[发明专利]电气中断装置

说明书

公开了一种用于切换电路中的短路电流的电气中断装置。该装置包括抽真空外壳(58)；第一和第二电极(54、56)，其至少部分地位于外壳内。第一和第二电极(54、56)由轨道间隙隔开。提供可在闭合电路位置和断路位置之间相对于第一和第二电极(54、56)移动的第三电极(52)，由此在移动期间在第三电极(52)和第一和第二电极(54、56)中的至少一个之间产生电弧。一旦产生，电弧由第一和第二电极(54、56)引导远离第三电极(52)。

技术领域

本发明涉及一种电气中断装置。特别地，涉及一种用于切换电路中的短路电流的抽真空电气中断装置。

背景技术

电气中断或切换装置用于中压电气设备中。最广泛使用的是真空切换装置，通常称为真空中断器。真空切换装置典型地用作切换装置的一部分，这是用于控制，保护和隔离电气设备和电路的电气部件的组合的广义术语。开关设备通常包括切换装置，例如真空中断器，用于施加力以切换切换装置的致动器，以及用于检测电气设备/电路中的切换要求(包括故障)的检测系统。

众所周知，真空中断器用于在输电和配电中切换高电流。在已知的真空中断器中，一对电极或触点封装在绝缘真空容器内，如图1中的简化形式所示。一个触点(10)固定在适当位置，另一个触点(11)可以通过外部致动器移动以分离两个触点并导致或破坏电流的产生。该接点通过真空室(12)的壁的移动通常由波纹管(13)实现。触点主要由高导电率材料制成，通常是铜，但接触表面(14)由特殊材料制成，例如铜铬合金。未示出金属屏蔽物，其防止通过电弧放电而蒸发的金属沉积在真空容器的绝缘部分的内部。

当触点分离时，在真空中抽出电弧，并且必须控制该电弧以防止在电弧消除之前的时间内损坏接触表面。电弧控制通常通过磁场实现，该磁场通过使被切换的电流在其通向接触表面的路上的圆形路径行进来产生。通常使用两种形式的电弧控制：轴向和径向磁场电弧控制。

用于轴向磁场电弧控制的触点在图2中示出，图2是触点组件的横截面。将电流带到每个接触表面的接触杆(21)在接触表面下方形成杯子形(22)，并且在杯子的侧面切割出倾斜的槽(23)，使电流以螺旋形路径朝向接触表面的边缘流动，从此扩散到接触表面上。这种形式的电流产生磁场，该磁场通常在组件的轴线方向上。第二触点具有与第一触点相同的槽，并且两个触点的磁场组合形成磁场，该磁场通常在接触表面的整个区域上沿着轴向方向。现在在高电流下，电弧具有收缩的趋势，使得电弧不会均匀地分布在接触表面上，而是通常集中在表面上的单个点处。该点处的集中电流导致触点的熔化和腐蚀，并且必须避免。轴向磁场的作用是使电弧在接触表面上更均匀地扩散。

用于径向磁场电弧控制的一种形式的触点在图3中示出。在这种情况下，除了第二触点中的槽以与第一触点中的槽相反的方向切割之外，该结构是类似的。其效果是电流协作以在接触表面的边缘处产生径向场。然后电动机效应起作用，从而使触点边缘处的电弧电流沿圆周路径移动。电弧收缩仍然发生，但由于电弧保持移动，因此避免了对接触表面的损坏。不需要中心区域，并且接触表面(31)以环的形式制成。

已知的真空中断器设计具有一些缺点，现在对其进行解释。

由于电流占据的路径长度更长并且特殊接触材料的电阻更高，先前描述的触点具有比具有铜制对接触点的普通棒更高的电阻。这意味着当正常负载电流连续流过闭合的触点时，在接触区域中有更多的加热。这倾向于加热整个装置，从而降低了装置可承载的最大可能负载电流，还有浪费电力。

已知的真空中断器中的接触组件由于要制造和组装的部件的数量大并且需要对接触表面使用特殊的材料，因此制造昂贵。

已知类型的真空中断器本质上是圆柱形的，这意味着陶瓷绝缘体必须制成挤压件，这是一种昂贵的工艺。如果中断器可以具有盒形真空封壳，则可以将陶瓷部分制成压制件，这是一种便宜得多的工艺。