CN110998773B - 用于气体绝缘开关设备的断路器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种断路器(300A)，包括用于气体绝缘开关设备的真空断续器(301)。此外，本发明涉及一种气体绝缘开关设备，包括至少一个断路器(300A)和/或隔离开关极。断路器(300A)具有真空断续器(301)，真空断续器包括第一活动触点(302)、第二固定触点(303)和第一中心轴(304)。此外，断路器(300A)包括：第一绝缘体(305)；设置在第一绝缘体(305)处的接触单元(306)，其中，第一活动触点(302)可以朝向接触单元(306)移动，以便连接到接触单元(306)；导电单元(307)，包括第一侧(308)和第二侧(309)，其中，第一侧(308)和第二侧(309)彼此相对，其中，真空断续器(301)设置在导电单元(307)的第一侧(308)；以及第二绝缘体(310)，其中，第二绝缘体(310)设置在导电单元(307)的第二侧(309)，其中，第二绝缘体(310)连接到第二固定触点(303)，其中，第二绝缘体(310)具有第二中心轴(311)，并且其中，第二绝缘体(310)的第二中心轴(311)平行于真空断续器(301)的第一中心轴(304)或与其共线。

Description

用于气体绝缘开关设备的断路器

技术领域

本发明涉及一种包括用于气体绝缘开关设备的真空断续器的断路器。此外，本发明涉及一种用于断路器的电接触***(electrical contact system)。此外，本发明涉及一种气体绝缘开关设备，包括至少一个前述断路器和/或至少一个隔离开关极(特别是隔离开关单元)、和/或至少一个前述用于断路器的电接触***。

背景技术

开关设备用作电源和电气负载的接口。用于中压(例如，1kV至52kV)和/或高压(例如，52kV至1200kV)的已知开关设备通常是气体绝缘开关设备(GIS)。已知的GIS包括电缆室、母线室、排气管、低压室和气体绝缘罐。

电缆室是GIS的一部分，其中，地下电缆连接到GIS。电缆室还用于将诸如发电机、变压器和其他负载的电气负载相互连接。此外，电缆室可以包括电流互感器和电压互感器。

GIS的母线室包括母线。母线通常是铜或铝电导体，用于将GIS连接到诸如发电机、变压器和电气负载的其他电气设备。母线设置在例如气体绝缘罐中，或者通过使用覆盖或封装母线的固体绝缘来绝缘。

GIS的排气管包括用于去除在GIS内出现任何故障或异常情况时产生的危险和热气体的排气路径。排气路径使用管道与外部环境相连。

GIS的低压室包括控制设备，例如，通常在低压(小于1kV)下工作的继电器、辅助开关和致动器。

已知GIS的气体绝缘罐包括例如用于一相、两相或三相的断路器和隔离开关单元。断路器连接到导入气体绝缘罐的第一电导体。隔离开关单元用于将断路器与第二电导体(例如，仅在无负载载条件下引导至母线室或电缆室的母线)连接或断开。隔离开关单元用于在GIS服务和维护期间电气隔离和接地。隔离开关单元可以包括三个隔离开关极，这些隔离开关极可在两个或三个接触位置之间移动，在这些接触位置隔离开关极连接或断开到(i)母线、(ii)地面或(iii)从这两者断开。断路器和隔离开关单元可以提供从第一电导体到第二电导体的电流路径。断路器和隔离开关单元串联连接。操作断路器以在正常负载条件下以及在使用已知GIS的电压网络中的故障期间切断电流。故障可能是由于短路或电压网络雷击造成的高浪涌电流。

真空断续器是断路器的一部分。已知的真空断续器包括第一活动触点和第二固定触点。已知真空断续器的主体设置在第一活动触点和第二固定触点之间。第一活动触点可通过致动机构在打开位置和关闭位置移动。第一活动触点在关闭位置接触GIS的接触单元。

因为在已知真空断续器的触点内部发生接触和断开，所以将向触点施加全电压。因此，现有技术中已知的断路器中的真空断续器的组件包括将已知的真空断续器保持在正确的位置的复杂的聚合物保持装置，并允许第一活动触点在操作期间打开和关闭。通常，使用保持真空断续器的两端并且允许沿着真空断续器的轴在线性方向上的可移动接触操作的绝缘外壳。

在已知真空断续器的第一活动触点和第二固定触点上使用复杂的模制金属触点，以使得固定绝缘结构并避免在这种组件中可能出现的介电问题。这种绝缘结构的紧密接近可以进一步提高导致介电问题的真空断续器周围的电场。绝缘结构的已知设置从垂直于真空断续器的轴的一侧在第一活动触点和第二固定触点处保持真空断续器。有时，绝缘结构也可以平行于真空断续器轴的轴。然而，可能包括复杂的设置。

现有技术中已知的断路器的支撑绝缘结构包括聚合物模制组件，这些组件是复杂的并且是为特定的设置而制造的。聚合物支撑件总是设置在真空断续器轴附近，因此，设置在真空断续器旁边。真空断续器的第一活动触点处的电触点通常是柔性铜。额外的组件(例如电屏蔽)被用在电触点上，连接真空断续器的第一活动触点和第二固定触点。

关于隔离开关极的现有技术，我们参考美国US 9466955B2、US2014/0104758A1和US 9577412B2。

出于上述原因，希望获得一种断路器，该断路器比现有技术中已知的断路器更便宜且制造更简单，该断路器具有更少的介电问题并且是通用***。

发明内容

根据本发明，通过根据权利要求1所述的用于气体绝缘开关设备的断路器来解决该目的。根据本发明的断路器的电接触***由根据权利要求14所述的特征给出。根据本发明的气体绝缘开关设备由根据权利要求16所述的特征给出。从下面的描述、所附的权利要求和/或附图中，本发明的其他特征是显而易见的。

根据本发明的断路器用于气体绝缘开关设备(GIS)。根据本发明的断路器包括真空断续器，该真空断续器包括第一活动触点、第二固定触点和第一中心轴。此外，根据本发明的断路器包括第一绝缘体和设置在第一绝缘体处的接触单元。第一活动触点可朝向接触单元移动，以便连接到接触单元。具体地，第一活动触点由致动机构(例如，机械和/或电子机构)移动。在根据本发明的断路器的一个实施方式中，第一活动触点可通过致动机构在打开位置和关闭位置移动。第一活动触点在关闭位置与接触单元接触。

根据本发明的断路器还包括导电单元，例如，母线。导电单元是电导体，具体是金属导体。在根据本发明的断路器的实施方式中，导电单元是铜和/或铝导体。此外，可以具有平坦的形状。换言之，可以具有大约1mm至100mm的厚度。根据本发明的断路器的导电单元包括第一侧和第二侧，其中，第一侧和第二侧彼此相对设置。此外，第一侧可以距第二侧一定距离。第一侧和第二侧之间的距离可以在1mm至100mm的范围内，其中，边界在前述范围内。此外，第一侧和第二侧可以彼此平行设置。根据本发明的断路器的真空断续器设置在导电单元的第一侧。

此外，根据本发明的断路器包括第二绝缘体，其中，第二绝缘体设置在导电单元的第二侧。第二绝缘体机械连接到真空断续器的第二固定触点。此外，第二绝缘体具有第二中心轴。第二绝缘体的第二中心轴平行于真空断续器的第一中心轴或与其共线。

本发明简化了现有技术中使用的聚合物支撑框架和金属连接的复杂性。支撑绝缘体远离真空断续器设置。这使得气体绝缘开关设备罐中具有均匀的电场和均匀的电介质设置。根据本发明的设置还避免了在高电压下绝缘体组件和金属组件之间的连接点处可能出现的介电问题。

第二绝缘体可以直接安装在标准载流母线结构上，避免复杂的铸造组件。用于本发明的绝缘体可以是简单的圆柱形组件，具有容易获得的模块化尺寸。与复杂的模制绝缘组件相比，这种简单的解决方案可以降低结构的成本。

根据本发明的断路器的优点在于，为真空断续器提供了良好的结构支撑，特别是由于如上所述第二中心轴与第一中心轴对齐。此外，由于根据本发明的断路器不使用复杂的聚合物保持装置来保持真空断续器，因此根据本发明的断路器的制造成本可能低于现有技术中已知的断路器。相反，使用真空断续器的第一中心轴和第二绝缘体的第二中心轴的简单对准结构。此外，根据本发明的断路器不提供具有这种聚合物支撑件的真空断续器的封装或封闭，也不提供与真空断续器相邻的聚合物支撑件的设置。换言之，没有聚合物框架围绕真空断续器，特别是在距离真空断续器0.1mm至100mm范围内的距离处。因此，真空断续器周围的电场是均匀的，不容易发生介电故障。

在根据本发明的断路器的一个实施方式中，另外或可替代地假设，真空断续器是圆柱形断续器，其中，第一中心轴是第一圆柱形轴。在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，第二绝缘体是第二圆柱形绝缘体，其中，第二中心轴是第二圆柱形轴。前述实施方式的优点在于，使用了圆柱形绝缘体形式的标准组件，其便宜且易于制造。因此，与现有技术中已知的断路器相比，使用这种圆柱形绝缘体降低了制造断路器的成本。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，第一绝缘体具有垂直于真空断续器的第一中心轴和第二绝缘体的第二中心轴设置的第三中心轴。具体地，第一绝缘体可以是第一圆柱形绝缘体，并且第三中心轴可以是第三圆柱形轴。这些实施方式具有与上述相同的优点。

在根据本发明的断路器的实施方式中，另外或可替代地假设，真空断续器的第一中心轴和第二绝缘体的第二中心轴水平对齐。另外或可替代地，第一绝缘体的第三中心轴可以垂直对齐。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，第一绝缘体设置在第一支撑装置处。在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，第二绝缘体设置在第二支撑装置处。第一支撑装置和/或第二支撑装置可以是适用于根据本发明的断路器的任何类型的支撑装置。例如，第一支撑装置和/或第二支撑装置均可以是金属板，例如，铝或钢板。

在根据本发明的断路器的一个实施方式中，另外或可替代地假设，接触单元设置在绝缘推杆处。绝缘推杆可以具有第四中心轴，其中，第四中心轴平行于第二绝缘体的第二中心轴。另外或可替代地，第四中心轴可以平行于真空断续器的第一中心轴。此外，第四中心轴可以与第二绝缘体的第二中心轴和/或真空断续器的第一中心轴共线。前述实施方式具体提供了根据本发明的断路器的紧凑设计。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，在导电单元和第二绝缘体之间设置有中间板。中间板可以是金属板，具体是铝板、钢板和/或铜板。在根据本发明的断路器的实施方式中，中间板包括至少一个通孔。此外，导电单元包括引导通过通孔的用于将中间板设置到导电单元的至少一个第一连接装置。第一连接装置可以是适用于根据本发明的断路器的任何类型的连接装置，例如，螺钉和/或螺母/螺栓连接。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，中间板包括至少一个第二连接装置。此外，第二绝缘体包括用于将第二连接装置***第二绝缘体中的至少一开口，以将中间板设置到第二绝缘体上。换言之，第二绝缘体可以通过第二连接装置固定到中间板上。第二连接装置可以是适用于根据本发明的断路器的任何类型的连接装置，例如，螺钉和/或螺母/螺栓连接。

在根据本发明的断路器的实施方式中，另外或可替代地假设，中间板包括连接到真空断续器的第二固定触点的第三连接装置。换言之，中间板可以导电地和/或机械地连接到真空断续器的第二固定触点。具体地，第三连接装置可以是电导体。第三连接装置可以是适用于根据本发明的断路器的任何类型的连接装置，例如，螺钉和/或螺母/螺栓连接。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，接触单元是金属接触单元，例如，铜接触单元和/或铝接触单元。另外或可替代地假设，第一活动触点是金属第一活动触点，例如，铜触点和/或铝触点。此外，另外或可替代地假设，第二固定触点是金属固定触点，例如，铜触点和/或铝触点。此外，另外或可替代地假设，导电单元是金属导体，例如，铜导体和/或铝导体。

在根据本发明的断路器的另一实施方式中，另外或可替代地假设，真空断续器包括设置在第一活动触点和第二固定触点之间的主体，其中，没有聚合物支撑件或聚合物组件设置在真空断续器的主体上。

本发明还涉及一种用于具有带有第一活动触点的真空断续器的断路器的电接触***，特别是包括至少一个上述或下述特征或者具有至少两个上述或下述特征的组合的断路器。因此，本发明还涉及具有这种电接触***的上述或下述断路器。根据本发明的电接触***包括至少一个接触单元，该接触单元具有至少一个空腔和与空腔相邻的至少一个内接触表面，其中，内接触表面至少部分包围空腔。接触单元是导电的。此外，接触单元由例如铜和/或铝制成。此外，根据本发明的电接触***包括至少一个滑动接触单元，其中，滑动接触单元包括外圆柱表面，其中，至少一个柔性接触单元设置在外圆柱表面处，用于与接触单元的内接触表面接触。滑动接触单元设置在真空断续器的第一活动触点处。此外，滑动接触单元是导电的。此外，滑动接触单元由例如铜和/或铝制成。柔性接触单元可以是用于高接触力的弹簧加压的，并且可以包括用于增加导电性的银或金镀层。本发明不限于特定数量的柔性接触单元。事实上，可以使用适用于本发明的任何数量的柔性接触单元。

在根据本发明的电接触***的实施方式中，另外或可替代地假设，接触单元包括至少一个外表面，该外表面是圆柱形状、球形状和椭圆形状中的至少一种。具体地，外表面的圆柱形状在接触单元的外表面处提供均匀的电场分布。然而，如上所述，外表面的形状不限于圆柱形状。相反，外表面可以具有提供均匀电场的任何形状。特别地，外表面可以具有增加的表面积，这可以增加散热能力。

在根据本发明的电接触***的另一实施方式中，另外或可替代地假设，滑动接触单元设置在真空断续器的第一活动触点处。具体地，滑动接触单元安装在真空断续器的第一活动触点处，并由真空断续器的第一活动触点移动。

本发明还涉及一种气体绝缘开关设备(GIS)，其包括至少一个断路器，该断路器具有上述或下述特征中的至少一个或者具有上述或下述特征中的至少两个的组合。另外或可替代地，GIS可以包括至少一个电接触***，该电接触***具有至少一个上述或下述特征或者具有至少两个上述或下述特征的组合。另外或可替代地，GIS可以包括三个断路器，该断路器具有至少一个上述或下述特征或者具有至少两个上述或下述特征的组合。三个断路器均用于不同的相位。

附图说明

将参考附图在以下文本中更详细地解释本文描述的本发明的实施方式，其中：

图1示出了气体绝缘开关设备的气体绝缘罐的示意图；

图2示出了隔离开关单元的第一示意图；

图3示出了根据图2的隔离开关单元的第二示意图；

图4示出了隔离开关极的拆卸的金属外壳和金属接触装置；

图5示出了根据图4的隔离开关极的前视图；

图6示出了根据图4的隔离开关极的第一示意图；

图7示出了根据图4的隔离开关极的第二示意图；

图8示出了根据图4的隔离开关极的侧视图；

图9示出了根据图4的隔离开关极的另一侧视图；

图10示出了断路器的第一实施方式的侧视图；

图11示出了根据图10的断路器的示意图；

图12示出了根据图10的断路器的另一示意图；

图13示出了断路器的第二实施方式的侧视图；

图14示出了根据图13的断路器的示意图；

图15示出了将绝缘体装配到真空断续器的示意图；

图16示出了用于断路器的电接触***的接触单元的侧视图；

图17示出了根据图16的接触单元的示意图；以及

图18示出了包括电接触***的滑动接触单元的真空断续器的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的气体绝缘开关设备(gas insulated switchgear)1000的气体绝缘罐(gas insulated tank)100的示意图。隔离开关单元(disconnector unit)200和断路器单元(circuit breaker unit)300设置在气体绝缘罐100中。隔离开关单元200通过第一导电单元201、第二导电单元202和第三导电单元203连接到断路器单元300。这将在下面进一步详细解释。第一导电单元201、第二导电单元202和第三导电单元203可以是适用于本发明的任何类型的导电单元。例如，第一导电单元201、第二导电单元202和第三导电单元203中的至少一个是母线。特别地，第一导电单元201、第二导电单元202和/或第三导电单元203是铜和/或铝导体。

现在解释根据本发明的隔离开关单元200。具体在图2和图3中示出隔离开关单元200。隔离开关单元200设置在安装单元204上。安装单元204可以是不锈钢板。第一隔离开关绝缘体205、第二隔离开关绝缘体206和第三隔离开关绝缘体207安装在安装单元204处。第一隔离开关绝缘体205、第二隔离开关绝缘体206和第三隔离开关绝缘体207可以是本领域已知的标准圆柱形绝缘体。

第一隔离开关绝缘体205设置在第一电导体208处并机械连接到第一电导体208。第一电导体208设置在第一接触单元211处并导电连接到第一接触单元211。第一隔离开关极214设置在第一接触单元211处并导电连接到第一接触单元211。第一接触单元211可以是枢转触点。换言之，第一隔离开关极214可以围绕旋转轴252旋转，旋转轴252与第一接触单元211的表面垂直对齐。

第二隔离开关绝缘体206设置在第二电导体209处并机械连接到第二电导体209。第二电导体209设置在第二接触单元212处并导电连接到第二接触单元212。第二隔离开关极215设置在第二接触单元212处并导电连接到第二接触单元212。第二接触单元212也可以是枢转触点。换言之，第二隔离开关极215可以围绕上述旋转轴252旋转，旋转轴252与第二接触单元212的表面垂直对齐。

第三隔离开关绝缘体207设置在第三电导体210处并机械连接到第三电导体210。第三电导体210设置在第三接触单元213处并导电连接到第三接触单元213。第三隔离开关极216设置在第三接触单元213处并导电连接到第三接触单元213。第三接触单元213也可以是枢转触点。换言之，第三开关216可以围绕上述旋转轴252旋转，旋转轴252与第三接触单元213的表面垂直对齐。

如果使用三相电力***，则上述隔离开关极214、215和216中的每一个都用于电流的不同相。换言之，第一隔离开关极214用于电流的第一相，第二隔离开关极215用于电流的第二相，第三隔离开关极216用于电流的第三相。

每个隔离开关极214、215和216在至少两个接触位置之间移动。在图1至图3所示的实施方式中，每个隔离开关极214、215和216在至少三个接触位置之间移动。接触位置是第一接触位置(接通位置(ON))、第二接触位置(断开位置(OFF))和第三接触位置(接地位置(EARTH))。图1示出了第一隔离开关极214的第一接触位置的第一触点217A、第二隔离开关极215的第一接触位置的第二触点217B和第三隔离开关极216的第一接触位置的第三触点217C。

现在参考图4至图9详细解释第一隔离开关极214。由于第二隔离开关极215和第三隔离开关极216在结构上与第一隔离开关极214相同，因此下面也适用于第二隔离开关极215和第三隔离开关极216。

第一隔离开关极214包括金属接触装置218和金属外壳219。金属接触装置218包括多个金属接触单元，每个金属接触单元具有第一部分和第二部分。每个金属接触单元可以是接触指(contact finger)，并且金属接触装置218和金属外壳219的设置可以是手指包(finger packet)。具体地，金属接触装置218包括具有第一部分220A和第二部分220B的第一金属接触单元、具有第一部分221A和第二部分221B的第二金属接触单元以及具有第一部分222A和第二部分222B的第三金属接触单元。第一金属接触单元的第一部分220A和第二部分220B彼此相对设置，并且在第一中间部分235A处彼此导电连接。第二金属接触单元的第一部分221A和第二部分221B彼此相对设置，并且在第二中间部分235B处彼此导电连接。第三金属接触单元的第一部分222A和第二部分222B彼此相对设置，并且在第三中间部分235C处彼此导电连接。

第一金属接触单元的第一部分220A和第二金属接触单元的第一部分221A在金属外壳219中彼此相对设置，其中，第一金属接触单元的第一部分220A和第二金属接触单元的第一部分221A彼此接触或者彼此隔开一定距离设置。该距离由支架和凹槽提供，如下所述。此外，第一金属接触单元的第二部分220B和第二金属接触单元的第二部分221B在金属外壳219中彼此相对设置，其中，第一金属接触单元的第二部分220B和第二金属接触单元的第二部分221B彼此接触或者彼此隔开一定距离设置。该距离由支架和凹槽提供，如下所述。

此外，第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A在金属外壳219中彼此相对设置，其中，第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A彼此接触或者彼此隔开一定距离设置。该距离由支架和凹槽提供，如下所述。此外，第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B在金属外壳219中彼此相对设置，其中，第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B彼此接触或者彼此隔开一定距离设置。该距离由支架和凹槽提供，如下所述。

第一金属接触单元的第一部分220A、第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A设置在第一支架223和第二支架224处。第一支架223设置在沿着第一金属接触单元的第一部分220A、第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A延伸的第一凹槽231中。此外，第二支架224设置在沿着第一金属接触单元的第一部分220A、第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A延伸的第二凹槽232中。第一支架223由第一弹簧单元227偏置，第一弹簧单元227包括设置在金属外壳219的第一外壳部分236中的三个螺旋弹簧。第二支架224由第二弹簧单元228偏置，第二弹簧单元228包括设置在金属外壳219的第一外壳部分236中的三个螺旋弹簧。

第一金属接触单元的第二部分220B、第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B设置在第三支架225和第四支架226处。第三支架225设置在沿着第一金属接触单元的第二部分220B、第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B延伸的第三凹槽233中。此外，第四支架226设置在沿着第一金属接触单元的第二部分220B、第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B延伸的第四凹槽234中。第三支架225由第三弹簧单元229偏置，第三弹簧单元229包括设置在金属外壳219的第二外壳部分237中的三个螺旋弹簧。第四支架226由第四弹簧单元230偏置，第四弹簧单元230包括设置在金属外壳219的第二外壳部分237中的三个螺旋弹簧。

如上所述，每个弹簧单元227至230包括三个螺旋弹簧。然而，本发明不限于弹簧单元的这种结构。相反，可以使用适用于本发明的任何结构的弹簧单元。例如，对于每个触点，弹簧单元可以包括任何种类的压缩弹簧和/或圆形弹簧和/或板簧。

如图4至图9所示以及如上所述，第一隔离开关极214的金属外壳219包括第一外壳部分236和第二外壳部分237。开口238设置在第一外壳部分236和第二外壳部分237之间，其中，金属接触装置218部分跨越开口238。

第一金属接触单元的第一部分220A、第二金属接触单元的第一部分221A和第三金属接触单元的第一部分222A设置在第一外壳部分236中，而第一金属接触单元的第二部分220B、第二金属接触单元的第二部分221B和第三金属接触单元的第二部分222B设置在第二外壳部分237中。

第一外壳部分236具有第一翼单元239和另一第一翼单元240，这两个翼单元239、240从第一外壳部分236的第一主体253沿相反方向延伸。此外，第二外壳部分237具有第二翼单元241和另一第二翼单元242，这两个翼单元241、242从第二外壳部分237的第二主体254沿相反方向延伸。第一翼单元239、另一第一翼单元240、第二翼单元241和另一第二翼单元242都包括将第一外壳部分236连接到第二外壳部分237的连接装置。具体地，第二翼单元241和另一第二翼单元242包括螺钉244的埋头孔结构243。埋头孔结构243为螺钉244提供电阴影效应(electrical shadoweffect)，并因此减少或避免可能在螺钉244处产生的高电场。螺钉244***设置在第一翼单元239和另一第一翼单元240处的螺纹中。

第一翼单元239包括第一切口245，例如，圆形切口，并且第二翼单元241包括第二切口246，例如，圆形切口。本发明不限于分别在第一翼单元239中的圆形切口245和第二翼单元241中的圆形切口、246。相反，可以使用第一翼单元239和第二翼单元241中的任何合适形状的切口，例如，多边形。第一翼单元239的切口245和第二翼单元241的切口、246分别可以具有例如三角形、正方形、五边形或六边形的形状。

第一切口245包括第一埋头孔结构247，并且第二切口246包括第二埋头孔结构249。第一埋头孔结构247包括第一倒角248和/或圆度和/或切口。此外，第二埋头孔结构249包括第二倒角250和/或圆度和/或切口。

如上所述，第一隔离开关极214、第二隔离开关极215和第三隔离开关极216的结构相同。因此，隔离开关极214至216的每一个包括切口。具体如图2和图3所示，杆251(例如，聚合物绝缘杆)设置在所有三个隔离开关极214至216的每个第一切口和每个第二切口中。杆251的形状与第一切口和第二切口的形状相匹配。因此，杆251可以具有例如圆形或多边形(例如，三角形、正方形、五边形或六边形的形状)。第一隔离开关极214、第二隔离开关极215和第三隔离开关极216可绕上述旋转轴252旋转。与现有技术相比，杆251设置成与旋转轴252相距一定距离并平行，这允许增加金属接触单元(指状物)的数量。此外，使用杆251，使得第一隔离开关极214、第二隔离开关极215和第三隔离开关极216绕旋转轴252旋转。例如，由于杆251的存在，第一隔离开关极214、第二隔离开关极215和第三隔离开关极216可在三个接触位置之间移动。

杆251设置在具有低电场(例如，在工频电压下低于1kV/mm)的区域中，这降低了电介质故障的概率。此外，上述第一埋头孔结构247和第二埋头孔结构249的使用以及第一倒角248和第二倒角250的使用减少了由所谓的三点引起的介电故障的数量，例如，在绝缘气体中和在高压金属组件连接到聚合物元件和绝缘气体的区域中产生的高电场。

金属外壳219具有包括平滑曲率的外表面255。例如，金属外壳219的外表面255包括一部分曲率半径大于2mm的外表面255。或者，整个外表面255的曲率半径小于2mm。然而，本发明不限于这种曲率半径。相反，可以使用适用于本发明的任何曲率半径。例如，金属外壳219的外表面255的一部分具有小于或等于2mm的曲率半径，但是位于电场阴影中，而金属外壳219的外表面255的另一部分具有大于2mm的曲率半径。

金属外壳219还包括算术平均偏差R_a形式的在大约0.2μm至100μm范围内的表面粗糙度，其中，边界包括在该范围内。

金属外壳219例如是镀铝和/或镀铜和/或镀银外壳。另外或可替代地，金属接触装置219是镀铝和/或镀铜和/或镀银的接触装置。

金属接触装置218包括外表面256。金属接触装置218的整个外表面256的至少50％设置在金属外壳219中。例如，金属接触装置218的整个外表面256的至少60％或至少70％或至少80％设置在金属外壳219中。此外，金属外壳219以使得其覆盖关键区域中的金属接触装置218(例如，叶片尖端257(参见例如图4))，并增加曲率半径，从而减小电场方式设置和延伸。通过将金属接触装置218封装在金属外壳219中来实现介电性能，具体是防止和处理不想要的放电的能力。

通过在GIS 1000的气体绝缘罐100中设置隔离开关极214、215和216，可以减少绝缘气体(例如，SF₆)的量，从而减少该气体对环境的不利影响。或者，具有相对较小介电强度的更环保的气体可以用作绝缘气体。例如，诸如环境空气、二氧化碳或氮气的自然气体可以用作绝缘气体。

如上所述，本发明还涉及包括断路器300A的断路器单元300。例如，断路器单元300包括三个断路器300A，即第一断路器、第二断路器和第三断路器。这三个断路器300A具有相同的结构，现在对此进行解释。

在图10至图12中示出断路器300A的第一实施方式。断路器300A包括真空断续器301，真空断续器301包括第一活动触点302、第二固定触点303和第一中心轴304。此外，断路器300A包括第一绝缘体305和设置在第一绝缘体305处的接触单元306。第一活动触点302可移动到接触单元306，以连接到接触单元306。第一活动触点302由致动机构(例如，机械和/或电子机构(图10至图12中未示出))移动。第一活动触点302可通过致动机构在打开位置和关闭位置移动。第一活动触点302在关闭位置与接触单元306接触。

接触单元306是金属接触单元，例如，铜单元和/或铝单元。此外，第一活动触点302是金属活动触点，例如，铜触点和/或铝触点。此外，第二固定触点303是金属固定触点，例如，铜触点和/或铝触点。

此外，根据图10至图12的断路器300A包括母线307。母线307是电导体，具体是金属导体。例如，母线307是铜和/或铝导体。可以是扁平的形状。换言之，可以具有大约1mm至100mm的厚度。母线307包括第一侧308和第二侧309。母线307的第一侧308和母线307的第二侧309彼此相对设置。母线307的第一侧308与母线307的第二侧309相距一段距离。母线307的第一侧308和第二侧309之间的距离在1mm至100mm的范围内，其中，边界在前述范围内。此外，母线307的第一侧308和第二侧309彼此平行设置。

断路器300A的真空断续器301设置在母线307的第一侧308。真空断续器301使用连接装置(例如，螺钉316)导电地安装到母线307上。

断路器300A还包括第二绝缘体310。第二绝缘体310设置在母线307的第二侧309。使用第一螺钉317和第二螺钉318将第二绝缘体310机械连接到母线307。因此，第二绝缘体310也机械地连接到真空断续器301的第二固定触点303。

第二绝缘体310具有第二中心轴311。第二绝缘体310的第二中心轴311平行于真空断续器301的第一中心轴304。

真空断续器301是圆柱形断续器，其中，第一中心轴304是第一圆柱形轴。此外，第二绝缘体310是圆柱形绝缘体，其中，第二中心轴311是第二圆柱形轴。第一绝缘体305也是圆柱形绝缘体。第一绝缘体305具有第三中心轴312，即第三圆柱形轴。

真空断续器301的第一中心轴304和第二绝缘体310的第二中心轴311水平对齐。此外，第一绝缘体305的第三中心轴312垂直对齐。

第一绝缘体305设置在第一支撑装置313处。此外，第二绝缘体310设置在第二支撑装置314处。第一支撑装置313和/或第二支撑装置314可以是适用于断路器300A的任何类型的支撑装置。具体地，第一支撑装置313和/或第二支撑装置314可以均是金属板，例如，钢和/或铝板。

接触单元306也设置在绝缘推杆315处。绝缘推杆315具有第四中心轴。第四中心轴与真空断续器301的第一中心轴304共线。因此，绝缘推杆315的第四中心轴也平行于第二绝缘体310的第二中心轴311。

断路器300A的优点在于，为真空断续器301提供了良好的结构支撑，特别是由于第二绝缘体310的第二中心轴311与真空断续器301的第一中心轴304对齐。此外，由于根据本发明的断路器300A不使用复杂的聚合物保持装置来保持真空断续器301，所以断路器300A的制造成本可能比现有技术中已知的断路器低。相反，根据本发明的断路器300A使用真空断续器301的第一中心轴304和第二绝缘体310的第二中心轴311的简单对准结构。此外，断路器300A不提供真空断续器301的封装或封闭。因此，没有聚合物框架或聚合物组件围绕真空断续器301，特别是在距离真空断续器301 0.1mm至300mm的范围内。因此，真空断续器301周围的电场是均匀的，并且导致较少的介电故障。此外，如上所述，使用圆柱形绝缘体。这些产品价格低廉、模块化、易于制造。因此，与现有技术中已知的断路器相比，使用这种圆柱形绝缘体，降低了制造断路器300A的成本。另外，根据本发明的断路器300A具有紧凑的设计。

在图13至图15中示出断路器300A的第二实施方式。图13至图15所示的断路器300A的第二实施方式基于图10至图12所示的断路器300A的第一实施方式。相同的附图标记表示相同的组件。关于断路器300A的第一实施方式的所有上述解释也适用于如图13至图15所示的断路器300A的第二实施方式。

图13至图15所示的断路器300A的第二实施方式具有轴的不同对准，而不是第二绝缘体310的第二中心轴311与真空断续器301的第一中心轴304的平行对准。第二绝缘体310的第二中心轴311与真空断续器301的第一中心轴304共线，因此，也与绝缘推杆315的第四中心轴共线。

如图15所示，断路器300A的第二实施方式包括设置在母线307和第二绝缘体310之间的中间板319。中间板319可以是金属板，具体是铝板、钢板和/或铜板。中间板319包括第一通孔320和第二通孔321。母线307包括第一螺栓322和第二螺栓323。引导第一螺栓322穿过第一通孔320并由第一螺母324固定用于将中间板319设置到母线307。此外，引导第二螺栓323穿过第二通孔321并且由第二螺母325固定用于将中间板319设置到母线307。

中间板319包括第一螺钉元件326和第二螺钉元件327。此外，第二绝缘体310的第一端包括用于将第一螺钉元件326和第二螺钉元件327***第二绝缘体310中的第一开口328和第二开口329，用于将中间板319设置到第二绝缘体310。换言之，第二绝缘体310通过第一螺钉元件326、第二螺钉元件327、第一开口328和第二开口329固定和/或安装到中间板319。第二绝缘体310的第二端可以连接到包括螺钉331的第二支撑装置314，螺钉331***第二绝缘体310的第二端。

中间板319还包括狭槽332，连接装置330设置在狭槽332中。因此，狭槽332为连接装置330提供了空间。连接装置330设置在母线307处，并且连接到真空断续器301的第二固定触点303。换言之，中间板319导电地和/或机械地连接到真空断续器301的第二固定触点303。连接装置330是电导体。连接装置330可以是适用于根据本发明的断路器300A的任何类型的连接装置，例如，螺钉和/或螺母/螺栓连接。

根据图13至图15的断路器300A的第二实施方式为真空断续器301的第二固定触点303提供了良好的支撑。这是有利的，因为大约1500N或更大的力通常施加到真空断续器301的第二固定触点303。

如上所述，隔离开关单元200通过第一导电单元201、第二导电单元202和第三导电单元203连接到断路器单元300。如上所述，断路器单元300包括三个断路器300A。前述导电单元201、202和203中的每一个都连接到断路器单元300的断路器300A的一个接触单元306。

图16和图17示出了接触单元306的示图，该接触单元也是根据本发明的电接触***的一部分。使用至少一个安装装置333将接触单元306设置在第一绝缘体305处。安装装置333可以是机械紧固件，例如，螺栓。本发明不限于作为安装装置333的机械紧固件。相反，可以使用适用于本发明的任何安装装置333。

接触单元306包括空腔334。安装装置333设置在空腔334内部。此外，接触单元306包括邻近空腔334的内接触表面336。内部接触表面336围绕空腔334。接触单元306是导电的。具体地，内接触表面336是导电的。接触单元306由例如铜和/或铝制成。然而，本发明不限于上述材料。相反，可以使用适用于本发明的用于接触单元306的任何材料。

接触单元306包括具有圆柱形状的外表面335。外表面335的圆柱形状在接触单元306的外表面335处提供均匀的电场分布。然而，外表面335的形状不限于圆柱形状。相反，外表面335可以具有提供均匀电场的任何形状。具体地，外表面335可以具有更大的表面积，这可以增加散热能力。

图18示出了包括第一活动触点302的真空断续器301。滑动接触单元337设置在真空断续器301的第一活动触点302处。具体地，滑动接触单元337安装在真空断续器301的第一活动触点302处，并且由真空断续器301的第一活动触点302移动到接触单元306的空腔334中。滑动接触单元337可以使用机械紧固件安装到第一活动触点302。然而，本发明不限于机械紧固件。相反，任何安装装置都可以用于将滑动接触单元337设置到第一活动触点302。

滑动接触单元337是根据本发明的电接触***的一部分。滑动接触单元337包括外圆柱表面340。两个柔性接触单元338设置在外圆柱表面340处，用于与接触单元306的内接触表面336接触。具体地，滑动接触单元337可以包括圆柱形狭槽，柔性接触单元338设置在该狭槽上。

柔性接触单元338可以是用于高接触力的弹簧加压的，并且可以包括用于增加导电性的银或金镀层。本发明不限于特定数量的柔性接触单元338。事实上，可以使用适用于本发明的任何数量的柔性接触单元338。图18示出了两个柔性接触单元338。

滑动接触单元337可以包括连接装置339，例如，孔或狭槽，以将滑动接触单元337连接到机械驱动器(图中未示出)。

包括接触单元306和滑动接触单元337的电接触***提供第一活动触点302沿轴向移动到打开位置和关闭位置。当柔性接触单元338与内接触表面336接触时，形成电接触。这相对于现有技术是有利的，现有技术通常使用铜柔性单元将真空断续器的第一活动触点连接到接触单元。然而，这种柔性单元包括尖角、表面和边缘，这些尖角、表面和边缘导致非常高的电场，特别是当使用绝缘气体时。通过如上所述提供滑动接触单元337，特别是柔性接触单元338，避免了高电场。

通过考虑说明书和/或试图将本文公开的发明付诸实践，本发明的其他实施方式对于本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例仅被认为是示例性的，由所附权利要求指示本发明的真实范围和精神。

附图标记列表

100 气体绝缘罐

200 隔离开关单元

201 第一导电单元

202 第二导电单元

203 第三导电单元

204 安装单元

205 第一隔离开关绝缘体

206 第二隔离开关绝缘体

207 第三隔离开关绝缘体

208 第一电导体

209 第二电导体

210 第三电导体

211 第一接触单元

212 第二接触单元

213 第三接触单元

214 第一隔离开关极

215 第二隔离开关极

216 第三隔离开关极

217A 第一隔离开关极的第一触点

217B 第二隔离开关极的第二触点

217C 第三隔离开关极的第三触点

218 金属接触装置

219 金属外壳

220A 第一金属接触单元的第一部分

220B 第一金属接触单元的第二部分

221A 第二金属接触单元的第一部分

221B 第二金属接触单元的第二部分

222A 第三金属接触单元的第一部分

222B 第三金属接触单元的第二部分

223 第一支架

224 第二支架

225 第三支架

226 第四支架

227 第一弹簧单元

228 第二弹簧单元

229 第三弹簧单元

230 第四弹簧单元

231 第一凹槽

232 第二凹槽

233 第三凹槽

234 第四凹槽

235A 第一中间部分

235B 第二中间部分

235C 第三中间部分

236 第一外壳部分

237 第二外壳部分

238 开口

239 第一翼单元

240 另一个第一翼单元

241 第二翼单元

242 另一个第二翼单元

243 埋头孔结构

244 螺钉

245 第一切口

246 第二切口

247 第一埋头孔结构

248 第一倒角

249 第二埋头孔结构

250 第二倒角

251 杆，具体是聚合物绝缘杆

252 旋转轴

253 第一主体

254 第二主体

255 外表面

256 外表面

257 叶片尖端

300 断路器单元

300A 断路器

301 真空断续器

302 第一活动触点

303 第二固定触点

304 第一中心轴

305 第一绝缘体

306 接触单元

307 母线

308 母线的第一侧

309 母线的第二侧

310 第二绝缘体

311 第二中心轴

312 第三中心轴

313 第一支撑装置

314 第二支撑装置

315 绝缘推杆

316 螺钉

317 第一螺钉

318 第二螺钉

319 中间板

320 第一通孔

321 第二通孔

322 第一螺栓

323 第二螺栓

324 第一螺母

325 第二螺母

326 第一螺钉元件

327 第二螺钉元件

328 第一开口

329 第二开口

330 连接装置

331 螺钉

332 狭槽

333 安装装置

334 空腔

335 外表面

336 内接触表面

337 滑动接触单元

338 柔性接触单元

339 连接装置

340 外圆柱表面

1000 气体绝缘开关设备。

Claims (17)

1.一种用于气体绝缘开关设备(1000)的断路器(300、300A)，包括：

真空断续器(301)，包括第一活动触点(302)、第二固定触点(303)和第一中心轴(304)；

第一绝缘体(305)；

接触单元(306)，设置在所述第一绝缘体(305)处，其中，所述第一活动触点(302)能朝向所述接触单元(306)移动，以便连接到所述接触单元(306)；

导电单元(307)，包括第一侧(308)和第二侧(309)，其中，所述第一侧(308)和所述第二侧(309)彼此相对，其中，所述真空断续器(301)设置在所述导电单元(307)的所述第一侧(308)；

第二绝缘体(310)，其中，所述第二绝缘体(310)设置在所述导电单元(307)的所述第二侧(309)，其中，所述第二绝缘体(310)机械地连接到所述第二固定触点(303)，其中，所述第二绝缘体(310)具有第二中心轴(311)，并且其中，所述第二绝缘体(310)的所述第二中心轴(311)平行于所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)或与所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)共线，

其中，所述第一绝缘体(305)具有垂直于所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)和所述第二绝缘体(310)的所述第二中心轴(311)设置的第三中心轴(312)，

其中，所述接触单元(306)机械连接至所述第一绝缘体(305)，使得所述第一绝缘体(305)能够在所述第三中心轴支撑所述接触单元。

2.根据权利要求1所述的断路器(300、300A)，其中，所述断路器(300、300A)具有以下特征中的至少一个：

(i)所述真空断续器(301)是圆柱形真空断续器，其中，所述第一中心轴(304)是第一圆柱形轴；

(ii)所述第二绝缘体(310)是圆柱形绝缘体，其中，所述第二中心轴(311)是第二圆柱形轴。

3.根据权利要求1或2所述的断路器(300、300A)，其中所述第一绝缘体(305)是圆柱形绝缘体。

4.根据权利要求3所述的断路器(300、300A)，其中，所述断路器(300、300A)具有以下特征：

所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)和所述第二绝缘体(310)的所述第二中心轴(311)水平对齐，并且其中，

所述第一绝缘体(305)的所述第三中心轴(312)垂直对齐。

5.根据权利要求1或2所述的断路器(300、300A)，其中，所述断路器(300、300A)具有以下特征中的至少一个：

(i)所述第一绝缘体(305)设置在第一支撑装置(313)处；

(ii)所述第二绝缘体(310)设置在第二支撑装置(314)处。

6.根据权利要求1或2所述的断路器(300、300A)，其中，所述断路器(300、300A)包括以下特征中的一个：

(i)所述接触单元(306)设置在绝缘推杆(315)处；

(ii)所述接触单元(306)设置在具有第四中心轴的绝缘推杆(315)处，其中，所述第四中心轴平行于所述第二绝缘体(310)的所述第二中心轴(311)；

(iii)所述接触单元(306)设置在具有第四中心轴的绝缘推杆(315)处，其中，所述第四中心轴平行于所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)；

(iv)所述接触单元(306)设置在具有第四中心轴的绝缘推杆(315)处，其中，所述第四中心轴与所述第二绝缘体(310)的所述第二中心轴(311)共线；

(v)所述接触单元(306)设置在具有第四中心轴的绝缘推杆(315)处，其中，所述第四中心轴与所述真空断续器(301)的所述第一中心轴(304)共线。

7.根据权利要求1所述的断路器(300、300A)，其中，中间板(319)设置在所述导电单元(307)和所述第二绝缘体(310)之间。

8.根据权利要求7所述的断路器(300、300A)，其中，

所述中间板(319)包括至少一个通孔(320、321)，并且其中，

所述导电单元(307)包括至少一个第一连接装置(322、323)，所述第一连接装置被引导穿过所述通孔(320、321)以将所述中间板(319)设置到所述导电单元(307)。

9.根据权利要求7或8所述的断路器(300、300A)，其中，

所述中间板(319)包括至少一个第二连接装置(326、327)，并且其中，

所述第二绝缘体(310)包括用于将所述第二连接装置(326、327)***所述第二绝缘体(310)中的至少一个开口(328、329)，以将所述中间板(319)设置到所述第二绝缘体(310)。

10.根据权利要求7或8所述的断路器(300、300A)，其中，所述中间板(319)包括至少一个狭槽(332)和第三连接装置(330)，所述第三连接装置设置在所述狭槽(332)中并且连接到所述真空断续器(301)的所述第二固定触点(303)。

11.根据权利要求10所述的断路器(300、300A)，其中，所述第三连接装置(330)是电导体。

12.根据权利要求1或2所述的断路器(300、300A)，其中，所述断路器(300、300A)包括以下特征中的至少一个：

(i)所述接触单元(306)是金属接触单元；

(ii)所述第一活动触点(302)是金属第一活动触点；

(iii)所述第二固定触点(303)是金属固定触点；

(iv)所述导电单元(307)是金属导体。

13.根据权利要求1或2所述的断路器(300、300A)，其中，

所述真空断续器(301)包括设置在所述第一活动触点(302)和所述第二固定触点(303)之间的主体，并且其中，

所述真空断续器(301)的所述主体上没有设置聚合物支撑件。

14.一种电接触***(306、337)，用于具有带有第一活动触点(302)的真空断续器(301)的断路器(300、300A)，具体是根据前述权利要求中任一项所述的断路器(300、300A)，包括：

接触单元(306)，具有至少一个空腔(334)和与所述空腔(334)相邻的至少一个内接触表面(336)，其中，所述内接触表面(336)至少部分包围所述空腔(334)；以及

滑动接触单元(337)，用于与所述接触单元(306)电接触，其中，所述滑动接触单元(337)包括外圆柱表面(340)，其中，至少一个柔性接触单元(338)设置在所述外圆柱表面(340)处，用于接触所述内接触表面(336)，其中，所述滑动接触单元(337)设置在所述真空断续器(301)的所述第一活动触点(302)处。

15.根据权利要求14所述的电接触***(306、337)，其中，所述接触单元(306)包括至少一个外表面(335)，所述外表面是圆柱形状、球形状和椭圆形状中的至少一种。

16.一种气体绝缘开关设备(1000)，包括：

至少一个根据权利要求1至13中任一项所述的断路器(300、300A)；和/或至少一个

根据权利要求14或15所述的电接触***。

17.根据权利要求16所述的气体绝缘开关设备(1000)，其中，所述气体绝缘开关设备(1000)包括三个根据权利要求1至13中任一项所述的断路器(300、300A)。

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