[发明专利]具有电弧保护的开关设备和电弧保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含充气外壳的开关设备(switching installation)。本发明还涉及用于这种开关设备的方法。

背景技术

由于其良好的绝缘特性，中压和高压开关设备——其用于超过1000V的电压——广泛地使用SF₆绝缘，允许获得紧凑的设备。然而，存在这样的强烈愿望：考虑到SF₆——特别是其分解产物HF、SOF₂、SO2——对于环境的不良后果，不使用SF₆作为绝缘介质。因此，空气越来越多地用作绝缘介质。作为空气的绝缘品质差2-4的因子的结果，设备的尺寸需要增大，以防止多个承载电压的部件之间的电火花或电弧。这又导致偶发电弧时所释放能量的量的增大，因为能量的量与电弧的尺寸成比例，电弧的尺寸与导电部件之间的距离成比例。

在没有进一步的措施的情况下，高能(energetic)电弧将会一直持续到电压从承载电压的部件上消除(taken of)，这一般是通过用对开关设备进行馈送的供电线中处于电网上游的外部开关将设备从电网关断来实现。这种外部切换一般在开关设备的错误特性已经被电网中的外部监视系统检测到之后的大约一秒后完成。然而，高能电弧的一秒可导致显著的危险和损坏。开关设备因此必须具有这样的措施：足够快地移除高能电弧，以便将影响减小到可接受的等级。

具有带电弧保护的充气外壳的开关设备在EP 1 463 172 A1中介绍，其中，输入导体在外壳中发生高能电弧时自动接地，以便停止电弧。这依赖于在发生高能电弧时外壳内的压力增大以及结果导致的空气的加热。外壳包含排气面板，其在外壳内的压力增大时打开，经由挠性电缆，作用在接地开关上。接地开关将导体短接到地，使得电弧停止。

已知的开关设备具有这样的缺点：尽管电弧停止，热气体通过排气面板释放，因此可包含对于开关设备附近的操作人员的安全风险。进一步地，据信，EP 1 463 172 A1中使用的用于对输入导体进行接地的机构并不总是充分可靠的。

将内部电弧产生的压力用于致动接地开关的开关设备的另一实例在EP 0 235 755 A1中示出。同样地，在这种设备中，接地开关的致动导致内部电弧消失。进一步地，据信，EP 0 235 755 A1中使用的用于对接地开关进行致动的机构的鲁棒性不是最优的，因此，其安全性不是最优的。

具有鲁棒性的电弧保护机制对于使用SF₆设备的系统也是有用的。尽管这种系统中的电弧较短、因此能量较低，电弧仍可能导致对开关设备的损坏，这可导致热气体——例如SF₆分解产物——的不希望的释放，特别重要的是，导致对操作人员的安全风险。另外，由于SF₆为温室气体，出于环境原因，SF₆的释放是不希望的。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种开关设备，该设备包含充气外壳，其具有针对电弧发生的影响的改进的安全等级，具有大的程度的鲁棒性。

为此目的，包含充气外壳的开关设备包含：

-输入导体，其被布置为承载输入电压，

-固体绝缘，其被布置在输入导体和外壳之间以便将它们彼此绝缘；

-接地点；

-致动器；以及

-短路装置，其中：

-短路装置可由第一条件变化到第二条件，在第一条件下，固体绝缘将输入导体从外壳绝缘开，在第二条件下，短路装置通过固体绝缘在输入导体和接地点之间形成连接，且

-致动器被布置为，在外壳中发生第—电弧时，将短路装置从第一条件致动到第二条件。

在输入导体和接地点之间通过固体绝缘形成短路的连接一被创建，第一电弧就将熄灭。设备将会损坏的风险因此降低。另外，如果尽管如此外壳将损坏，热气体的释放以及可能的甚至是火焰将会具有较低的能量，且其影响的严重性较低。结果，设备及例如操作者等附近人员的相关联的危险降低。

另外，短路将会处于良好限定的位置，即，使用短路装置限定的良好限定位置。这能在设计外壳时有利地利用，因为这样的需求较低：将整个外壳设计为能够在任何位置耐受高能电弧达可观的时间。另外，已经发现，操作机构非常可靠，因为短路通过固体绝缘形成。

例如，气体基本上包含空气或SF₆。

在一实施例中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间经由外壳创建。

接地点可以为外壳的部件。

在一实施例中，第二条件下的连接在输入导体和接地点之间创建，接地点与外壳分立且位于外壳内。