力切換裝置的一部分。
[0032]在本發(fā)明的實施例中，所述壓力控制器可以被配置為選擇性地改變所述真空氣密外殼的所述內部氣體壓力在所述第一真空水平與第二真空水平之間的變化速率，以便改變所述真空開關的導通或斷開速率。這允許壓力控制器不僅控制第一和第二電極兩端的恢復電壓的變化速率，還控制真空氣密外殼的內部氣體壓力在第一真空水平與第二真空水平之間的變化速率，以抑制產生電壓瞬變，從而無需增加避雷器來處理任何電壓瞬變。
[0033]在本發(fā)明的其他實施例中，所述壓力控制器可以被配置為在真空水平的范圍內改變所述真空氣密外殼的所述內部壓力，所述真空水平中的每個允許在所述真空氣密外殼中形成和維持輝光放電，以允許電流經由所述輝光放電在所述第一電極與第二電極之間流動，同時所述真空開關被導通。這允許壓力控制器不僅主動地改變真空開關中的電流密度，還主動地改變第一和第二電極之間的電壓，從而使得真空開關被操作為電力流控制器，以控制被連接到第一和第二電極的電路中電流的變化速率。
[0034]優(yōu)選地，所述第一電極和第二電極由固定間隙分隔開。然而，可以理解的是，即使真空開關的導通和斷開不需要第一和第二電極的移動，所述第一和第二電極的任一個或每個可以被配置為能夠移動，以便增加或減小第一電極與第二電極之間的間隙。
[0035]第一和第二電極的形狀和布置可以根據相關電力應用的需求而變化。
[0036]在本發(fā)明的實施例中，所述第一電極和第二電極可以被定形和布置為限定以下任意一個:
[0037]# 一對圓柱同軸電極；
[0038]?一對平行板電極；
[0039]?一對球狀同軸電極。
[0040]在本發(fā)明的其他實施例中，所述第一電極可以包括多個第一伸長子電極，所述第二電極可以包括多個第二伸長子電極，并且所述真空開關還可以包括輔助電極，所述輔助電極布置在所述真空氣密外殼內部的所述第一電極與第二電極之間且與所述真空氣密外殼內部的所述第一電極與第二電極間隔開，所述輔助電極包括多個第三伸長子電極和多個第四伸長子電極，每組多個子電極與通過所述第一電極和第二電極延伸的縱軸平行地延伸，多個伸長子電極中的每個關于通過所述第一電極和第二電極延伸的所述縱軸徑向地布置，每個第一伸長子電極被布置在兩個第三伸長子電極之間且與兩個第三伸長子電極間隔開，以限定交替的第一伸長子電極和第三伸長子電極的交叉徑向陣列，每個第二伸長子電極被布置在兩個第四伸長子電極之間且與兩個第四伸長子電極間隔開，以限定交替的第二伸長子電極和第四伸長子電極的交叉徑向陣列。
[0041]在使用中，輔助電極可以被保持在浮置電勢，同時第一和第二電極中的每個被連接到攜帶有AC或DC電壓的相應電路。當真空開關被導通時，經由輔助電極和交叉徑向陣列的子電極之間的輝光放電，電流在第一電極與第二電極之間流動。當真空開關被斷開時，交叉徑向陣列的子電極之間的輝光放電熄滅，從而防止電流在第一電極與第二電極之間流動。
[0042]在真空開關中包括輔助電極不僅增加了第一電極與第二電極之間的有效間隙從而增大設備的介電耐壓能力，還支持在繼斷開真空開關之后優(yōu)異的介質恢復。
[0043]在本發(fā)明的這種實施例中，其中真空開關包括第一觸發(fā)電極和/或第二觸發(fā)電極，其中所述第一電極和第二電極中的任一個或每個可以包括與通過所述第一電極和第二電極延伸的所述縱軸同軸布置的管狀伸長子電極，所述管狀伸長子電極被配置為容納所述對應觸發(fā)電極并且與所述對應觸發(fā)電極間隔開。
[0044]以這種方式布置真空開關使得輝光放電能夠最初形成在相對于交叉徑向陣列的子電極的中央位置中，從而促進交叉徑向陣列的子電極中輝光放電的更均勻膨脹。這進而提供電流在第一電極與第二電極之間流動的更均勻路徑，并且從而得到真空開關的可靠導通行為，由此提高真空切換組件的可靠性。
[0045]在采用伸長子電極的本發(fā)明的實施例中，每個伸長子電極包括桿部和位于所述桿部自由端的端部。
[0046]可以設想，當每個伸長子電極的桿部的端具有相同的直徑時，端部處的電流密度比沿著桿部的電流密度高。
[0047]每個端部可以被定形為部分地或完全地球形，并且每個端部具有比對應的桿部更大的直徑。以這種方式配置每個端增大了對應子電極的表面積，以這種方式使得伸長子電極的表面上的輝光放電和每個交叉徑向陣列兩端的電流密度更均勻分布。這提高了真空開關的電流中斷能力、耐高電壓能力和介質恢復。
[0048]在米用伸長子電極的本發(fā)明的其他實施例中，每個伸長子電極的至少一部分可以涂覆有、被附著于、或被連接至耐火材料。耐火材料可以選自，但不限于，例如銅-鉻、銅-鎢、銅鎢碳化物、鎢，鉻和鉬的組。每個端部可以由耐火材料制成，其可以選自，但不限于，例如銅-鉻、銅-鎢、銅鎢碳化物、鎢、鉻和鉬的組。這些耐火材料不僅展現優(yōu)異的導電性，而且還在使用真空開關來中斷電流之后表現高介電強度。
[0049]當需要真空開關來切換高電流時，作用在電極上的合磁力可以變得足夠強以引起電極變形。每個電極可以包括至少一個結構加固元件，所述結構加固元件被布置為抑制由磁力引起所述電極變形，所述磁力是由所述電極中電流流動過程中產生的磁場引起的。例如，每個電極中的所述或每個結構增強元件可以是放置在電極內(優(yōu)選地沿著其縱軸)的非磁性鋼插入件、或者可以是被連接(例如釬焊)至支撐結構的鋼管，其中該支撐結構與電極相關聯并且在真空氣密外殼外部延伸。
[0050]所述真空切換組件還可以包括位于所述真空氣密外殼外部的磁場發(fā)生器，所述磁場發(fā)生器關于所述真空氣密外殼布置，以使得所述磁場發(fā)生器產生磁場，所述磁場的磁場方向橫向于所述輝光放電中的電場方向。
[0051 ]產生具有磁場方向橫向于輝光放電中的電場方向的磁場有助于輝光放電電壓的上升。從而，在真空開關中電流零時刻應用磁場加速了在斷開真空開關之后的介質恢復。
[0052]真空切換組件中真空開關的數量和布置可以根據真空切換組件的設計需求而變化。真空切換組件可以例如包括多個串聯連接的和/或并聯連接的真空開關。多個真空開關可以被連接以限定真空切換組件的不同配置，以便改變其操作電壓和電流特性來匹配相關電力應用的需求。
[0053]當真空開關被導通時，第一和第二電極之間的電壓降使得產生熱損失，該熱損失經由輝光放電快速地分布至真空開關的組件。因此，需要熱量去除裝置來去除這些熱損失并且從而將真空開關的溫度維持在容許極限內。例如，可以通過熱交換器循環(huán)氣體或氣體混合物來去除熱損失。
[0054]根據本發(fā)明的第二方面，提供一種用于切換AC或DC電流的電力切換裝置，所述電力切換裝置包括:
[0055]根據本發(fā)明的第一方面的任意實施例所述的真空切換組件；以及
[0056]機械切換組件，與一對端子之間的所述真空切換組件并聯連接，所述端子中的每個能夠被連接至攜帶AC或DC電壓的相應電路，所述機械切換組件包括至少一個機械開關。
[0057]在使用中，在電路的正常操作期間，真空切換組件中的所述或每個真空開關被斷開，同時機械切換組件中的所述或每個機械開關閉合以在兩個端子之間傳導電流。這不僅使得與真空切換組件相比較總體減少的熱損失，而且還無需上述熱量去除裝置。
[0058]電力切換裝置被如下所述地斷開。最初地，所述或每個機械開關被打開，從而在其中形成電弧。一旦在所述或每個機械開關中產生足夠大的電弧電壓，所述或每個真空開關被導通，以將電流從機械切換組件轉移至真空切換組件，從而熄滅所述或每個機械開關中的電弧，并且完全斷開具有介質恢復的所述或每個機械開關。然后所述或每個真空開關被斷開，以完成電力切換裝置的斷開。
[0059]電力切換裝置被如下所述地導通。最初地，所述或每個真空開關被導通。然后所述或每個機械開關閉合。一旦所述或每個機械開關完全關閉并且從而攜帶在端子之間流動的電流，所述或每個真空開關被斷開以完成電力切換裝置的導通。
[0060]與根據本發(fā)明的真空切換組件和電力切換裝置兼容的應用示例包括，例如，AC電力網絡、AC或DC高壓斷路器、網絡電力流控制、AC發(fā)電機斷路器、傳輸線、鐵路牽引、船舶、超導磁存儲設備、高能量聚變反應堆實驗、固定電力應用、可再生能源(諸如燃料電池和光伏電池)以及高壓直流(HVDC)多端子網絡。
【附圖說明】
[0061]現在將僅通過非限制示例，參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中:
[0062]圖1是示出形成根據本發(fā)明第一實施例的真空切換組件的一部分的真空開關；
[0063]圖2不出圖1的真空開關的剖視圖；
[0064]圖3以曲線圖形式示出壓力控制器控制真空氣密外殼的內部壓力的操作，所述真空氣密外殼形