开关设备和相关的开关设施制造技术

本发明专利技术涉及开关设备和相关的开关设施。其中，所述开关设备用于将电力线与至少一个相联的电负载连接/断开，所述开关设备包括至少一个相，所述相具有壳体，所述壳体容置与对应的固定触头联接/分离的活动触头。所述相包括具有绝缘支撑件的电半导体组件，所述绝缘支撑件与彼此串联地电连接的多个半导体器件操作性地相联；所述多个半导体器件与所述固定触头和所述活动触头相联且电连接至所述固定触头和所述活动触头，其中，所述组件构造成安装至所述壳体中，从而环绕固定触头和联接至固定触头时的活动触头中的至少一个的至少一部分。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于将电线与至少一个相联的电负载连接/断开的开关设备，并且涉及一种包括这种开关设备的开关设施。
技术介绍
如已知，在电路中安装开关设备以便将电力线与一个或多个相联的电负载连接/断开。已知的开关设备包括至少一个相或极杆，其具有活动触头，该活动触头可在第一连接位置和第二分离位置之间移动，所述第一连接位置中所述活动触头与对应的固定触头联接(开关设备闭合)，所述第二分离位置中所述活动触头与固定触头分离(开关设备断开)。例如，如果电负载由一组电容器形成，则提供开关设备用于将AC (交流)中压线与所述 电容器组操作性地相联。通过断开或闭合所述开关设备，在电力线上添加或移除无功功率。开关设备的每个相与电力线和相联的电负载电连接，使得电流可以通过由联接的固定触头和活动触头提供的主导电路径在电力线和负载之间流动。通过活动触头与对应的固定触头的分离来中断流动的电流，例如在故障情况下。在这些已知的解决方案中，开关设备的每个相可以设置有大量半导体器件，所述半导体器件彼此串联地电连接并且适合于阻断在阻断方向上流过其中的电流和传导在允许方向上流过其中的电流。相的全部半导体器件操作性地并联电连接至由联接的活动触头和固定触头提供的主电流路径。所述大量半导体器件取决于这样的事实，即每个半导体器件不能经受特定界限操作值(对标准器件来说典型地为约IkV)以上的张力值。如已知，通过恰好地使活动触头的运动与流过开关设备的相的交流电流的波形同步，由半导体器件提供的导电路径可以有利地用于流动的电流，从而避免或至少减少开关设备断开操作期间(当电线从负载例如电容器组断开时)电弧的产生，并限制闭合操作期间(当电线联接至负载例如电容器组时)的突入电流和瞬时电压。在目前的技术现状中，尽管已知的解决方案以相当令人满意的方式来执行，仍然存在进一步改进的理由和期望，尤其是涉及半导体器件结构上的布局和它们相对于与其相联的开关设备的其余零件的定位。
技术实现思路
这种设备通过下述的开关设备来实现，所述开关设备用于将电力线与至少一个相联的电负载连接/断开，所述开关设备包括至少一个相，所述相具有壳体，所述壳体容置与对应的固定触头联接/分离的活动触头。所述相包括具有绝缘支撑件的电半导体组件，所述绝缘支撑件与彼此串联地电连接的多个半导体器件操作性地相联；所述多个半导体器件与所述固定触头和所述活动触头相联且电连接至所述固定触头和所述活动触头，其中，所述组件构造成安装至所述壳体中，从而环绕固定触头和联接至固定触头时的活动触头中的至少一个的至少一部分。在下面的描述中，将描述根据本专利技术的开关设备，这种描述通过特别参考所述开关设备将AC中压线与电容器组连接/断开的应用来进行，这种描述不旨在以任何方式限制所述开关设备在更低或更高的操作电压范围中和/或用于不同目的的可能应用。应该指出的是，本说明书中使用的术语“中压”指的是额定电压从IkV直到几十kV例如52kV的电气应用。例如，根据本专利技术的开关设备可以构想为混合式电路断路器，其在电路中出现电气故障例如短路故障时将电力线从相联的电负载断开。附图说明通过对图示于附图中的示例性但非排它的根据本专利技术的开关设备的实施方式的描述，进一步的特征和优点将更显而易见，在所述附图中 -图I是根据本专利技术的开关设备的立体图；-图2至4是图I中的开关设备的壳体内部的截面图，图中活动触头占据三个不同位置；-图5是电半导体组件的第一实施方式的交叉(或截面)图，所述电半导体组件适合于用在根据本专利技术的开关设备中；-图6是图5中的组件的分解图；-图7是图5的组件中使用的印刷电路板的平面图；-图8是具有安装在其上的二极管和电阻器的图7中的印刷电路板的立体图；-图9示出已被卷起时的图8中的印刷电路板；-图10和11分别是电半导体组件的第二实施方式的立体图和分解图，所述电半导体组件适合于安装至根据本专利技术的开关设备的壳体中；-图12示出流过根据本专利技术的开关设备的相的交流电流的一段。具体实施例方式图I图示了根据本专利技术的多相开关设备I的示例性实施方式，它适合于将电力线例如AC (交流)中压线与至少一个相联的电负载连接/断开。为了简化起见，在下面的描述中将仅参考开关设备I的一个相2 ;但应该理解的是，以下内容适用于根据本专利技术的开关设备I的所有相2。图I中图示的开关设备I包括例如三个相2、或极杆2，其每一个均电连接至电力线的对应相和相联的电负载。根据对开关设备I的具体应用的要求，相2的数目可以不同于图示的数目。每个相2包括可与对应的固定触头5联接/分离的活动触头4 (见图2至4)。固定触头5和活动触头4分别电连接至第一端子6和第二端子7，所述端子适合于将相2与相联的电负载和电力线的对应相连接。每个相2包括电半导体组件(或电组件)，例如图I至6中示出的根据第一示例性实施方式的组件50，或根据可选择的实施方式的电组件，例如图9至10中示出的组件200。电组件具有电绝缘支撑件，所述电绝缘支撑件与彼此串联电连接的多个半导体器件51操作性地相联。半导体器件51是这样的器件，其适合于阻断在阻断方向上流过其中的电流和传导在允许方向上流过其中的电流。这种半导体器件51的非限制性实例是二极管或闸流晶体管。半导体器件51分别与固定触头5和活动触头4相联和电连接，所述相联和电连接通过电组件的第一连接装置和第二连接装置实现。特别地，全部半导体器件51能够提供流过相2的电流的导电路径；这 种导电路径与主导电路径操作性地并联电连接，所述主导电路径通过联接的固定触头和活动触头5、4提供。每个相2包括用于固定触头和活动触头4的壳体3，优选电绝缘壳体3 (例如由环氧树脂制成)，所述壳体限定了填充有电绝缘气体例如SF6或CO2或N2的密封环境；作为选择，由壳体3限定的密封环境可以是真空环境。壳体3例如是标准壳体，用于已知类型的中压电路断路器的活动触头和固定触头，例如ABB㈤生产的中压电路断路器HD4的极杆外壳。将所述电组件构造成安装至壳体3中，从而使其环绕固定触头5和活动触头4(当与固定触头5联接时)中的至少一个的至少一部分。例如，图2至4图示了具有安装在其中的组件50的壳体3的内部。根据图2至4中图示的示例性实施方式，活动触头4优选是由驱动装置8 (包括例如与传动机构相联的电动机)致动的活塞4 (或杆4)，以便沿着轴向方向(在图2至4中以所图示的轴线X表示)移动进入壳体3 ;固定触头5例如被构造为插座元件5 (或中空杆5)，适合于在其中容纳活塞4的一部分。活动触头4和固定触头5可以具有任意其它适合的形状或构型。 活动触头4能够占据至少-第一位置，其中所述活动触头4联接至固定触头5(例如，在图4中活动触头4插入固定触头5中)；-第二位置，其中所述活动触头4在空间上与固定触头5分离(例如，在图2至3中活动触头4从固定触头5的对应中空部移出)，并电连接至电组件的第二连接装置(见图3)；-第三位置，其中所述活动触头4在空间上与固定触头5分离，并与第二连接装置电断开(见图2)。触头4在这三个位置之中的运动有利地与流过相2的交流电流的波形同步，这方面从下面的描述将变得更显而易见。根据本专利技术的电组件优选构造成环绕至少固定触头5。特别地，所述电组件可以包括安装在其中的固定触头5。所述电组件被构造成允许活动触头4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关设备(1)，所述开关设备（1）用于将电力线与至少一个相联的电负载连接/断开，所述开关设备（1）包括至少一个相(2)，所述相(2)具有壳体(3)，所述壳体（3）容置能够与对应的固定触头(5)联接/分离的活动触头(4)，其特征在于，所述相(2)包括电半导体组件(50,200)，所述电半导体组件(50,200)具有绝缘支撑件(56,201)，所述绝缘支撑件(56,201)与彼此串联地电连接的多个半导体器件(51)操作性地相联，所述多个半导体器件(51)与所述固定触头(5)和所述活动触头(4)相联且电连接至所述固定触头(5)和所述活动触头(4)，其中，所述组件(50,200)构造成安装至所述壳体(3)中，从而环绕所述固定触头(5)和联接至所述固定触头（5）时的所述活动触头(4)中的至少一个的至少一部分。

【技术特征摘要】
2011.05.10 EP 11165428.11.一种开关设备(1)，所述开关设备(I)用于将电力线与至少一个相联的电负载连接/断开，所述开关设备(I)包括至少一个相(2)，所述相(2)具有壳体(3)，所述壳体(3)容置能够与对应的固定触头(5)联接/分离的活动触头(4)，其特征在于，所述相(2)包括电半导体组件(50，200)，所述电半导体组件(50，200)具有绝缘支撑件(56，201)，所述绝缘支撑件(56，201)与彼此串联地电连接的多个半导体器件(51)操作性地相联，所述多个半导体器件(51)与所述固定触头(5)和所述活动触头(4)相联且电连接至所述固定触头(5)和所述活动触头(4)，其中，所述组件(50，200)构造成安装至所述壳体(3)中，从而环绕所述固定触头(5)和联接至所述固定触头(5)时的所述活动触头(4)中的至少一个的至少一部分。2.根据权利要求I所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50)构造成使得所述多个半导体器件(51)沿着螺旋路径布置到所述壳体(3)中。3.根据权利要求I所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50，200)构造成环绕所述固定触头(5)，并且允许所述活动触头(4)穿过所述组件(50，200)以便与所述固定触头(5)联接/分离。4.根据权利要求3所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50)包括安装在所述组件(50)中的所述固定触头(5)。5.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50)包括将所述多个半导体器件(51)电连接至所述固定触头(5)的第一连接装置(70，59)、以及适于将所述多个半导体器件(51)电连接至所述活动触头(4)的第二连接装置(74，75)，其中，所述活动触头(4)能够占据至少下列位置 -第一位置，在所述第一位置中所述活动触头(4)联接至所述固定触头(5)； -第二位置，在所述第二位置中所述活动触头(4)与所述固定触头(5)在空间上分离且电连接至所述第二连接装置(74，75)； -第三位置，在所述第三位置中所述活动触头(4)与所述固定触头(5)在空间上分离且与所述第二连接装置(74，75)电断开。6.根据权利要求5所述的开关设备(I)，其特征在于，所述活动触头(4)沿着轴向方向(X)移动以占据所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置，并且所述组件(50，200)包括孔(55，550)，所述孔(55，550)适于容纳所述固定触头(5)并沿着所述轴向方向(X)延伸，以便允许所述活动触头(4)穿过所述孔(55，550)从而与所述固定触头(5)联接/分离。7.根据权利要求6所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50)的所述第二连接装置(74，75)设置在用于所述活动触头(4)穿过的所述孔(55)的入口处，并且构造成操作性地接触所述活动触头(4)。8.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50，200)构造成允许电绝缘气体穿过所述组件(50，200)。9.根据前述权利要求中一项或多项所述的开关设备(I)，其特征在于，所述组件(50)包括具有导电带￠1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡洛·博费利，罗伯托·彭佐，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：