[發明專利]提供電流中斷、隔離和接地的三位置真空斷續器隔離開關

有效

• 申請號: 200710103519.2
• 申請日: 2007-02-25
• 公開（公告）號: CN101106034A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: P·G·斯拉德;E·D·泰勒
• 申請（專利權）人: 伊頓公司
• 主分類號: H01H33/66
• 分類號: H01H33/66;H01H33/662;H01H33/664;H01H33/666
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 楊曉光;李崢

技術領域

本發明總體涉及電路斷續器，尤其涉及真空電路斷續器，如，真空電路斷路器。本發明還涉及提供接地功能的隔離開關。

背景技術

電路斷續器為電力系統的電力故障狀況，如電流過載和短路，提供保護。盡管可能使用寬范圍的機械的或電動機械的驅動機構，電路斷續器通常包括彈簧動力操作機構，其響應異常情況，打開電氣接觸件，以中斷通過電力系統的導體的電流。

真空電路斷續器(如，真空電路斷路器；真空自動重合開關；其它真空開關設備)包括置于絕緣外殼中的可分離的接觸件。真空電路斷續器，例如，用于在約1000伏以上操作的系統的電源電路斷路器，通常使用真空開關(不要和真空開關設備混淆)，如真空斷續器(不要和真空電路斷續器混淆)，如開關元件。一般，可分離接觸件中的一個相對于絕緣外殼和外部電導體固定，其中外部電導體和電路互連以被真空電路斷續器控制。另一個可分離接觸件是活動的。該活動的接觸組件通常包括具有圓形截面的柄，其一端為活動的接觸件，該端封裝在真空斷續器的真空殼中(如，真空室；真空瓶)；并且在另一端具有驅動機構，該另一端在真空殼外部。該驅動機構提供動力，以將活動接觸件移進或移出與固定接觸件的接合。因此，真空斷續器具有兩個位置：開和關。

真空斷續器通常被用于，例如，可靠地中斷中壓交流(AC)電流，以及幾千安培或更高的高壓AC電流。通常，為多相電路的每一相提供一個真空斷續器，并且幾相的真空斷續器被共同的操作機構同時致動，或者被單獨的操作機構單獨地或獨立地致動。

已知提供三位置開關和隔離裝置，包括氣絕緣開關斷開器和隔離器，適于用在中壓開關設備中。用于閉合、斷路、隔離和接地的接觸片被設置在圓筒內的通常具有約202kPa絕對值的氣壓的六氟化硫(SF₆)氣體中。該接觸片能夠處于三個位置：閉合、打開和接地。考慮到電弧，這種三位置開關和隔離裝置通常只能中斷或中止很適中的電流水平。已知可以將這種三位置開關和隔離裝置與進行電流中斷的斷路器或熔絲串聯。

圖1A-1E分別示出了真空斷續器2和隔離開關4在閉合、打開、隔離、中間和接地位置的串聯組合。圖1A示出了處于閉合位置的真空斷續器2和串聯的隔離開關4。圖1B示出了處于打開位置的真空斷續器2，以中斷AC電流5，串聯的隔離開關4仍然被閉合。打開(中斷)位置保持所有電弧放電在真空斷繼器2中進行。圖1C示出了處于打開位置的真空斷續器2，并且串聯的隔離開關4也被打開，以獲得負載6的完全斷開(即隔離)。圖1D示出了處于接地位置的串聯隔離開關4，真空斷續器接觸件8被打開。在圖1E中，真空斷續器2被移動到閉合位置，串聯隔離開關4仍然處于接地位置。因此，真空斷續器2的負載側10可以安全地繼續工作。

已有的方案將開關功能(即，電流中斷)、隔離(對母線)功能、和接地(對負載母線)功能都結合在真空斷續器的一個真空殼中。例如，參見Kajiwara，Satoru等人的“Development?of?24-kV?Switchgear?withMulti-functional?Vacuum?Interrupters?for?Distribution”，Hitachi?Review，Vol.49，No.2，2000，pp.93-100；和美國專利NO.6720515。這種真空斷續器具有四個位置：開、關、隔離和接地。這些已有方案都具有固有的缺點，即真空殼中的打開接觸件間隙在合適的高電壓脈沖(如，由閃電導致的相對高的電壓脈沖)下具有擊穿的有限概率。此外，在電流中斷期間產生的電弧放電后果可能導致線路和接地件之間的擊穿，而不是線路和中斷接觸件。Jüttner，“Instabilities?of?prebreakdown?currents?in?vacuum?I：latebreakdowns”，J.Phys.D：Appl.Phys.32，pp.2537-43(1999)。

如果在隔離功能期間(即，在四位置真空斷續器的關位置之后，但是在接地位置之前)發生擊穿，那么可能違反介質配合的標準要求，并可能潛在地危及在真空斷續器的負載側的人員。

此外，四位置真空斷續器具有比電流真空斷續器的設計顯著地更復雜的設計，因此，其制造將更困難，并且將更加昂貴。

因此，真空電路斷續器有改進的空間。

需要一種可靠地提高介質的配合、并使隔離功能期間的擊穿機率最小的真空電路斷續器，而不顯著地增加總成本。

發明內容