[发明专利]具有包括空气和屏栅的单相隔离的开关设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压开关设备，包括以单相隔离的布局方式相互串联上下放置的断路器和隔离开关以及分别用于操作断路器和隔离开关的操作杆。

这种开关设备及其所包括的每一部件都是众所周知的。

背景技术

作为现有技术以及与本发明相关技术领域中的第一个例子，一种适用于10kV范围内交流电压的开关设备，具有一个断路器单元和一个隔离开关单元，其被相互垂直放置并彼此靠近，并且被置于一个通过常压空气来实现电气绝缘的腔室内。

在这种开关设备中，断路器单元可由用于电连接和切断的第一构件驱动。相类似地，隔离开关单元可通过第二构件实现电连接和切断。

对于具有上述特性的开关设备，构造不同的空气隔离是已知的，但这种开关设备，从断路器和隔离的角度来看，要求较大的隔离距离，从而增大了构造体积。

就此而言，隔离距离的选择需要考虑到空气的瞬时湿度及其含盐量和杂质含量，在实际中这种开关设备需要大而笨重的腔室。

为了减小必需的隔离距离，整个开关设备或至少开关设备的部件要被内置于一个密封的“箱体”中，该箱体是气密的，其被充满了正压的气体，如六氟化硫（SF₆）气体。该箱体还应包括不同的机械元件，其中一个与电压相连，即具有正常相电压或主电压（通常具有不同的异相三相电压），而另一端接地，其具有地电位（0级）。

采用正压下的SF₆充气气体的原因在于，该气体被证明是高效的防弧或分断介质，相较于纯净的空气隔离而言更好更快，并能够扑灭所产生的电弧，最重要的是能够在高压下切断高功率和高交变电流。SF₆还具有更好的绝缘性能，可被用于获得更短的隔离距离。但是，SF₆为温室气体，因此需要复杂而昂贵的处理，不仅是因为其需要采用气密性的容器或箱体，还因为其会对温室效应起到负面的作用。

此外，在每一次的分断的过程中，该气体就会产生具有腐蚀性的残留物。

断路器单元还具有其他已知设计，例如，通过在高正压下将强气流或气波对准所产生的电弧来灭弧，以及将气流或气波直接对准预计电弧的传播和长度。当然，这就意味着需要额外的设备，从而使得开关设备的构造更加复杂，造价也更高。

在用于三相网络的开关设备中，由于所可能产生的飞弧仅仅会发生在相与地电位之间，而绝不会发生在相与相之间，因此，可以对每个从开关设备引出的带电导线进行单相隔离。这就需要所采用具有复杂的几何设计的零部件，以及开关设备内非常庞大的构造。

现有技术中还提到可以在击穿点周围产生空气负压（真空），从而有助于减少击穿点上电弧的产生和/或影响，并且还可有助于消灭已产生电弧的趋势。这些所谓的真空断路器在已知的具有复杂固体绝缘形状的设计中是绝缘的。这种固定绝缘通常是环氧铸模树脂。将环氧的可移动部件烧固成具有复杂的几何形状是一种非常昂贵的方式。

综上所述，可以注意到的是现有的开关设备需要较大的空间和/或复杂的设计和/或采用从环境的角度来讲不太合适的材料，例如绝缘油、SF₆气体等。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够消除上述缺陷的开关设备，以及一种空气隔离的紧凑型开关设备。

这一目的可以通过采用两种不同类型的单相隔离来实现，所述单相隔离分别用于断路器隔离开关单元以及从所述开关设备下侧引出的相线。

这样，该开关设备可以被独立地设置成具有大气环绕的开关设备。特别地，通过由空气隔离构成的断路器隔离开关单元的单相隔离来实现。

从开关设备下侧引出相线的单相隔离由合成材料构成，优选为附着在所述相线上的可收缩塑料。由于结构简单，可以附着多种不同类型的隔离层。除了采用可收缩塑料以外，还可以将导线浸渍在热收缩塑料或热塑性材料中。或者，在导线上喷若干层。

上述断路器隔离开关单元中的断路器，能够分断至少2000A的电流，并且无需诸如SF₆气体来作为分断介质或隔离介质。因此，优选采用已知的真空断路器，或其他无需封装SF₆气体的断路器，作为分断介质或隔离介质。除此之外还节省了空间。

根据本发明的设计，断路器隔离开关单元被内置于一个空间内，其中在所述空间内，大气压空气构成了单相隔离，所述空间与具有从下侧引出的相线的开关设备的部分是分开的，其优势在于所述引出相线能够被引向所期望的方向，而所期望的方向独立于断路器隔离开关单元执行机构方向。