電路斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電能產(chǎn)生和傳輸?shù)念I(lǐng)域。其涉及如獨(dú)立專利權(quán)利要求的前序部分中要求保護(hù)的電路斷路器，其特別設(shè)計(jì)成在發(fā)電站、變電站或其它供電設(shè)施中用于接通和切斷特別是在中壓和高壓范圍中的工作電流和過電流。
【背景技術(shù)】
[0002]此類開關(guān)例如是從歐洲專利申請EP0696040A1和EP0951039A1已知的，這些申請的內(nèi)容和公開內(nèi)容通過對其弓I用完全并入本專利申請的范圍中。
[0003]在通過此類開關(guān)切換高電流期間，特別是在短路的情況下，壓力室中和回流管道中容納的隔離氣體中通常存在10到100 bar范圍內(nèi)的高壓和超過2300K的溫度。在很高電流的情況下，特別是在超過250 kA的范圍中和/或在緊湊構(gòu)造的開關(guān)中，可出現(xiàn)達(dá)到3000K或更高的溫度。結(jié)果，配合到用于隔離氣體的加熱室的回流管道的出口上的構(gòu)造為金屬環(huán)的止回閥的閉塞器可經(jīng)歷塑性應(yīng)變，使得止回閥不再能夠良好地實(shí)現(xiàn)其功能。
[0004]測試證實(shí)了可通過使用具有更堅(jiān)固構(gòu)造的閉塞器來防止或至少大致減小此類塑性應(yīng)變；然而，這同時與止回閥的惰性的增大相關(guān)聯(lián)，使得在促動時，回流管道由所述閥的關(guān)閉不夠快，從而允許隔離氣體從加熱室的非期望逃逸。
[0005]吹氣類型的電路斷路器是從DE29604500U1已知的，其中吹氣活塞涂布有耐熱塑料層，諸如PTFE或聚酰胺，以便提供關(guān)于接觸片的電屏蔽，或防止吹氣活塞上的切換電弧的根點(diǎn)的形成。
[0006]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種消除上述缺點(diǎn)的電路斷路器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]上文提到的和其它的目的通過獨(dú)立專利權(quán)利要求中描述的特征的電路斷路器實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它有利實(shí)施例在從屬專利權(quán)利要求中描述。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器，其可在接通位置與斷開位置之間切換，使得在斷開位置中形成包括弧隙的中斷通路；電路斷路器包括與弧隙氣體連通的用于驟冷氣體的儲存容積，其中所述儲存容積設(shè)有用于驟冷氣體的入口，且其中所述入口還配備有包括閉塞器的閥，借助于其可關(guān)閉入口。閉塞器設(shè)有隔熱涂層。隔熱涂層防止閉塞器的塑性應(yīng)變。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的備選構(gòu)造中，該電路斷路器可在接通位置與斷開位置之間切換，包括第一電力端子和第二電力端子，且其中在接通位置中，在第一電力端子與第二電力端子之間形成導(dǎo)電連接，且在斷開位置中，在第一電力端子與第二電力端子之間形成中斷通路，其中所述中斷通路包括:形成于與第一電力端子導(dǎo)電接觸的第一接觸元件和與第二電力端子導(dǎo)電接觸的第二接觸元件之間的弧隙，與弧隙處于氣體連通的用于驟冷氣體的儲存容積，其中所述儲存容積設(shè)有用于驟冷氣體的入口，且其中所述入口配備有包括閉塞器的閥，借助于其可關(guān)閉入口，閉塞器設(shè)有隔熱涂層。這里，隔熱涂層又防止閉塞器的塑性應(yīng)變。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，隔熱涂層包括塑料，優(yōu)選聚合物。出于此目的，熱固性塑料是特別優(yōu)選的，因?yàn)槠渲敝疗浞纸鉁囟榷急３謩傂?，從而特別地防止微滴的形成。在一些情況下，此類微滴以彈性體出現(xiàn)，且特別是以熱塑性聚合物出現(xiàn)，通常導(dǎo)致對應(yīng)的塑料在分解溫度范圍內(nèi)或超過其的溫度下的燃燒，特別是通過由此形成的微滴或滴落物的點(diǎn)燃。包括環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的塑料的使用是特別優(yōu)選的。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選進(jìn)一步發(fā)展中，隔熱涂層包括結(jié)合一種或多種填料材料的塑料，特別是環(huán)氧樹脂或環(huán)氧樹脂系統(tǒng)，其特別展示在塑料體積各處的至少大致均勻的分布。特別地，陶瓷粉末(例如，氧化鋁)可用作填料材料；然而，在使用粉末形式的硫化鉬的測試中也獲得了良好的結(jié)果。填料材料提高塑料的耐火性，且總體上改善隔熱涂層和涂布的閉塞器兩者的機(jī)械穩(wěn)定性。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，選擇用于隔熱涂層的材料(特別是上文所述類型的塑料)展示λ彡10ff/(mK)的低導(dǎo)熱率λ，其中λ彡1.0W/(mK)是優(yōu)選的，且λ彡0.3ff/(mK)是特別優(yōu)選的。這允許甚至在具有大約幾十ym的厚度的相對薄的涂層的情況下實(shí)現(xiàn)充分的隔熱。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，選擇用于隔熱涂層的材料(特別是上文所述類型的塑料)展示E彡5GN/m2的彈性模量E，其中E彡10GN/m2是優(yōu)選的，且E多20GN/m2是特別優(yōu)選的。特別是與包括具有相對低的彈性模量的金屬(特別是包括鋁、鎂等)的閉塞器組合，與形成在閉塞器與隔熱涂層之間的類型的堅(jiān)固且不可逆的材料結(jié)合組合，這導(dǎo)致增大的剛性，特別是在環(huán)形閉塞器中，從而減小了與斷開過程相關(guān)聯(lián)的閉塞器中的塑性應(yīng)變。
[0014]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，選擇用于隔熱涂層的材料(特別是上文所述類型的塑料)展示α彡20*10 6/Κ的縱向熱膨脹系數(shù)α，其中α ( 15*10 6/Κ是優(yōu)選的，且α ( 10*10 6/Κ是特別優(yōu)選的。特別是與包括具有相對高的縱向熱膨脹系數(shù)的金屬(特別是包括鋁、鈹、鎂等)的閉塞器組合，與形成在閉塞器與隔熱涂層之間的類型的堅(jiān)固且不可逆的材料結(jié)合組合，這導(dǎo)致與中斷過程相關(guān)聯(lián)的閉塞器中的塑性應(yīng)變的減小。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，選擇用于隔熱涂層的材料為塑料，其展示Ts多293K的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Ts，其中Ts多323K是優(yōu)選的，且T 373K是特別優(yōu)選的。選擇具有高玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的塑料確保在高溫下的極高穩(wěn)健性，從而允許與斷開操作相關(guān)聯(lián)的閉塞器中的塑性應(yīng)變的特別有效的減小。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的另一個優(yōu)選的進(jìn)一步發(fā)展中，用于隔熱涂層的材料為陶瓷材料或全氟化碳，特別是聚四氟乙烯(PTFE)。
【附圖說明】
[0017]在附圖中:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的局部軸向縱截面；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的對應(yīng)于圖1中的區(qū)域A的局部放大；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個優(yōu)選示例的電路斷路器的第一閉塞器的橫截面。
[0018]原則上，相同的參考標(biāo)號表示相同的構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1示出了表示為左側(cè)上的接通位置和右側(cè)上的斷開位置的根據(jù)本發(fā)明的電路斷路器的局部軸向縱截面，特別是發(fā)電機(jī)電路斷路器。電路斷路器設(shè)有殼體1，其構(gòu)造成圍繞沿軸向定向的切換軸線2的至少基本上旋轉(zhuǎn)對稱的布置。殼體1包括上殼體元件3和下殼體元件4，兩者都是金屬，其由絕緣材料的圓柱形中間殼體元件5連接。上殼體元件3和下殼體元件4分別連接到電路斷路器的第一電力端子和第二電力端子。整個殼體1填充有隔離氣體，優(yōu)選SF6，其用作驟冷氣體。
[0020]在中間殼體元件5的水平處，額定電流通路構(gòu)造在外側(cè)，包括分別連接到上殼體元件3和下殼體元件4的沿軸向間隔開的周向的固定額定電流觸頭一上固定額定電流觸頭6和下固定額定電流觸頭7，以及可動額定電流觸頭8，其具有橋接固定額定電流觸頭6、7之間的間隙的連續(xù)的一系列周向接觸指部?？蓜宇~定電流觸頭8連接到未顯示的切換機(jī)構(gòu)上，借助于該切換機(jī)構(gòu)，可動額定電流觸頭可沿軸向方向在電路斷路器的接通位置與電路斷路器的斷開位置之間移位，在電路斷路器的接通位置中其橋接上固定額定電流觸頭6與下固定額定電流觸頭7之間的空隙，在電路斷路器的斷開位置，其形成與上固定額定電流觸頭6的間隙。
[0021]上殼體元件3在其下端處由第一水平隔板9封閉。后者承載滅弧觸頭布置10的固定元件。第一隔板9中的中心開口承載郁金香(tulip)觸頭11形式的第一接觸元件，其設(shè)有向下且相對于切換軸線2傾斜定向且由槽口分開的連續(xù)的一系列周向彈性接觸指部。電絕緣材料的噴嘴12布置成與郁金香觸頭11相反且包圍切換軸線2，其構(gòu)造為朝其上端變窄的圓錐的形式。還提供良好的導(dǎo)電結(jié)合的配合至下殼體元件4的滑套13承載接觸棒14形式的第二接觸元件，其可通過切換機(jī)構(gòu)沿軸向移位，且其在電路斷路器的接通位置突入郁金香觸頭11中，且在其外部通過其接觸指部接觸。結(jié)果，后者經(jīng)歷彈性應(yīng)變，使得它們將相對較高的接觸壓力施加到接觸棒14?；?3固定到第二隔板15，第二隔板15在其上端處封閉下殼體元件4。噴嘴12固定在第二隔板15中的中心開口中。
[0022]在電路斷路器的斷開位置中，接觸棒14被向下拉，使得其末梢位于噴嘴12下方?；∠?6然后形成在郁金香觸頭11與接觸棒14之間。如果在電路斷路器從接通位置切換至斷開位置的切換過程開始時，足夠高的電流在第一電力端子與第二電力端子之間流動，則在切換過程結(jié)束時將在上述接觸元件之間的弧隙16中產(chǎn)生電弧17。弧隙16由用作加熱室18的連續(xù)的且環(huán)形的儲存容積包繞。加熱室18通過間隙連接到弧隙16，該間隙將郁金香觸頭11與噴嘴12分開，從而形成周向吹氣槽口 19。吹氣槽口 19因此形成開口，且用作與弧隙16相反定向的吹氣開口。在其外部，加熱室18由隔熱材料的周向第三隔板20包圍，其用作加熱室的隔熱物。
[0023]在其上端處，弧隙16與壓力室25連通，通過郁金香觸頭11的接觸指部的端部形成的開口與壓力室25分開，壓力室由向上延伸的郁金香觸頭11、電絕緣材料構(gòu)造的連續(xù)環(huán)形蓋26和鋼帽27包圍，由此鋼帽27利用介入的空隙包繞蓋26，且在其外部與第一隔板9接合。蓋26和布置得與其有空隙的帽27包圍回流管道28，回流管道28圍繞切換軸線2旋轉(zhuǎn)對稱，且其在壓力室25的第一區(qū)域中在所有側(cè)沿徑向向外引導(dǎo)，且在第二區(qū)域轉(zhuǎn)向下，且沿軸向方向引導(dǎo)至加熱室18。因此，回流管道28的有效截面區(qū)域在第一區(qū)域中從切換軸線沿向外方向連續(xù)地延伸。從回流管道28到加熱室18的開口形成用于隔離氣體的入口。開口配備有第一止回閥，其設(shè)有第一閉塞器，閉塞器構(gòu)造成優(yōu)選為彈性鋼的周向和剛性的第一金屬環(huán)29。第一金屬環(huán)29的面向回流管道28的背面設(shè)有環(huán)氧樹脂的隔熱涂層29a。壓力室25借助于排氣口與上殼體元件3的內(nèi)部連通，其用作排氣室30，帽27設(shè)有中心排氣開口 31。在其下端處，弧隙16與下殼體元件4中的另一個排氣室30’連通。
[0024]第二隔板15設(shè)有分布在其圓周上的多個(例如，四個)吹氣缸21，其中吹氣活塞22由切換機(jī)構(gòu)促動，它們借助于吹氣管道23分別連接到加熱室18。第二止回閥安裝在吹氣管道23進(jìn)入加熱室18的開口處，其設(shè)有構(gòu)造為周向且剛性的第二金屬環(huán)24的第二閉塞器。
[0025]詳細(xì)而言，斷開操作如下進(jìn)行:
從圖的左側(cè)上表示的接通位置開始，切換機(jī)構(gòu)(未顯示)使可動額定電流觸頭8、接觸棒14