專利名稱：具有雜質陷阱的高壓器具的制作方法
技術領域：
本發明涉及高壓開關(Hochspannungsschalter)的技術領域。本發明涉及一種根據獨立權利要求的前序部分所述的高壓開關器具以及在一種高壓開關器具中用于分離干擾顆粒(Stoerpartikel)的方法，以及一種根據權利要求10所述的高壓設備。
背景技術：
例如DE 41 20 309公開了這樣一種高壓開關器具。在該文獻中描述了一種雜質陷阱，該雜質陷阱是作為一種通過一個蓋子封閉起來的套管形成的，該套管的內側設置有一個保護襯層。設置這樣一種雜質陷阱用在具有接地金屬外殼的、并且該外殼包圍著加載有電壓的主動部件的高壓開關器具中。那些位于外殼之內的、并且會降低高壓開關器具的介電強度的干擾顆粒應當堆積在雜質陷阱之中。這樣分離出來的干擾顆粒應當保留在雜質陷阱之中，這樣就產生了一種不是通過這些干擾顆粒降低了的、高壓開關器具的足夠高的介電強度。
這樣一種高壓開關器具的缺點是，不能很好地保證運行期間它的介電強度和它的運行可靠性。
發明內容
因此本發明的任務是提供一種本文開頭所述的那種類型的高壓開關器具，這種器具不具有上述缺點。特別是提供一種具有高的運行可靠性的高壓開關器具。
這個任務通過具有獨立權利要求特征的一種裝置和一種方法完成。
根據本發明的高壓開關器具可用于至少一個安裝位置中，并且具有一個金屬外殼，該開關器具包括一個開關段和一個用于容納干擾顆粒的雜質陷阱，其特征在于，在至少一個安裝位置中雜質陷阱垂直地設置在開關段的下方，其中在所述至少一個安裝位置中設置一個絕緣子部件，該絕緣子部件具有一個基本水平對齊的、并且朝向高壓開關器具內部的表面，其中在絕緣子部件和雜質陷阱之間設置一個比雜質陷阱高的金屬壁。這樣高壓開關器具就達到了小的受干擾性和高的運行可靠性。故障和火花放電的概率減小。
這樣一種絕緣子部件的任務可以是，支承主動部件或者它的部件，和/或把高壓開關器具的內部體積和一個相鄰的構件的內部體積分開。在高壓開關器具中的絕緣子部件受到介電高載荷，因此對干擾特別敏感。具有一種基本水平對齊的、并且朝向開關設備內部的表面的一個絕緣子部件對位于該表面上的干擾顆粒特別敏感。
一個金屬壁或者對于絕緣子部件和雜質陷阱之間的導電能力的提高一方面可以阻止落在雜質陷阱一側的干擾顆粒朝向絕緣子部件方向運動，另一方面還負責在雜質陷阱區域內減小電場強度。
可導電的和不可導電的顆粒都屬于可能干擾高壓開關器具內部的介電強度的干擾顆粒。這種顆粒例如是在高壓開關的生產過程中出現的，并且在高壓開關器具封閉和使用之前必須盡可能徹底地從外殼內部清除掉。在每次打開或者關閉高壓開關器具時也可能有干擾顆粒侵入。特別是在高壓開關器具的工作過程中也可能形成干擾顆粒。通常一個高壓開關器具具有至少一個運動的接觸件，該接觸件和另一接觸件形成一種可分開的接觸。通過所述運動的接觸件的運動，由于磨損會產生所述干擾顆粒。因此特別是在開關段處出現特別多的干擾顆粒，這些干擾顆粒是通過接觸件之間的摩擦產生的。在形成電弧時也在開關段也產生特別多的干擾顆粒。當場強足夠高時由電場產生的、并且對干擾顆粒施加作用的力會使所述干擾顆粒運動，這樣，特別是在介電載荷特別強的部位會導致火花放電。
由于重力的作用，如此產生的干擾顆粒優選地向下運動(特別是當無電壓地接通時)，并且因此優選地垂直地落在開關段的下方。在那里設置的一個雜質陷阱可以收集這些干擾顆粒(并且是特別多的干擾顆粒)，這樣就提高了高壓開關器具的運行可靠性。
高壓開關和高功率開關、有或無滅弧裝置的開關、分離器、接地器以及高壓技術領域的其它開關器具均屬于本申請意義上的高壓開關器具。
這樣一種高壓開關器具可以用于一個或者多個安裝位置。因此，根據本發明在什么地方設置雜質陷阱將取決于是所述安裝位置。
一個雜質陷阱優選地總是包含一個介電載荷如此少的區域，即在高壓開關器具工作期間干擾顆粒不再能離開這個雜質陷阱。優選地雜質陷阱設計成容器的形狀，這樣在高壓開關器具工作期間就增加了干擾顆粒離開雜質陷阱的難度。一個雜質陷阱最好包含一個由一種金屬包圍的、并帶有凹槽的部位。
雜質陷阱中的電場強度典型地應比外殼內的介電強載荷區域中的電場強度小兩個數量級，優選地小三個或者多個數量級。這就保證即使是在開關過程中干擾顆粒也可以可靠地分離。雜質陷阱中的電場強度優選地小于10kV/cm。
在一個優選的實施形式中，雜質陷阱包含一個視窗。該視窗使得在工作期間可以視覺地檢查干擾顆粒的存在情況、干擾顆粒的類型和數量。這種視覺檢查可以用于識別或者證實是否需要維護或者修改，而不必打開高壓開關器具的外殼。
在一個優選的實施形式中，所述高壓開關器具可用在至少一個第二安裝位置中、并且具有一個第二雜質陷阱，其中在所述至少一個第二安裝位置中該第二雜質陷阱垂直地設置在開關段的下方。
這樣，高壓開關器具的應用有更大的靈活性，并且高壓開關器具即使在第二安裝位置中也有較高的工作可靠性。
當高壓開關器具具有多個開關段時，第二雜質陷阱也可垂直地設置在另一個開關段的下方，并且特別地也可為每個開關段和每個安裝位置分別設置一個雜質陷阱，這些雜質陷阱也可部分地相同。
所述雜質陷阱之一最好可以主要由高壓開關器具的一個梅花觸頭、特別是一個固定梅花觸頭形成。這種做法之所以優越是因為固定接觸的梅花觸頭由于自然形狀而直接與開關段連接，這樣，所形成的顆粒在其產生的地方就被捕獲。此外，梅花觸頭形成一個法拉第籠，這樣由梅花觸頭所包圍的內部空間就無電磁場了。
在一個優選的實施形式中所述高壓開關器具是一個分離器，特別是一個具有一個作為運動的觸點的接觸管的分離器，并且優選地是一個具有一個作為開關段的可視分離段的分離器。高壓開關器具也可以是一個接地器，或者一個作為接地器起作用的分離器，它的接地-分離段是開關段。特別優選的是，所述高壓開關器具是一個具有一個接地側分離段和一個高壓側分離段的分離器-接地器。
所述雜質陷阱或者其中之一最好主要通過一個用于容納分離器或者接地器-分離器的接觸管的開口形成。這種做法之所以優越是因為該開口必然直接和開關段連接，這樣，在所出現的顆粒恰好在它出現的地方被捕獲。此外，該開口基本上形成一個法拉第籠的內部，這樣該開口是無電磁場的。
雜質陷阱的一個視窗最好同時也作為視覺地觀察一個可視分離段的視窗。在這種情況中該視窗的功能是，一方面可以視覺地觀察可視的分離段，另一方面也可以視覺地觀察雜質陷阱以及在其中存在的干擾顆粒。通過該視窗的雙重功能可以簡化高壓開關器具的結構。和用于視覺地觀察一個可視分離段的標準的垂直對齊的視窗相比，對于顆粒的判斷有優越性的水平對齊的視窗的缺點是，通常通過該視窗進行觀察的人觀察起來更為困難。
在一個優選的實施形式中所述高壓開關器具是一個具有一個接地側分離段和一個高壓側分離段的分離器-接地器，該分離器-接地器具有一個接觸管，并且可在至少一個第一和一個第二及一個第三安裝位置中應用，其中，-在第一安裝位置中，包含有一個視窗的一個第一雜質陷阱垂直地設置在分離段之一的下方，-在第二安裝位置中，主要通過高壓開關器具的一個固定梅花觸頭形成的一個第二雜質陷阱垂直地設置在分離段之一的下方，-在第三安裝位置中，主要通過用于容納接觸管的一個開口形成的一個第三雜質陷阱垂直地設置在分離段之一的下方。
這樣一種高壓開關器具在它的可使用性主面非常靈活，因為它具有至少三個安裝位置，并且雖然如此，由于分別具有雜質陷阱而運行非常可靠。
一種根據本發明的高壓開關器具可以是根據本發明的高壓設備的一部分。
根據本發明的在一個高壓開關器具中用于分離干擾顆粒的方法，所述高壓開關器具可用在至少一個安裝位置中，并且具有一個開關段和一個用于容納干擾顆粒的雜質陷阱，其特征在于，分離在所述至少一個安裝位置中垂直設置在開關段下方的一個雜質陷阱中的雜質，其中，在所述至少一個安裝位置中設置有一個具有基本水平對齊的、并且朝向高壓開關器具內部的表面的絕緣子部件，并且其中在絕緣子部件和雜質陷阱之間設置了一個比雜質陷阱要高的金屬壁。
根據本發明的其它優選方法產生于根據本發明的一些優選裝置之中。
其它優選的實施形式和優點可從從屬權利要求和附圖中獲得。
下面借助在附圖中表示的優選實施例對本發明的主題作更為詳細的說明，這些附圖分步驟是圖1根據本發明的在一個第一安裝位置中的接地-分離器，圖2根據本發明的在一個第二安裝位置中的圖1的接地-分離器，圖3根據本發明的在一個第三安裝位置中的圖1的接地-分離器。
在附圖中所使用的附圖標記和它們的含意分別列在附圖標記列表中列出。在附圖中規定相同的或者相同作用的部件使用相同的附圖標記。所描述的實施例是用作本發明主題的范例，它們沒有限制作用。
具體實施例方式
圖1表示一個根據本發明的位于一個第一安裝位置中的接地-分離器。這個接地-分離器還可用于至少另外兩個在圖2和3中表示的安裝位置中。
該接地-分離器具有一個金屬外殼10。該外殼內充滿一種絕緣氣體12，優選為SF6。可替代的是，外殼10的內部也可為真空。此外，外殼10還包含主動部件，該主動部件支承在一個絕緣子部件8上。一個支承在一個設置在該絕緣子部件8中的金屬部件21(絕緣子部件8的內部附件)上的連接件15為主動部件創造了向外的電連接。一個接觸管支架14支承在連接件15上，該接觸管支架支承著接觸管6，該接觸管借助于一個螺旋彈簧觸頭20與接觸管支架14接觸。借助一個通過一個芯軸導向機構18導向的芯軸17和一個移動螺母19可以使接觸管在三個位置之間運動。也可以設想另一種例如完全筒式構成的、且可運動的接觸件來代替這個接觸管。為了使移動螺母19相對于外殼10進行電絕緣，所述芯軸具有一個絕緣軸16。
在接地-分離器的一個接地位置中，在開口7中容納著接觸管6的接地側端部6b，并且通過螺旋彈簧觸頭20在接地外殼10和金屬部件21之間產生一種電連接。這樣接地側的分離段4′被跨接，而高壓側的分離段4是敞開的。用于容納接觸管10的開口7在圖1中集成到外殼中。也可以有開口7另外的設計。
當借助螺旋彈簧觸頭20使接觸管6的一個高壓側的端部6a和梅花觸頭5接通時，在接地-分離器的一個高壓位置中在一個有高壓負載的梅花觸頭5和金屬部件21之間就形成了接觸。
在圖1中所示的中間位置中，接觸管10既未接觸接地分離器的接地側，也未接觸其高壓側。
關于所述接地-分離器的結構和功能的詳情請參見與本專利申請同日在歐洲專利局以“具有分離-和/或接地功能的開關設備(Schaltgeraet mit Trenn-und/oder Erderfunktion)”為標題的專利申請，發明人為同一申請單位的Daniel Bleiker，BojanPavlovic，Diego Sologuren，Walter Holaus和Martin Wieser。
所示接地-分離器為它的三個安裝位置(參見圖1，2，3)分別具有一個垂直地設置在分離段4下方的雜質陷阱，其中，在圖2和3所示的安裝位置中各雜質陷阱既垂直地設置在分離段4的下方，也垂直地設置在分離段4′的下方。可以為在圖1中所示的安裝位置設置一個用于接地側分離段4′的附加的雜質陷阱(未示出)。
在圖1中雜質陷阱是通過在外殼10中的一個垂直對齊的、大約為圓筒形的開口和一個視窗3形成。視窗3優選地同時也用作視覺觀察光學分離段4的視窗。示出了在雜質陷阱1內的幾個干擾顆粒2、以及在雜質陷阱1附近的幾個干擾顆粒2′。由于雜質陷阱1的幾何形狀在雜質陷阱1內部的場強很小，并且介電載荷也很小。
在雜質陷阱1和水平設置的絕緣子部件8之間形成一個由外殼10形成的金屬壁9。雜質陷阱1位于外殼10的一個凸起11的內部中。通過凸起11使雜質陷阱1區域中的電場強度變小了。通過壁9使得位于壁9的朝向雜質陷阱1一側的干擾顆粒2′幾乎不可能、或者至少難于向絕緣子部件8方向移動，并且到達絕緣子部件8的朝向接地-分離器內部的一個表面8a上，這樣，接地-分離器就達到了高的運行可靠性。凸起11和壁9也可替代地解釋為雜質陷阱1的組成部件。
在一個高壓開關器具中，介電載荷特別高的部位是三相點、例如三相點13，它通過絕緣子部件8、外殼10和絕緣氣體12形成。位于那個地方的干擾顆粒對于高壓開關器具的介電強度特別危險。因此在三相點13和設置在分離段4下方的雜質陷阱1之間設置一個像圖1中的壁9那樣的壁是有很大優點的。
在圖1中接地-分離器是如此地設置的，即在一個開關過程中接觸管6水平地運動。在圖2和3表示的安裝位置中接觸管6可垂直地運動。
在圖2中所表示的安裝位置中主要是梅花觸頭5用作垂直地設置在所述兩個分離段4，4′下方的雜質陷阱1′。這個梅花觸頭是一個金屬容器，干擾顆粒2可靠地堆積在該容器中，因為在梅花觸頭5的內部中電場可忽略不計地小，并且對于干擾顆粒2來說梅花觸頭5實際上同時是一堵不可逾越的高墻。梅花觸頭在其底部側面上是封閉的，并且和一個絕緣子部件的金屬內部附件進行螺栓連接。
圖3表示在一個第三安裝位置中的接地-分離器，在該安裝位置中用于容納接觸管6的開口7用作垂直地設置在所述兩個分離段4，4′下方的雜質陷阱1″。開口7基本上成環形構成。因為它設置在外殼10中，所以它對于干擾顆粒2來說就是一個金屬環境，因此干擾顆粒2在雜質陷阱1″的內部中僅遭受很小的場強，并且因此很可靠地堆積在那里。
所述雜質陷阱1，1′，1″最好中間地設置在(各)分離段的下方。當分離段為水平走向時(如圖1)，該雜質陷阱可在分離段4的整個長度上延伸，或者具有一個較大的寬度，或者具有一個如圖1所示的較小的寬度，其中在后一種情況中有很大優越性的是具有一個凸起11，該凸起沿水平方向在分離段4的至少整個延伸段上延伸。
當分離段為垂直走向時(圖3和4)，雜質陷阱優選地在接觸位置(在此在螺旋觸點20上)的至少整個水平延伸段上延伸，這樣，在開關過程中通過磨損或者可能通過一個電弧產生的干擾顆粒可靠地在雜質陷阱中落下，該干擾顆粒基本是垂直地向下掉。圖2以及圖3中的雜質陷阱1′，1″就是這種情況。
附圖標記列表
權利要求
1.可應用在至少一個安裝位置中并且具有一個金屬外殼(10)的高壓開關器具，該開關器具包含一個開關段(4；4′)和一個用于容納干擾顆粒(2)的雜質陷阱(1；1′；1″)，其特征在于，在所述至少一個安裝位置中雜質陷阱垂直地設置在開關段(4)的下方，并且在所述至少一個安裝位置中存在一個絕緣子部件(8)，該絕緣子部件具有一個基本水平對齊的、并且朝向高壓開關裝器具內部的表面(8a)，并且其中在絕緣部件(8)和雜質陷阱(1；1′)之間設置一個比雜質陷阱(1；1′)高的金屬壁(9)。
2.按照權利要求1所述的高壓開關器具，其特征在于，所述雜質陷阱(1)包含一個視窗(3)。
3.根據前述權利要求中任一項所述的高壓開關器具，其特征在于，該高壓開關器具可用在至少一個第二安裝位置中，并且具有一個第二雜質陷阱(1；1′；1″)，其中在所述至少一個第二安裝位置中該第二雜質陷阱(1；1′；1″)垂直地設置在開關段(4)的下方。
4.按照權利要求3所述的高壓開關器具，其特征在于，所述雜質陷阱中的一個(1′)主要通過高壓開關器具的一個梅花觸頭(5)形成。
5.按照前述權利要求中任一項所述的高壓開關器具，其特征在于，高壓開關器具是一個具有一個運動的接觸件(6)的、并具有作為開關段(4)的一個可視分離段(4)的分離器。
6.按照權利要求5所述的高壓開關器具，其特征在于，所述雜質陷阱(1″)主要通過一個用于容納運動的接觸件(6)的開口(7)形成。
7.按照權利要求2和5、或按照權利要求2和6所述的高壓開關器具，其特征在于，所述高壓開關器具具有一個用于視覺地觀察可視的分離段(4)的視窗(3)，該視窗和雜質陷阱(1)的視窗(3)是相同的。
8.按照權利要求5，6或7中任一項所述的高壓開關器具，其特征在于，所述分離器是一個具有一個接地側分離段(4′)和一個高壓側分離段(4)的分離器-接地器。
9.按照權利要求1所述的高壓開關器具，其特征在于，所述高壓開關器具是一個具有一個接地側的分離段(4′)和一個高壓側分離段(4)的分離器-接地器，該分離器-接地器具有一個運動的接觸件(6)，并且可以用在至少一個第一和一個第二以及一個第三安裝位置中，其中，-在第一安裝位置中一個含有一個視窗(3)的第一雜質陷阱(1)垂直地設置在所述分離段之一(4)的下方，-在第二安裝位置中主要由高壓開關器具的一個固定梅花觸頭(5)形成的一個第二雜質陷阱(1′)垂直地設置在所述分離段(4；4′)之一的下方，-在第三安裝位置中主要通過一個用于容納運動的接觸件(6)的開口(7)形成的一個第三雜質陷阱(1″)垂直地設置在分離段(4；4′)之一的下方。
10.高壓設備，其特征在于，該高壓設備具有按照前述權利要求中任一項所述的至少一個高壓開關器具。
11.用于分離在一個高壓開關器具中的干擾顆粒(2)的方法，所述高壓開關器具可在至少一個安裝位置中應用，并且具有一個開關段(4；4′)和一個用于容納干擾顆粒(2)的雜質陷阱(1)，其特征在于，干擾顆粒(2)在所述至少一個安裝位置中垂直地設置在開關段(4)下方的雜質陷阱中(1)被分離，其中在所述至少一個安裝位置中存在一個絕緣子部件(8)，該絕緣子部件具有一個基本水平對齊的、并且朝向高壓開關器具內部的表面(8a)，并且其中在絕緣子部件(8)和雜質陷阱(1；1″)之間設置一個比雜質陷阱(1；1″)高的金屬壁(9)。
全文摘要
所述高壓開關器具可用在至少一個安裝位置中并有一個金屬外殼。該開關器具有一個開關段和一個容納干擾顆粒的雜質陷阱，其特征在于，在該至少一個安裝位置中雜質陷阱垂直設在開關段之下，并在該至少一個安裝位置中存在一個有一個基本水平對齊的、且朝向開關裝器具內部的表面的絕緣子部件，在絕緣部件和雜質陷阱間設置一個比陷阱高的金屬壁。雜質陷阱最好有一個視窗。一個分離器用作高壓開關器具時該視窗可以和視覺觀察分離器的可視分離段的視窗相同。該高壓開關器具可用在至少一個第二安裝位置中并有一個第二雜質陷阱，在該至少一個第二安裝位置中第二雜質陷阱垂直設在開關段下方。該開關器具運行可靠性高、受干擾性少。
文檔編號H01H33/56GK1677786SQ200510068560
公開日2005年10月5日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年2月27日
發明者W·霍勞斯, B·帕洛維克, M·加西亞, D·布萊克, D·索洛古倫-桑徹滋 申請人:Abb技術有限公司