[发明专利]密封低压高分断能力熔断器

说明书

本发明涉及一种具有空心体的NH熔断器，所述空心体限定出切换空间并且具有至少一个开口，其中埋入在石英砂中的可熔断导体设置在所述切换空间中，其中所述开口用盖元件封闭，并且其中导电连接到所述可熔断导体的相关联的接触件设置在所述盖元件上。

NH熔断器，即低压高性能熔断器，涉及被设计用于低压网络系统的可熔断熔断器。该可熔断熔断器是当流过熔断器的电流强度在给定时段超过给定值时通过可熔断导体的熔断来断开电路的过电流保护装置。公知的高性能熔断器形式的NH熔断器设计确保可靠地切断高达100kA的故障电流，其中额定电流可至多达1.6kA。NH熔断器尤其应用于公共电网，例如变电站和主要配电系统。

例如在中国，依据国家标准，NH熔断器也可用于公共电网系统的户外区域。用于户外区域是指在建筑物以外并且产生的结果是熔断器直接露天设置并暴露在无保护的天气条件下。这种公知的用于户外区域的NH熔断器基本上仅包括自由可熔断导体，即其直接暴露于环境影响。

这种用于户外区域的NH熔断器的可熔断导体通常包括铜或锌合金。如果在足够长的时段内预定的电流强度流过熔断器或可熔断导体，则结果是，电流流动生成的热量使得熔断器或可熔断导体熔断并断开电路，即切断熔断器。

然而，值得注意的是，在包括自由可熔断导体并设置在户外区域的NH熔断器特别是在风化作用影响的情况下，经常发现其是有问题的。因此，例如可熔断导体可发生腐蚀作用。然而，由于可熔断导体的这种腐蚀，不可能实现稳定的开关特性。另外，这种具有自由可熔断导体的NH熔断器涉及不足的电流限制。当可熔断导体熔断时，可熔断导体的一部分根据待切断的电流的大小被汽化，由此产生等离子体，藉由该等离子体，电流流动可按电弧的形式出现。作为这种电弧的结果，当熔断器被切断时，电流可暂时继续流过熔断器。电弧的产生也受该可熔断导体周围的介质的成分或条件影响。因此，在可熔断导体安装在露天的情况下，高等级的空气湿度会增加周围空气的导电性，结果促进了不利的电弧产生。最后，在熔断器切换并且可熔断导体熔化时，熔化的导体材料可从熔断器滴下。在NH熔断器安装在公共空间的电线杆上的情况下，例如在中国电网系统中，这会给这些设备附近的人带来严重的健康威胁。

考虑到所述背景，因此本发明的目的是提供一种用于户外区域的NH熔断器，以确保即使在切换的情况下也能提供高安全水平和高等级的电流限制以及稳定且能可靠地预测的开关特性。

根据本发明，通过密封NH熔断器的切换空间来实现所述目的。

根据本发明所述的“密封”是指至少相对于环境湿度完全密封切换空间。在户外使用熔断器的情况下，这是指密封的完整性确保用于温度约在-30℃和+50℃之间，相对空气湿度约在10％和100％之间，风压高达700帕以及海拔高度为2000米以上。

将可熔断导体埋入在石英砂中的事实意味着当所述可熔断导体熔化时，石英砂也开始熔化，从而消耗来自可熔断导体的能量。此外，该石英砂还具有绝缘作用。其结果是避免产生电弧并实现高等级的电流限制。尤其是阻止了如在自由可熔断导体的情况下可能发生的在电路中断的区域中的等离子体形成。熔断器的开关特性的特征在于其允许通过I2t值，即通过熔断器的电流的平方相对于时间的积分值。与熔断器的欧姆电阻相乘，I2t值描述了在熔断器不切换的情况下能允许的能量值。在这方面，加热能力，即在可熔断导体处的电流热量，取决于电流的平方并导致在给定时间内的给定温度。如果超过I2t值，则所述电流导致能引起熔断器切换的温度。更精确地，所产生的温度变得如此之高从而致使可熔断导体熔化并且通过熔断器的电流被切断。该限制加热能力可通过为可熔断导体施加焊料来精确设定。因此，例如可熔铜导体的熔化温度为1083℃。通过施加焊料，熔化温度可以降低到约170℃。在这方面，在足够的加热能力的情况下，焊料首先熔化并扩散到可熔铜导体中，在这种情况下，形成液体合金，由于其熔化温度低于纯的可熔断导体的熔化温度，因而该液体合金导致可熔断导体中断。

可熔断导体在石英砂中的设置有利地在空心体内实施，该空心体限定出切换空间并随后保持具有埋入式可熔断导体的石英砂。然而在这方面有风险，由于切换熔断器时产生的热量，空心体中的压力增加，这可能会导致熔断器损坏甚至因此造成爆炸。特别是考虑到在非常高的温度下，切换熔断器时产生的液体熔化产物给附近的人带来严重的受伤威胁。如果在公共空间中设置这些熔断器则该情况尤其如此。此外，爆炸时，也存在进一步损坏电力网络系统及附近的物品的风险。