CN1950917A

CN1950917A - 中压或高压电开关装置

Info

Publication number: CN1950917A
Application number: CNA2005800118943A
Authority: CN
Inventors: J·-L·贝塞德; O·埃特肯
Original assignee: Areva T&D AG
Current assignee: Alston Power Grid France Ltd By Share Ltd; General Electric Technology GmbH; Grid Solutions SAS
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: US20090294406A1; CN1950917B; ATE397785T1; FR2869449B1; DE602005007341D1; FR2869449A1; JP5095392B2; EP1738380B1; US7754991B2; JP2007534125A; WO2005106910A1; EP1738380A1

Abstract

本发明的电开关装置具有包围着实质上无SF₆与CF₄的中断气体(G)的中断室以及第一电弧接点(10)与第二电弧接点(18)，这两个电弧接点移动时导致电弧(26)放电，同时设有适合为电弧到达的至少一个辐射壁(22)。至少有两种组分材料它们是选自此中断气体、第一与第二电弧接点以及这种辐射壁中的至少一种组元的一部分，它们适合在电弧作用下分解而形成适合在此中断室中结合的分解出的物质(e1，e2)，得以在此电弧熄灭之前形成至少一种新的气体物质(G1)，而此至少一种新的气体物质(G1)的介质性质则优于中断气体(G)的介电性质。

Description

中压或高压电开关装置

技术领域

本发明涉及中压或高压电开关装置。

在本发明的意义上，这类电开关装置例如是断路器、切断开关、接触器或是充电开关。“中压”或“高压”一词指高于约1000伏的电压。

背景技术

周知上述这种开关装置具有一组接点，这组接点设有固定接点件与活动接点件，且各个接点也都装备有相应的接点件。此活动件可以相对于固定件在一接触位置与一中断的分开位置之间移动。

当此活动件在该接触位置与分开位置间移动时，在这两个接点件之间便会发生电弧放电，一旦所述电弧放电中断，此电弧即消失。

此外，上述活动接点还设有绝缘喷嘴，此喷嘴界定出通道，当活动件移动时，就有绝缘气体也称之为“中断气体”经此通道导向该电弧放电区。

应知在本发明的意义下，上述气体适用来重复地中断电开关装置，也即电弧中断可以多次地介入。

在当前的技术水平下，已知六氟化硫(SF₆)或甚至是四氟化碳都可以用作为中断绝缘气体。这两种气体具有良好的绝缘性质，从而能设置这样的电开关装置，其中能使各部件彼此间隔很小地处于电压下。此外，在电弧放电时这些气体的性质几乎没有任何损失，因而在实质上无助于所述电弧，而且能在中断电弧后迅速回复所述性质。

可惜这两种上述的气体有害于环保，因为已知它们能产生温室效应。

为了解决这一问题，已提出过应用其他类型的绝缘气体。例如EP-A-0 737 993与EP-A-1 271 590谈到了使用高压氮的可能性。

这固然在环保方面是满意的，但此种可供采用的气体却不能给出与CF₄或SF₆可匹敌的性质。

例如，首先是氮的介电性质就不如SF₆或CF₄的良好。于是就必须给氮以较高的压力，不然就得将电开关装置中的各个部件布设成较为分开。

再有，在中断质量方面，氮也不如CF₄或SF₆那样令人满意。当电弧放电时，氮比起CF₄或SF₆会使之维持较长的时间。

发明内容

本发明的目的之一在于提供这样一种电开关机构，它所使用的中断气体实质上是没有CF₄与SF₆的，而在同时特别是在中断性能与介电性能方面，却能接近于采用这两种气体的先有技术开关装置所提供的性能。

为此目的，本发明提供了一种中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体的中断室，此中断室包含第一接点件与第二接点件，这两个接点件分别设有第一电弧接点与第二电弧接点，这两个电弧接点在使用中适合用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点在此第一与第二位置间的移动导致电弧放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合为电弧够到的辐射壁；

至少有两种组分材料它们是选自上述中断气体、第一电弧接点与第二电弧接点和/或各辐射壁中的至少一种组元的一部分，适用于在电弧作用下分解，得以形成可在中断室内结合的分解出的物质，而为了形成至少一种新的气体物质，至少要在电弧熄灭的同时使此新的气体物质的介电性质优于中断气体的介电性质；

选自上述中断气体、第一电弧接点与第二电弧接点和/或各辐射壁中的至少一个组元包括适合在电弧作用下分解的一种氧化物，而得以形成至少一种辅助性的分解出的物质适用与前述已分解出的物质相结合以防形成纯碳。上述氧化物则与此同一固态组元中的至少一种固态氟化物相结合；

所述电开关装置的特征在于：上述固态氟化物是一种含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)，这种含氟聚合物在由其与所述氧化物形成的总体中所占的重量比为50～80％，而最好是60～70％。

在一种变型中，上述氧化物与一种含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)相结合，同时与另一种固态氧化物相结合。

本发明还提供了这样一种中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体的中断室，此中断室包含第一接点件与第二接点件，这两个接点件分别设有第一电弧接点与第二电弧接点，这两个电弧接点在使用中适合用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点在此第一与第二位置间的移动导致电弧放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合为电弧够到的辐射壁；

至少有两种组分材料属于上述中断气体、第一电弧接点与第二电弧接点和/或各辐射壁中的至少一个组元，适用于在电弧作用下分解，以便形成可在中断室内结合的分解出的物质，从而至少要在电弧熄灭的同时形成至少一种新的气体物质，此新的气体物质的介电性质优于中断气体的介电性质；

选自上述中断气体、第一电弧接点与第二电弧接点以及各辐射壁中的至少一个组元包括适合在电弧作用下分解的一种氧化物，以便形成至少一种辅助性的分解出的物质，其适于与前述已分解出的物质相结合以防形成纯碳。上述氧化物则与同一固态组元中的至少一种固态氟化物相结合；

所述电开关装置的特征在于，上述氧化物在所述同一固态组元中还与含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)以及一种固态硫化物相结合，且此氧化物对此固态硫化物的重量比为2～3，同时此氧化物与此固态硫化物按体积计则相当于由上述含氟聚合物、固态硫化物与氧化物形成的总体的25～40％而最好是30～35％。

本发明还提供了这样一种中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体的中断室。此中断室包含第一接点件与第二接点件，这两个接点件分别设有第一电弧接点与第二电弧接点，这两个电弧接点在使用中适合用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点在此第一与第二位置间的移动导致电弧放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合为电弧够到的辐射壁；

选自上述中断气体、第一电弧接点与第二电弧接点以及各辐射壁中的至少一个组元包括适合在电弧作用下分解的一种氧化物，以便形成至少一种辅助性的分解出的物质，其适于与前述已分解出的物质相结合以防形成纯碳，上述氧化物则与此同一固态组元中的至少一种固态氟化物相结合；

上述电开关装置的特征在于，上述氧化物在所述同一固态组元中还与含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)以及一种固态氮化物结合，作为非限定性例子，所述氮化物为氮化硼(BN)、氮化硅(Si₃N₄)或甚至是氮化铝(AlN)。

上述氧化物对此固态氮化物的重量比最好为0.4～3，而此氧化物与固态氮化物按体积计则相当于由上述含氟聚合物、固态氮化物与氧化物形成的总体的25～40％而最好是30～35％。

为了说明适用于本发明的开关装置的各种中断气体，作为非限定性例子，特别提及了氮、氧化氮、二氧化碳以及它们的混合物。

本发明用到了至少两种组分材料来形成分解出的物质，而后者又适合重新组合成至少一种新的气体物质。这些组分材料有两种或多种，属于所述中断气体、电弧接点与辐射壁中的至少一种组元。换言之，这些组分材料可以是这些组元中的一个，或者是至少这些组元中的两个。

当电弧放电，上述组分材料分解而形成等离子体，其中所分解的物质可以有选择地呈现离化的单原子或多原子化学物质。这些物质然后通过稳定性最大化而能量需求最小化的效应极快地重新组合。这样就导致形成至少一种新的气态物质，而其介电性质显著地优于初始中断气体特别是氮气的介电性质。

由于上述的分解和继后的重新组合这两种反应实质上都是瞬时的，新的气体物质在电弧放电之前便中止形成。这样，电弧本身就处在一种其介电性质与中断气体的介电性质相比有了改进的气体介质中，这就有利于电开关装置全面良好地工作。在这样的条件下，用CF₄或SF₆本发明保证了这样的中断性质：基本上先有技术方案所允许的中断性质。

类似地，当电流减小并达到零时以及当电弧熄灭时，电极之间的气体介质的介电性质就比中断气体的介电性质有了改进。此外在上述这些条件下，本发明还保证了中断后的介电强度性质极为接近由先有技术方案用CF₄或SF₆所提供的性质。

再有，从环保观点考虑，本发明尤其远优于那种先有技术方案。

事实上，借助本发明就不必要在最初为使电开关装置投入运行而给它充填以具有很强温室效应的气体。除此，任何具有可感知的温室效应的气态物质以及通过上述分解与重新组合两种反应由电弧放电所产生的温室效应都是以很小的量存在的。应知具有温室效应的气体物质在现场于时间上只当电弧放电时而在空间上只在此电弧的邻区才形成。

为了优化本发明的实施过程且为了由此而获得大量的具有高介电性质的气体物质，内行的人可对下列参数进行变化：

各种组分材料的化学计量，尤其是当它们属于同一组元时；

在采用含氟聚合物时，填料的体积百分率最好小于40％以保证此聚合物的机械强度；

任何填料的纯度与粒度分布；

被电弧辐射的工作区的大小，特别当涉及的组元是固态型时；

等离子体与适用于分解的材料间的距离。

应知在本发明的说明书与权利要求书中，各种填料被认为是纯的，亦即除所述填料的化学物质外，其元素量小于5％。此外，这种填料的粒度小于100微米，即它们是属于微米型的或纳米型的。

还应着重指出，本发明与先有技术明显的不同之处在于所述中断室设有喷嘴，用来导引由聚四氟乙烯(PTFE)或甚至是特氟隆制备的中断气体。事实上，在这种技术方案中，例如US-B-6437273中所示，适用于在电弧放电时分解的各种组分材料的比例是不适合于形成这样数量的气体物质如SF₆或CF₄，其数量能显著改进中断气体的介电性质。

所使用的氧化物例如可以是氧化硅(SiO₂)、氧化钛(TiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)或甚至是氧化磷(P₂O₅)。这种氧化物在电弧的作用下分解，特别是能形成自由的氧原子或离子。所述原子或离子然后能与等离子体中分解的碳离子起反应。这样将导致形成碳的氧化物，特别是形成一氧化碳或二氧化碳，从而能防止形成纯碳。这种方法特别有利，因为它可避免由于纯碳淀积到开关机构的某些部件如导引喷嘴上而使开关机构的性能降低。

最为有利的是，所述中断气体包括至少一种另外的气体，而这种另外的气体含有至少一种适用于分解的气体组分，所述另外的气体是含氟气体，特别是氟化氙(XeF₄)和/或含碳的气体特别是二氧化碳(CO₂)和/或含硫的气体特别是二氧化硫。

还应提到这种中断气体可以包括六氟化硫(SF₆)和/或四氟化碳(CF₄)。但应记住，在本发明的意义下，这种中断气体基本上没有以上两种另外的气体，从而它们以极少的量存在，至多相当于百分之几。在这种中断气体中还能够包括六氟化钨(WF₆)、氟化氮(NF₃)或甚至是六氟化铀(UF₆)。

在本发明的第一种供选择形式中，适用于进行分解的气体组分也适用来与至少一种适于分解且属于至少一种固态组元的组分材料相结合。

在本发明的另一种供选择形式中，提供有多种适于在电弧作用下分解的气体组分材料。在这样的条件下，本发明涉及完全在气体形式中发生的连续性的分解与重新结合。

有利的是，上述另外的气体是最好选自XeF₄、XeF₂、SiF₄或NF₃的含氟气体，而这类含氟气体按体积计最好为1～20％。

根据本发明的一种有益特征，这类新的气体物质含氟与硫和/或碳。特别是这类新的气体物质是四氟化碳(CF₄)和/或六氟化硫(SF₆)。

根据本发明的另一有益特征，这类新的气体物质含氧与碳和/或氮。特别是这类新的气体物质是二氧化碳(CO₂)和/或二氧化氮。

在本发明的一种变型中，适合在电弧作用下分解的至少一种组分材料属于至少一种固态组元，这种组分材料在使用中至少存在于为电弧辐射的上述固态组元的表面上。在这样的条件下，所述固态组元是由至少一个电弧接点和/或至少一个辐射壁形成。

在有利的方式下，一种固态组元是由用来导引中断气体的绝缘喷嘴组成。这样，此种喷嘴除了它的常规导引功能外，还执行着输送至少一种适于分解的组分材料的功能。

在另一种变型中，适合分解的至少一种组分材料属于上述绝缘喷嘴，而适合分解的至少另一种组分材料则属于不同于上述喷嘴的另一辐射壁。在这样的条件下，所述的另一壁专门设计成能输送至少一种适于在电弧作用下分解的组分材料。

在本发明的一种可能形式下，属于至少一种固态组元且不同于包括与所述至少一种固态氟化物相结合的氧化物的组元的至少一种组分材料，是一种固态氟化物。作为非限定性例子，特别应提及含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)或(CF₂)_n也称作特氟隆，以及氟化钙CaF₂、氟化铝AlF₃、氟化铜Cu₂F₂或甚至是氟化钛TiF₄。

在本发明的又一种变型中，能够将第一与第二不同类型的氟化物相结合，特别是当它们属于同一固态组元时。最好，适于分解的第一种组分材料为含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)，而另一适于分解的组分材料则为另一种不同类型的氟化物，此另一种氟化物例如是CaF₂、AlF₃、Cu₂F₂或TiF₄。

当这种含氟聚合物和另一类型的氟化物属于同一固态组元时，PTFE的重量比最好为含氟聚合物与另一类固态化合物构成之总体的60～80％，最好为65～75％。

在本发明的又一种可能形式中，属于至少一种固态组元的至少一种组分材料是固态硫化物。作为非限定性的例子，可以提出锑的硫化物Sb₂S₃或Sb₂S₅或硫化钼MoS₂。

在本发明的又一变型中，适于分解的至少一种组分材料是固态氟化物，而适于分解的至少另一种组分材料则是固态硫化物。

在第一种供选择形式中，第一种组分材料是含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)而另一种组分材料是固态硫化物。当此含氟聚合物与固态硫化物属于同一固态组元时，此含氟聚合物在由其与该固态硫化物组成的总体中所占重量比最好为50～80％而尤为最好是60～70％。

在另一种供选择形式中，第一种组分材料是含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)，第二种组分材料是另一类固态氟化物而第三种组分材料是固态硫化物。当这种含氟聚合物、另一类氟化物与该硫化物属于同一固态组元时，此另一类氟化物在由其与前述含氟聚合物与该硫化物组成的总体中对该硫化物的重量比为3～4，而此另一类氟化物与该硫化物在此总体中按体积计为25～40％且最好为30～35％。

在本发明的另一种变型中，适合于在电弧作用下分解的至少一种组分材料是气体组分。

附图简述

下面参考只作为非限定性例子给出的附图来描述本发明。

图1是本发明的中压或高压电开关装置的中断室的纵剖图；

图2是当电弧放电时图1中的中断室的某些组元的更精确地说是某些组元分解的示意图；

图3是类似于图2的示意图，示明本发明的变型实施形式。

具体实施方式

图1示明例如属于断路器的中压或高压开关装置(未图示)的中断室2。此中断室按常规形式设置，因而下面对此只作简述。

室2由绝缘圆筒形外壳限定，其中以异于CF₄与SF₆的绝缘气体充填。这种绝缘气体例如是氮、氮的氧化物、氩、二氧化碳或它们的混合物。此室首先包含有总体上以标号6给出的固定接点件，接点件6包括支架8上，其上安装着电弧接点件10。

此支架8例如可通过任何机械装置如螺丝紧固或销子紧固装置固定到接点件10之上。接点件6电连至电连接件(未图示)上，还设置有恒定电流接点12。

此中断室2还包含一整体以标号14给定的活动接点件。此活动接点件包括的支架16，其上安装着活动接点18。

支架16以类似于上述的在支架8与接点件10之间的紧固装置固定到接点件18之上。

上述活动接点件14也连接至另一电连接件(未图示)之上，还装备有一恒定电流接点20。此恒定电流接点支承一界定出环形通道24的绝缘喷嘴22。

活动接点件14在使用中通常可在接点件10与18相互接触的位置(示明于图1中的左侧)与接点件10与18相互分开的位置(示明于图1中的右侧)之间移动。

当活动接点件14从其接触位置移至其中断位置时，在两接点件10与18之间发生电弧放电，而绝缘气体便经过环形通道24导入上述电弧的区域。

图2是大比例尺的示意图，只示明了电弧接点10与18以及喷嘴22。标号26指接点10与18分开时在它们之间放电的电弧。此电弧26还沿面向喷嘴22的壁部通过以G标明的绝缘气体传播。

本例中，喷嘴22由两种材料即聚四氟乙烯(PTFE)或者(CF₂)_n以及氧化物例如SiO₂制成。这两种组分材料的重量百分率例如是65％的PTFE与35％的SiO₂。

在所示的例子中，喷嘴22完全由上述两种组分材料制成。但应注意，作为一种变型，上述两种组分材料只存在于使用中为电弧26所辐射的表面上。在这种情形下，上述两种组分材料存在于最小至少要1mm的厚度上。作为另一种变型，上述两种组分材料可以只存在于喷嘴的颈部C处，具体如图2所示。

当电弧26辐射于喷嘴22相对的表面时，导致PTFE与SiO₂分解，分解出的种类存在于等离子体内，示意地表明于图2中，以标号e₁与e₂标明。

例如在这一例子中，于此等离子体内发现有离子形式C⁺与F^-。然后，在此等离子体内分解的物质e₁与e₂重新结合，基本上是立即反应形成新的气体物质，图2中以G₁标明。本例中产生出两种新的气体四氟化碳CF₄与二氧化碳CO₂，在这种气体形成过程中有固态硅形成。

上述各种物理-化学现象由下式[1]阐明，应该着重指出，式[1]只表明一种原理。

[1]

应该强调，由于氧化物的存在，初始时属于这种氧化物中的氧就与PTFE中分解出的碳结合形成二氧化碳。这样就能防止产生纯碳，纯碳常要淀积于喷嘴壁上，这样就会降低开关装置的性能，尤其是介电性能。

在上述例子中，固态氟化物与氧化物在喷嘴22中相结合。作为一种变型，也能将氟化物例如PTFE与一种固态硫化物如硫化钼(MoS₂)以及与一种氧化物如二氧化硅结合。然后估算喷嘴中的重量比，以使在由上述含氟聚合物、固态硫化物与氧化物形成的总体中，此氧化物对该固态硫化物的质量比为2～3，而其体积比为25～40％且最好为30～35％。

上述各种现象可由下式[2]表示：

[2]

当电弧放电时，将导致上述氟化物、硫化物与氧化物分解。所分解的物质重新结合，特别形成一种新的气体物质即六氟化硫SF₆。

作为一种变型，能够用硫化锑(Sb₂S₅)置换硫化钼(MoS₂)。然后估算喷嘴中的重量比，以使在由上述含氟聚合物、固态硫化物与氧化物组成的总体中，上述氧化物对固态硫化物的质量比为2～3，而其体积比为25～40％且最好为30～35％。

上述各种现象可由下式(3)表示

[3]

下面的式[4]说明另一变型实施形式，其中除式[1]中的PTFE与SiO₂外，喷嘴22中还包括一种固态氮化物，它在本例中为氮化硼BN。

[4]

当电弧放电，上述各组分材料分解后再重结合成三种不同气体，它们的介电性质优于初始的中断气体。本例中，这三种气体是四氟化碳(CF₄)、氧化亚氮(N₂O)与二氧化碳(CO₂)。

在由式[1]～[4]阐明的以上各例中，喷嘴22中包括两或三种适于在电弧作用下分解的组分材料，它们能形成至少一种新的气体物质，其介电性质则优于初始中断气体如氮气的介电性质。

作为一种变型，上述组分材料中至少有两种可以属于电开关装置的不同于喷嘴22的固态组元。例如所述的组分材料可以包括在电弧接点10或18的一个或另一个之中。

另一种可能形式也由图3示明，其中类似于图1中的机械组元标以相同的数号再附加撇号“’”。还存在另外的中间部件23，它基本上是圆筒形的，专门设计成用来在电弧作用下输送分解出的物质。

应用式[1]～[4]的各个例子，上述部件23至少是部分可由氟化物如(CF₂)_n或不同的氟化物如CaF₂，或是由硫化物如MoS₂或实际上是Sb₂S₅制成。例如，所述部件23可以由两种不同氟化物制成。在此情形下，将依下式[5]产生新的气体四氟化碳(CF₄)同时形成固态钙，式[5]则只具有原理特征。

[5]

例如，若喷嘴是由PTFE与氧化物制成，则部件23可以由两种不同氟化物如(CF₂)_n与CaF₂制成，其质量比则是65％的PTFE与35％的CaF₂。此外，部件23所用的组分材料中也可包括氧化物。

在以上的描述中，适用于在电弧作用下分解的各种组分材料包括用来防止形成纯碳的氧化物，它们是中断室的固体组元的一部分。作为另一种变型，能够提供至少一种初始时为气体形式的这样的组分材料。

在上述情形下，适用于在电弧作用下分解的这类气体组分材料则是由与适当的中断气体相结合的一或多种另外的气体形成。

举例来说，氟化氙XeF₄可以与中断气体例如氮相结合。此时例如可以发现按体积计1～20％的XeF₄。在此还假定喷嘴22是由加有氧化物的PTFE制成。

在上述条件下，当电弧放电即发生分解，此时前述的另外气体、PTFE与氧化物分解。分解出的物质实际上将立即重新组合而形成CF₄与氙(Xe)。可以提供装置例如用分子筛来捕集所得到的纯氙。

上述各种现象用下式[6]说明：

[6]

还能考虑将氟化氙与固态氟化物以及与固态硫化物例如与PTFE以及MoS₂两者结合。后两种组分材料此时则包括于同一种固态组元如喷嘴22或两种不同的固态组元如图3的喷嘴22’与部件23’之中。在电弧放电时涉及到的这种现象由下式[7]说明：

[7]

应该注意到，在式[7]的例子中，将氟化氙与固态氟化物以及与固态硫化物相结合会同时形成CF₄与SF₆。

作为一种变型，应知可以采用其它类型的气体氟化物如XeF₂、SiF₄或NF₃。事实上，所述中断气体可以与另外最好选自XeF₄、XeF₂、SiF₄或NF₃的氟化气体结合，而这种氟化气体例如按体积比可以是1～20％。

下面的式[8]、[9]与[10]说明本发明三个另外的变型实施形式。

在一个例子中，所述喷嘴可以由PTFE与例如二氧化硅这样的氧化物制成，而部件23则可由PTFE与固态氮化物制成，同时在电开关装置中封装有气体。式[8]示明PTFE与一种气体(本例中为二氧化硫SO₂)以及与一种固态氮化物(本例中为氮化硼BN)相结合的反应。在此例子中，当电弧放电，所述各种组分材料分解，然后重新结合而形成三种同于上述式[4]中的气体。

[8]

式[9]与[10]涉及分解而后重新结合的反应，这些反应完全是气态的。在这些反应式中，氟化氙XeF₄与二氧化硫SO₂或是与二氧化碳CO₂相结合：

[9]

[10]

应该指出，本发明可用于任何类型的中压或高压开关装置，特别是不管所述开关装置的几何形状，即不论其在电路上对称与否。这种开关装置的中断可以通过接点件的各种相对运动平移或是转动而发生。

需要着重指出，本发明在经济上是有利的。事实上，所述适于在电弧作用下分解的组分材料可以选择那些价格较低的。此外，这类组分材料易迅速从工业部门大量地采购到。

Claims

1.中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体(G；G’)的中断室(2)，此中断室包含第一接点件(6)与第二接点件(14)，这两个接点件分别设有第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)，这两个电弧接点在使用中适合用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点(10，18；10’，18’)在此第一与第二位置间的移动导致电弧(26；26’)放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合被电弧够到的辐射壁(22；22’，23)；

至少有两种组分材料，属于上述中断气体(G，G’)、第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)以及各辐射壁(22；22’，23)中的至少一种组元的一部分，适用于在电弧(26；26’)作用下分解，以便形成可在中断室内结合的分解出的物质(e1，e2)，从而至少在电弧熄灭的同时形成至少一种新的气体物质(G1)，此新的气体物质的介电性质优于中断气体(G，G’)的介电性质；

选自上述中断气体(G，G’)、第一电弧接点(10，10’)与第二电弧接点(18；18’)以及各辐射壁(22；22’，23)中的至少一个组元，包括适合在电弧作用下分解的一种氧化物，以便形成至少一种辅助性的分解出的物质，其适于与前述已分解出的物质相结合以防形成纯碳，上述氧化物则与此同一固态组元中的至少一种固态氟化物相结合；

所述电开关装置的特征在于：上述固态氟化物是一种含氟聚合物例如聚四氟乙烯(PTFE)，这种含氟聚合物在由其与所述氧化物形成的总体中所占的重量比为50～80％，最好是60～70％。

2.中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体(G；G’)的中断室(2)，此中断室包含第一接点件(6)与第二接点件(14)，这两个接点件分别设有第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)，这两个电弧接点在使用中适合用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点在此第一与第二位置间的移动导致电弧(26；26’)放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合为电弧够到的辐射壁(22；22’，23)；

至少两种组分材料，属于上述中断气体(G，G’)、第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)和/或各辐射壁(22；22’，23)中的至少一种组元，适用于在电弧作用下分解，以便形成可在中断室内结合的分解出的物质(e1，e2)，从而至少在电弧熄灭的同时形成至少一种新的气体物质(G1)，此新的气体物质的介电性质优于中断气体(G，G’)的介电性质；

选自上述中断气体(G，G’)、第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)以及各辐射壁(22；22’，23)中的至少一个组元，包括适合在电弧作用下分解的一种氧化物，以便形成至少一种辅助性的分解出的物质，其适于与前述已分解出的物质相结合以防形成纯碳，上述氧化物则与此同一固态组元中的至少一种固态氟化物相结合；

所述电开关装置的特征在于：上述氧化物在所述同一固态组元中还与含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)以及一种固态硫化物相结合，此氧化物对此固态硫化物的重量比为2～3，同时此氧化物与此固态硫化物按体积计则相当于由上述含氟聚合物、固态硫化物与氧化物形成的总体的25～40％，最好是30～35％。

3.中压或高压的电开关装置，特别是断路器或切断开关，它具有包围着实质上没有六氟化硫(SF₆)与四氟化碳(CF₄)的中断气体(G，G’)的中断室(2)，此中断室包含第一接点件(6)与第二接点件(10)，这两个接点件分别设有第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)，这两个电弧接点在使用中适于用来占据它们相互接触的第一位置以及它们相互分开的第二位置，而这两个电弧接点在此第一与第二位置间的移动导致电弧(26；26’)放电，同时在这些电弧接点邻区设有至少一个适合被电弧够到的辐射壁(22；22’，23)；

至少两种组分材料，属于上述中断气体(G，G’)、第一电弧接点(10；10’)与第二电弧接点(18；18’)和/或各辐射壁(22；22’，23)中的至少一种组元，适用于在电弧作用下分解，以便形成可在中断室内结合的分解出的物质(e₁，e₂)，从而至少在电弧熄灭的同时形成至少一种新的气体物质(G1)，此新的气体物质的介电性质优于中断气体(G，G’)的介电性质；

上述电开关装置的特征在于：上述氧化物在所述同一固态组元中还与含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)以及一种固态氮化物结合。

4.根据权利要求3的开关装置，其特征在于：上述氧化物对此固态氮化物的重量比最好为0.4～3，而此氧化物与固态氮化物按体积计则相当于由上述含氟聚合物、固态氮化物与氧化物形成的总体的25～40％，最好是30～35％。

5.权利要求1、2、3或4的开关装置，其特征在于：所述中断气体(G；G’)包括至少一种另外的气体，此另外的气体包含至少一种适于分解的气体组分，同时此另外的气体是含氟气体，特别是氟化氙XeF₄，和/或含碳气体，特别是二氧化碳CO₂，以及/或者含硫气体，特别是二氧化硫SO₂。

6.根据权利要求5的开关装置，其特征在于，上述另外的气体最好是选自XeF₄、XeF₂、SiF₄或NF₃的含氟气体。

7.根据权利要求6的开关装置，其特征在于，上述含氟气体按体积计为1～20％。

8.根据上述任一项权利要求的开关装置，其特征在于，所述新的气体物质(G₁)包含氟与硫和/或碳。

9.根据权利要求8的开关装置，其特征在于，所述新的气体物质是四氟化碳(CF₄)和/或六氟化硫(SF₆)。

10.根据上述任一项权利要求中的开关装置，其特征在于，所述新的气体物质包含氧与碳和/或氮。

11.根据权利要求10的开关装置，其特征在于，所述新的气体物质是二氧化碳(CO₂)和/或氧化亚氮(N₂O)。

12.根据上述任一项权利要求中的开关装置，其特征在于，所述适合在电弧作用下分解的至少一种组分材料属于至少一种固态组元(22；22’，23)，这种组分材料至少存在于使用时被电弧辐射的上述固态组元的表面上。

13.根据权利要求12的开关装置，其特征在于，所述固体组元之一是由导引中断气体的绝缘喷嘴(22；22’)组成。

14.根据权利要求13的开关装置，其特征在于，所述适合于分解的至少一种组分材料属于所述绝缘喷嘴(22’)，而适合于分解的至少另一种组分材料属于不同于所述喷嘴的另一辐射壁(23)。

15.权利要求12～14任一项中的开关装置，其特征在于，属于至少一种固态组元且不同于包括与该至少一种固态氟化物相结合的氧化物的至少一种组分材料是固态氟化物。

16.根据权利要求15的开关装置，其特征在于，适于分解的第一种组分材料是含氟聚合物如聚四氟乙烯(PTFE)，而另一种适于分解的组分材料是不同类型的另一种氟化物。

17.根据权利要求16的开关装置，其特征在于，上述含氟聚合物和不同类型的另一种氟化物属于同一固态组元，且此含氟聚合物在由PTFE和另一种氟化物组成的总体中的重量比为60～80％，最好为65～75％。

18.权利要求12～17任一项中的开关装置，其特征在于，属于至少一种固态组元的至少一种组分材料是固态硫化物。

19.权利要求15～17中任一项再结合权利要求18的开关装置，其特征在于，所述适合分解的至少一种组分材料是固态氟化物，而该适合分解的至少一种另一类组分材料是固态硫化物。

20.根据权利要求19的开关装置，其特征在于，第一种组分材料是含氟聚合物如聚四氟乙烯，而另一种组分材料是固态硫化物。

21.根据权利要求20的开关装置，其特征在于，所述含氟聚合物与固态硫化物属于同一固态组元，在此含氟聚合物与固态硫化物组成的总体中，此含氟聚合物的重量比为50～80％，最好为60～70％。

22.权利要求19的开关装置，其特征在于，第一种组分材料是含氟聚合物，如聚四氟乙烯(PTFE)，第二种组分材料是另一类固态氟化物，而第三种组分材料是固态硫化物。

23.根据权利要求22的开关装置，其特征在于，此含氟聚合物、另一类氟化物与硫化物属于同一固态组元，所述另一类氟化物对此硫化物的重量比为3～4，在由此含氟聚合物、另一类氟化物与硫化物所形成的总体中所述另一类氟化物与此硫化物的体积比为25～40％，最好为30～35％。

24.上述任一项权利要求中的开关装置，其特征在于，所述适合在电弧作用下分解的至少一种组分材料是气体组分材料。