CN111696816A - 电力***绝缘开关设备 - Google Patents

Abstract

一种用于电力***的开关装置，包括第一和第二可分离支撑结构，其在组装状态下提供用于容纳相应的真空断路器(VCB)和对应的选择器装置的至少一部分的相应隔室。第一和第二支撑结构中的每个具有由电绝缘材料形成的主体，并提供围绕VCB和选择器设备的空气腔室。支撑结构提供固体和空气绝缘，包括隔离开关设备隔室的绝缘结构。可移动的轭允许将一组端子接地或暴露用于在电缆测试中。

Description

电力***绝缘开关设备

技术领域

本发明涉及一种电力***开关设备。本发明特别涉及一种中压(MV)电力***开关设备。

背景技术

MV开关设备有三种常规类型，即固体绝缘开关设备(SIS)、气体绝缘开关设备(GIS)和空气绝缘开关设备(AIS)。

SIS由一个绝缘整体组成，该绝缘整体包括一个断路器、一个隔离开关和一个接地开关。整体通常由固态绝缘材料制成，例如浇铸树脂、块状模具复合材料(BMC)或片状模具复合材料(SMC)。在发生故障的情况下，这种类型的开关设备在不从开关设备外壳上拆卸整个整体结构的情况下，几乎不可能或根本不可能更换或维修其任何组件。此外，不可能维修整体的任何内部部分，因此通常需要更换整个SIS整体。这是昂贵的，并且需要较长的电力供应中断时间。

只能通过断路器(通常是真空断路器)进行开关设备接地。在发生空气进入真空断路器(VI)的情况下，其在关闭状态下变得无法工作，并且开关设备的接地变得不可能。断路器的操作机制是复杂的，由许多零件和连杆组成，使其成为开关设备最不可靠的组件。如果它不能操作，接地也变得不可能。为了解决这种故障，相关的变电站(通常由数个开关设备面板组成)必须断电，并将断路器作为一个完整的整体进行更换。由整个变电站供电的用户发生电力供应中断，而供电公司承担高昂的维修费用。

SIS没有允许带电导体和接地导体之间的安全间隙进行目视构象的检查窗口。取而代之的是机械指示器连接到隔离开关上。然而，这种安排不能确保安全间隙的存在，因为间隙本身是看不见的，因此操作员必须信任机械指示器的操作。

此外，SIS的制造成本相对较高，这是由于绝缘部分的复杂性和将接地屏幕集成到绝缘中以实现电场均衡的需要。

GIS遭受与SIS类似的问题，同时还要求使用对环境有害的气体。

AIS克服了上述缺点，因为它提供了三个独立的开关设备(断路器、隔离开关和接地开关)以及隔离开关和接地开关检查窗口的可用性。但是，AIS很大，通常占用的空间是SIS所需空间的三倍。另外，AIS还包括大量的母线绝缘体、断路器、电缆支架、接地开关、每相设备之间的分隔器、大量的铜导体等。这降低了整体可靠性并增加了产品制造成本。

而且，三种开关设备类型(SIS、GIS和AIS)中的每一种都专用于容纳特定类型的断路器，并且几乎没有或根本没有接受相应的种电压和电流传感设备的灵活性。

另外，相应的MV电缆通过螺栓连接和绝缘电缆终端连接至开关设备面板。如果发生电缆故障，必须将故障电缆从开关设备上断开并连接到电缆测试单元，以便对电缆施加高压(HV)以查找电缆故障。当电缆断开连接时，其绝缘可能会损坏，若要重新连接电缆，应使用新的电缆终端。

最好能提供至少能缓解上述部分问题的开关设备。

发明内容

从第一方面来看，本发明提供了一种电力***开关设备，该装置包括至少一组第一和第二电端子，并且进一步包括，对于每组第一和第二端子，在相应的第一和第二端子之间串联的相应的开关设备和相应的选择器设备，其中，相应的开关设备可操作以接通或断开相应的第一和第二端子之间的电连接，并且其中相应的选择器设备在第一状态和第二状态之间可操作，在第一状态下，其将相应的开关设备电连接到相应的第二端子；在第二状态下，其将相应的开关设备与相应的第二端子电隔离，所述装置进一步包括第一和第二可分离支撑结构，所述第一和第二隔离支撑结构在组装状态下提供用于容纳相应的开关设备和对应的选择器设备的至少一部分的相应隔室，所述第一和第二支撑结构中的每一个具有由电绝缘材料形成的主体。

优选地，第一支撑结构的主体的形状和尺寸被设置为提供用于容纳相应开关设备的至少一部分的相应隔室。优选地，每个开关设备的端部包括在打开状态之间可操作的第一和第二开关触点，以及用于每个开关触点的相应外部电连接器，其中每个开关装置的至少所述端部容纳在第一支撑结构的相应隔室中。

相应的隔室的形状和尺寸可以限定围绕所述相应开关设备的至少一部分的腔室。

第一支撑结构的主体有利地包括顶部，该顶部将一个或每个隔室与一个或每个第一端子隔离。所述隔室通常设置在所述顶部下方，所述第一端子设置在所述顶部上方，其中所述顶部可包括基本平面结构。

在优选实施例中，所述第一支撑结构的主体包括从所述顶部延伸的第一和第二外侧壁，其中所述主体的底部是敞开的，所述第一支撑结构的每个隔室限定在所述顶部和所述第一和第二外侧壁之间，以及具有由所述开口底部提供的开口底部。所述第一支撑结构的所述主体通常包括位于所述外侧壁之间并基本平行于所述外侧壁布置的至少一个分隔器，以在所述外侧壁之间限定两个或多个所述隔室。

优选地，所述第一支撑结构的主体具有敞开的正面，并且所述隔室或每个隔室具有由所述敞开的正面提供的敞开的正面口。

通常，顶部与外侧壁以及该分隔器或每个分隔器壁基本垂直。

优选地，第二支撑结构的主体的形状和尺寸被设置成提供用于容纳相应选择器设备的相应隔室。

有利地，相应的隔室的形状和尺寸被设置成在相应的选择器设备周围限定腔室。

有利地，第二支撑结构的主体包括底部，该底部将所述隔室或每个隔室与所述第二端子或每个第二端子分隔开。所述隔室或每个隔室通常提供在所述底部的上方，所述第二端子或每个第二端子提供在所述底部的下方，其中所述底部可以包括基本平坦的结构。

在优选的实施例中，所述第二支撑结构的主体包括从所述底部延伸的第一和第二外侧壁，其中所述主体的顶部是敞开的，所述第二支撑结构的每个隔室限定在所述底部和所述第一和第二外侧壁之间，以及具有由所述开口顶部提供的开口顶部。

通常，所述第二支撑结构的所述主体包括至少一个分隔器，所述分隔器位于所述外侧壁之间并基本平行于所述外侧壁布置，以限定所述外侧壁之间的两个或多个所述隔室。

优选地，所述第二支撑结构的主体具有敞开的正面，并且所述隔室或每个隔室具有由所述敞开的正面提供的敞开的正面口。

通常，底部基本垂直于外侧壁，并且垂直于该分隔器或每个分隔器。

在优选实施例中，所述第一支撑结构包括用于容纳相应的开关设备的至少一部分的相应的隔室，并且所述第二支撑结构包括用于容纳相应的选择器设备的相应的隔室，并且其中，当第一和第二支撑结构为在组装状态下，相应的对应隔室彼此对准以形成相应的复合隔室，用于容纳相应的开关设备和相应的选择器设备的所述相应的至少一部分。

在优选实施例中，关于第一和第二电端子的一组或每组，该装置包括相应的第三电端子，并且其中，在所述第二状态下，选择器设备将相应的第二端子连接至相应的第三端子。优选地，该装置进一步包括用于将相应的第三端子电连接在一起的轭。轭可以在与第三端子接合并电连接在一起的使用状态和与第三端子不通过轭电连接在一起并从装置中暴露出来的分离状态之间操作，其中，轭处于使用状态，第三端子优选地通过轭方便地电连接到电接地。有利地，所述第三端子由所述第二支撑结构暴露，所述第二支撑结构优选地排成一排。

在优选实施例中，所述轭架包括夹具，该夹具可操作以与所述第三端子接合或脱离。

在优选实施例中，每个开关设备包括断路器，优选地为真空断路器。

在优选实施例中，每个第一端子的至少一部分暴露在装置的顶部表面上，在暴露的第一端子周围提供相应的盖，其中盖的形状优选地为套筒状，并且可以由电绝缘材料形成。优选地，相应的盖的形状和尺寸限定了在使用中连接到相应的第一端子的电导体(例如母线)周围的间隙。

从另一个方面来说，本发明提供了一种电开关设备外壳，其包括上述任何权利要求中所述的至少一种开关装置，其中开关装置或每个开关装置位于所述外壳中的母线隔室和电缆隔室之间，并且其中第一支撑结构的主体包括分隔隔室或每个隔室的顶部，用于容纳来自母线隔室的相应的开关设备和对应的选择设备的至少一部分，并且其中第二支撑结构的主体包括分隔隔室或每个隔室的底部，用于容纳来自电缆隔室的相应的开关设备和对应的选择器设备隔室的至少一部分。

本发明可实施为MV(中压)电力***的开关设备面板。

本发明的优选实施例提供了具有空气和固体绝缘的成本效益的多用途开关设备。

附图说明

现在通过示例并参考附图来描述本发明的实施例，其中：

图1是实施本发明一个方面的电开关装置的立体图；

图2是图1的开关装置的多部分支撑组件的第一部分的部分立体图；

图3是图1的开关装置的端视图；

图4是图1的开关装置的侧视图；

图5是图1的开关装置的部分侧视图，其中选择器设备处于服务状态；

图6是图1的开关装置的部分侧视图，其中选择器设备处于非服务状态；

图7A是容纳第一类型的开关设备的图1的开关装置的分解侧视图；

图7B是容纳第二类型的开关设备的图1的开关装置的分解侧视图；

图7C是容纳第三类型的开关设备的图1的开关装置的分解侧视图；

图8是开关设备外壳的侧视图，其中包含图1的开关装置的至少一个实例；以及

图9是作为图1的开关装置的一部分的多部分支撑组件的分解立体图。

具体实施方式

现在，参照附图中所示的电开关装置，通常表示为10，它实施了本发明的一个方面。在优选实施例中，开关装置10是通常称为开关设备的类型。在优选实施例中，开关装置10被设计用于中压(MV)电力***。

装置10具有用于连接开关装置10的一个或多个外部电路(未示出)的至少一组第一和第二电端子12A、12B。通常，每个端子12A用作输入端子，每个端子12B用作输出端子。在通常实施例中，每个第一端子12A可连接到电力供应***(未示出)的相应的电导体13，例如MV电力***。在优选实施例中，每个电导体13包括母线。每个第二端子12B可连接到电缆15或其他导体(例如MV电缆)，以向电设备(未示出)或***的其他部分(未示出)供应电力。为此，每个端子12B可以被结合到标准电缆连接器中，例如根据欧洲CENELEC EN 50180和50181标准的C型连接器。在通常实施例中，有三组端子12A、12B(一组用于多相电源的每相)，但是根据应用的需要，可以替代地存在更多或更少的端子组。通常，成对地提供端子12A、12B，使得每个端子12A具有对应的端子12B，例如输入端子12A和对应的输出端子12B。因此，装置10包括至少一对对应的电端子12A、12B，但通常包括三对对应的电端子12A、12B。

对于每对端子12A、12B，开关装置10包括耦合在相应的每对端子12A、12B之间的相应开关设备14，其可操作以接通或断开相应的端子12A、12B之间的电连接。为此，开关设备14包括内部电触点(不可见，但是位于开关设备的部分20中)，内部电触点中的至少一个相对于另一个在闭合状态和打开状态之间是可移动的。触点之一电连接到端子12A。如下文更详细描述的，另一个触点可通过选择器设备16电连接到端子12B。在闭合状态下，触点形成电连接，在打开状态下，触点断开电连接。在通常实施例中，开关设备14响应于对故障状况的检测(通常在外部电路中并且由任何方便的传感器检测)以从其闭合状态操作至其打开状态。开关设备14包括用于其每个触点的相应的外部电连接器17、19，所述外部电连接器为相应的触点提供外部电连接。其中一个连接器17电连接到端子12A，另一连接器19电连接到选择器设备16。通常，其中一个连接器19位于开关设备14的端部，特别是在设备14的触点部分20位于所述端部的情况下。另一个连接器17通常在纵向上与连接器19间隔开，通常位于触电部分20的另一端。

开关设备14进一步包括致动器(不可见，但是位于开关设备14的部分18中)，该致动器用于在打开状态和闭合状态之间移动触点。在优选实施例中，致动器具有对应于开关设备14的纵轴的致动轴A1–A1'，并且优选地还对应于触点的移动方向。致动器18可以是任何常规的类型，通常包括电磁致动器(也可以被称为磁性致动器)，该电磁致动器通过牵引绝缘体(不可见，但位于开关设备14的部分24中)或其他适当的耦合设备(其可响应致动器的操作而移动)耦合到开关触点上。

在优选实施例中，开关设备14可包括断路器，通常是中压(MV)断路器。断路器可以是真空断路器(VCB)，在这种情况下，触点包括在真空断路器20中。在下面的描述中，假设开关设备14是一个VCB，但是可以理解的是，本发明并不局限于此，同样或类似的描述也适用于其他类型的开关设备，这对技术人员来说是显而易见的。

相应的选择器设备16将相应的开关设备14耦合到相应的端子12B，并且可操作以可选择地将相应的开关触点19连接到端子12B。选择器设备16可操作以采用服务状态(图5)和非服务状态(图6)。选择器设备16和VCB14在端子12A、12B之间串联连接。当选择器设备16处于服务状态时，VCB14连接在端子12A、12B之间，端子12A、12B之间的电连接是接通还是断开取决于VCB14是相应地闭合还是断开。当选择器设备16处于非服务状态时，端子12B与端子12A电隔离。如下文更详细地描述的，当选择器设备16处于非服务状态时，优选地，相应的端子12B连接到相应的第三端子84。可选地，相应的第三端子84连接到电接地。

装置10特别适合与多相电力供应***一起使用，因此可以连接到每相具有相应电导体的多相供应线或母线(在所示实施例中假设为三相供电)。因此，装置10通常包括每相的相应开关单元，每个开关单元包括相应的第一和第二端子12A、12B对，在这两个端子之间连接如上文所述的相应的VCB14(或其他开关设备)和选择器设备16。在所示的实施例中，装置10包括三个这样的开关单元。

装置10包括多部分支撑组件30，其包括第一和第二可分离支撑结构32、34。当处于组装状态(如图1、3、4、5和6所示)时，支撑结构32、34一起为每个VCB14和每个选择器设备16提供壳体。在装置10包括多个开关单元的通常实施例中，优选地，当处于组装状态时，支撑结构32、34提供用于容纳相应的VCB14和每个开关单元的选择器设备16的相应的隔室。有利地，相应的支撑结构32、34的主体36、38由电绝缘材料形成，例如玻璃、陶瓷、PVC或其他塑料、橡胶、树脂、层压板或复合材料。

在优选实施例中，第一支撑结构32的主体36的形状和尺寸被限定为限定用于接收相应的VCB14的至少一个隔室40。在有多个开关单元的通常实施例中，主体36为每个开关单元提供相应的隔室40。每个隔室40的形状和尺寸能够接收相应开关单元的相应VCB14的至少一部分。优选地，隔室40的形状和尺寸至少容纳开关连接器17、19，通常至少容纳包括连接器17、19和触点部分20的VCB14的端部。在所示的实施例中，隔室40的形状和尺寸还容纳VCB14的部分24(或部分24的至少大部分)。在优选实施例中，该布置使得包括致动机构18的VCB14的端部的全部或部分位于隔室40的外部。

当VCB14安装在隔室40中时，每个隔室40包括用于连接VCB14的相应连接器17的电连接器42。在隔室40中还提供了电连接器44，用于连接VCB14的相应的连接器19。在优选实施例中，连接器44是第二支撑结构34的一部分，并且在结构32、24组装时延伸到第一结构32的隔室40中。VCB14可以通过其与连接器42、44的连接而保持在适当的位置。

可选地，VCB14可以由安装在使用中的装置10的开关设备外壳3支撑。

在优选实施例中，当VCB14安装在隔室40中时，隔室40的形状和尺寸限定在VCB14的至少一部分周围的腔室46。腔室46优选地位于包括连接器17、19和触点部分20的VCB14的端部周围。腔室46可容纳空气。任选地，当VCB14安装在隔室40中时，隔室40包括位于VCB14的至少一部分附近的固体电绝缘材料块48。绝缘块48优选地位于VCB14的部分24(或部分24的至少大部分)附近。在优选实施例中，隔室40的配置使得腔室46和绝缘块48位于VCB14的上方，即位于在VCB14和支撑结构32的顶部50之间。顶部50的下侧方便地提供每个隔室40的顶部表面。在优选实施例中，每个隔室40以及因此支撑结构32在其底部表面39(与顶部50相对)处打开。顶部50在形状上可以基本上是平面的。

在优选实施例中，连接器42、44、17、19位于腔室46中，其至少部分地被提供绝缘的空气包围。在所示的实施例中，连接器44可位于固体绝缘上或部分嵌入固体绝缘中，例如块48所提供。导电部分之间的所需爬电距离可以根据需要通过VCB14和/或隔室40的表面的形状和尺寸来获得。可选地，可以在连接器19上提供绝缘罩52。可选择罩19的形状和尺寸以提供所需的爬电距离。绝缘块48的表面的形状和尺寸可提供所需的爬电距离，特别是绝缘块48的下侧49的形状可限定为肋或此目的的其他结构。

在优选实施例中，当支撑结构32、34被组装时，连接器44通常通过开口的底部伸入空腔46中，优选地使得连接器44的自由端与顶部50间隔开。连接器44优选地与隔室40的背面54间隔开，并且优选地还与隔室40的侧壁56间隔开。背面54在所示的实施例中是敞开的，但是在替代实施例中可以是闭合的或部分敞开的。连接器44优选地被腔室46包围。连接器44相对于腔室46定位，使得其可以连接至开关连接器19，在通常实施例中，该开关连接器位于VCB14的端部(通常在尖端)。结果，在优选实施例中，当开关连接器19连接到连接器44时，VCB14的至少一端位于腔室46中，并且与隔室40的壁56和顶部表面51隔开。由于隔室40的底部优选地是敞开的，因此VCB暴露于对应的隔室60支撑结构34，下文将对此进行更详细的描述。

优选地，连接器42从顶部50突出到腔室46中。连接器42可以位于腔室46的前壁57上，并且可选地抵靠在腔室46的前壁57上或部分嵌入其中。前壁57可以由绝缘块48的后表面提供。连接器42电连接到相应的端子12A。为此，连接器42的一部分可以被嵌入在顶部50中，并且与端子12A的也被嵌入在顶部50中的一部分连接。

每个隔室40由顶部50和相应的侧壁56限定，其优选地从顶部50基本垂直地延伸。在优选实施例中，第一支撑结构32的主体36包括顶部50和间隔开的外侧壁56A、56B，在侧壁56A、56B之间具有敞开的背面54。优选地，顶部50、背面54和外侧壁56A、56B均基本上为平面形状。优选地，顶部50、背面54和外侧壁56A、56B相对于彼此基本正交地布置，以形成具有敞开的正面37和敞开的底面39的基本长方体结构。通常，在外壁56A，56B之间设置至少一个分隔器59，以将支撑结构32分隔成两个或多个隔室40(通过用作每个相邻隔室40的内侧壁56)。每个分隔器59通常与外壁56A、6B平行并且从顶部表面51延伸。分隔器59还将敞开的正面37分成用于每个隔室40的相应的敞开的口。当存在时，绝缘块48可以从顶部50突出并且可以具有提供支撑结构32的正面37的一部分的前表面49。有利地，如方便的那样，VCB14可以通过敞开的正面37和/或敞开的底面39***和移出相应的隔室40。

在优选实施例中，每个端子12A被设置在相应的隔室40的外部，方便地设置在支撑结构32的顶部50的上部表面上或相邻的上表面上。每个端子12A可以被嵌入在顶部50中，端子12A的一部分被暴露以连接到相应的母线13。在通常实施例中，装置10被配置成连接到垂直于VCB14的纵轴(即垂直于设备10的前后方向)的母线13，并且端子12A(或每个端子12A的至少暴露部分)可以对角地布置在顶部50的上表面上，以便于将并联母线13连接到与相应开关单元相关联的相应端子12A。

优选地，围绕每个端子12A的暴露部分设置相应的盖55。盖55优选地是套筒状的，并且可以由任何常规的电绝缘材料形成。盖55优选地是可移除的，以允许相应的母线13连接到相应的端子12A。为此，盖55和顶部50的上表面可以提供有彼此可接合的连接器部分或其他结构，以允许盖50根据需要连接至顶部50或从顶部50移除。当母线13连接到端子12A并且盖55就位时，母线13穿过盖55的开口端，使得盖55围绕母线13的一部分延伸。盖55的尺寸优选地限定了盖55的内表面与母线13的覆盖部分之间的间隙。有利的是，盖55提供母线13和金属开关设备外壳3之间的介电强度，其中通常包括在使用中。在通常实施例中，相应的母线13的第一和第二部分在盖55内的相应端子12A处，例如使用螺栓或其他固定件连接在一起。有利的是，由盖55限定的端子12A周围的间隙足够大，以容纳用于连接和断开母线部分的工具，例如扳手。盖55的形状和尺寸可以在导电部件之间提供所需的爬电距离。有利地，在母线13周围不需要固体绝缘。

在优选的实施例中，第二支撑结构34的主体38的形状和尺寸确定为限定用于接收相应选择器设备16的至少一个隔室60。在具有多个开关单元的通常实施例中，主体38为每个开关单元提供相应的隔室60。每个隔室60的形状和尺寸被设计成接受相应的开关单元的相应的选择器设备16。

主体38包括用于第一结构32的每个隔室40的相应隔室60，其布置使得当支撑结构32、34处于组装状态时，相应隔室40、60彼此对齐以形成用于接收VCB14的选择器设备的复合隔室40、60相应的开关单元的16个。在优选实施例中，隔室60的形状和尺寸确定为在选择器设备16周围限定腔室61。腔室61可容纳空气。

每个隔室60由底部62和相应的侧壁66限定，其优选地从底部62基本垂直地延伸。在优选实施例中，第二支撑结构34的主体38包括底部62和间隔的外侧壁66A、66B，其背面64在侧壁66A、66B之间延伸。在优选实施例中，背面64是闭合的或部分闭合的，但也可以是敞开的。优选地，底部62、背面64和外侧壁66A、66B均基本上为平面形状。优选地，底部62、背面64和外侧壁66A、66B相对于彼此基本正交地布置，以形成具有敞开的前面67和敞开的顶部表面69的基本长方体结构。通常，在外壁66A、66B之间提供至少一个分隔器68，以将支撑结构34分隔成两个或多个隔室60(通过用作每个相邻隔室60的内侧壁)。每个分隔器68通常与外壁66A、66B平行并且从底部62延伸。分隔器68还将敞开的前面67分隔成用于每个隔室60的相应的敞开的开口。底部62的顶侧方便地提供了每个隔室60的底部表面。在优选实施例中，每个隔室60以及因此支撑结构34在其顶部表面(与底部62相对)是敞开的。

在优选实施例中，当支撑结构32、34处于组装状态时，它们装配在一起，使得第一支撑结构32由第二支撑结构34支撑(或反之亦然)。为此，支撑结构32、34可以提供有任何合适的可相互接合的结构。例如，当支撑结构32、34组装时，第一支撑结构32的底部可以在其全部或部分***周围设置唇缘70，该唇缘70与第二支撑结构34的顶部(例如，背面64的顶部和/或侧壁66A、66B)接合。通常，在组装状态下，背面54、64基本彼此对准，外侧壁56A、56A基本与侧壁66A、66B对准，并且相应的分隔器59、68基本彼此对准。

在优选实施例中，每个隔室60包括电连接器44中的相应一个。优选的布置是使得连接器44的端部方便地经由隔室60的敞开的顶部伸出相应的隔室60。连接器44在其另一端方便地包括第一电触点72。触点72位于相应的隔室60中。连接器44可以通过任何方便的支撑装置支撑在隔室60内，例如，方便的是，支撑结构73可以由形成隔室60的任何壁或表面支撑。

在优选实施例中，每个端子12B被设置在相应的隔室60的外部，方便地在支撑结构34的底部62的下侧上或附近。端子12B可以包括或电连接到电连接器76，该电连接器的一部分77位于相应的隔室60中。在所示的实施例中，每个端子12B嵌入在从底部62突出并且可以与底部62整体形成的连接器结构78中。通常，连接器结构78和端子12B被配置用于与相应的电力电缆(未示出)连接。连接器76也嵌入在连接器结构78中，并延伸穿过底部62进入隔室60。

为每个隔室60提供第三电连接器80，该连接器80包括电触点82，该电触点82可位于相应的隔室60中或可从相应的隔室60接近，例如，位于腔室60外部，与腔室60的开口相邻或以其他方式对齐。每个连接器80包括或电连接到暴露在装置10的前方的第三电端子84。方便地，触点82和端子84由连接器80的相对端提供。连接器80可以由任何合适的支撑装置支撑，例如可以在底部62上或在结构34上的其他地方提供的支撑结构85。

在优选实施例中，装置10包括轭86，其构造成将每个隔室的相应第三端子84彼此电连接。轭86可包括一个或多个电构件87，当轭86处于使用状态时，该电构件87与每个端子84接触。在所示的实施例中，一个或多个电构件87被包括在夹具89中，该夹具可操作以同时夹持每个端子84。优选的夹具89包括第一和第二平行杆，第一和第二平行杆中的一个或两个都包括相应的电构件87。为了促进与轭86的连接，第三端子84被第二支撑结构34暴露，优选地布置成一排。

图1至图7C示出了处于其使用状态的轭86，其中，每个隔室60的第三端子84通过夹具89电连接在一起。在装置10的正常模式下，一个或多个电构件87连接到电接地(或接地)，因此端子84和相应的触点82连接到电接地。有利地，轭86可与端子84脱离接合，使得它们不彼此电连接。在所示实施例中，轭86通过铰链90枢转地耦合到装置10，铰链90允许轭86在使用状态(如图所示)和分离状态(未示出)之间移动，其中端子84未电连接在一起。在所示的实施例中，可以释放夹具89以允许轭86在使用状态和分离状态之间移动，并且在使用状态下拧紧。可提供一个或多个可释放紧固件91，以根据需要释放和拧紧夹具89。在替代实施例中，轭86可在分离状态下从装置10移除(而不是提供铰链90)。当轭86分离时，端子84暴露以允许外部设备(未示出)的连接以用于测试目的，如下文详细描述。

每个选择设备16包括开关机制92，其可操作以将端子12B电连接到触点72、82中的任一个，并将端子12B与触点82、72中的另一个电隔离。当端子12B连接到触点72时，开关设备14在端子12A和12B之间串联连接。这对应于选择器设备16(和装置10)的服务状态。当端子12B连接到触点82时，端子12B连接到端子84。这对应于选择器设备16(和装置10)的非服务状态。优选开关机制92包括可枢转连接到电连接器76的部分77的导电开关构件93，并且可枢转在其接触触点72以影响服务状态的第一状态(如图5所示)和第二状态(如图6所示)之间其中，它与触点82接触以影响非服务状态。开关机制92包括用于在第一和第二状态之间移动开关构件93的致动器94。致动器94可以采用任何适当的形式。在所示的实施例中，致动器94包括耦合在开关构件93和可旋转轴96之间的机械连杆95，其布置使得轴96在一个方向上的旋转使得连杆95将开关构件93从第一状态移动到第二状态，而轴96在另一个方向使连杆95将开关构件93从第二状态移动到第一状态。致动器94可以通过任何方便的操作装置来操作，例如可以连接到轴96的操作工具97(图8)，以允许用户手动旋转轴96。为了便于连接到操作工具，轴96的一部分可以暴露在支撑结构34的外部。

有利的是，腔隔室60的形状和尺寸被设置为在选择器设备16周围提供空腔，特别是在触点72、82、开关构件93和连接器76周围提供腔室。该腔在使用中通常是空气填充的。

开关装置10特别适合用作电力***的开关设备，特别是可例如用于工业应用、配电或包括可再生能源***的分布式发电***的类型的MV电力***。

装置10的一个或多个实例可以设置在外壳3中(在图8中示意性地示出)，例如提供开关设备面板或机柜。装置10可以安装在外壳3内，通常安装在外壳壁的一个或多个上。可以根据需要设置一个或多个门或窗，以允许操作员访问和/或查看装置10的部件。有利地，外壳3包括窗口，通过该窗口可以看到选择器设备16的状态。外壳3可以包括装置10下面的用于连接到端子12B的电缆的隔室4，以及装置10上面的用于接收母线13或其他电导体的隔室5。在外壳容纳装置10的一个以上实例的情况下，它们可以并排放置在外壳中，每个外壳通常在其下方具有分离的相应的电缆隔室并且在其上方具有相应的母线隔室。

从前述内容将显而易见的是，在优选实施例中，第一支撑结构32可以接受不同类型的真空断路器(VCB)，并且在至少部分VCB周围提供空气绝缘和固体绝缘的组合。第一支撑结构32允许将扁平铜排作为主母线连接到端子12A。该结构可提供任何必要的爬电距离，并且不需要用于主母线的固体绝缘。有利地，第一支撑结构32在第一端子12A(以及因此母线)和VCB之间提供分离装置，分离装置有利地包括固体绝缘结构，即优选实施例中的顶部50。当安装在开关设备外壳中时，结构32在母线隔室和VCB隔室之间提供隔离装置(特别是固体绝缘结构)。每个选择器设备16位于由第二支撑结构34提供的相应的绝缘隔室60中。有利地，第二支撑结构34在VCB和第二端子之间提供隔离装置，该隔离装置有利地包括固体绝缘结构，即在优选实施例中的底部62。当安装在开关设备外壳中时，结构34在VCB隔室和电缆隔室之间提供隔离装置(特别是实心绝缘结构)。

特别参考图7A至图7C，通过示例的方式示出了装置10如何容纳三种不同类型的VCB。方便地，可以拆卸第一和第二支撑结构32、34，以便于根据需要安装、拆卸和/或维护VCB，然后组装(如图1所示)以供使用。

当装置10处于服务状态时，每个输入端子12A通过选择器设备16通过相应的VCB14连接到相应的输出端子12B。在通常应用中，VCB14采用常闭状态。因此，设备10从母线13向连接到输出端子12B的电缆供电。在故障检测的情况下(可以通过任何常规的故障检测装置进行检测)，相关的VCB14断开以将输出端子12B与输入端子12A隔离。

一个或多个电流和/或电压传感器可以设置在装置10内部或外部的任何方便的位置，以根据需要进行监视和/或故障检测。特别地，支撑结构32可以包括用于测量或以其他方式感测端子12A处的电压的相应的电压传感器35。在所示的实施例中，电压传感器35包括耦合到电连接器42的电容分压器。支撑结构34可以包括相应的电压传感器75，用于测量或以其他方式感测端子12B处的电压。在所示的实施例中，电压传感器75包括耦合到电连接器76的电容分压器。通常，一个或多个电流或电压传感器(未示出)耦合至端子12B，或耦合至在使用中连接至端子12B的电缆。电压传感器和/或电流传感器中的任何一个或多个可以将信号提供给控制单元(未示出)，该控制单元可以使用该信号进行故障检测并相应地操作VCB14。

当装置10处于非服务状态时，由于相应的选择器设备16的状态，输出端子12B与输入端子12A隔离并且连接至相应的第三端子84。当轭86在使用中时，端子12B可相应的经由相应的端子84接地，在这种情况下，装置10可被称为处于接地状态。当装置10处于轭86脱离接合的非工作状态时(可以称为隔离或断开状态)，每个端子12B可经由相应的端子84分别电访问。因此，可以对经由相应端子84连接到端子12B的任何电缆和/或其他组件执行维护或测试操作，例如通过将测试设备(未示出)连接到端子。有利的是，该布置允许执行测试或维护而不必从相应的端子12B断开电缆或其他部件。在将装置10安装在开关设备外壳中的通常应用中，可以在不必打开电缆隔室的情况下执行测试或维护，这不仅提高了便利性，而且还提高了用户的安全性。

本发明的优选实施例是通用的，并且适用于多种应用，包括但不限于环形主体，主要变电站、二次变电站和工业变电站。可以根据应用选择在装置10中使用的VCB的类型。装置10的制造成本通常比传统的可比较的开关设备至少低50％。

本发明不限于在此描述的实施例，而是可以在不脱离本发明的范围的情况下进行修改或修改。

Claims (28)

1.一种电力***的开关装置，该装置包括至少一组第一和第二电端子，进一步包括，对于每组第一和第二端子，在相应的第一和第二端子之间串联连接的相应的开关设备和相应的选择器设备，

其中，相应的开关设备可操作以接通或断开相应的第一和第二端子之间的电连接，

并且其中相应的选择器设备在第一状态和第二状态之间可操作，其中，在第一状态下，相应的选择器设将相应的开关设备电连接到相应的第二端子；在第二状态下，相应的选择器设将相应的开关设备与相应的第二端子电隔离，

所述装置进一步包括第一和第二可分离支撑结构，所述第一和第二可分离支撑结构在组装状态下提供用于容纳所述相应开关设备和对应选择器设备的至少一部分的相应的隔室，所述第一和第二支撑结构中的每一个具有由电绝缘材料形成的主体。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述第一支撑结构的主体的形状和尺寸设置为提供用于容纳所述相应的开关设备的至少一部分的相应的隔室。

3.根据权利要求2所述的开关装置，其中每个开关设备的端部包括在打开状态之间可启动的第一和第二开关触点，以及每个开关触点的相应外部电连接器，其中每个开关设备的至少所述端部容纳在第一支撑结构的相应隔室中。

4.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中所述相应隔室的形状和尺寸设置为限定围绕所述相应的开关设备的至少一部分的腔室。

5.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中所述第一支撑结构的主体包括一顶部，所述顶部将所述隔室或每个隔室从所述第一端子或每个第一端子分离。

6.根据权利要求5所述的开关装置，其中所述顶部下方设有所述隔室或每个隔室，所述顶部上方设有所述第一端子或每个第一端子，其中所述顶部可包括基本上平面的结构。

7.根据权利要求5或6所述的开关装置，其中所述第一支撑结构的主体包括从所述顶部延伸的第一和第二外侧壁，并且所述主体的底部是是敞开的，其中所述第一支撑结构的每个隔室限定在所述顶部和所述第一和第二外侧壁之间，以及具有由所述开口底部提供的开口底部。

8.根据权利要求7所述的开关装置，其中所述第一支撑结构的主体包括至少一个分隔器，所述分隔器位于所述外侧壁之间并基本平行于所述外侧壁布置，以限定所述外侧壁之间的两个或多个所述隔室。

9.根据权利要求7或8所述的开关装置，其中所述第一支撑结构的主体具有敞开的正面，并且所述隔室或每个隔室具有由所述敞开的正面提供的敞开的正面开口。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的开关装置，其中，所述顶部与所述外侧壁基本垂直，以及当存在所述分隔器或每个分隔器时，所述顶部与所述分隔器或每个分隔器基本垂直。

11.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，所述第二支撑结构的主体的形状和尺寸设置成提供用于容纳相应的选择器设备的相应的隔室。

12.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，所述相应的隔室的形状和尺寸设置为限定围绕所述相应的选择器设备的腔室。

13.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，所述第二支撑结构的主体包括底部，所述底部将所述隔室或每个隔室与所述第二端子或每个第二端子隔离。

14.根据权利要求13所述的开关装置，其中，所述隔室或每个隔室设置在所述底部的上方，并且所述第二端子或每个第二端子设置在所述底部的下方，其中，所述底部能够包括基本上平面的结构。

15.根据权利要求13或14所述的开关装置，其中所述第二支撑结构的主体包括从所述底部延伸的第一和第二外侧壁，并且所述主体的顶部是敞开的，所述第二支撑结构的每个隔室限定在所述底部和所述第一和第二外侧壁之间，并且具有由所述敞开的顶部提供的敞开的顶部。

16.根据权利要求15所述的开关装置，其中，所述第二支撑结构的主体包括至少一个分隔器，所述分隔器位于所述外侧壁之间并且与所述外侧壁基本平行地布置，以限定在所述外侧壁之间的两个或更多个所述隔室。

17.根据权利要求15或16所述的开关装置，其中，所述第二支撑结构的主体具有敞开的正面，并且所述隔室或每个隔室具有由所述敞开的正面提供的敞开的正面口。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的开关装置，其中，所述底部与所述外侧壁基本垂直，以及当存在所述分隔器或每个分隔器时，所述底部与所述分隔器或每个分隔器基本垂直。

19.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中所述第一支撑结构包括用于容纳所述相应开关设备至少一部分的相应隔室，以及所述第二支撑结构包括用于容纳所述相应选择设备的对应隔室，其中，当第一和第二支撑结构处于组装状态时，相应的隔室彼此对齐以形成相应的复合隔室，用于接收相应开关设备和相应选择器设备的所述相应的至少一部分。

20.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，关于所述第一电端子和第二电端子的集合或每组第一电端子和第二电端子的集合，所述装置包括相应的第三电端子，并且其中在所述第二状态下，所述选择器设备将相应的第二端子连接到相应的第三端子。

21.根据权利要求20所述的开关装置，其中所述装置进一步包括用于将相应的第三端子电连接在一起的轭。

22.根据权利要求21所述的开关装置，其中所述轭可在其与所述第三端子接合并电连接在一起的使用状态与所述第三端子未通过轭电连接并从所述装置中暴露的分离状态之间操作，并且其中所述轭在使用中状态下，第三端子优选地通过轭方便地电连接到接地。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的开关装置，其中，所述第三端子由所述第二支撑结构暴露，优选地布置成一排。

24.根据权利要求21至23中的任一项所述的开关装置，其中，所述轭包括能够与所述第三端子接合或脱离的夹具。

25.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，每个开关设备包括断路器，优选地为真空断路器。

26.根据上述权利要求任一项所述的开关装置，其中，每个第一端子的至少一部分在所述装置的顶部表面处暴露，相应的盖设置在所述暴露的第一端子周围，其中，所述盖优选地为套筒状的，并且能够由电绝缘材料制成。

27.根据权利要求26所述的开关装置，其中，所述相应的盖的形状和尺寸设置为限定在使用中连接至相应的第一端子的电导体(例如，母线)周围的间隙。

28.一种电开关设备外壳，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的开关装置，其中，所述开关装置或每个开关装置位于母线隔室和电缆隔室之间的所述外壳中，并且其中，所述第一支撑结构的主体包括顶部，所述顶部将所述隔室或每个隔室从母线隔室分隔开，其中所述隔室或每个隔室容纳相应的开关设备和对应的选择器设备的至少一部分，所述第二支撑结构的主体包括底部，所述底部将所述隔室或每个隔室从电缆隔室分隔开，其中所述隔室或每个隔室容纳相应的开关设备和对应的选择器设备的至少一部分。

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