[發明專利]密封低壓高分斷能力熔斷器

在審

• 申請號: 201480051816.5
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN105765688A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: L·桑德哈格
• 申請（專利權）人: EFEN有限公司
• 主分類號: H01H85/00
• 分類號: H01H85/00;H01H85/045;H01H85/153;H01H85/32
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 錢孟清

本發明涉及一種具有空心體的NH熔斷器，所述空心體限定出切換空間并且具有至少一個開口，其中埋入在石英砂中的可熔斷導體設置在所述切換空間中，其中所述開口用蓋元件封閉，并且其中導電連接到所述可熔斷導體的相關聯的接觸件設置在所述蓋元件上。

NH熔斷器，即低壓高性能熔斷器，涉及被設計用于低壓網絡系統的可熔斷熔斷器。該可熔斷熔斷器是當流過熔斷器的電流強度在給定時段超過給定值時通過可熔斷導體的熔斷來斷開電路的過電流保護裝置。公知的高性能熔斷器形式的NH熔斷器設計確保可靠地切斷高達100kA的故障電流，其中額定電流可至多達1.6kA。NH熔斷器尤其應用于公共電網，例如變電站和主要配電系統。

例如在中國，依據國家標準，NH熔斷器也可用于公共電網系統的戶外區域。用于戶外區域是指在建筑物以外并且產生的結果是熔斷器直接露天設置并暴露在無保護的天氣條件下。這種公知的用于戶外區域的NH熔斷器基本上僅包括自由可熔斷導體，即其直接暴露于環境影響。

這種用于戶外區域的NH熔斷器的可熔斷導體通常包括銅或鋅合金。如果在足夠長的時段內預定的電流強度流過熔斷器或可熔斷導體，則結果是，電流流動生成的熱量使得熔斷器或可熔斷導體熔斷并斷開電路，即切斷熔斷器。

然而，值得注意的是，在包括自由可熔斷導體并設置在戶外區域的NH熔斷器特別是在風化作用影響的情況下，經常發現其是有問題的。因此，例如可熔斷導體可發生腐蝕作用。然而，由于可熔斷導體的這種腐蝕，不可能實現穩定的開關特性。另外，這種具有自由可熔斷導體的NH熔斷器涉及不足的電流限制。當可熔斷導體熔斷時，可熔斷導體的一部分根據待切斷的電流的大小被汽化，由此產生等離子體，藉由該等離子體，電流流動可按電弧的形式出現。作為這種電弧的結果，當熔斷器被切斷時，電流可暫時繼續流過熔斷器。電弧的產生也受該可熔斷導體周圍的介質的成分或條件影響。因此，在可熔斷導體安裝在露天的情況下，高等級的空氣濕度會增加周圍空氣的導電性，結果促進了不利的電弧產生。最后，在熔斷器切換并且可熔斷導體熔化時，熔化的導體材料可從熔斷器滴下。在NH熔斷器安裝在公共空間的電線桿上的情況下，例如在中國電網系統中，這會給這些設備附近的人帶來嚴重的健康威脅。

考慮到所述背景，因此本發明的目的是提供一種用于戶外區域的NH熔斷器，以確保即使在切換的情況下也能提供高安全水平和高等級的電流限制以及穩定且能可靠地預測的開關特性。

根據本發明，通過密封NH熔斷器的切換空間來實現所述目的。

根據本發明所述的“密封”是指至少相對于環境濕度完全密封切換空間。在戶外使用熔斷器的情況下，這是指密封的完整性確保用于溫度約在-30℃和+50℃之間，相對空氣濕度約在10％和100％之間，風壓高達700帕以及海拔高度為2000米以上。

將可熔斷導體埋入在石英砂中的事實意味著當所述可熔斷導體熔化時，石英砂也開始熔化，從而消耗來自可熔斷導體的能量。此外，該石英砂還具有絕緣作用。其結果是避免產生電弧并實現高等級的電流限制。尤其是阻止了如在自由可熔斷導體的情況下可能發生的在電路中斷的區域中的等離子體形成。熔斷器的開關特性的特征在于其允許通過I2t值，即通過熔斷器的電流的平方相對于時間的積分值。與熔斷器的歐姆電阻相乘，I2t值描述了在熔斷器不切換的情況下能允許的能量值。在這方面，加熱能力，即在可熔斷導體處的電流熱量，取決于電流的平方并導致在給定時間內的給定溫度。如果超過I2t值，則所述電流導致能引起熔斷器切換的溫度。更精確地，所產生的溫度變得如此之高從而致使可熔斷導體熔化并且通過熔斷器的電流被切斷。該限制加熱能力可通過為可熔斷導體施加焊料來精確設定。因此，例如可熔銅導體的熔化溫度為1083℃。通過施加焊料，熔化溫度可以降低到約170℃。在這方面，在足夠的加熱能力的情況下，焊料首先熔化并擴散到可熔銅導體中，在這種情況下，形成液體合金，由于其熔化溫度低于純的可熔斷導體的熔化溫度，因而該液體合金導致可熔斷導體中斷。

可熔斷導體在石英砂中的設置有利地在空心體內實施，該空心體限定出切換空間并隨后保持具有埋入式可熔斷導體的石英砂。然而在這方面有風險，由于切換熔斷器時產生的熱量，空心體中的壓力增加，這可能會導致熔斷器損壞甚至因此造成爆炸。特別是考慮到在非常高的溫度下，切換熔斷器時產生的液體熔化產物給附近的人帶來嚴重的受傷威脅。如果在公共空間中設置這些熔斷器則該情況尤其如此。此外，爆炸時，也存在進一步損壞電力網絡系統及附近的物品的風險。