[发明专利]开关单元、用于组装开关单元的方法和用于中压电路的断路器

说明书

技术领域

本发明涉及用于中压断路器的开关单元，其包括：第一开关触点；

在第一位置和第二位置之间能移动的第二开关触点，在该第一位置，该第一开关触点与该第二开关触点接触，在该第二位置，该第二开关触点与该第一开关触点分开。

此外，本发明涉及典型地在400V和3.600V之间的电压范围工作的中压断路器。

背景技术

典型地，断路器或空气断路器在铁路车辆上的DC电路中使用。其他示例可以是有轨电车或无轨电车。例如，这样的高速DC断路器可开关具有5000安培以上并且处于超出900伏以上电压水平的直流标称电流。

例如，当第一开关触点与第二开关触点分离时，这些开关触点之间的气体因为空气电离而很快变成导电的并且等离子体可出现。此外，后再引燃现象可发生，尤其在高电流时，例如大于15kA的电流。从而，断路器能力可降低。此外，在某一电流水平，第一开关触点和第二开关触点之间的电弧甚至未在灭弧室内部爬升。

在常规的DC断路器的灭弧室组件中，塑性框和金属板交替地堆叠在彼此之上，其中这些金属板设置在塑性框上。这些塑性框在这些金属板之间形成介电层。这些塑性框具有切口使得电弧可以在两个相邻的金属板之间聚集。这些塑性框用于产生气体，使得电弧中的热被迅速吹出灭弧室并且通过改变金属板之间的空气的化学组成而使电弧电压增加。

典型地，电弧经常在金属板上移动，通常在切口内。然而，电弧经常停留在切口的拐角处。从而，金属板的金属在这些拐角处变得很热并且可开始熔化。在最坏情况下，相邻金属板由熔化的金属而互相连接。

这导致短的灭弧室寿命以及由于金属板之间的距离增加（以避免由于熔化金属而引起两个相邻金属板之间的连接）而引起的大的结构尺寸，以及增加数量的金属板和塑性框。

典型地，常规的灭弧室是沉重的并且具有高的高度。此外，磨损是显著的，特别在高电流时，例如在大于1kA的电流时。典型地，磨损取决于操作数量、电流密度和起弧时间（时间常数）。从而，灭弧室的磨损是不可预测的。因此，难以规划维护操作但维护操作是必不可少的。例如，可经常检查和更换金属或钢板。此外，也可检查塑性框并且有时甚至将其更换。此外，在板之间存在钢减至极小的风险，使得建立较少电压。在最坏情况下，断路器下一次可不能切断。此外，典型地必须组装超出120个部件并且间隙距离增加。

在EP0299460A2中，公开了具有单个灭弧室堆叠的断路器，该灭弧室堆叠具有大致上平行的U型金属板。两个绝缘板在堆叠的垂直方向上对齐并且定位在由U型金属板形成的双支部部分的内部以便帮助熄灭电弧。断路器的开关触点设置在这两个绝缘板之间。

WO 94/11894A1公开了具有30安培额定标称电流的单极断路器单元，其具有操作杆和单个堆叠的灭弧室板用于熄灭电弧。为了帮助熄灭电弧，灭弧室由具有狭缝的热塑性吊架构件制成，灭弧室板插入这些狭缝中并且吊架构件在受电弧侵袭时发出气体。

DE3247681A1公开了具有多个金属片的单个灭弧室堆叠的微型断路器。通过涂覆在金属片中的每个上的气体发出材料的层表面而帮助熄灭电弧。至少一个开关触点连接到电弧角（arc horn）。开关触点的移动方向与气体发出层表面垂直。

在US 2236580中，公开了具有手动操作杆的断路器，其具有采用彼此非平行方式设置的多个金属板的单个灭弧室堆叠。为了帮助熄灭电弧，灭弧室的侧壁构件用硼酸涂覆。

发明内容

本发明的目标是提供用于牵引车辆DC断路器的开关单元、变电站DC断路器和用于组装开关单元的方法，该开关单元未呈现出已知开关单元的缺点，特别具有增加的开断能力并且更易于保持。

根据本公开的方面，提供用于直流（DC）中压断路器的开关单元，其包括：第一开关触点；在第一位置和第二位置之间能移动的第二开关触点，在该第一位置，该第一开关触点与该第二开关触点接触，在该第二位置，该第二开关触点与该第一开关触点分开；定位装置，用于将灭弧室定位在开关单元上，其中该灭弧室包括多个大致上平行的金属板，该定位元件被设置使得在第一开关触点和第二开关触点之间产生的电弧在电弧移位方向上被引导到灭弧室内以便被熄灭；和至少一个气体发出元件，其包括气体发出层，该气体发出层具有面向第一开关触点和第二开关触点的层表面，其中该气体发出元件设置在距第一开关触点和第二开关触点一定距离处，使得在断路器在其标称电流时的中断操作处，第一开关触点和第二开关触点之间的电弧使气体发出层的一部分汽化。