設備，其特征在于，兩個開關(1)被設置在一個共同的基板上，并且與母線和/或電纜插頭和/或轉換器的連接設置在一個填充有SF6、N2或空氣作為絕緣氣體的氣密外殼內。
全文摘要
本發明涉及一種如權利要求1所述的用于中電壓范圍和高電壓范圍的開關設備，其包括電路斷路器和/或負載斷續開關。本發明的目的是更好地確保反向點火自由度，并實現開關切換過程中的有效分壓。為此，兩個開關(1)在每個階段串聯連接，并可以在一個短的時間窗口(dt)內彼此相對地被協同控制。
文檔編號H01H33/14GK1894762SQ200480037506
公開日2007年1月10日 申請日期2004年11月18日 優先權日2003年11月27日
發明者埃德佳·杜爾尼, 曼弗萊德·豪克, 邁克·許林巴克 申請人:Abb技術股份公司