具有氣體通道系統(tǒng)的氣體絕緣電氣設(shè)備及其操作方法
【專利摘要】本公開涉及具有氣體通道系統(tǒng)的氣體絕緣電氣設(shè)備及其操作方法。氣體絕緣電氣設(shè)備(1)包括：殼體(10)；高壓組件(20)，設(shè)置在殼體(10)中，并且適合于施加高電壓；以及氣體通道系統(tǒng)(30)，具有與殼體(10)進(jìn)行氣體流通的氣體通道(31)、通道入口(32)和通道出口(34)。殼體(10)和氣體通道系統(tǒng)(30)形成其中包含絕緣氣體的氣體包含容積，并且限定閉環(huán)，從而允許絕緣氣體通過殼體(10)和氣體通道系統(tǒng)(30)沿閉環(huán)進(jìn)行循環(huán)。
【專利說明】具有氣體通道系統(tǒng)的氣體絕緣電氣設(shè)備及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體絕緣電氣設(shè)備，具體是具有允許絕緣氣體的循環(huán)的氣體通道系統(tǒng)的氣體絕緣高壓配電或輸電組件，例如匯流條、斷路器、隔離開關(guān)或其它開關(guān)設(shè)備模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如高壓斷路器或斷路器組件之類的氣體絕緣電氣設(shè)備中，絕緣氣體因其介電性質(zhì)而在避免電擊穿方面以及還可能在熄滅斷路操作期間的電弧方面起重要作用。因此，中壓或高壓金屬封裝開關(guān)設(shè)備中的電有效部件設(shè)置在氣密室中，氣密室以數(shù)巴的壓強(qiáng)來封入絕緣氣體，這將設(shè)備的該室與電有效部件電分離。換言之，絕緣氣體不允許電流從電有效部件傳遞到該室。
[0003]為了執(zhí)行其作為電介質(zhì)以及可能作為滅弧氣體的任務(wù)，氣體需要具有某些操作參數(shù)，例如溫度和壓強(qiáng)。因此，為了保持電氣設(shè)備的安全性和功能性，應(yīng)當(dāng)確保絕緣氣體具有適當(dāng)溫度、壓強(qiáng)和其它操作參數(shù)。
[0004]絕緣氣體的溫度控制的一個(gè)常見問題是操作期間生成的熱量。這種熱量在正常操作期間當(dāng)斷路器必須攜帶標(biāo)稱電流時(shí)生成，并且在高于標(biāo)稱電流的過電流的情況下更可能發(fā)生。熱量通常不是均勻地生成，而是可在特別高電阻和/或高電流的點(diǎn)、例如在斷路器或隔離開關(guān)的標(biāo)稱觸點(diǎn)的接觸點(diǎn)處形成熱點(diǎn)。因此，標(biāo)稱電流負(fù)載下的溫度分布通常及其不均勻?！盁狳c(diǎn)”幾乎達(dá)到最大容許溫度(105°C)，而器皿中的其它區(qū)域只是完全適度地加熱。
存在用于冷卻高壓裝置的若干冷卻方案。例如，JP 9163530 A描述其中提供冷卻風(fēng)扇的氣體絕緣開關(guān)設(shè)備。該風(fēng)扇通過流經(jīng)容器中的導(dǎo)體的AC電流所引起的磁通量來旋轉(zhuǎn)。冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)允許容器中的溫度得到平均。
[0005]常用介電絕緣氣體是呈現(xiàn)優(yōu)良絕緣和滅電弧能力的六氟化硫(SF6)。但是，SF6是溫室效應(yīng)的重要因素，并且因而具有高全球變暖潛能。因此，應(yīng)當(dāng)找到備選絕緣流體。已經(jīng)認(rèn)識(shí)到若干備選絕緣氣體。這些備選中的一部分包括多組分流體混合物，即，它們包含一種以上分子或原子種類。另外，氣體的一部分可具有液體冷凝部分。如本文所使用的術(shù)語“氣體”并不排除這種液體冷凝部分的存在。
[0006]這類多組分氣體混合物的介電擊穿強(qiáng)度可比SF6更為敏感地與操作參數(shù)或者與更多操作參數(shù)相關(guān)。例如，重要操作參數(shù)能夠是氣體的混合物組分的濃度比。另外，操作參數(shù)在氣體絕緣電氣設(shè)備內(nèi)部可能是空間不均勻的，并且具體來說可隨時(shí)間而改變。因此，期望確保絕緣氣體的操作參數(shù)特別是在電氣設(shè)備的操作期間是適當(dāng)?shù)摹?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述，提供如獨(dú)立權(quán)利要求所述的氣體絕緣電氣設(shè)備以及電氣設(shè)備的操作方法。通過從屬權(quán)利要求、描述和附圖，能夠與本文所述實(shí)施例相結(jié)合的其它優(yōu)點(diǎn)、特征、方面和細(xì)節(jié)是顯而易見的。[0008]按照第一方面，提供一種具體用于高壓配電或輸電的氣體絕緣電氣設(shè)備。該設(shè)備包括:殼體；高壓組件，設(shè)置在殼體中，并且適合于施加高電壓；以及氣體通道系統(tǒng)，包括與殼體進(jìn)行氣體流通的氣體通道、通道入口和通道出口。殼體和氣體通道系統(tǒng)形成其中包含絕緣氣體的氣體包含容積，并且限定環(huán)路、具體是閉環(huán)，從而允許絕緣氣體通過殼體和氣體通道系統(tǒng)沿環(huán)路進(jìn)行循環(huán)。
[0009]按照第二方面，提供一種操作氣體絕緣電氣設(shè)備、具體是高壓配電或輸電設(shè)備的方法。該電氣設(shè)備包括:殼體；高壓組件，設(shè)置在殼體中；氣體通道系統(tǒng)，具有氣體通道；以及殼體和氣體通道系統(tǒng)中包含的絕緣氣體。該方法包括將高電壓施加到高壓組件，并且迫使絕緣氣體通過殼體和氣體通道系統(tǒng)沿環(huán)路、具體是閉環(huán)進(jìn)行循環(huán)。該設(shè)備可包括本文所述的任何附加元件，并且該方法可包括操作這些附加元件的任一個(gè)。
[0010]氣體通道系統(tǒng)按照降低不均勻性的方式來允許殼體中的氣體循環(huán)。因此，能夠降低諸如溫度、氣體組分的混合物的濃度比或均勻性等的氣體的操作參數(shù)的任何不均勻性。具體來說，能夠避免氣體混合物的不同氣體組分的分層，和/或能夠避免溫度不均勻性。由于氣體的均勻化操作參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣設(shè)備的更可靠操作。
[0011]在該設(shè)備的實(shí)施例中，絕緣氣體至少包括第一和第二氣體組分，其中第一氣體組分形成載氣，而第二氣體組分包括較重分子，以及該電氣設(shè)備還包括控制部件，該控制部件用于控制絕緣氣體通過環(huán)路進(jìn)行循環(huán)，使得在殼體中至少在電氣設(shè)備的操作期間保持操作參數(shù)的預(yù)定均勻性、具體是第一氣體組分與第二氣體組分的預(yù)定濃度比。在一個(gè)具體實(shí)施例中，用于控制預(yù)定濃度比的部件可包括用于測(cè)量濃度比的部件。
[0012]在該操作方法的實(shí)施例中，絕緣氣體至少包括第一氣體組分和第二氣體組分，其中第一氣體組分形成載氣，而第二氣體組分包括較重分子，以及通過由殼體和氣體通道系統(tǒng)所限定的環(huán)路進(jìn)行循環(huán)的絕緣氣體的流率進(jìn)一步控制成使得在殼體中至少在電氣設(shè)備的操作期間保持預(yù)定均勻性、具體是第一氣體組分與第二氣體組分的預(yù)定濃度比。在一個(gè)具體實(shí)施例中，預(yù)定濃度比的控制可包括測(cè)量濃度比。
[0013]因此，預(yù)定均勻性具體將包含殼體中的最小期望均勻性或者期望均勻性的范圍，以及預(yù)定濃度比具體將包含殼體中的最小期望濃度比或者期望濃度比的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面將參照附圖來描述細(xì)節(jié)，附圖包括
圖1a至圖1c是按照本發(fā)明的實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面?zhèn)纫晥D，其中分別具有在電氣設(shè)備的殼體外部延伸的氣體通道；
圖2a至圖2c是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面?zhèn)纫晥D，其中分別具有在電氣設(shè)備的殼體內(nèi)部延伸的氣體通道；
圖3a和圖3b是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面?zhèn)纫晥D，其中分別具有在電氣設(shè)備的殼體外部延伸并且附連到殼體的氣體通道；
圖4a至圖4d是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面正視圖；
圖5是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面正視圖，該設(shè)備具有帶三個(gè)殼體段的殼體；
圖6和圖7是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的相應(yīng)氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面?zhèn)纫晥D；以及
圖8a至圖8h是按照本發(fā)明的其它相應(yīng)實(shí)施例的氣體通道部分的示意截面?zhèn)纫晥D?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]現(xiàn)在將詳細(xì)參照各個(gè)實(shí)施例，在各附圖中示出它們的一個(gè)或多個(gè)示例。各示例作為說明來提供，而不是要作為限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的一部分所示或所述的特征能夠在任何其它實(shí)施例上使用或者與其結(jié)合使用，以便產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施例。預(yù)計(jì)本公開包括這類修改和變更。
[0016]在詳細(xì)描述附圖之前，描述本發(fā)明的另外某些(可選)方面。除非另加說明，否則這些方面的每個(gè)能夠與任何其它方面相結(jié)合。
[0017]按照本發(fā)明的一個(gè)方面，氣體絕緣電氣設(shè)備能夠是高壓配電或輸電設(shè)備，例如匯流條、斷路器、隔離開關(guān)或者另外某個(gè)開關(guān)設(shè)備或開關(guān)設(shè)備模塊。本文中，“高電壓”表示IkV以上。具體來說，“高電壓”表示10 kV或以上，更具體為52 kV或以上，例如52 kV至1100 kV，但是也可能是比1100 kV更高的電壓。
[0018]按照另一方面，殼體和氣體通道系統(tǒng)可形成其中包含絕緣氣體的氣密容積。在這里，除非指定特定絕緣氣體，否則術(shù)語“其中包含絕緣氣體”也能夠表示如下事實(shí):容積適合于并且預(yù)計(jì)其中包含絕緣氣體，而實(shí)際上絕緣氣體沒有填充到容積中。另外，術(shù)語“絕緣氣體”并不排除絕緣氣體的液體冷凝部分的存在。
[0019]此外，在一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“其中包含絕緣氣體”可包括用于再填充、具體是用于在通過例如泄漏、分解、重組、電弧副產(chǎn)品的污染、任何其它分子改性、冷凝或其它過程引起的絕緣氣體的損耗的情況下再填充的附加絕緣氣體源?？赏ㄟ^例如由加熱或超聲或其它手段從包含濃縮絕緣氣體的貯液器進(jìn)行噴射或蒸發(fā)，或者通過從氣體儲(chǔ)備容積饋送例如加壓或加熱氣體儲(chǔ)備容積，來實(shí)現(xiàn)或支持這種再填充。但是，在另一個(gè)實(shí)施例中，術(shù)語“其中包含絕緣氣體”還可排除用于再填充的附加絕緣氣體源。在這兩種情況下，用于氣體循環(huán)的環(huán)路均被認(rèn)為是閉環(huán)。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，電氣設(shè)備還可包括設(shè)置在氣體通道內(nèi)部和/或接觸到氣體通道的加熱元件、又稱作加熱器。本文中，接觸到氣體通道表示加熱元件設(shè)置成使得從加熱元件到氣體通道內(nèi)部的大量熱傳遞通過固體材料(不只是例如通過絕緣氣體的氣流)是可能的。通過用于從加熱元件到通道的熱傳遞的固體材料的路徑長度可小于2 cm。加熱元件可位于殼體外部或殼體內(nèi)部，并且因而暴露于絕緣氣體。按照另一方面，可與穿過高壓組件的電流無關(guān)地向加熱元件供電。
[0021]在實(shí)施例中，電氣設(shè)備還可在安裝時(shí)限定垂直方向，以及通道入口和通道出口可位于殼體的不同垂直高度。通常但不一定，電氣設(shè)備在安裝時(shí)的取向使得高壓組件的軸線沿水平方向延伸。通道入口與通道出口之間的垂直距離具體來說可以是殼體的垂直高度(限定為殼體內(nèi)部容積的最大垂直高度)的至少一半。
[0022]作為補(bǔ)充或替代，通道入口和通道出口可位于殼體的不同水平位置。通道入口與通道出口之間的水平距離具體來說可以是殼體的水平長度(限定為殼體內(nèi)部容積的最大水平長度)的至少一半。
[0023]在實(shí)施例中，通道入口和通道出口可相互間隔開一定距離，即殼體沿通道入口與通道出口之間的方向、即平行于通道入口與通道出口之間所限定的線條的方向的線性延伸(最大線性延伸)E的至少一半。線性延伸表示在沒有殼體壁的任何厚度的情況下殼體的內(nèi)部容積。
[0024]在實(shí)施例中，氣體通道系統(tǒng)可包括用于生成通過氣體通道的絕緣氣體的強(qiáng)制流的強(qiáng)制流發(fā)生器，該強(qiáng)制流發(fā)生器設(shè)置在氣體通道中。強(qiáng)制流發(fā)生器可以是風(fēng)扇。強(qiáng)制流發(fā)生器可作為對(duì)加熱器的補(bǔ)充并且與加熱器分開提供。按照另一方面，強(qiáng)制流發(fā)生器可設(shè)置在加熱器下游。按照另一方面，強(qiáng)制流發(fā)生器可設(shè)置在加熱器上游。在其它實(shí)施例中，沒有這種主動(dòng)強(qiáng)制流發(fā)生器，并且流動(dòng)或循環(huán)通過對(duì)流來被動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。
[0025]在實(shí)施例中，通道可具有延長直徑段。強(qiáng)制流發(fā)生器和加熱器的至少一個(gè)可設(shè)置在延長直徑段中和/或與其直接接觸。按照另一方面，氣體通道系統(tǒng)可包括氣體過濾器、進(jìn)氣口、氣壓傳感器、氣體溫度傳感器、氣體化學(xué)成分傳感器和主動(dòng)或被動(dòng)氣體冷卻元件中的至少一個(gè)。
[0026]在實(shí)施例中，氣體通道可至少部分或者甚至完全在殼體外部延伸，使得環(huán)狀形式通過殼體和氣體通道來形成，其中氣體通道與殼體間隔開，如同手柄。按照一個(gè)備選方面，氣體通道至少部分或者甚至完全在殼體中延伸或者在殼體外部延伸但是完全附連到殼體。
[0027]在實(shí)施例中，氣體通道可由諸如聚合物基材料之類的柔性材料來制成，或者可至少包括一個(gè)或多個(gè)柔性部分。這允許氣體通道用于若干殼體幾何結(jié)構(gòu)，并且可便于氣體通道的安裝。
[0028]在實(shí)施例中，殼體可包括相互可拆卸并且相互進(jìn)行氣體流通的多個(gè)殼體段。殼體段例如可經(jīng)由氣體通道系統(tǒng)、與氣體通道系統(tǒng)無關(guān)地或者這兩種方式相互進(jìn)行氣體流通。氣體通道系統(tǒng)或者其部分可在殼體段的至少兩個(gè)不同殼體段之間延伸。按照另一方面，殼體可包括多個(gè)殼體段，以及氣體通道系統(tǒng)可包括多個(gè)氣體通道。氣體通道的每個(gè)可經(jīng)由相應(yīng)通道入口和相應(yīng)通道出口來互連殼體段的兩個(gè)相應(yīng)殼體段，使得閉環(huán)交替穿過殼體段和氣體通道。
[0029]在絕緣氣體在設(shè)備的操作相關(guān)的溫度范圍中具有溫度相關(guān)性質(zhì)的情況下，和/或在絕緣氣體是若干氣體組分的混合物的情況下，氣體通道系統(tǒng)特別有用。即，氣體通道系統(tǒng)可促進(jìn)殼體中的氣體循環(huán)，其降低了氣體組分的分層或其它不均勻性的風(fēng)險(xiǎn)。因此，按照另一方面，絕緣氣體可至少包括第一和第二氣體組分。第一和第二氣體組分可具有不同比重和/或蒸發(fā)溫度。
[0030]在實(shí)施例中，第一氣體組分可從由氮、氧、二氧化碳、氧化氮、二氧化氮、氧化亞氮、氬、甲烷(具體是部分或完全鹵化甲烷以及具體是四氟甲烷或三氟碘甲烷)、空氣(具體是工藝用空氣或合成空氣)及其混合物所組成的組中選取。第二氣體組分可從由六氟化硫、部分或完全氟化醚(具體是氫氟單醚、包含至少3個(gè)碳原子的氫氟單醚、全氟單醚或者包含至少4個(gè)碳原子的全氟單醚)、部分或完全氟化酮(具體是氫氟單酮、全氟單酮、包含至少5個(gè)碳原子的全氟單酮或者包含正好5個(gè)或正好6個(gè)或正好7個(gè)或正好8個(gè)碳原子的全氟單酮)及其混合物所組成的組中選取。取代碳原子的雜原子也可存在于其中。
[0031]在均于2011年12月13日提交的共同待決國際專利申請(qǐng)PCT/EP 2011/072510和PCT/EP 2011/072515中還描述了本發(fā)明對(duì)其特別有用的具體絕緣氣體，通過引用將其內(nèi)容完整地包含到本文中。因此，本文所述設(shè)備的絕緣氣體可以是這個(gè)共同待決專利申請(qǐng)中所述的流體的任一種。
[0032]具體來說，絕緣氣體可以是二組分或η組分氣體，其中η>2。絕緣氣體的組分可從由下列項(xiàng)所組成的組中選取:
-N2和六氟化硫，
-四氟甲烷和六氟化硫，
-空氣和環(huán)和/或無環(huán)氟代戊酮，優(yōu)選地為空氣和環(huán)和/或無環(huán)全氟代戊酮，更優(yōu)選地為空氣和I, I, I, 3, 4, 4, 4-七氟-3-( 二氟甲基)丁 -2-酮，
-N2和環(huán)和/或無環(huán)氟代戊酮，優(yōu)選地為N2和環(huán)和/或無環(huán)全氟代戊酮，更優(yōu)選地為N2和 I, I, I, 3, 4, 4, 4-七氟-3-( 二氟甲基)丁 -2-酮，
-空氣和環(huán)和/或無環(huán)氟代己酮，優(yōu)選地為空氣和環(huán)和/或無環(huán)全氟代己酮，更優(yōu)選地為空氣和I, I, I, 2，4，4，5，5，5-九氟_4_(三氟甲基)戊-3-酮，
-N2和環(huán)和/或無環(huán)氟代己酮，優(yōu)選地為N2和環(huán)和/或無環(huán)全氟代己酮，更優(yōu)選地為N2和 I, I, I, 2, 4, 4, 5, 5, 5-九氟-4-( 二氟甲基)戍-3-酮，
-空氣和環(huán)和/或無環(huán)氟代庚酮，優(yōu)選地為空氣和環(huán)和/或無環(huán)全氟代庚酮，
-N2和環(huán)和/或無環(huán)氟代庚酮，優(yōu)選地為N2和環(huán)和/或無環(huán)全氟代庚酮，
-CO2 和 I, I, 1，3，4，4，4-庚酮-3-(三氟甲基)丁 _2_ 酮，
-空氣和一個(gè)或多個(gè)氫氟代醚，
-N2和一個(gè)或多個(gè)氫氟代醚，
-空氣以及環(huán)和/或無環(huán)全氟代戊酮、環(huán)和/或無環(huán)全氟代己酮和/或環(huán)和/或無環(huán)全氟代庚酮的混合物，優(yōu)選地為空氣以及1，1，1，3，4，4，4-七氟-3-(三氟甲基)丁 -2-酮和1，I, 1，2，4，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)戊_3_酮的混合物，
-N2以及環(huán)和/或無環(huán)全氟代戊酮、環(huán)和/或無環(huán)全氟代己酮和/或環(huán)和/或無環(huán)全氟代庚酮的混合物，優(yōu)選地為N2以及1，I, I, 3，4，4，4-七氟-3-(三氟甲基)丁 -2-酮和1，I, 1，2，4，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)戊_3_酮的混合物，
具體來說，第二組分群組可包括從由下列項(xiàng)所組成的組中選取的至少一個(gè)組分:-環(huán)和/或無環(huán)氟代戊酮，優(yōu)選地為環(huán)和/或無環(huán)全氟代戊酮，更優(yōu)選地為I, I, I, 3, 4, 4, 4-七氟-3-( 二氟甲基)丁 -2-酮，
-環(huán)和/或無環(huán)氟代己酮，優(yōu)選地為環(huán)和/或無環(huán)全氟代己酮，更優(yōu)選地為I, I, I, 2, 4, 4, 5, 5, 5-九氟-4-( 二氟甲基)戍-3-酮，
-環(huán)和/或無環(huán)氟代庚酮，優(yōu)選地為環(huán)和/或無環(huán)全氟代庚酮，
-六氟化硫，以及 -氫氟代醚。
[0033]作為補(bǔ)充或替代，第一組分群組可包括:組分氮和氧，具有p(N2)/(P (02) +p (N2) )=0.7, P (02) / (p (02) +p (N2) )=0.3 與 p (N2) / (p (02) +p (N2)) =0.9、p (02) /(P (02)+p (N2)) =0.1之間的組分群組內(nèi)相對(duì)分壓；或者組分二氧化碳和氧，具有P (C02) /(P (02) +p (C02) )=0.7,P (02) / (p (02) +p (C02)) =0.3 與p (C02) / (p (02) +p (C02)) =0.9、p (02) /(P (02)+ p(C02))=0.1之間的組分群組內(nèi)相對(duì)分壓；或者組分二氧化碳和氮，具有p(C02)/(P (N2) +p (C02) )=0.K P (N2) / (p (N2) +p (C02)) =0.9 與 p (C02) / (p (N2) +p (C02) )=0.9,P (N2) / (P (N2) +p (C02)) =0.1之間的組分群組內(nèi)相對(duì)分壓。[0034]作為補(bǔ)充或替代，第二組分群組可包括從由下列項(xiàng)所組成的組中選取的組分的至少一個(gè):在20°C的溫度下具有0.1巴與0.5巴之間的分壓的1，I, I, 3，4，4，4-七氟-3-(三氟甲基)丁-2-酮、在20°C的溫度下具有0.01巴與0.3巴之間的分壓的1，1，1，2，4，4，5，5，5-九氟-4-(三氟甲基)戊_3_酮、在20°C的溫度下具有0.1巴與2巴之間的分壓的六氟化硫以及在20°C的溫度下具有0.2巴與I巴之間的分壓的氫氟代醚。
[0035]作為補(bǔ)充或替代，第一組分群組A可包括具有p(N2)/(p(02)+p(N2))=0.75、P (02) / (p (02) +p (N2)) =0.25 與 p (N2) / (p (02) +p (N2)) =0.85、p (02) / (p (02) + p (N2) )=0.15之間的組分群組內(nèi)相對(duì)分壓的組分氮和氧；以及第二組分群組可包括在20°C的溫度下具有0.25巴與0.3巴之間的分壓的組分1，1，1，3，4，4，4-六氟-3-(三氟甲基)丁-2-酮2以及具有0.02巴與0.2巴之間的分壓的組分1，I, 1,2,4, 4，5，5，5-九氟_4_(三氟甲基)戊-3-酮。
[0036]按照另一方面，操作氣體絕緣電氣設(shè)備的方法可包括操作本文所述的任何設(shè)備。
[0037]下面將參照附圖來描述電氣設(shè)備、具體來說是殼體和絕緣氣體通道的幾何結(jié)構(gòu)及其另外的細(xì)節(jié)。在附圖的以下描述中，相同參考標(biāo)號(hào)表示相同或相似組件。一般來說，僅描述關(guān)于單獨(dú)實(shí)施例的差異。除非另加說明，否則一個(gè)實(shí)施例中的一部分或方面的描述也適用于另一個(gè)實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)部分或方面。
[0038]圖1a是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備I的示意截面?zhèn)纫晥D。設(shè)備I具有殼體10、高壓組件20和通道系統(tǒng)30。殼體10和高壓組件20僅示意示出，但是在下面更詳細(xì)描述。關(guān)于這樣的沒有本文所公開的本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)電氣設(shè)備I的可能實(shí)施例的更多細(xì)節(jié)能夠見于例如出版物“ABB Schaltanlagen-Handbuch” (由Hening Gremmel等人編著，第11版，第11.2章)。
[0039]雖然殼體10示為具有矩形截面形狀，但是它可具有任何其它形狀。殼體10的特別有利的形狀是基本上圓柱形狀，即，使得殼體至少具有大致(總共5%偏差)圓柱部分的形狀。殼體10的主要部分由導(dǎo)體金屬主體組成,但是殼體也可包括例如按照氣密方式固定到金屬主體的開口的絕緣元件、例如絕緣體。絕緣體可以是基本上圓盤形的。導(dǎo)體可通過絕緣體中的開口來設(shè)置。這個(gè)導(dǎo)體可連接到高壓組件20，因而允許高壓組件20通過絕緣體中的開口電連接到殼體10外部。
[0040]高壓組件20通過上述絕緣體和/或通過設(shè)置在殼體中的其它支承絕緣體(例如以下所述的圖6所示)穩(wěn)定地保持在離殼體10的導(dǎo)電主體某個(gè)距離。由此，高壓組件20與殼體10 (更具體來說，與殼體的金屬主體)電絕緣，使得甚至當(dāng)高電壓(例如52 kV或以上)施加到高壓組件20時(shí)也避免殼體10與高壓組件10之間的電擊穿。圖1a中沒有示出本文所述實(shí)施例的這些絕緣體、到高壓組件20的電連接和其它細(xì)節(jié)。
[0041]按照一個(gè)實(shí)施例，設(shè)備I表示具有一對(duì)斷路器觸點(diǎn)(滅弧觸點(diǎn)和標(biāo)稱觸點(diǎn))的斷路器，該對(duì)觸點(diǎn)共同地示意示為高壓組件20。高壓組件20的這些及其它細(xì)節(jié)未在圖1中示出。在備選實(shí)施例中，設(shè)備I還可表示其它中壓設(shè)備或高壓設(shè)備，例如匯流條、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、組合隔離開關(guān)和接地開關(guān)、斷路器、高電流或發(fā)電機(jī)斷路器、中壓開關(guān)設(shè)備或者其任何模塊、高壓開關(guān)設(shè)備或者其任何模塊、例如電壓互感器或電流互感器等儀表互感器、電涌放電器等或者電力變壓器、配電變壓器等。
[0042]此外，設(shè)備I具有氣體通道系統(tǒng)30，下面更詳細(xì)描述。氣體通道系統(tǒng)30具有與殼體10進(jìn)行氣體流通的氣體通道31、通道入口 32和通道出口 34。由此，殼體10和氣體通道系統(tǒng)30形成其中包含絕緣氣體的包含氣體的甚至氣密的容積。絕緣氣體的示例如上所述。
[0043]通道系統(tǒng)30和殼體10例如通過在通道入口 32和通道出口 34處的較窄截面能夠相互加以區(qū)分。在一個(gè)非限制性示例中，截面直徑可小于20 cm或者小于10 cm或者甚至小于5 cm。另外,截面直徑可小于最大殼體直徑的20%。通道系統(tǒng)30可以是從殼體10可拆卸的。
[0044]通道系統(tǒng)30連同殼體10 —起限定環(huán)路、具體是閉環(huán)，從而允許絕緣氣體通過殼體10和氣體通道系統(tǒng)30沿環(huán)路、具體是閉環(huán)進(jìn)行循環(huán)。由此，在殼體10中實(shí)現(xiàn)絕緣氣體的氣體循環(huán)，使得能夠有效降低絕緣氣體的不均勻性。
[0045]氣體循環(huán)能夠由設(shè)置在氣體通道31內(nèi)部的功能元件36來增強(qiáng)。功能元件36可包括加熱器、諸如風(fēng)扇之類的用于生成通過氣體通道31的絕緣氣體的強(qiáng)制流的強(qiáng)制流發(fā)生器或者它們的組合。下面參照?qǐng)D8a至圖8h來描述功能元件36及其布置的示例。
[0046]在圖1a的實(shí)施例中，功能元件36設(shè)置在通道31的延長直徑段中。但是，在一個(gè)備選實(shí)施例中，功能元件36可設(shè)置在通道31的非延長直徑段中，并且通道31可能可具有統(tǒng)一直徑。在又一個(gè)備選實(shí)施例中，可以不存在通道31中設(shè)置的任何功能元件36。甚至在沒有功能元件36的情況下，例如因氣體對(duì)流而可以存在增強(qiáng)絕緣氣體循環(huán)。
[0047]在圖1a的實(shí)施例中，氣體通道31完全在殼體10外部延伸。因此，環(huán)狀形式或拓?fù)溆蓺んw10和氣體通道31隔著孔來形成，其方式如同茶杯及其手柄隔著茶杯與手柄之間的孔具有環(huán)狀形狀一樣。在一個(gè)備選實(shí)施例中，通道31的一部分可附連到殼體10，并且通道31則可以僅部分設(shè)置在殼體10外部。
[0048]圖1a中，通道入口 32和通道出口 34相互間隔某個(gè)水平距離。通道入口 32與通道出口 34之間的水平距離D具有與殼體的水平長度E (沿與距離D相同的方向)相同的數(shù)量級(jí)(即，至少一半)。本文中，將距離D作為通道入口 32與出口 34之間的最小邊沿-邊沿距離來測(cè)量。殼體的長度E是沿從殼體的內(nèi)壁到相對(duì)內(nèi)壁的相關(guān)方向(即平行于測(cè)量距離D的方向)所測(cè)量的最大長度。由于距離D具有與殼體的長度E相同的數(shù)量級(jí)，所以確保氣體循環(huán)覆蓋殼體的大容積分?jǐn)?shù)。
[0049]圖1b和圖1c是與圖1a相似的氣體絕緣電氣設(shè)備的示意截面?zhèn)纫晥D。其中，向?qū)?yīng)元件指配與圖1a中相同的參考標(biāo)號(hào)，以及圖1a的以上描述也適用于圖1b和圖lc，除了下面所述的差異之外。
[0050]在圖1b的設(shè)備中，通道入口 32和通道出口 34不是以水平而是以垂直距離D相互間隔開。垂直距離D具有與殼體的垂直高度E(E沿與距離D相同的方向、即沿垂直方向所測(cè)量)相同的數(shù)量級(jí)(即，至少一半)。本文中，將距離D作為通道入口 32與出口 34之間的最小邊沿-邊沿垂直距離來測(cè)量。殼體的長度E是沿從殼體的內(nèi)壁到相對(duì)內(nèi)壁的垂直方向所測(cè)量的最大高度。由于距離D具有與殼體的高度E相同的數(shù)量級(jí)(即，至少一半)，所以確保氣體循環(huán)覆蓋殼體的大容積分?jǐn)?shù)。由于相同目的，優(yōu)選的是，通道入口 32設(shè)置在殼體的底部或附近，具體來說距離殼體底部有高度E的不到10%或者甚至不到5%。此外，通道入口和出口 32、34相互之間的垂直間距對(duì)于避免不同氣體組分的分層是特別有效的。
[0051]在圖1b的設(shè)備中，通道入口 32和通道出口 34以對(duì)角線、即水平和垂直地相互間隔開。對(duì)角線距離D具有與殼體的對(duì)角線延伸E(E沿與距離D相同的方向、即沿對(duì)角線方向所測(cè)量)相同的數(shù)量級(jí)(即，至少一半)。本文中，將距離D作為通道入口 32與出口 34之間的最小邊沿-邊沿距離來測(cè)量。殼體的長度E是沿平行于殼體內(nèi)壁之間的最小邊沿-邊沿距離的對(duì)角線方向所測(cè)量的最大長度。
[0052]圖2a至圖2c是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備I的示意截面?zhèn)纫晥D。圖2a至圖2c的設(shè)備I分別與圖1a至圖1c相似。因此，圖1a至圖1c的以上描述也分別適用于圖2a至圖2c，除了下列差異之外:在圖2a至圖2c中，氣體通道31在殼體10內(nèi)部-而不是如圖1a至圖1c中在外部-延伸。
[0053]在圖2a至圖2c中，氣體包含容積通過殼體10以及通過完全包含在殼體10中的通道31來形成。通道31的通道壁的一部分可通過殼體壁來形成或者在殼體壁上附連(疊層)以形成公共壁部分。通道31和殼體10的這個(gè)公共壁部分界定對(duì)外部的氣體包含容積，并且因此又稱作外通道壁部分。其余通道壁界定自殼體10的內(nèi)容積的通道31，并且因此又稱作內(nèi)通道壁部分。
[0054]內(nèi)通道壁部分可由諸如聚合物基材料、樹脂和/或陶瓷材料之類的介電材料來制成。內(nèi)通道壁部分附連到殼體壁和/或外壁部分，使得通道31通過內(nèi)通道壁部分和外通道壁部分來限定。內(nèi)通道壁部分優(yōu)選地按照齊平方式附連到殼體壁，例如以便降低對(duì)殼體的內(nèi)部容積的介電性質(zhì)的任何影響。
[0055]如圖1a至圖1c中一樣，通道系統(tǒng)30能夠通過在通道入口 32和通道出口 34處的較窄截面與殼體10的內(nèi)部容積的其余部分加以區(qū)分。在一個(gè)非限制性示例中，截面直徑可小于20 Cm或者小于10 Cm或者甚至小于5 cm。另外,截面直徑可小于最大殼體直徑的20%。
[0056]圖3a和圖3b是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備I的示意截面?zhèn)纫晥D。圖3a和圖3b的設(shè)備I分別與圖1b和圖1c相似。因此，圖1b和圖1c的以上描述也分別適用于圖3a和圖3b，除了下列差異之外:在圖3a和圖3b中，氣體通道31也在殼體10外部延伸，但是附連到殼體10。因此，設(shè)備I沒有連同氣體通道31 —起形成環(huán)狀拓?fù)洹?br> [0057]在圖3a和圖3b的設(shè)備I中，通道31的通道壁的一部分可通過殼體壁來形成或者在殼體壁上附連(疊層)以形成公共壁部分。通道31和殼體10的這個(gè)公共壁部分界定自殼體10的內(nèi)容積的通道31，并且因此又稱作內(nèi)通道壁部分。其余通道壁界定到外部的氣體包含容積(它通過殼體10和通道系統(tǒng)30來形成)，并且因此又稱作外通道壁部分。殼體10在通道入口 32和通道出口 34處具有開口。如圖1b和圖1c中一樣，通道系統(tǒng)30能夠通過這些開口和/或通過在通道入口 32和通道出口 34處的較窄截面與殼體10的內(nèi)部容積的其余部分加以區(qū)分。在一個(gè)非限制性示例中，截面直徑可小于20 cm或者小于10 cm或者甚至小于5 cm。另外,截面直徑可小于最大殼體直徑的20%。
[0058]在圖3a和圖3b的實(shí)施例的未示出的一個(gè)變化中，通道入口 32和通道出口 34可相互間隔某個(gè)水平距離。所產(chǎn)生的實(shí)施例對(duì)應(yīng)于圖la，除了上述圖3a和圖3b的差異之外。
[0059]圖4a至圖4d是按照本發(fā)明的其它實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備I的示意截面正視圖。由于不同的角度，圖4a至圖4d的視圖補(bǔ)充了圖1a至圖3b的視圖。圖4a至圖4d的任一個(gè)能夠與圖1a至圖3b的任一個(gè)相結(jié)合(除了明顯不相容的情況之外)。對(duì)應(yīng)地，對(duì)應(yīng)元件的參考標(biāo)號(hào)在所有這些附圖中均相同，并且圖1a至圖3b的以上描述也適用于圖4a至圖4d (特別是對(duì)于下面所述的組合)。[0060]圖4a的方面能夠特別適用于圖3a和圖3b的實(shí)施例。圖4b的方面能夠特別適用于圖1b和圖1c的實(shí)施例。圖4c的方面能夠特別適用于圖lb、圖lc、圖2b、圖2c、圖3a和圖3b，其中可能具有如這些附圖所示的通道入口 32和出口 34的位置的稍微重新布置。圖4d的方面能夠特別適用于圖lb、圖2b、圖2c和圖3a，其中可能具有如這些附圖所示的通道入口 32和出口 34的位置的稍微重新布置。
[0061]另外，圖4a至圖4d示出本發(fā)明的一些一般方面，如下面所述，它們也能夠與這些附圖所示的其它細(xì)節(jié)無關(guān)地實(shí)現(xiàn)。
[0062]圖4a和圖4d示出，從殼體的軸線端來查看時(shí)，通道31可沿殼體10的周向外表面延伸。
[0063]圖4a和圖4b示出，通道31可至少部分但是也可能完全在殼體10的截面外部與殼體的縱軸線垂直地延伸。
[0064]圖4a和圖4b還示出，通道入口 32和出口 34可從殼體10的垂直相對(duì)側(cè)延伸。
[0065]圖4b還示出，通道31可至少部分在殼體(10)外部延伸，使得環(huán)狀拓?fù)渫ㄟ^殼體和氣體通道來形成。
[0066]圖4c示出，從殼體的軸線端來查看時(shí)，通道31可延伸以例如經(jīng)過殼體10的中軸線的投影和/或經(jīng)過高壓組件20的投影。
[0067]圖4c還示出，從殼體的軸線端來查看時(shí)，通道31可沿直線延伸。
[0068]圖4a至圖4c示出，功能元件36可設(shè)置在通道31的垂直下半部或者甚至通道31的垂直最低位置。這可因顯著煙?效應(yīng)而允許特別有效的空氣循環(huán)，特別是當(dāng)功能元件36包括加熱器和/或風(fēng)扇時(shí)是如此。
[0069]在圖4a至圖4d的實(shí)施例中，設(shè)備I具有基本上圓柱形狀，但是本描述也可適用于其它形狀。
[0070]圖5是按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的氣體絕緣電氣設(shè)備I的示意截面正視圖。其中，該設(shè)備具有帶三個(gè)殼體段10a、10b、IOc的殼體10以及具有三個(gè)通道31a、31b、31c的通道系統(tǒng)31。這種布置對(duì)于具有作為高壓組件20的三個(gè)高壓組件20a、20b、20c的三相系統(tǒng)特別有用，三個(gè)高壓組件20a、20b、20c中各具有不同的電相，并且各通過殼體段10a、10b、IOc的相應(yīng)殼體段單獨(dú)封裝。
[0071]殼體段10a、10b、IOc的每個(gè)具有分別形成作為氣體入口 32的氣體入口 32a、32b、32c以及作為氣體出口 34的氣體出口 34a、34b、34c的兩個(gè)開口。氣體通道系統(tǒng)31包括多個(gè)氣體通道31a、31b、31c，其中氣體通道31a將氣體入口 32a處的第一殼體段IOa與氣體出口 34b處的第二殼體段IOb互連；氣體通道31b將氣體入口 32b處的第二殼體段IOb與氣體出口 34c處的第三殼體段IOc互連；以及氣體通道31c將氣體入口 32c處的第三殼體段IOc與氣體出口 34a處的第一殼體段IOa互連。
[0072]因此，按照這個(gè)實(shí)施例，氣體通道31a、31b、31c的每個(gè)互連殼體段10a、10b、IOc的兩個(gè)相應(yīng)殼體段，使得閉環(huán)交替穿過殼體段10a、10b、IOc和氣體通道31a、31b、31c。這個(gè)布置的優(yōu)點(diǎn)在于，全部三個(gè)殼體段10a、10b、IOc內(nèi)部的氣體均勻化，使得在殼體段10a、10b、IOc中不需要單獨(dú)氣體控制。
[0073]作為圖5所示的一般方面，殼體段10a、10b和IOc可以僅經(jīng)由通道系統(tǒng)31 (圖5中，經(jīng)由通道31a、31b和31c)進(jìn)行氣體流通。[0074]圖5中，通道10a、IOb和IOc的每個(gè)具有相應(yīng)功能元件36a、36b、36c。在一個(gè)備選實(shí)施例中，通道中只有一個(gè)或者只有兩個(gè)可具有功能元件。
[0075]圖6以示意截面?zhèn)纫晥D示出氣體絕緣電氣設(shè)備I的另一實(shí)施例。其中，殼體10包括相互可拆卸地連接并且相互進(jìn)行氣體流通的多個(gè)殼體段10a、10b、10c。即，殼體段10a、IObUOc經(jīng)由允許氣體經(jīng)過其中的支承絕緣體12a和12b相互進(jìn)行氣體流通。殼體段10a、IOb和IOc由此與通道系統(tǒng)31無關(guān)地進(jìn)行氣體流通。
[0076]氣體通道系統(tǒng)31在氣體入口 32所在的第一殼體段IOa與氣體出口 34所在的第三殼體段IOb之間延伸。因此，氣體通道系統(tǒng)連接不同的兩個(gè)殼體段(例如段IOa和10c)，并且由此限定通過若干殼體段(本文中通過全部三個(gè)殼體段10a、10b、10c)的氣體循環(huán)的閉環(huán)。
[0077]除了上述差異之外，圖6的實(shí)施例與圖1c相似，并且圖1c的描述也適用于圖6的實(shí)施例。
[0078]在圖6的實(shí)施例的一個(gè)變化中，氣體通道31也能夠與圖1a或圖3b類似地經(jīng)過修改。
[0079]圖7以示意截面?zhèn)纫晥D示出氣體絕緣電氣設(shè)備1、具體是斷路器的另一實(shí)施例。本文中，殼體段IOa包含斷路器的作為高壓組件20的滅弧觸點(diǎn)和標(biāo)稱觸點(diǎn)，并且在其垂直頂側(cè)具有與其附連的其它殼體段IOb和10c。高壓組件20還包括經(jīng)過這些殼體段IOb和IOc的電連接。氣密絕緣體(未示出)設(shè)置在殼體段IOb和IOc的頂側(cè)，以及電連接經(jīng)過這些氣密絕緣體以用于將高壓組件20連接到包含殼體段10a、10b、IOc的殼體10外部。
[0080]殼體段10a、10b和IOc經(jīng)由允許氣體經(jīng)過其中的支承絕緣體12b和12c相互進(jìn)行氣體流通。殼體段10a、10b和IOc由此與通道系統(tǒng)30無關(guān)地進(jìn)行氣體流通。
[0081]通道系統(tǒng)30包括通道31，通道31具有耦合到殼體10的底部(更準(zhǔn)確來說，在殼體段IOa)的通道入口 32，并且分叉到兩個(gè)通道出口 34a和34b，其中出口 34a耦合到殼體段10c，而出口 34b耦合到殼體段10b。
[0082]因此，圖7的實(shí)施例示出一般方面:殼體10可具有多個(gè)突出殼體段、具體是垂直突出殼體段(這里為殼體段IOb和IOc)，以及通道系統(tǒng)31可經(jīng)由多個(gè)通道入口和/或通道出口的相應(yīng)一個(gè)(這里為出口 34a和34b)耦合到每個(gè)突出殼體段。
[0083]這個(gè)布置甚至對(duì)于復(fù)雜殼體幾何結(jié)構(gòu)也允許良好的氣體均勻化。該布置也可適合其它殼體幾何結(jié)構(gòu)。在除了以上所述之外的方面，前面所述實(shí)施例的描述也可適用于圖7的實(shí)施例。
[0084]下面參照?qǐng)D8a至圖8h更詳細(xì)地描述本文所述實(shí)施例的可選功能元件36。這些附圖以示意截面?zhèn)纫晥D示出可適用于本文所公開的任何實(shí)施例的氣體通道31和功能元件36的部分。
[0085]按照這些圖8a至圖8h所示的一般實(shí)施例，功能元件36可包括加熱器37。加熱器37可以是電加熱器37，它通過使電流經(jīng)過電阻元件來生成熱量。在一個(gè)備選實(shí)施例中，力口熱器37可具有用于使加熱流體經(jīng)過其中的流動(dòng)通道。
[0086]一般來說，加熱器37可由與流經(jīng)高壓組件20的電流無關(guān)的電源(它可以是熱源)來供電，使得加熱器37是與這種電流無關(guān)地可操作的。
[0087]按照?qǐng)D8a的實(shí)施例，加熱器37圍繞通道31周向地設(shè)置，并且因而位于氣體包含容積的外部。這具有允許加熱器37接觸到外部能源而無需穿透絕緣氣體的氣體容器。
[0088]然而，在熱量沿極短路徑(例如小于2 cm)通過通道壁的固體材料從加熱器37傳遞到氣體通道31內(nèi)部的意義上，加熱器37與氣體通道31相接觸。在這個(gè)實(shí)施例中，通道壁優(yōu)選地至少在與加熱器37相接觸的區(qū)域中由熱傳導(dǎo)材料、例如金屬來制成。在一個(gè)實(shí)施例中，熱傳導(dǎo)材料限定為具有至少10 ff/(m.K)的導(dǎo)熱率的材料。
[0089]在圖Sb的實(shí)施例中，通道31具有延長直徑段38。加熱器37設(shè)置在延長直徑段38中。加熱器37在通道31的整個(gè)截面面積中延伸，并且具有使絕緣氣體通過的開口。這個(gè)布置允許對(duì)絕緣氣體的特別有效熱傳遞。
[0090]在圖8c的實(shí)施例中，通道31具有延長直徑段38，延長直徑段38具有兩個(gè)凹面內(nèi)突部，相應(yīng)加熱器37從氣體包含容積的外部插入內(nèi)突部中。除了這個(gè)幾何布置之外，這個(gè)實(shí)施例與圖8a的實(shí)施例相似，并且因此圖8a的描述也適用于圖8c。與圖8a相比，圖8c的幾何結(jié)構(gòu)允許在大的表面將熱量傳遞到絕緣氣體，并且因此允許改進(jìn)的熱傳遞。在圖8c的實(shí)施例的一個(gè)變化中，不同數(shù)量的凹面內(nèi)突部可存在。一般來說，延長直徑段38可具有至少一個(gè)凹面內(nèi)突部以及對(duì)應(yīng)地具有至少一個(gè)加熱器37。
[0091]在實(shí)施例中，能夠提供風(fēng)扇，具體來說是作為加熱器37的補(bǔ)充或替代。例如，在圖8d至圖8h的實(shí)施例中，除了加熱器37之外，還提供了風(fēng)扇39。圖8d中，通道31具有延長直徑段38，以及風(fēng)扇39設(shè)置在延長直徑段38中。加熱器能夠圍繞通道31周向地設(shè)置，并且因而圖8a的描述適用于加熱器37。
[0092]圖8e的實(shí)施例與圖8d相似，但是在圖8d中，加熱器37圍繞通道31設(shè)置在延長直徑段38，在圖Se所示的備選實(shí)施例中，加熱器37圍繞通道31設(shè)置在延長直徑段38的不同部分(在這里，例如與延長直徑段38直接相鄰)。
[0093]在圖8f的實(shí)施例中，通道31具有延長直徑段38，以及風(fēng)扇39和加熱器37均設(shè)置在延長直徑段38中。
[0094]在圖8g的實(shí)施例中，通道31具有兩個(gè)延長直徑段38a和38b，它們相互分隔通道31的較小直徑段(即，具有比延長直徑段38a和38b的每個(gè)要小的直徑)。加熱器37設(shè)置在延長直徑段38a中，以及風(fēng)扇39設(shè)置在延長直徑段38b中。
[0095]在圖8h的實(shí)施例中，通道31具有延長直徑段38，以及風(fēng)扇37設(shè)置在延長直徑段38中。延長直徑段38還具有凹面內(nèi)突部，以及與圖Sc類似，加熱器37從氣體包含容積的外部插入凹面內(nèi)突部中。如同圖8c —樣，也可提供任何其它數(shù)量的凹面內(nèi)突部和加熱器37。
[0096]圖8a至圖8h示范所示的功能元件36、具體是加熱器37和/或風(fēng)扇39可設(shè)置成使得絕緣氣體的流動(dòng)是從左至右或者從右至左。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，元件36、37、39設(shè)置用于絕緣氣體從右至左流動(dòng)。相應(yīng)地，風(fēng)扇39可設(shè)置在加熱器37下游。這個(gè)布置的優(yōu)點(diǎn)在于，加熱器37位于風(fēng)扇39的低壓側(cè)，以及由此降低對(duì)氣流的阻塞。
[0097]在一個(gè)備選實(shí)施例中，功能元件36、37、39設(shè)置用于絕緣氣體從左至右流動(dòng)。相應(yīng)地，風(fēng)扇39可設(shè)置在加熱器37上游。這個(gè)布置的優(yōu)點(diǎn)在于，避免加熱空氣流動(dòng)到風(fēng)扇39上。
[0098]但是，特別是如果加熱器37設(shè)置在氣體包含容積的外部、例如在圖8d、圖8e和圖Sh的實(shí)施例中，它還提供將風(fēng)扇39設(shè)置在加熱器37上游的優(yōu)點(diǎn)。這個(gè)布置的優(yōu)點(diǎn)在于，力口熱器37位于風(fēng)扇39的高瑞流側(cè)，以及由此改進(jìn)對(duì)氣體的熱傳遞。
[0099]本文所述實(shí)施例的每個(gè)具有允許存在于氣體包含容積中的絕緣氣體的改進(jìn)均勻性的優(yōu)點(diǎn)。因此，這些實(shí)施例對(duì)于還包含除了 SF6之外的組分的絕緣氣體、特別是具有一種以上氣體組分并且優(yōu)選地如本文所公開的絕緣氣體是特別有利的。
[0100]雖然以上針對(duì)實(shí)施例，但是可設(shè)計(jì)其它和進(jìn)一步實(shí)施例，而沒有背離權(quán)利要求書所確定的基本范圍。例如，氣體通道系統(tǒng)30可包括一個(gè)以上氣體通道31。在另一個(gè)示例中，氣體通道系統(tǒng)30可包括附加元件，例如氣體成分傳感器、氣壓傳感器、用于引入附加氣體組分的進(jìn)氣閥、用于從氣體包含容積中去除氣體的出氣閥等。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體絕緣電氣設(shè)備(I)、具體是高壓配電或輸電設(shè)備(1)，包括 殼體(10)； 高壓組件(20)，設(shè)置在所述殼體(10)中，并且適合于施加高電壓；以及 氣體通道系統(tǒng)(30)，具有與所述殼體(10)進(jìn)行氣體流通的氣體通道(31)、通道入口(32)和通道出口(34)，其中 所述殼體(10)和所述氣體通道系統(tǒng)(30)形成其中包含絕緣氣體的氣體包含容積，并且限定環(huán)路，從而允許所述絕緣氣體通過所述殼體(10)和所述氣體通道系統(tǒng)(30)沿所述環(huán)路進(jìn)行循環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，其中，所述環(huán)路是用于所述絕緣氣體的循環(huán)的閉環(huán)，和/或所述環(huán)路包括用于將絕緣氣體再填充到所述殼體(10)中的附加絕緣氣體源。
3.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，還包括設(shè)置在所述氣體通道(31)內(nèi)部和/或接觸到所述氣體通道(31)的加熱元件(37)。
4.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，其中，所述電氣設(shè)備(I)在安裝時(shí)限定垂直方向，以及所述通道入口(32)和所述通道出口(34)位于所述殼體(10)的不同垂直高度，具體來說其中所述通道入口(32)與所述通道出口(34)之間的垂直距離(D)是所述殼體(10)的垂直高度的至少一半。
5.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述通道入口(32)和所述通道出口(34)相互 間隔開一定距離(D)，其是所述殼體(10)沿所述通道入口(32)與所述通道出口(34)之間的方向的線性延伸(E)的至少一半。
6.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述氣體通道系統(tǒng)(30)包括用于生成通過所述氣體通道(31)的所述絕緣氣體的強(qiáng)制流的強(qiáng)制流發(fā)生器(39)，所述強(qiáng)制流發(fā)生器(39)設(shè)置在所述氣體通道(31)中。
7.如權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，其中，所述通道(31)具有延長直徑段(38)，以及所述強(qiáng)制流發(fā)生器(39)和所述加熱器(37)中的至少一個(gè)設(shè)置在所述延長直徑段(38)中和/或與所述延長直徑段(38)直接接觸。
8.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述氣體通道系統(tǒng)(30)包括氣體過濾器、進(jìn)氣口、氣壓傳感器、氣溫傳感器、氣體化學(xué)成分傳感器和主動(dòng)或被動(dòng)氣體冷卻元件中的至少一個(gè)。
9.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述氣體通道(31)至少部分在所述殼體(10)外部延伸。
10.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述氣體通道(31)至少部分在所述殼體(10)中延伸。
11.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中 所述殼體(10)包括相互可拆卸并且相互進(jìn)行氣體流通的多個(gè)殼體段(10a，10b，10c)，以及所述氣體通道系統(tǒng)在所述殼體段(10a，10b，IOc)的至少兩個(gè)不同殼體段(10a，IOc)之間延伸。
12.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中 所述殼體(10)包括多個(gè)殼體段(10a，10b, 10c)，并且所述氣體通道系統(tǒng)(30)包括多個(gè)氣體通道(31a，31b，31c)，其中 所述氣體通道(31a，31b，31c)的每個(gè)經(jīng)由相應(yīng)通道入口(32a，32b，32c)和相應(yīng)通道出口(34a，34b，34c)來互連殼體段(10a，10b，IOc)的兩個(gè)相應(yīng)殼體段，使得所述環(huán)路、具體是所述閉環(huán)交替穿過所述殼體段(10a, 10b, IOc)和所述氣體通道(31a, 31b, 31c)。
13.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，其中，所述絕緣氣體至少包括第一和第二氣體組分，其中所述第一氣體組分形成載氣，而所述第二氣體組分形成較重分子，并且所述電氣設(shè)備(I)還包括控制部件，所述控制部件用于控制所述絕緣氣體通過所述環(huán)路進(jìn)行循環(huán)，使得在所述殼體(10)中至少在所述電氣設(shè)備(I)的操作期間保持所述第一氣體組分與所述第二氣體組分的預(yù)定濃度比。
14.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(1)，其中，所述絕緣氣體至少包括第一氣體組分和第二氣體組分，其中所述第一氣體組分從下列項(xiàng)所組成的組中選取: -氮， _氧， -二氧化碳， -氧化氮， -二氧化氮， -氧化亞氮， _ 氯 -甲烷，具體是部分或完全鹵化甲烷，具體是四氟甲烷或三氟碘甲烷， -空氣，具體是工藝用空氣或合成空氣，以及 -它們的混合物，以及 其中所述第二氣體組分從下列項(xiàng)所組成的組中選取: -六氟化硫， -部分或完全氟化醚，具體是氫氟單醚、包含至少3個(gè)碳原子的氫氟單醚、全氟單醚或者包含至少4個(gè)碳原子的全氟單醚， -部分或完全氟化酮，具體是氫氟單酮、全氟單酮、包含至少5個(gè)碳原子的全氟單酮或者正好包含5個(gè)或6個(gè)或7個(gè)或8個(gè)碳原子的全氟單酮，以及-它們的混合物。
15.如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的氣體絕緣電氣設(shè)備(I)，其中，所述電氣設(shè)備從下列項(xiàng)所述組成的組中選取:匯流條、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、組合隔離開關(guān)和接地開關(guān)、斷路器、高電流或發(fā)電機(jī)斷路器、中壓開關(guān)設(shè)備或者其任何模塊、高壓開關(guān)設(shè)備或者其任何模塊、儀表互感器、電壓互感器、電流互感器、電涌放電器、電力變壓器、配電變壓器。
16.一種操作氣體絕緣電氣設(shè)備(I)、具體是如以上權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電氣設(shè)備(I)、具體是高壓配電或輸電設(shè)備(I)的方法，所述電氣設(shè)備(I)包括殼體(10)、設(shè)置在所述殼體(10)中的高壓組件(20)、具有氣體通道(31)的氣體通道系統(tǒng)(30)以及所述殼體(10)和所述氣體通道系統(tǒng)(30)中包含的絕緣氣體，所述方法包括 -將高電壓施加到所述高壓組件(20);以及 -迫使所述絕緣氣體通過所述殼體(10)和所述氣體通道系統(tǒng)(30)沿環(huán)路、具體是閉環(huán)進(jìn)行循環(huán)。
17.如權(quán)利要求16所述的操作方法，其中，所述絕緣氣體至少包括第一氣體組分和第二氣體組分，其中所述第一氣體組分形成載氣，而所述第二氣體組分包括較重分子，以及進(jìn)一步，通過由所述殼體(10)和所述氣體通道系統(tǒng)(30)所限定的所述環(huán)路進(jìn)行循環(huán)的所述絕緣氣體的流率控制成使得在所述殼體(10)中至少在所述電氣設(shè)備(I)的操作期間保持所述第一氣體組分與所述第二氣體組分的預(yù)定濃度比。
【文檔編號(hào)】H02B13/045GK103515855SQ201310243354
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】M.克里伊格, M-S.克拉伊森斯, T.鮑爾, A.克拉梅 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司, Abb 技術(shù)有限公司