CN102760589B - 用于气体绝缘开关装置的开关机构 - Google Patents

Abstract

一种用于气体绝缘开关装置的开关机构，其包括：具有固定电弧接触器部分以及固定主接触器部分的固定接触器；能够线性地移动的可移动电弧接触器；能够线性地移动的可移动主接触器；向所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器提供用于线性移动的驱动力的活塞杆；连接到所述活塞杆的连杆；固定气缸，其具有用于引导所述活塞杆和所述连杆的线性运动的中空的导向管部分；以及弹簧，当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向接触位置移动时，所述弹簧加载弹性能量，并且当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向分离位置移动时，所述弹簧释放弹性能量。

Description

用于气体绝缘开关装置的开关机构

技术领域

本公开涉及一种用于气体绝缘开关装置的开关机构，尤其涉及一种用于气体绝缘开关装置的开关机构，其能够通过包括用于当其向接触位置移动时加载弹性能量并且当其向分离位置移动时释放弹性能量的弹簧来减小作为驱动能量源的致动器的尺寸，并且减小气体绝缘开关装置的整体尺寸。

背景技术

通常，气体绝缘开关装置是被安装在大于数万伏的超高压电力的电力输送线或者电力分配线上，例如安装在发电厂或者变电站上的电气设备。

气体绝缘开关装置可以在内部包括开关机构，开关机构具有：用于在诸如接地故障或者电气短路的故障电流的情况下断开回路的断开位置(即分离位置)，以及用于在正常情况下向回路施加电流的闭合位置(也被称为接触位置)。

这种类型的气体绝缘开关装置也被称为气体绝缘断路器。因为在回路断开时其通过向接触点吹送绝缘气体来熄灭电弧，所以该开关机构也被称为灭弧机构。

本发明涉及一种用于气体绝缘开关装置的这样的开关机构。

下面将参照图1和图2描述根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构的构造和操作。

根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构通常可以被分为固定接触器1和1a，以及可移动接触段30、10和40。

固定接触器1和1a包括在中央处的固定电弧接触器部分1a以及被设置为包围该固定电弧接触器部分1a的固定主接触器部分1。

可移动接触段30、10和40包括内部中空并且在两个纵向端部处均打开的固定气缸10，以及穿过固定气缸10并且能够线性地移动的可移动接触器部分30。

进一步地，可移动接触器部分30包括可移动主接触器20、活塞杆31、可移动电弧接触器32、辅助喷嘴33以及主喷嘴34。

可移动接触段30、10和40可以进一步包括连杆40，连杆40的一端连接到活塞杆31的一端，而另一端连接到诸如弹簧致动器的驱动源(未示出)。

可移动主接触器20是能够线性地移动到用于与固定主接触器部分1接触的接触位置或用于与固定主接触器部分1分离的分离位置的接触器。

可移动主接触器20形成在可移动电弧接触器32的更后面。所以，当移动到接触位置时，可移动主接触器20晚于可移动电弧接触器32而与固定接触器1和1a形成接触，并且当移动到分离位置时，可移动主接触器20早于可移动电弧接触器32而与固定接触器1和1a分离。

可移动主接触器20经由活塞(未给出附图标记)连接到可移动电弧接触器32，并且沿着与可移动电弧接触器32的线性运动相同的方向线性地移动。

可移动电弧接触器32连接到活塞杆31的前端，并且根据活塞杆31的线性运动而线性地移动到接触位置或者分离位置。

绝缘气体压缩室是由固定气缸10的内部和活塞形成的，并且压缩室通过活塞杆31而与可移动电弧接触器32、主喷嘴34以及辅助喷嘴33的内部空间连通。

活塞杆31是被驱动且连接到可移动主接触器20和可移动电弧接触器32以便向可移动主接触器20和可移动电弧接触器32提供用于线性运动的驱动力的杆。

活塞杆31被形成为如内部中空的细长柱体，并且具有与压缩室连通的气体连通开口(未示出)。

活塞杆31的驱动力从连杆40获得，其中连杆40连接到诸如弹簧致动器的驱动源。

可移动电弧接触器32是能够线性地移动到用于与固定电弧接触器部分1a接触的接触位置或者用于与固定电弧接触器部分1a分离的分离位置的接触器。

可移动电弧接触器32比可移动主接触器20更加向前突出。所以，当移动到接触位置时，可移动电弧接触器32早于可移动主接触器20而与固定接触器1和1a形成接触，并且当移动到分离位置时，可移动电弧接触器32晚于可移动主接触器20而与固定接触器1和1a分离。

主喷嘴34通过连结方法，例如焊接来连结到可移动主接触器20的前端部分，并且主喷嘴34朝向固定电弧接触器部分1a喷射压缩灭弧气体，以便熄灭当可移动电弧接触器32与固定电弧接触器部分1a分离时所产生的电弧。

辅助喷嘴33通过连结方法，例如焊接来连结到可移动电弧接触器32，使得其比可移动电弧接触器32更加向前突出，并且辅助喷嘴33朝向主喷嘴34喷射压缩室中的压缩灭弧气体，以便熄灭当可移动电弧接触器32与固定电弧接触器部分1a分离时所产生的电弧。

下面将参照图1和图2描述根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构的操作。

首先，将描述开关机构从如图2所示的分离位置至如图1所示的接触位置的移动。

连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源(未示出)的连杆40通过来自驱动能量源的驱动力而从如图2所示的分离位置沿图1中箭头a的方向线性地移动。

接着，连接到连杆40的一端的活塞杆31沿箭头a的方向线性地移动，并且连接到活塞杆31的前端的可移动电弧接触器32也沿箭头a的方向线性地移动。

因此，经由活塞连接到可移动电弧接触器32的可移动主接触器20也沿箭头a的方向线性地移动。

于是，可移动电弧接触器32与相应的固定电弧接触器部分1a形成接触，并且可移动主接触器20与相应的固定主接触器部分1形成接触，由此完成至如图1所示的接触位置的移动。

开关机构从如图1所示的接触位置至如图2所示的分离位置的移动在与上述移动相反的方向上进行。

也就是说，连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源(未示出)的连杆40通过来自驱动能量源的驱动力而从如图1所示的接触位置沿图2中箭头b的方向线性地移动。

接着，连接到连杆40的一端的活塞杆31沿箭头b的方向线性地移动，并且连接到活塞杆31的前端的可移动电弧接触器32也沿箭头b的方向线性地移动。

因此，经由活塞连接到可移动电弧接触器32的可移动主接触器20也沿箭头b的方向线性地移动。

于是，可移动电弧接触器32首先与相应的固定电弧接触器部分1a分离。此时，因为可移动电弧接触器32仍然与相应的固定电弧接触器部分1a接触，所以没有电弧产生。随后，可移动电弧接触器32与相应的固定电弧接触器部分1a分离。此时，经由辅助喷嘴33和主喷嘴34向固定电弧接触器部分1a喷射在压缩室中压缩的灭弧气体，由此快速熄灭电弧。这样，完成至如图2所示的分离位置的移动。

为了移动到接触位置或者分离位置，上述根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构从作为驱动能量源的弹簧致动器接收驱动能量。

弹簧致动器可以是用于提供至接触位置的驱动能量的闭合弹簧以及用于提供至分离位置的驱动能量的脱扣弹簧(也被称为断开弹簧)。

如此处所使用的，闭合弹簧不仅提供用于将上述开关机构驱动至接触位置的能量，而且还提供用于对脱扣弹簧进行压缩以便加载用于将开关机构驱动至分离位置的弹性能量。

于是，要求由闭合弹簧提供的弹性能量比由脱扣弹簧提供的弹性能量大1.5倍至2倍。

通常，气体绝缘开关装置能够使用超过20年，在此期间开关机构执行多次断开操作和闭合操作。于是，根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构需要由闭合弹簧提供的高弹性能量，并因而遭受机械损伤并降低耐用性，导致开关机构的操作可靠性降低。

发明内容

因此，本公开的目的是提供一种用于气体绝缘开关装置的开关机构，其要求作用为开关驱动源的闭合弹簧和脱扣弹簧提供较少的弹性能量，并且因而即使在长期使用时也使得对开关机构的损伤最小化并且长期确保断开操作和闭合操作的可靠性。

可以通过提供根据本公开的用于气体绝缘开关装置的开关机构来达到本公开的所述目的，所述开关机构包括：

固定接触器，其具有在中央处的固定电弧接触器部分以及固定地被安装在自所述固定电弧接触器部分起径向地向外的位置处的固定主接触器部分；

可移动电弧接触器，其能够线性地移动到用于与所述固定电弧接触器部分接触的接触位置或者与所述固定电弧接触器部分分离的分离位置；

可移动主接触器，其被设置为在相对于所述可移动电弧接触器径向地向外的位置处连接到所述可移动电弧接触器，并且能够线性地移动到用于与所述固定主接触器部分接触的接触位置和用于与所述固定主接触器部分分离的分离位置；

活塞杆，其连接到所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器，以便向所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器提供用于线性运动的驱动力；

连杆，其连接到所述活塞杆以便传送来自动力源的驱动力；

固定气缸，其接纳所述可移动电弧接触器、所述可移动主接触器以及所述活塞杆以使所述可移动电弧接触器、所述可移动主接触器以及所述活塞杆能够在所述固定气缸中线性地移动，并且所述固定气缸具有用于引导所述活塞杆和所述连杆的线性运动的中空导向管部分；以及

弹簧，其一端由固定弹簧支撑座部分支撑，而其另一端由连接到所述活塞杆或者所述连杆的可移动弹簧支撑座部分支撑并且能够线性地移动，并且其中，当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向接触位置移动时，所述弹簧加载弹性能量，并且当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向分离位置移动时，所述弹簧释放弹性能量。

根据本发明的优选方案，所述固定弹簧支撑座部分通过从所述导向管部分的一端向所述导向管部分的中央径向延伸而形成通孔，并且因为所述通孔的孔径大于所述活塞杆的直径，所以固定弹簧支撑座部分允许所述活塞杆穿过，并且因为所述通孔的孔径小于所述弹簧的直径，所以固定弹簧支撑座部分不允许所述弹簧穿过。

根据本发明的优选方案，所述可移动弹簧支撑座部分由轴套的凸缘部分构造而成，用于连接所述活塞杆和所述连杆。

根据本发明的优选方案，所述弹簧由在所述固定弹簧支撑座部分和所述可移动弹簧支撑座部分之间围绕所述活塞杆的外周表面安装的盘簧构造而成。

通过下面给出的详细说明，本申请进一步的应用范围将变得更加显而易见。然而，应理解的是，在表明本发明的优选实施例时，本公开和具体的示例仅以举例的方式给出，因为对于本领域技术人员来说，在本发明的精神和范围内的各种改变和改进将从本公开中变得显而易见。

附图说明

所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其包含在本说明书中并且构成本说明书的一部分，附图图示出示例性实施例，并且与说明一起用于解释本发明的原理。

在附图中：

图1是示出根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构位于接触位置的剖视图；

图2是示出根据现有技术的用于气体绝缘开关装置的开关机构位于分离位置的剖视图；

图3是示出根据本发明的用于气体绝缘开关装置的开关机构位于接触位置的剖视图；以及

图4是示出根据本发明的用于气体绝缘开关装置的开关机构位于分离位置的剖视图。

具体实施方式

参照图3和图4，通过下面对本发明的优选实施例的描述，上述本发明的目的和本发明的构造将变得更加清楚。

如图所示，根据本发明的优选实施例的用于气体绝缘开关装置的开关机构包括固定接触器1和1a、可移动接触器部分300、100和400以及弹簧500。

如图3和图4所示，固定接触器1和1a包括在中央处的固定电弧接触器部分1a以及自固定电弧接触器部分1a径向地向外地固定安装的固定主接触器部分1。

可移动接触段300、100和400包括内部中空并且在两个纵向端部处均打开的固定气缸100，以及穿过固定气缸100并且能够线性地移动的可移动接触器部分300。

进一步地，可移动接触器部分300包括可移动主接触器200、活塞杆310、可移动电弧接触器320、辅助喷嘴330以及主喷嘴340。

固定气缸100容纳可移动电弧接触器320、可移动主接触器200以及活塞杆310，以使可移动电弧接触器320、可移动主接触器200以及活塞杆310能够在固定气缸100中线性地移动。

可移动接触段300、100和400可以进一步包括连杆400，连杆400的一端连接到活塞杆310，而另一端连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源(未示出)。连杆400将来自驱动源(动力源)的驱动力传送到活塞杆310。

连杆400和活塞杆310可以通过连接销(未给出附图标记)连接到轴套410。

固定气缸100具有中空的导向管部分120，其用于引导活塞杆310和连杆400的线性运动。附图标记121表示导向管部分120的内壁表面。

可移动主接触器200是被设置为在相对于可移动电弧接触器320径向地向外的位置处连接到可移动电弧接触器320的接触器，并且能够线性地移动到用于与固定主接触器部分1接触的接触位置和用于从固定主接触器部分1分离的分离位置。

可移动主接触器200形成在可移动电弧接触器320的更后面。所以，当移动到接触位置时，可移动主接触器200晚于可移动电弧接触器320而与固定接触器1和1a形成接触，并且当移动到分离位置时，可移动主接触器200早于可移动电弧接触器320而与固定接触器1和1a分离。

可移动主接触器200经由活塞210连接到可移动电弧接触器320，并且沿着与可移动电弧接触器320的线性运动相同的方向线性地移动。

活塞杆310连接到可移动主接触器200和可移动电弧接触器320，用于传送驱动力以便向可移动主接触器200和可移动电弧接触器320提供用于线性运动的驱动力。

活塞杆310由内部中空的细长柱体构造而成，并且具有与压缩室连通的气体连通开口部分(未示出)。

活塞杆310的驱动力是从连杆400获得的，其中连杆400连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源。

可移动电弧接触器320连接到活塞杆310的前端，并且根据活塞杆310的线性运动而线性地移动到接触位置或者分离位置。

绝缘气体压缩室是由固定气缸100的内部和活塞210形成的，并且压缩室通过活塞杆310而与可移动电弧接触器320、主喷嘴340以及辅助喷嘴330的内部空间连通。

以朝向固定气缸100的中央的延伸突出部110为基准点，压缩室可以分为位于延伸突出部110的前面的第一压缩室A1以及位于延伸突出部110的后面的第二压缩室A2。在第一压缩室A1和第二压缩室A2中填充绝缘气体。

第一压缩室A1提供可供可移动主接触器200、辅助喷嘴330以及主喷嘴340能够在其中向前或向后移动的空间，并且中央延伸突出部110确定了可移动主接触器200向后移动的限位。

在第二压缩室A2中，设置朝向辅助喷嘴330和主喷嘴340延伸的中空的导向管部分120。

可移动电弧接触器320是能够线性地移动到用于与固定电弧接触器部分1a接触的接触位置以及用于从固定电弧接触器部分1a分离的分离位置的接触器。

可移动电弧接触器320比可移动主接触器200更加向前突出。所以，当移动到接触位置时，可移动电弧接触器320早于可移动主接触器200而与固定接触器1和1a形成接触，并且当移动到分离位置时，可移动电弧接触器320晚于可移动主接触器200而与固定接触器1和1a分离。

主喷嘴340通过连结方法，例如焊接来连结到可移动主接触器200的前端部分，并且主喷嘴340朝向固定电弧接触器部分1a喷射压缩灭弧气体，以便熄灭当可移动电弧接触器320与固定电弧接触器部分1a分离时所产生的电弧。

辅助喷嘴330通过连结方法，例如焊接来连结到可移动电弧接触器320，使得其比可移动电弧接触器320更加向前突出，并且辅助喷嘴330朝向主喷嘴340喷射压缩室中的压缩灭弧气体，以便熄灭当可移动电弧接触器320与固定电弧接触器部分1a分离时所产生的电弧。

活塞210是如上所述用于连接可移动电弧接触器320和可移动主接触器200的器件，并且也是用于与固定气缸100一起形成压缩室的器件。

活塞210在根据活塞杆310的前后线性运动而移动的同时压缩或者扩张压缩室。

弹簧500的一端由固定弹簧支撑座部分122固定地支撑，而其另一端由可移动弹簧支撑座部分410a支撑，其中可移动弹簧支撑座部分410a连接到活塞杆310或者连杆400并且能够线性地移动。

当可移动主接触器200和可移动电弧接触器320向接触位置移动时，弹簧500加载弹性能量，而当可移动主接触器200和可移动电弧接触器320向分离位置移动时，弹簧500释放弹性能量。

固定弹簧支撑座部分122被形成为从导向管部分120的一端朝向导向管部分120的中央径向延伸。

根据本发明的优选方案，固定弹簧支撑座部分122具有通孔，因为固定弹簧支撑座部分122的孔径大于活塞杆310的直径，所以该通孔允许活塞杆310穿过，并且因为固定弹簧支撑座部分122的孔径小于弹簧500的直径，所以该通孔不允许弹簧500穿过。

根据本发明的优选方案，可移动弹簧支撑座部分410a由轴套410的凸缘部分构造而成，用于连接活塞杆310和连杆400。

根据本发明的优选方案，弹簧500由在固定弹簧支撑座部分122和可移动弹簧支撑座部分410a之间围绕活塞杆310的外周表面安装的盘簧构造而成。

下面将参照图3和图4描述根据本发明的优选实施例的用于气体绝缘开关装置的如此构造的开关机构的操作。

首先，将描述开关机构从如图4所示的分离位置至如图3所示的接触位置的移动。

连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源(未示出)的连杆400通过来自驱动能量源的驱动力而从如图4所示的分离位置沿图3中箭头a的方向线性地移动。

接着，连接到连杆400的一端的活塞杆310沿箭头a的方向线性地移动，并且连接到活塞杆310的前端的可移动电弧接触器320也沿箭头a的方向线性地移动。

因此，经由活塞210连接到可移动电弧接触器320的可移动主接触器200也沿箭头a的方向线性地移动。

于是，可移动电弧接触器320与相应的固定电弧接触器部分1a形成接触，并且可移动主接触器200与相应的固定主接触器部分1形成接触，由此完成至如图3所示的至接触位置的移动。

此时，根据活塞杆310沿箭头a的方向的线性运动，弹簧500被可移动弹簧支撑座部分410a压缩而朝向固定弹簧支撑座部分122靠近，以加载弹性能量。

开关机构从如图3所示的接触位置至如图4所示的分离位置的移动在与上述移动相反的方向上进行。

也就是说，连接到诸如弹簧致动器的驱动能量源(未示出)的连杆400通过来自驱动能量源的驱动力而从如图3所示的接触位置沿图4中箭头b的方向线性地移动。

接着，连接到连杆400的一端的活塞杆310沿箭头b的方向线性地移动，并且连接到活塞杆310的前端的可移动电弧接触器320也沿箭头b的方向线性地移动。

因此，经由活塞210连接到可移动电弧接触器320的可移动主接触器200也沿箭头b的方向线性地移动。

于是，可移动主接触器200首先与相应的固定主接触器部分1分离。此时，因为可移动电弧接触器320仍然与相应的固定电弧接触器部分1a接触，所以没有电弧产生。随后，可移动电弧接触器320与相应的固定电弧接触器部分1a分离。此时，经由辅助喷嘴330和主喷嘴340朝向固定电弧接触器部分1a喷射在压缩室中压缩的灭弧气体，由此快速熄灭电弧。

此外，此时弹簧500扩张并且通过可移动弹簧支撑座部分410a释放弹性能量。于是，连杆400和活塞杆310更加快速地沿箭头b的方向移动，由此加速向分离位置的移动。

因此，完成至如图4所示的分离位置的移动。

由上可见，因为开关机构包括在其向接触位置移动时用于加载弹性能量并且在其向分离位置移动时释放弹性能量的弹簧500，所以用于气体绝缘开关装置的开关机构要求作用为开关驱动源的闭合弹簧和脱扣弹簧提供较少的弹性能量。

于是，可以使用与现有技术比较具有相对低的弹性能量的闭合弹簧，由此即使在长期使用时也能使得对开关机构的损坏最小化并且确保操作可靠性。

Claims (2)

1.一种用于气体绝缘开关装置的开关机构，其特征在于所述开关机构包括：

固定接触器，其具有在中央处的固定电弧接触器部分以及固定地被安装在自所述固定电弧接触器部分起径向地向外的位置处的固定主接触器部分；

可移动电弧接触器，其能够线性地移动到用于与所述固定电弧接触器部分接触的接触位置或者与所述固定电弧接触器部分分离的分离位置；

可移动主接触器，其被设置为在相对于所述可移动电弧接触器径向地向外的位置处连接到所述可移动电弧接触器，并且能够线性地移动到用于与所述固定主接触器部分接触的接触位置或者用于与所述固定主接触器部分分离的分离位置；

活塞杆，其连接到所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器，以便向所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器提供用于线性移动的驱动力；

连杆，其连接到所述活塞杆以便传送来自动力源的驱动力；

固定气缸，其接纳所述可移动电弧接触器、所述可移动主接触器以及所述活塞杆以便所述可移动电弧接触器、所述可移动主接触器以及所述活塞杆能够在所述固定气缸中线性地移动，并且所述固定气缸具有用于引导所述活塞杆和所述连杆的线性运动的中空的导向管部分；以及

弹簧，其一端由固定弹簧支撑座部分支撑，而其另一端由连接到所述活塞杆或者所述连杆的可移动弹簧支撑座部分支撑并且能够线性地移动，并且其中，当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向接触位置移动时，所述弹簧加载弹性能量，并且当所述可移动主接触器和所述可移动电弧接触器向分离位置移动时，所述弹簧释放弹性能量，

其中，所述固定弹簧支撑座部分通过从所述导向管部分的一端向所述导向管部分的中央径向延伸而形成通孔，并且因为所述通孔的孔径大于所述活塞杆的直径，所以固定弹簧支撑座部分允许所述活塞杆穿过，并且因为所述通孔的孔径小于所述弹簧的直径，所以固定弹簧支撑座部分不允许所述弹簧穿过，

其中，所述可移动弹簧支撑座部分由轴套的凸缘部分构造而成，用于连接所述活塞杆和所述连杆。

2.根据权利要求1所述的开关机构，其中，所述弹簧由在所述固定弹簧支撑座部分和所述可移动弹簧支撑座部分之间围绕所述活塞杆的外周表面安装的盘簧构造而成。