CN1926650A - 具有切断和/或接地功能的开关装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关装置，其包括填充有绝缘气体的封装壳体(1)。接地接触部(14)和隔离器接触部(15)固定在壳体的内部。可沿轴线(8)移位并且可与所述两个接触部(14、15)的至少一个接合的可移位接触元件(9)也同样位于该壳体的内部。通过壳体(1)的壁而导向并经受外力的驱动器(13)作用于可移位接触元件(9)。所述驱动器(13)包括保持体(12)，其可沿轴线(8)移位并且在管状导体(11)中径向延伸。可移位接触元件(9)包括优选为可分离地连接到保持体(12)的两个管状接触部(9′、9)的至少一个。两个管状接触部的第一个(9′)形成包括接地接触部(14)的接地电极(E)的相对接触，以及所述接触部的第二个(9)形成包括隔离器接触部(15)的隔离器(T)的相对接触。通过增加或去除管状接触部(9′、9)可以容易地转换所述开关装置，这样其能够根据需要来执行切断和接地功能、或仅切断或接地功能。

Description

具有切断和/或接地功能的开关装置
技术领域
本发明基于根据权利要求1的前序部分的开关装置。该开关装置能够执行切断和接地功能，并且用在用于几kV到几百kV的电压的、气体绝缘式单相或多相封装开关装置组件中。在此情形中，利用的是该事实，即在开关装置组件中的同一位置经常需要切断和接地功能。该开关装置具有封装壳体，其填充有绝缘气体，例如单独的氮、空气、六氟化硫(SF6)或它们的混合物，处于达几个巴的压力，并且接地接触部在内部固定到封装壳体上。另外，固定到电流导体的隔离器(disconnector)接触部和可移动接触元件设置在壳体内部，所述可移动接触元件可以沿轴线移位并且可以与隔离器接触部或与接地装置接触部接合或不接合。另外，在该壳体中提供了导体管，该导体管被固定，以便将电流传导到另外的电流导体，容纳该可移动接触元件以便形成电流传送点，并且特别是同轴地围绕它。该可移动接触元件由通过壳体而导向的驱动器利用力来驱动。因此，可使用单个驱动器来实现切断和接地的功能。
背景技术
在前序部分中，本发明对例如从Hitachi Review卷51(2002)No.5169至173页或从EP 1 068 624 B1得知的开关装置组件的现有技术进行引用。在这些在前出版物中描述的用于气体绝缘、金属封装的开关装置组件的开关装置，每个都具有三位置开关，该开关可使用单个驱动器来执行隔离开关和接地开关的所有功能。在此情形中，设置在封装壳体中的可移动接触元件沿轴线移位，该轴线通过隔离器接触部并且通过接地接触部而导向。利用接触元件的线性移动，因此可到达开关装置的三个开关位置。在这三个位置的第一位置，接触元件既不与隔离器接触部接合也不与接地装置接触部接合(中性位置)，即集成在开关装置中的弯头隔离器(elbow disconnector)和集成在开关装置中的接地装置两者都是开路的。在第二位置，接触元件与隔离器接触部接合。当接地装置开路时，隔离器的切断开关点现在是闭合的。在第三位置，接触元件与接地接触部接合。当隔离器开路时，接地装置现在是闭合的。
用于可移动接触元件的驱动力关于其移动方向横向传输。为此目的，封装壳体需要关于其轴线横向的附加空间(Hitachi Review)，或者需要适应杠杆传输的专门设计的电流导体(EP 1 068 624 B1)。
文件No.CH-HS 1215 87 D“ SF6-Gas-isolierteSchaltanlagen(GIS)Typ ELK”[ELK类型的SF6气体绝缘开关装置组件(GIS)]BBC Brown Boveri AG Hochspannungstechnik，[高压工程]CH-5401 Baden，瑞士，在第9页描述了一种ELK T类型的弯头隔离器开关，在该情形中，设置在封装壳体中的可移动隔离器接触部固定到轴杆传动装置的螺母上。该传动装置的螺纹轴杆固定到通过封装壳体的壁以气密方式导向的旋转轴。当该轴旋转时，螺纹螺母以及由此还有固定到其上的可移动隔离器接触部在该壳体中线性移位，并且可以因此与设置在封装壳体中的静止配合隔离器接触部接合或不接合。轴杆螺母的伴随旋转由一导轨防止，所述导轨设置在接触载体中并且与可移动隔离器接触部的移动方向对准，并且与该可移动接触部的滑动元件相互作用。
发明内容
如在独立权利要求中限定的本发明实现了提供开头提及类型的开关装置的目的，该开关装置能以很小的复杂性而改型，从而使其可根据需要来执行切断和接地功能、仅切断功能或仅接地功能。
根据本发明的开关装置中提供的驱动器具有保持元件，其可沿轴线移位，在导体管中导向并且设计为容纳两个接触管，其中第一接触管形成包括静止接地接触部的接地装置的配合接触部，而第二接触管形成包括隔离器接触部的隔离器的配合接触部。另外，该开关装置的可移动接触元件包括所述两个接触管中的至少一个。该可移动接触元件因此具有至少一个接触管，其连接到保持元件并且特别由所述保持元件来驱动，并且其形成包括静止接地接触部的接地装置的配合接触部，或包括隔离器接触部的隔离器的配合接触部，或者形成包括静止接地接触部的接地装置的配合接触和包括隔离器接触部的隔离器的配合接触两者。这些措施使得可以仅使用单个基本开关装置来形成三种开关装置：具有切断和接地功能、仅具有切断功能或仅具有接地功能。特别地，所述至少一个接触管可以可分离地连接或固定连接至保持元件。在第一种情形中，通过仅使用单个基本开关装置将至多两个可分离连接断开或闭合来形成具有切断和接地功能、仅具有切断功能或仅具有接地功能的三种开关装置。保持元件优选地在导体管中轴向导向并且径向紧固。
如果接触元件包括所述两个接触管，则开关装置处于组合隔离和接地开关(组合隔离器)的形式。在气体绝缘封装开关装置组件中，于是可以使用仅具有单个驱动器的开关装置执行切断和接地的功能。然而，这意味着该组件中的切断和接地点彼此紧邻。如果切断和接地点彼此远移并且仅需要执行接地或切断任务，仅接触管之一需要例如通过断开两个可分离连接之一来移除，以便为开关装置提供隔离器或接地装置功能。切断和接地、仅切断或仅接地的电功能因此可以被气体绝缘封装开关组件中的单个类型的开关装置所覆盖。因此减少了与该组件的存储和装配相关联的成本。
如果驱动器具有如下的轴杆传动装置，则根据本发明的开关装置具有特别紧凑的设计：该轴杆传动装置具有螺纹轴杆，其轴向地并且在中心通过接地接触部而导向，并且具有轴杆螺母，其支持或形成保持元件。驱动力现在仅在可移动接触元件的移动方向上传输。因此不需要关于该移动方向横向的附加空间。另外，驱动力仅从外部通过封装壳体的壁以旋转的旋转运动的方式传输。为此目的而需要的轴可以容易地在壁的引导通过部(leadthrough)处被封住。因为此轴基本上通过接地接触部而导向，所以除了在任何情况下提供用于接地接触部的壁引导通过部之外，不需要另外的引导通过部，并且因此节省了空间，该空间可以用于引导承载高压的电流导体通过。轴杆传动装置仅在封装壳体的内部产生可移动接触元件的线性运动。结果，在封装壳体的内部节省了附加的空间。
轴杆螺母有利地由螺纹螺母和固定在螺纹螺母的外边缘处的环形保持元件形成。于是，该保持元件可独立于执行轴杆的传动装置功能所需要的螺纹螺母而形成，并且可以容易地被提供有两个连接部分，如例如外螺纹，其是产生与两个接触管的可分离连接所需要的。
轴杆螺母的线性移动以及因此接触管的线性移动由于如下事实而得以维持：滑动元件设置在保持元件的外边缘处，并且与在导体管中轴向对准的导轨相互作用。
尽管已经通过一个或两个滑动元件和对应数量的导轨防止了轴杆螺母的伴随旋转，但已经证明有利的是，除一个滑动元件之外，也设置至少两个另外的滑动元件，在该保持元件的外边缘沿圆周方向均匀分布，所述另外的滑动元件与在导体管中轴向对准的对应数量的导轨相互作用。这些措施保证在激励开关装置时经受强力的该接触元件的精确和可靠的导向。
如果壳体具有两个开口，其中第一开口具有通过其的轴线，并且用于引导第一电流导体通过，并且第二开口以关于所述轴线的一角度而设置，并且用于引导第二电流导体，则不仅可以使用在安装方面具有很小复杂性的开关装置来执行“切断和接地”、“纯切断”或“纯接地”三种电功能，而且该开关装置于是也可以以一角度安装在开关装置组件中以用于全部三种电功能。于是组合隔离器、隔离器或接地装置作用于以一角度导向的电流路径，并且接地装置可安装在组件中而没有连接功能。
如果壳体具有用于引导第三电流导体通过的第三壳体开口，则实现了纵向连接功能，该第三电流导体与第二电流导体设置成一直线并且可有高电压施加到其上。然后，开关装置组件的纵向连接通过该开关装置而导向，并且在组合隔离器形式的实施例中，可以连接至与其成一角度而导向的第一电流导体，可自其切断或可接地；仅在隔离器形式的实施例中，可连接到第一电流导体或自其切断，以及仅在接地装置形式的实施例中，可接地。当根据本发明的开关装置仅设计为接地装置时，所述纵向连接然后可甚至在可接地的星形点连接至以一角度设置的第一电流导体。
本发明另外的实施例、优点和应用由从属权利要求、权利要求的组合以及由随后的说明和附图而得到。在所有附图中，相同的参考也表示功能相同的部分。
附图说明
下面将参照示范实施例来说明本发明。在附图中：
图1示出通过根据本发明的开关装置的截面的俯视图，其可以安装在封装式开关装置组件中作为组合隔离和接地开关，
图2示出在图1中由边框所标出的区域U的详细图示，
图3示出在图1中所示的开关装置的一种改进方案，其可以被安装为封装式开关装置组件中的接地开关，
图4示出在图1中所示的开关装置的一种改进方案，其可以被安装为封装式开关装置组件中的隔离开关，
图5示出在图1中所示的开关装置的两个实施例，其可在封装式开关装置组件中安装为形成成角度连接(a)或成角度及纵向连接(b)，
图6示出在图3中所示的开关装置的四个实施例，其可在封装式开关装置组件中无电流连接地安装(c)，安装为形成纵向连接(d)、成角度连接(e)或成角度及纵向连接(f)，以及
图7示出在图4中所示的开关装置的两个实施例，其可在封装式开关装置组件中安装为形成成角度连接(g)或成角度及纵向连接(h)。
具体实施方式
图1中所示的开关装置是气体绝缘、金属封装的开关装置组件的模块的形式，并且具有金属壳体1，其填充有绝缘气体，并且具有三个开口2、3和4，这些开口各由法兰定界(没有标号)。法兰相应地用于形成至开关装置组件的相邻模块的配合法兰(未示出)的连接。开口2和3各由阻挡绝缘体(没有标号)以气密方式密封，所述阻挡绝缘体相应地以与壳体1电绝缘的方式分别支持可有高压施加到其上的电流导体5和6。开口4可任选地由无孔法兰(dummy flange)或由类似地支持电流导体7的阻挡绝缘体以气密方式来密封。适当时也可以使用具有气体通路开口的柱式绝缘体(post insulator)来取代阻挡绝缘体。轴线8在中心通过开口3而导向，该轴线确定开关装置的可移动接触元件9的移动方向，并且电流导体6沿该轴线从壳体1外部导向到内部。开口2和4在壳体1中彼此相对，使电流导体5和可能提供的电流导体7沿线10对准，该线10在中心通过这些开口而导向。轴线8和线10彼此围成直角，并且因此确定包括电流导体5和6的电流路径的几何结构。导体管11或中空载体11被固定，以便将电流传导到电流导体5和可能提供的电流导体7，所述导体管11或中空载体11容纳接触元件9或接合在接触元件9的周围，优选同轴地围绕它，并且不管其位置，通过两个滑动接触(没有标号)恒定地与其形成电流传送点。
可沿轴线8导向的开关装置的接触元件9被固定并且优选地可分离地固定到保持元件12。保持元件12是驱动器13的部分，其沿轴线8以气密方式通过壳体1的壁而导向，并且可沿轴线8移位。所述至少一个接触管因此由该保持元件来驱动。以对应的方式，接触元件9的位置因此得以改变。在图1中所示的第一位置，接触元件9然后仅导电连接到接触管11。在第二位置(图1中不可见)，其移位到左边并且然后以导电方式与接地接触部14接合，该接地接触部14可能以电绝缘的方式固定到壳体1，并且同轴地围绕驱动器13。该开关装置然后充当接地装置E。在同样在图1中不可见的第三位置，接触元件9移位到右边并且然后以导电方式与隔离器接触部15接合，该隔离器接触部15围绕接触元件9并且固定到电流导体6。在此情形中，开关装置充当隔离器T。
接触元件9包括两个接触管9′和9″，它们同轴地围绕轴线8并且可以分别可分离地连接或分别固定连接到保持元件12。该保持元件因此具有用于容纳这两个接触管的装置。该装置可包括容纳装置或固定装置。所述接触管从保持元件12延伸到左边(静止接地接触部14的方向)或到右边(静止隔离器接触部15的方向)。由于单个的驱动器13，接地装置E和隔离器T的功能、一旦接触管9″已被移除时的仅接地装置E的功能以及一旦接触管9′已被移除时的仅隔离器T的功能因此可以以节省空间的方式执行。该开关装置因此可以根据在开关装置组件中的预期用途而首先设计为组合的接地装置E和隔离器T、或者仅设计为简单的接地装置E或隔离器T。这种简单的接地装置E的实例可以在图3中看到，并且这种简单的隔离器T的实例可以在图4中看到。
由于壳体1的两个开口2和3的适当设置，除接地和切断、仅接地或仅切断这三种功能外，另外同时也可对全部三种类型的开关装置实现不同的连接功能。在图6c)中所示开关装置的情形中，这针对接地装置E而示出，其中没有电流路径通过该装置而导向，并且接地装置E仅作用于通过开口2而导向的电流导体5。另一方面，以图5a)中所示的具有组合的接地装置和隔离器功能的开关装置仅实现了成角度连接功能，其中隔离器T具有成角度的电流路径，该路径通过开口2、3而导向并且包括电流导体5、6。以图6e)中所示的接地装置E或图7g)中所示的隔离器T也仅实现了成角度连接功能。在这些实施例中，相应地在壳体1中提供可以接地或切断并且也通过开口2和3而导向的一个成角度的电流路径。
同时，对于所有三种类型的开关装置，除了接地和切断、仅接地或仅切断的功能以及成角度连接功能外，也可通过开口4实现纵向连接功能。在图5b)中所示的组合开关装置的情形中，电流导体7通过开口4而导向并且与通过开口2而导向的电流导体5一起形成纵向连接。如可看到的，此纵向连接可以任选地接地，当接地装置E开路时通过隔离器T连接到电流导体6，或者当接地装置E开路并且隔离器T开路时以绝缘的方式通过该壳体而导向。在图6d)所示出的接地装置的情形中，仅提供了可接地并且通过电流导体5和7来实现的纵向连接，而在图6f)所示出的接地装置的情形中的由纵向连接和电流导体6形成的星形点，以及在图7h)所示出的隔离器的情形中的纵向连接，可以切断或连接于与其成一角度而设置的电流导体6。
原则上，可移动接触元件9的驱动器13可包括：推杆，其通过壳体1的壁而导向；以及杠杆，因为接触元件9可以通过这些装置移位。然而为了节省空间的原因，建议通过轴杆传动装置来将接触元件9移位，所述轴杆传动装置结合在驱动器中并且具有：螺纹轴杆16，其轴向地并且在中间通过接地接触部14而导向，以及轴杆螺母17，其支持或形成保持元件12(图1)。螺纹轴杆16具有三个相邻的段18、19和20。段19由绝缘材料构成并且因此将金属段18与段20绝缘，所述金属段18通过壳体1的壁而导向并且安装成使其可在接地接触部14中旋转。段20支持与轴杆螺母17相互作用的外螺纹。各与在导体管11中轴向对准的三个导轨22之一相互作用的三个滑动元件21提供在保持元件12的外边缘处。滑动元件21以及对应地还有所述导轨均匀地分布在圆周方向上(在图1中仅可看到三个滑动元件21或导轨22的中两个)。
在开关操作的情形中，可移动接触元件的激励借助于螺纹轴杆16的旋转来进行，所述轴杆16在段18处引出壳体1。转矩现在通过绝缘的中央段19传输到提供在段20中的螺纹，并且通过轴杆螺母17转换成接触元件9的纵向移动。螺纹轴杆16未得到支持地安装，因为轴杆16通过轴杆螺母17而轴向导向。在此情形中，滑动元件21沿导轨22滑动并且因此防止了轴杆螺母17的任何伴随旋转。利用对应的驱动控制，可移动接触元件9可以以简单方式移动到三个位置中的每个位置：接地装置E“on”并且隔离器T“off”，接地装置E和隔离器T“off”(中性位置)或接地装置E“off”并且隔离器T“on”。
尽管一个或两个滑动元件21以及对应数量的导轨22已经防止了轴杆螺母17的任何伴随旋转，但已经证实提供三个或可能更多的滑动元件和导轨是有利的。从而实现了在开关装置激励时经受强力的接触元件9的精确和可靠的导向或径向紧固。
如在图2中可看到的，轴杆螺母17由螺纹螺母23和保持元件12形成。保持元件12是支持环的形式并且例如借助于螺旋连接而固定在螺纹螺母23的外边缘处。可移动接触元件9的接触管9′和9″例如借助于螺旋连接而可分离地固定到保持元件12。
     参考列表
1          封装壳体
2、3、4    开口
5、6、7    电流导体
8          轴线
9          接触元件
9′、9″   接触管
10         线
11         导体管
12         保持元件
13         驱动器
14         接地接触部
15         隔离器接触部
16         螺纹轴杆
17         轴杆螺母
18、19、20 轴杆段
21         滑动元件
22         导轨
23         螺纹螺母
E          接地装置
T          隔离器。

Claims (12)

1.一种具有切断和/或接地功能的开关装置，包括：封装壳体(1)，填充有绝缘气体；接地接触部(14)，固定到壳体(1)；隔离器接触部(15)，固定到能够使高压施加到其上的第一电流导体(6)；可移动接触元件(9)，其能够沿轴线(8)移位并且能够与两个静止接触部(14、15)的至少一个接合或不接合；导体管(11)，其固定到能够使高压施加到其上的第二电流导体(5)，并且容纳所述可移动接触元件(9)以形成电流传送点；以及驱动器(13)，其通过壳体(1)而导向并且利用力来驱动所述可移动接触元件(9)，其特征在于：
a)所述驱动器(13)具有保持元件(12)，该保持元件(12)能够沿所述轴线(8)移位并且引导到所述导体管(11)中，
b)所述保持元件(12)设计成容纳两个接触管(9′、9″)，其中第一接触管(9′)形成包括静止接地接触部(14)的接地装置(E)的配合接触部，并且第二接触管(9″)形成包括所述隔离器接触部(15)的隔离器(T)的配合接触部，以
c)所述可移动接触元件(9)包括所述两个接触管(9′、9″)的至少一个。
2.如权利要求1的开关装置，其特征在于所述至少一个接触管(9′、9″)由所述保持元件(12)来驱动。
3.如前面任何一项权利要求的开关装置，其特征在于所述至少一个接触管(9′、9″)能够可分离地连接或固定连接到所述保持元件(12)。
4.如前面任何一项权利要求的开关装置，其特征在于所述保持元件(12)在所述导体管(11)中轴向导向并且径向紧固。
5.如前面任何一项权利要求的开关装置，其特征在于所述接触元件(9)包括所述两个接触管(9′、9″)。
6.如前面任何一项权利要求的开关装置，其特征在于所述驱动器(13)是轴杆传动装置。
7.如权利要求6的开关装置，其特征在于所述轴杆传动装置具有螺纹轴杆(16)，其轴向地并且在中心通过所述接地接触部(14)而导向，并且具有轴杆螺母(17)，其支持和/或形成所述保持元件(12)。
8.如权利要求6-7之一的开关装置，其特征在于所述轴杆螺母(17)由螺纹螺母(23)和环形保持元件(12)形成，所述环形保持元件(12)固定在螺纹螺母(23)的外边缘。
9.如权利要求6-8之一的开关装置，其特征在于一滑动元件(21)设置在所述保持元件(12)的外边缘并且与导轨(22)相互作用，所述导轨(22)在所述导体管(11)中轴向对准。
10.如权利要求9的开关装置，其特征在于：除了所述的一个滑动元件(21)之外，也设置至少两个另外的滑动元件(21)，在所述保持元件(12)的外边缘沿圆周方向均匀分布，所述另外的滑动元件(21)与在所述导体管(11)中轴向对准的对应数量的导轨(22)相互作用。
11.如前面任何一项权利要求的开关装置，其特征在于所述壳体(1)具有两个开口(2，3)，其中第一开口(3)具有通过其的轴线(8)，并用于引导第一电流导体(6)通过，并且第二开口(2)关于所述轴线(8)成一角度而设置，并用于引导所述第二电流导体(5)通过。
12.如权利要求11的开关装置，其特征在于所述壳体(1)具有第三壳体开口(4)，用于引导第三电流导体(7)通过，所述第三电流导体(7)与所述第二电流导体(5)成直线(10)设置，并且能够使高压施加到其上。
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