[发明专利]气体绝缘断路器

说明书

技术领域

本发明涉及气体绝缘断路器，例如在动力装置、变电站和供应电能的其它设备中用来连接和断开操作电流和过电流的那些，还涉及根据独立权利要求的前序部分所述的电弧中断方法。

背景技术

灭弧所必需的气流要求电弧自身所产生的气体压力有相当大的差异。通过例如US6163001A1或EP1225610B1知道了这样的概念：利用在两个电触头之间形成大电流的电弧期间产生的箍缩(pinch)压力，以用所述箍缩压力造成的强气流熄灭电弧。在这些断路器中，加热容积中所需的压力积聚由电弧的箍缩压力供应。该箍缩压力由开关轴线的区域中同一事物的快速收缩产生，并且在十分有限的时间期间会引起从起弧室或起弧区流到箍缩压力室中的强轴向气体，并且在箍缩压力室中产生强升压。因此，就产生了强的轴向压力梯度，该压力部分地通过返回通道转移至加热容积中。

如果要用上面提到的断路器来中断处于大约30kV的60Hz网络中高于大约150kA的短路电流，那么由于熄灭如此高的短路电流下的电弧的气流的高温的原因，需要降低额定电压，以确保适当中断操作。

发明内容

因此，本发明的一个目标在于进一步发展现有技术装置以及提供允许中断大于约150kA的最大电流而不需要将额定电压降低到上面指示的这种程度的电路中断方法和适当的断路器两者。

这些目标通过根据独立权利要求的特征实现。其特定的实施例由从属权利要求声明。

关于创造性的电路中断方法，该目标通过下面的步骤来实现：

a)提供具有填充有绝缘气体的中断室的气吹式断路器，所述中断室包括起弧区以及至少两个可分开起弧触头；

b)在中断室的第二加热容积中存储一定量绝缘气体，所述第二加热容积与电弧区流体地连接并且可与第一加热容积流体地连接，其中所述第一加热容积与起弧区流体地连接；

c)将起弧触头彼此分开使得在所述起弧触头之间产生电弧，以及使得电弧在第二加热容积中所产生的气体压力比标称气体压力高大约3巴；

d)通过从起弧区进入第二加热容积的经加热绝缘气体对第二加热容积中的一定量绝缘气体加压；

e)至少引导至少在步骤d)期间从起弧区进入第二加热容积中的经加热绝缘气体，使得从起弧区进入第二加热容积的经加热绝缘气体被第二加热容积的气体引导机构阻止与存储在第二绝缘容积中的一定量绝缘气体混合，其中第二加热容积是第一加热容积的至少20％大；

f)通过从起弧区进入第一加热容积的经加热绝缘气体施加至存储在第二加热容积中的气体上的气体压力来将存储在第二加热容积中的一定量绝缘气体喷射到第一加热容积中；

g)通过引导绝缘气体从第一加热容积通过至少一个吹送通道返回到起弧区中来中断电弧。

用语“阻止混合”不应被误解为，在特别在箍缩模式/箍缩压力下进入第二加热容积的经加热气体与在中断过程之前存储在第二加热容积中的较冷气体之间根本不出现气体混合。事实上，用语“阻止混合”应该被理解成引导机构阻挡(即妨碍、禁止或阻碍)经加热气体与第二加热容积中存储的冷气体充分混合，使得当存储的冷气体喷射到第一加热容积中时能够实现冷却效果。换句话说，与加压冷气体的量相比，在经加热气体和存储的冷气体的边界处混合以及由此预热的气体的相当小的量可以忽略。在上下文中，涉及存储在第二加热容积中的冷气体的用语“冷”，应该被理解为这样一个值，即在中断电弧的步骤前，第一加热容积内的绝缘气体的平均气体温度低于2000开尔文(K)，以避免离开第一加热容积以中断电弧的吹送气体有介电问题。

与标称气体压力相关的用语3巴被理解为与在起弧之前和/或当将气吹式断路器投入运行时完成初始气体填充后的中断区中的标称气体压力相比，中断区中有至少3巴的压力差。

简而言之，本发明依靠冷压缩，即采用箍缩效应对存储的冷气体加压，其中，电弧的能量输出，特别是箍缩压力，被尽可能有效地用于吹灭电弧。尽管箍缩效应对于支持低于50kA的电流处的中断过程可为有用的，但是如果要中断高于大约150kA的电流(特别是例如高于大约150kA的最大电流)所产生的电弧，那么箍缩效应的意义重大，结果是即使在高开关容量的情况下以及在没有自身需要高功率的开关驱动器的大尺寸的机械吹灭装置的情况下，也能保证电路被快速中断。换句话说，如果来自起弧区的箍缩压力源自远高于150kA的电流，那么对第二加热容积中的冷气体的加压会变得特别有力。

下面的优点源于与第一加热容积相比，第二加热容积具有较大的尺寸这个事实：