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1、(10)申请公布号 CN 102779666 A (43)申请公布日 2012.11.14 C N 1 0 2 7 7 9 6 6 6 A *CN102779666A* (21)申请号 201210144261.1 (22)申请日 2012.05.10 11165428.1 2011.05.10 EP H01H 9/00(2006.01) (71)申请人 ABB技术有限公司 地址瑞士苏黎世 (72)发明人卡洛博费利 罗伯托彭佐 (74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人寇英杰 黄霖 (54) 发明名称 开关设备和相关的开关设施 (57) 摘要 本发明涉及开关设备和相。
2、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。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 (19)中华人民共和国。
3、国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 10 页 1/2页 2 1.一种开关设备(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。
4、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1所述的开关设备(1)，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1所述的开关设备(1)，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。
5、3所述的开关设备(1)，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(1)，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。
6、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(1)，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(1)，其特征在于，所述组件(50)的所述第二连接 装置(。
7、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(1)，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(1)，其特征在于，所述组件(50) 包括具有导电带(61)的印刷电路板(60)，在所述导电带(61)上安装有所述多个半导体器 件(51)，其中，所述印刷电路板(60)是卷起的。 10.根据权利要求9所述的开关设备(1)，其特征在于，所述印刷电路板(60)通过联接 其第一和第二相对端部(62,。
8、63)而卷起，其中，所述导电带(61)设计成实现用于安装所述 权 利 要 求 书CN 102779666 A 2/2页 3 多个半导体器件(51)的螺旋路径。 11.根据权利要求10所述的开关设备(1)，其特征在于，所述导电带(61)沿着平行的 行(100,101,102)布置，所述行(100,101,102)在所述印刷电路板(60)的所述第一与第二 相对端部(62,63)之间延伸，其中，所述行(100,101,102)限定成使得：在所述印刷电路板 (60)卷起时，行(102,101)的设置在所述印刷电路板(60)的所述第二端部(63)处的端部 (68,681)适于接触相邻行(101,100)。
9、的设置在所述印刷电路板(60)的所述第一端部(62) 处的对应端部(67,671)。 12.根据权利要求11所述的开关设备(1)，其特征在于，在所述印刷电路板(60)上、所 述平行的行(100,101,102)之间限定有切口(600)。 13.根据权利要求9至12中一项或多项所述的开关设备(1)，其特征在于，所述绝缘支 撑件(56)包括具有承座（69）的绝缘盒(56)，所述承座（69）适于容置卷起的所述印刷电路 板(60)。 14.根据权利要求13所述的开关设备(1)，其特征在于，所述绝缘盒(56)包括穿过所 述承座(69)的纵向延伸部延伸的隔离件(700)，其中，至少一个排气通道(701)穿。
10、过所述隔 离件中的至少一个，所述组件(50)构造成使得从所述组件(50)的外部能够接近所述至少 一个排气通道(701)。 15.根据权利要求14所述的开关设备(1)，其特征在于，所述组件(50)的所述第一连 接装置(70,59)包括安装基座(59)以及固定装置(70)，所述绝缘盒(56)安装至所述安装 基座（59）上且所述固定触头(5)紧固至所述安装基座（59），而所述固定装置(70)用于将 所述绝缘盒(56)紧固至所述安装基座(59)。 16.根据权利要求13所述的开关设备，其特征在于，所述组件(50)包括绝缘盖(76)， 所述绝缘盖(76)操作性地联接至所述绝缘盒(56)从而覆盖所述第二连。
11、接装置(74,75)，并 且构造成允许所述活动触头(4)穿过所述绝缘盖(76)。 17.根据前述权利要求1至8中一项或多项所述的开关设备(1)，其特征在于，所述绝 缘支撑件包括至少一个绝缘材料块，所述多个半导体器件中的至少一组半导体器件嵌入所 述绝缘材料块中。 18.根据权利要求1至8中一项或多项所述的开关设备(1)，其特征在于，所述绝缘支 撑件至少包括互相联接的第一模块构件(201)以及第二模块构件(201)，所述第一模块构 件(201)和所述第二模块构件(201)分别支撑所述多个半导体器件(51)中的第一组半导 体器件和第二组半导体器件，其中，在所述第一模块构件(201)与所述第二模块构件。
12、(201) 之间插置有连接装置(207)，以便串联地电连接所述第一组半导体器件(51)与所述第二组 半导体器件(51)。 19.一种包括至少一个根据前述权利要求中一项或多项所述的开关设备(1)的开关设 施。 权 利 要 求 书CN 102779666 A 1/8页 4 开关设备和相关的开关设施 技术领域 0001 本发明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。 背景技术 0002 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。 0003 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。
13、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。 0004 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。 0005 在这些已知的解决方案中，开关设备的每个。
14、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。 0006 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1kV）以上的张力值。 0007 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。
15、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。 0008 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。 发明内容 0009 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。
16、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 说 明 书CN 102779666 A 2/8页 5 至少一个的至少一部分。 0010 在下面的描述中，将描述根据本发明的开关设备，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1kV直到几十kV例如52kV的电气 应用。 0011 例如，根据本发明的开关。
17、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 0012 通过对图示于附图中的示例性但非排它的根据本发明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： 0013 -图1是根据本发明的开关设备的立体图； 0014 -图2至4是图1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； 0015 -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 合于用在根据本发明的开关设备中； 0016 -图6是图5中的组件的分解图； 0017 -图7是图5的组件中使用的印刷电路板的平面图。
18、； 0018 -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； 0019 -图9示出已被卷起时的图8中的印刷电路板； 0020 -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发明的开关设备的壳体中； 0021 -图12示出流过根据本发明的开关设备的相的交流电流的一段。 具体实施方式 0022 图1图示了根据本发明的多相开关设备1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1的一个相2；但应该理解的是，以下内容适用于根据本发明的开。
19、关 设备1的所有相2。 0023 图1中图示的开关设备1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1的具体应用的要求，相2的数目可以不同 于图示的数目。 0024 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。 0025 每个相2包括电半导体组件（或电组件），例如图1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，。
20、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 说 明 书CN 102779666 A 3/8页 6 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。 0026 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。 0027 每个相2包括用于。
21、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SF 6 或CO 2 或N 2 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。 0028 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，例如生产的中压电路断路器HD4的极杆外壳。 0029 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。 0030 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（。
22、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。 0031 活动触头4能够占据至少： 0032 -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）； 0033 -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)； 0034 -第。
23、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）。 0035 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。 0036 根据本发明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。 0037 所述电组件被构造成允许活动触头4穿过其中以便与固定触头5联接/分离。所 述电组件尤其包括适合于容纳固定触头5的孔（见例如图示的组件50的孔55，或图示的组 件200的孔550），并且该孔沿着轴线X延伸，以便允许活动触头4穿过其中，从而与固定触 头5联接/分离。 0038 。
24、所述电组件的第二连接装置优选设置在活动触头4穿过的孔的入口处，并构造成 在其运动的一部分期间操作性地接触活动触头4。例如活动触头4滑动到第二连接装置上。 0039 根据示例性的实施方式，所述电组件包括具有导电带61的可折叠的印刷电路板 说 明 书CN 102779666 A 4/8页 7 60，所述导电带61例如由铜制成，其上安装（例如钎焊）了多个半导体器件51。 0040 图1所示的组件50的印刷电路板60通过联接其相对端62、63（界定其纵向延伸 部）而卷起，从而呈现基本圆筒形状。导电带61设计成在印刷电路板60卷起时实现螺旋路 径，用于安装多个半导体器件51（尤其见图9中卷起的印刷电路板。
25、60）。 0041 图7是未卷起的印刷电路板60的平面图，其中它的导电带61沿着在印刷电路板 60的相对端62、63之间延伸的三个平行的行100、101、102布置。这样限定行100、101、102， 使得在卷起印刷电路板60时，行102、101的端部68、681（设置在印刷电路板60的第二端 部63处）接触行101、100的对应端部67、671（设置在印刷电路板60的相对的第一端部62 处）。 0042 孔65尤其限定在端部68、681处，并在印刷电路板60卷起时适合与端部67、671 处限定的对应的孔651相匹配。将紧固装置例如导电销（在图示的实例中不可见）插入匹配 孔65至67中，从而将。
26、印刷电路板60锁定于卷起构型。 0043 另外，在印刷电路板60卷起时，行100中的孔64和行102中的孔66（图7中所 示）界定了用于安装多个半导体器件51的螺旋路径。所以，孔64和孔66构成电流流过全 部半导体器件51的输入/输出点。 0044 有利的是，切口600（例如在图7中以虚线示出）可以限定在印刷电路板60上至 少在行100至102之间，从而增大螺旋路径的匝之间的电绝缘。 0045 图8示出未卷起的图7的印刷电路板60，其中二极管51安装在导电带61上。成 系列的二极管51经受开关设备1的操作电压，并且二极管51的数目是这样的，使得每个二 极管51经受低于最大额定电压的操作电压（对。
27、典型的封装二极管51来说为约1.6kV AC，例 如图8中所示的二极管51）。在示例性图示的实施方式中，例如在印刷电路板60上安装了 三十三个标准封装二极管51，对于额定电压为约38kV AC的开关设备1的应用，在其操作期 间每个封装二极管经受约1kV AC的电压。 0046 明显地，行100、101、102的数目和/或安装在其上的二极管51的数目可以不同于 图示的数目；例如，对于在低压应用中操作的开关设备1，可以简单地通过从对应的导电带 61上移除预定组的二极管51来减少图8中所示的二极管51的数目。 0047 开关设备1可以包括检测装置用于监控二极管51的完整性，和在故障状态的情况 下输出。
28、警告信号。 0048 根据示例性的实施方式，作为电压限制器件54操作的半导体器件54也安装在印 刷电路板60的导电带61上，以便与二极管51并联电连接。为此，如图8的示例性实施方 式中所示，使用变阻器54例如Zn氧化物变阻器54。 0049 如图5和6的示例性实施方式中所示，组件50的绝缘支撑件包括电绝缘盒56（例 如由塑料制成的），所述电绝缘盒56具有基本圆筒形状，其容置图9中所示的卷起的印刷电 路板60。居中地和沿着绝缘盒56的整个纵向延伸部也就是从绝缘盒56的上边缘73至下 边缘742，限定活动触头4穿过的孔55。 0050 将卷起的印刷电路板60设置到承座69中，所述承座69围绕孔55。
29、径向限定至绝 缘盒56中并在绝缘盒56的上边缘73和下边缘742之间纵向延伸（尤其见图5）。 0051 有利的是，其中插入卷起的印刷电路板60的承座69填充有绝缘材料，例如树脂， 以改进支撑二极管51的螺旋路径的匝之间的电绝缘，并且增加由印刷电路板60和安装在 说 明 书CN 102779666 A 5/8页 8 其上的半导体器件51（如果存在的话还有54）构成的结构的稳定性。 0052 所述组件50的第二连接装置被联接至，优选被紧固至，上边缘73，以便设置在活 动触头4穿过的孔55的入口处。所述第二连接装置尤其覆盖孔55的入口，并且因此被构 造成被从孔55进出的活动触头4贯穿。如图5和6中的。
30、示例性实施方式所示，所述第二连 接装置尤其包括至少两个导电板74，所述导电板74具有通孔740和两个板74之间的接触 环75。 0053 所述板74电连接至安装在承座69中的卷起的印刷电路板60上的多个二极管51， 并且所述接触环75接触穿过盘74的孔740的活动触头4的滑动表面。所述接触环75尤 其适合于以减少的摩擦接触活动触头4。 0054 图示的组件50还包括由绝缘材料（例如塑料）制成的盖76，所述盖76联接至优选 紧固至绝缘盒56的上边缘73，以便覆盖板74和接触环75。所述盖76具有活动触头4穿 过其中的进口77；所述环元件82优选可以联接至进口77的边缘，用于引导活动触头穿向/ 穿。
31、出接触环75（见图5和6）。 0055 所述组件50包括由导电材料（例如铝）制成的安装基座59，在将组件50安装到壳 体3中时，所述安装基座59适合于连接至相2的第一端子6。 0056 固定触头5具有中空部12，用于容纳活动触头4（在图2至4所示的示例性实施方 式中由活塞4构成）的相应部，并包括在其中空部12的进口处的接触环10。接触环10适 合于改进固定触头5和滑动活塞4之间的接触。通过螺钉11使固定触头5紧固至安装基 座59。 0057 这样将绝缘盒56安装在安装基座59上，使得固定触头5插入孔55中；特别是通 过多个螺钉70使绝缘盒56紧固至安装基座59（见图5和6）。 0058 所述组。
32、件50的第一连接装置包括：螺钉70中的至少一个，该螺钉70电连接至印 刷电路板60的全部半导体器件51；以及所述安装基座59，其连接至固定触头5和相2的端 子6。组件50优选被构造成允许用于填充壳体3的电绝缘气体穿过（在组件50已经插入壳 体3中之后）。组件50尤其包括在承座69内的隔离件（其中一个通过图6中的虚线在示意 性地示出，并用附图标记700来表示），其在绝缘盒56的上边缘73和下边缘742之间相对 于孔55径向延伸。 0059 至少一个排气通道701（例如图6中用虚线示意性地示出的排气通道701）穿过 隔离件700中的一个或多个；这样构造组件50，使得从组件50的外部可接近所述至少一。
33、个 排气通道701。特别地，通过贯通开口78（限定在边缘73上）和贯通开口79（限定在盖76 上）在第一端部处可接近每个排气通道701。所述排气通道的第二端部可以操作性地连接 至这样的装置，所述装置用于将电绝缘气体注入壳体3中，例如在制造开关设备1期间。 0060 现公开根据本发明的开关设备1的操作实例，该公开参考在其相2的壳体3内安 装有组件50的开关设备1（如图2至4所图示）进行，对于使用根据本发明的电组件的其 它可选择的实施方式（例如图9至10中图示的组件200）的开关设备1，不以任何方式排除 这种操作的原理。 0061 从图4中所图示的情形（对应闭合的开关设备1）开始，活动触头4插入在。
34、固定触 头5（其又插入组件50的孔55中）的对应的中空部12中。在正常操作状态下，活动触头4 和固定触头5之间的联接，在第一和第二端子6、7之间实现了电流流过相2的主导电路径。 说 明 书CN 102779666 A 6/8页 9 在这种情形下，由联接的活动触头4和固定触头5提供的主导电路径使由全部二极管51提 供的导电路径短路。 0062 当需要开关设备1的断开操作时，例如由于故障或为了使电容器组从与开关设备 1相联的电力线断开，通过驱动装置8来致动活动触头4，从而使其与固定触头5在空间上 分离（例如，如图2至3示出的示例性实施方式中所示，所述空间分离发生在活动触头4退 出固定触头5的对应中。
35、空部12时）。 0063 校准所述触头4沿着图示的轴线X的运动，使得所述空间分离在流过相2的交流 电流波形的第一零交叉点500处开始（见图12），或者在所述第一零交叉点500之后短时间 （例如1或2ms（毫秒）开始。紧接在第一零交叉点500之后，电流方向允许这种电流的通 过全部二极管51的传导。 0064 因此，在固定触头和活动触头5、4之间的空间分离处，流过相2的电流开始流过由 全部二极管51提供的导电路径。以这种方式避免或至少基本上减少了固定触头5和活动 触头4之间电弧的产生。 0065 在从固定触头5空间分离之后，活动触头4继续其沿着轴线X的运动，滑动到设置 在孔55的入口处的接触环75。
36、上，并到达图3中示出的情形。在这个位置，活动触头4的端 部仍然与接触环75机械接触。因此，在活动触头4从图4所示的位置向图3所示的位置滑 动期间，活动触头4通过接触环75和导电板74与全部二极管51电连接，从而允许电流流 过相2。 0066 随后，活动触头4继续沿着轴线X滑动，并在空间上与接触环75分离，直至其到达 图2中所示的其最终位置，其中结束了开关设备1的断开操作。 0067 校准触头4的运动，使得活动触头4的端部与接触环75之间的空间分离发生在交 流电流波形的第二零交叉点501处，或者在所述第二零交叉点501之后短时间（例如1或 2ms）发生。如图12所示，第二零交叉点501与第一零交。
37、叉点500在时间上是相继的；紧接 在第二零交叉点501之后，电流方向阻断这种电流的通过全部二极管51的传导。 0068 以这种方式，避免或至少基本上减少了组件50的第二连接装置74、75和从所述第 二连接装置分离的活动触头4之间电弧的产生。 0069 开关设备1的闭合操作是相反的过程，从图2所示的情形开始，其中没有电流可以 流过相2。 0070 当需要闭合开关设备1时，驱动装置8导致活动触头4沿着轴线X朝着固定触头 5滑动。校准触头4的运动，使得活动触头4的端部在所述第一零交叉点500之前短时间 （例如1或2ms）开始与接触环75机械接触（见图3）。以这种方式，避免或至少基本上减少 了活动触头。
38、4和接触环75之间电弧的产生。 0071 紧接在第一零交叉点500之后，电流开始流过全部二极管51，所述二极管51起到 限制相线和与相2相联的电负载之间产生的突入电流和瞬时电压的作用。 0072 特别地，根据这种开关设备1的第一示例性应用，当与开关设备1相联的电负载是 电容器组时，产生所述突入电流和瞬时电压，所述电容器组用于将无功功率添加至与开关 设备1相联的电力线/从与开关设备1相联的电力线移除无功功率。 0073 随后，活动触头4贯穿到绝缘盒56的孔55中，直至进入到固定触头5的对应的中 空部12中（见图4）。校准活动触头4的运动，使得与固定触头5的机械接触在电流波形的 说 明 书CN 1。
39、02779666 A 7/8页 10 第二零交叉点501之前短时间（例如1或2ms）开始。以这种方式，因为电流流过全部二极 管51，在活动触头4和固定触头5之间没有电弧产生。 0074 由活动触头4与固定触头5的联接提供的重新建立的主导电路径使由全部二极管 51提供的导电路径短路。 0075 所公开的开关设备1的断开和闭合操作可以在将开关设备1构想为混合式电路断 路器的第二示例性应用中执行，所述断路器由于电气故障而断开电流。在这种情况下，必须 在组件50中提供强流二极管。 0076 根据未在图中图示的可选择的示例性实施方式，开关设备1中所述组件的绝缘支 撑件可以包括绝缘材料块，例如浇铸树脂，在。
40、其中至少嵌入具有电连接的半导体器件51（优 选二极管51），所述电连接用于将所述半导体器件51彼此串联电连接。所述绝缘块中还可 以嵌入与半导体器件51并联电连接的变阻器54。 0077 所述绝缘块适合于安装至开关设备1的相2的相应壳体3中，优选地从而完全环 绕固定触头5。例如，所述绝缘块具有基本圆筒形状，具有沿着其纵向延伸部限定的中心孔； 所述中心孔适合于容纳活动触头4，所述活动触头4用于与插入所述中心孔中的固定触头5 联接/分离。 0078 如果所述绝缘块被浇铸为单块，优选将半导体器件51嵌入电组件的绝缘块中，以 便使其沿着围绕绝缘块本身的中心孔延伸的螺旋路径布置到壳体3中。 0079 根据。
41、另一示例性实施方式，根据本发明的开关设备1的电组件可以具有模块结 构，其中用于这种组件的半导体器件51的绝缘支撑件包括至少互相联接的第一模块构件 和第二模块构件。所述第一模块构件和所述第二模块构件分别支撑第一组和第二组半导体 器件51，其中在第一模块构件和第二模块构件之间插置有链接装置，用于串联地将第一组 和第二组半导体器件51彼此电连接。 0080 例如，上述的绝缘块可以实现为树脂盘部堆叠体，每个盘部具有至少一组嵌入其 中的半导体器件51，其中在相邻的盘部之间提供电连接装置。 0081 如在图10至11中所示的可选择的示例性实施方式中所示，组件200实现为通过 交替方式联接安装盘201和覆盖。
42、盘202而组成的堆叠体，其中每个所述安装盘201由绝缘 材料例如塑料制成，并支撑一组半导体器件51，并且在需要的情况下，支撑一组相应变阻器 54，而所述覆盖盘202由绝缘材料例如塑料制成，并适合于覆盖每个安装盘201的前侧和后 侧。 0082 所述组装的堆叠体200适合于安装至开关设备1的相2的每个壳体3中，从而优 选地完全环绕固定触头5；如图11的示例性实施方式所示，安装盘和遮盖盘201、201具有 在联接安装盘和覆盖盘201、201时互相匹配的中心孔203，从而形成沿着组件200的纵向延 伸部的中心孔550。 0083 中心孔550适合于容纳与插入孔550中的固定触头5联接/分离的活动触头。
43、4。 0084 每个安装盘201包括围绕其孔203限定的承座205，在其内部设置了其上安装有半 导体器件51（如果存在的话，还有变阻器54）的印刷电路板。连接装置例如导电销207穿 过覆盖盘202，从而将设置在不同安装盘201上的半导体器件51组彼此串联电连接，并且为 组件200和开关设备1的其它零件提供连接装置。 0085 开口206限定在遮盖盘202中，以使填充壳体3的气体穿过其中。 说 明 书CN 102779666 A 10 8/8页 11 0086 根据两个公开的示例性实施方式，由于根据开关设备1的具体应用的额定电压而 可以添加或移除一个或多个模块构件（例如绝缘块的盘部，或组件200。
44、的安装盘201），所述 电组件的模块结构保证了开关设备1特定的多功能性。 0087 在实践中，已经看到，相对于已知的解决方案，根据本发明的开关设备1如何允许 提供一些改进。 0088 特别地，根据本发明的电组件（例如图示的组件50或图示的组件200）允许将大量 半导体器件51（和变阻器54，如果存在的话）插入相2的壳体3提供的限定的容积中，从而 保持半导体器件51之间适当的距离和绝缘，并保证施加在全部半导体系列上的全部电压 在每个半导体器件51上的均匀分配。特别适合于所述目的的是，半导体器件51沿着螺旋 路径布置，如具有卷起的印刷电路板60的组件50中。 0089 另外，将根据本发明的开关设备。
45、1的电组件50/200构造成插入标准极杆外壳3 中，所述外壳3用于已知类型的中压电路断路器的活动触头和固定触头。因此，所述开关设 备1的尺寸和电力连接是标准中压电路断路器的尺寸和电力连接；以这种方式，所述开关 设备1容易地安装在用于中压配电的标准柜中。 0090 而且，所有零件/部件可以用其它技术上等效的元件来替换；在实践中，材料的类 型、和尺寸根据需要和技术现状而可以是任意的。例如，代替标准封装二极管51的使用，可 以使用不同类型的二极管，例如安装在开关设备1的电组件中提供的适合支撑件上的卷边 或螺钉固定的二极管；所述电组件可以以不同数目的零件来实现，和/或所述零件可以不 同地成形，和/或不。
46、同地定位，和/或不同地联接。还可以执行前述实施方式的任意组合。 说 明 书CN 102779666 A 11 1/10页 12 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102779666 A 12 2/10页 13 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102779666 A 13 3/10页 14 图5 说 明 书 附 图CN 102779666 A 14 4/10页 15 图6 说 明 书 附 图CN 102779666 A 15 5/10页 16 图7 说 明 书 附 图CN 102779666 A 16 6/10页 17 图8 说 明 书 附 图CN 102779666 A 17 7/10页 18 图9 说 明 书 附 图CN 102779666 A 18 8/10页 19 图10 说 明 书 附 图CN 102779666 A 19 9/10页 20 图11 说 明 书 附 图CN 102779666 A 20 10/10页 21 图12 说 明 书 附 图CN 102779666 A 21 。