CN1969436B - 带有装在外壳内部的断续器单元的功率开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有装在外壳(11)内部的断续器单元(1)的功率开关(1)。该功率开关有第一和第二触头(2、3)。触头(2、3)彼此可相对运动。此外，断续器单元(1)有用于向第一触头(2)和第二触头(3)供给电流的电流路径部段(8、9)。电流路径部段(8、9)是断续器单元(1)的组成部分，其中，至少电流路径部段(8、9)之一有一个连接触头(15、16)，它可相对于位置固定的静触头(17a、b；18a、b)运动。在外壳(11)封闭时，至少电流路径部段(8、9)之一可借助驱动装置(12、13)运动。

Description

带有装在外壳内部的断续器单元的功率开关

本发明涉及一种功率开关，其包括一个装在外壳内部的断续器单元，后者有第一触头和第二触头，其中，该第一和第二触头彼此可相对运动以及沿轴向对置，所述功率开关还包括用于向第一触头供给电流的第一电流路径部段和用于向第二触头供给电流的第二电流路径部段，其中，电流路径部段是断续器单元的组成部分以及至少电流路径部段之一有一个连接触头并可相对于位置固定的静触头运动。

例如由专利文件DE4438776C1已知这种功率开关。在那里的功率开关是有金属外壳的高压开关设备的组成部分。该功率开关的第一端设有用于连接两个隔离开关的接头。为了能便于高压功率开关与隔离开关的触点接通采用插头式接点，其中一个设计为刀式触头和另一个设计为指形触头。在断续器单元装配时，将断续器单元***外壳内以及刀式触头或指形触头在***的同时闭合。采用这种结构的触头可以简化功率开关的装配。

在功率开关完成装配后封闭外壳并充填一种高压气体。

隔离开关是必要的，以便使功率开关按选择与不同的母线段或馈电线连接。除隔离开关本身外还需要用于隔离开关驱动装置的位置。

本发明的目的是提供一种功率开关，它在尺寸小的同时能方便地与不同的母线段或电缆段连接。

上述目的按本发明在前言所述类型的功率开关中采取下述措施达到：在外壳封闭时电流路径部段可借助一驱动装置运动。

在封闭的外壳内部，功率开关的断续器单元被一种高压绝缘气体例如六氟化硫或氮包围。这种绝缘气体可以在较小的间距下隔离大的电位差(Potenzialunterschiede)。通过运动其中至少一个电流路径部段，可以在连接触头与静触头之间形成分离点。借助驱动装置可以重复实施电流路径部段的运动。因为现在通过断续器单元本身或断续器单元一些部分的运动可以在外壳内部造成分离点，所以可以取消需要附加安装空间的隔离开关。

可以有利地进一步规定，电流路径部段安装为可旋转地被支承。

电流路径部段安装为可旋转地支承，使连接触头可以在一个圆形轨道上运动并因而可以进入静触头或从其中移出。在这方面可以规定，断续器单元的触头同样可以彼此旋转。特别有利的是，触头可以彼此定位在不同的位置。因此可以实现更加均匀的触头损耗。在触头上的烧损点和磨损分布在较大的表面区上。

有利地，可以进一步规定，电流路径部段可沿轴向移动。

由于这种轴向移动的能力，连接触头可以在一个直线轨道上***静触头内。电流路径部段旋转运动与轴向运动相组合可以产生连接触头在螺旋形轨道上的运动。通过在轴向移动的同时叠加电流路径部段的旋转运动可比较容易地造成这种运动。

一项有利的设计可以进一步规定，断续器单元有第一电流路径部段和第二电流路径部段，其中，这两个电流路径部段可共同运动。

两个电流路径部段可共同运动允许保持功率开关的断续器单元迄今的设计结构并使之整体运动。在这种情况下，断续器单元的电流路径部段近似设计为管状以及沿断续器单元的轴向分别设在端侧。在这方面可以规定，将电流路径部段设计为机械上稳定的，即令它构成一种在它上面固定断续器单元另一些部分的支架或底盘。例如可以规定，电流路径部段同心于触头设置，在这里，触头既可以是额定电流触头也可以是电弧触头。电流路径部段围绕断续器单元的触头***。断续器单元的触头***除触头外还可以包括用于产生灭弧气流的压缩装置、容纳加热的灭弧气体的储存容积、电弧在其内部燃烧的电弧室、或还包括用于在具有两个电流路径部段的断续器单元两侧之间导引和传力的绝缘材料喷嘴。电流路径部段在端侧围绕断续器单元以及构成断续器单元的外轮廓。在这里电流路径部段可设计为机械上稳定并能承力和/或用作电场的屏蔽元件。电流路径部段也可以称为触头支承，它固定和支承实际上的触头***以及用于向它供电。

此外可以有利地规定，断续器单元有第一电流路径部段和第二电流路径部段，其中，这两个电流路径部段可彼此独立运动。

若为每个电流路径部段配设至少一个连接触点，则两个电流路径部段独立运动是特别有利的。由此存在设计彼此独立的不同接线方案的可能性。例如可以实现两个母线***的独立接通或断开。为此只需要将一个连接触头设在第一电流路径部段上以及将一个连接触头设在第二电流路径部段上。借助这两个连接触头可分别控制一个通往第一母线或通往第二母线的出口。因为基于电流路径部段有独立运动的能力，所述的控制可以彼此分开进行，所以可以任意选择当时的母线。在这方面还可以规定，将连接触头或静触头设计为，使得从第一母线到第二母线能实现不间断变换，或反之。功率线路的交叉连接可借助此功率开关的断续器单元进行。

此外可有利地规定，所述可旋转支承的电流路径部段的旋转轴线与彼此对置的触头的轴向近似平行地延伸。

功率开关的断续器单元有基本上细长的管状外轮廓。触头也沿修圆的外轮廓的轴向定向。通过这种以旋转轴线近似平行于彼此对置的触头的轴向而旋转支承所述电流路径部段的方式，允许在一个很小的空间内进行断续器单元的旋转。此外，在旋转轴线如此定向的情况下，可以方便地做到从外部将驱动运动传给可以彼此相对运动的触头。通过断续器单元的同轴结构以及另外同轴于它布置的驱动杆基本上同轴的结构，可以例如通过驱动杆中的旋转连接将开关运动传向断续器单元。

另一项有利的设计规定，连接触头是隔离开关和/或接地开关的运动接触元件。

隔离开关是必要的，以便在电导体内部提供附加的分离点。由此保证，在功率开关故障和失效时不实施不期望的线路段恢复。释放的区段可通过接地开关接地。因此在误操作或在电开关设备故障时提供进一步的保护。通过将运动的接触元件设置在这些电流路径部段上或在其中一个电流路径部段上，允许连接迄今分开设计的功率开关与隔离开关。由此可制成结构非常紧凑的配电板装置。它可以设计为模块式结构，因为所有必需的功率开关触头、隔离开关触头或接地触头都可以设在断续器单元的气体室内部。

另一项有利的设计规定，第一与第二触头之间的相对运动以及一个或两个电流路径部段的运动可以通过一个公共的驱动装置产生。

在第一与第二触头之间相对运动的产生例如借助一根同轴于触头配置的驱动杆实现。通过该驱动杆连接至少一个触头与设在外壳外部的驱动装置。例如可以规定，当功率开关断开运动时，在触头达到终端位置后，该功率开关被驱动杆朝断开方向实施进一步的运动，从而造成断续器单元轴向移动或仅造成断续器单元的其中一个电流路径部段轴向移动。在接通过程时这一原理正好相反，因此首先电流路径部段或断续器单元移到它们的功率接通位置，接着通过驱动杆继续轴向运动实现触头的接通。除此之外，驱动杆的轴向运动可以叠加旋转运动，由此可以由一个公共的驱动装置造成彼此独立或互相组合的旋转运动和驱动运动。

另一项有利的设计规定，第一与第二电流路径部段之间的轴向距离近似为常数。

第一与第二电流路径部段之间近似为常数的轴向间距，例如可通过两个电流路径部段始终同样的运动来造成。例如在功率开关的一个传统设计结构的断续器单元安装为能轴向移动和/或能旋转时就是这样的情况。

有利地也可以规定，第一与第二电流路径部段之间的轴向距离是可变的。

若两个电流路径部段可以彼此独立运动，第一与第二电流路径部段之间的轴向距离便是可变的。在这方面例如可以规定，断续器单元的电流路径部段彼此独立支承并可互相独立地运动。电流路径部段能分别移动可例如通过可独立地驱动每个电流路径部段实现，与此同时通过绝缘元件，例如一个同轴于电弧触头设置的绝缘材料喷嘴，实现对向的导引。也可以为电流路径部段的导引采用其他构件。例如也可以为此使用断续器单元的灭弧室。但按另一种可选择的方案也可以完全取消电流路径部段的对向支承/导引。在这种情况下，每个电流路径部段彼此独立地安装在端侧并在端侧导引。由此可在两半断续器单元之间形成一个空的气体间隔，它可以满足一种附加的隔离功能。

下面借助附图中示意表示的实施例详细说明本发明。其中：

图1表示示意表示的断续器单元的剖面图；

图2表示功率开关的剖面图，它含有装配好的断续器单元；

图3表示应用在气体绝缘开关设备中的功率开关的剖面图；

图4表示功率开关在露天设备结构中的应用；以及

图5表示功率开关的一种设计方案，它包括可轴向移动及可旋转地安装的断续器单元。

图1中表示的功率开关断续器单元1有第一触头2和第二触头3。这两个触头2、3设计为电弧触头以及沿轴向对置地设置。第一触头2设计为梅花触头的形式，第二触头3设计为指状触头的形式。第一额定电流触头4同心于第一触头2设置。此外，第二额定电流触头5同心于第二触头3设置。通过驱动杆6可将运动从一个图1中未表示的驱动装置传给第一触头2和第一额定电流触头4。绝缘材料喷嘴7同轴于第一触头2布置。此绝缘材料喷嘴7围绕第一触头2和第二触头3。绝缘材料喷嘴7本身被第一额定电流触头4和第二额定电流触头5围绕。绝缘材料喷嘴7与第一额定电流触头4和第一触头2固定连接。绝缘材料喷嘴7将其自由端朝第二触头3和第二额定电流触头5的方向伸出并可滑移地支承在那里以防振动。按另一种可选用的方案，也可以规定绝缘材料喷嘴7取消可滑移地支承，朝第二触头3和第二额定电流触头5的方向悬臂状伸出。必要时也可以取消使用绝缘材料喷嘴7。此外，断续器单元1有第一电流路径部段8和第二电流路径部段9。电流路径部段8、9基本上设计为管状和围绕着触头***，所以形成断续器单元有利的介电外轮廓。按另一种可选用的方案，也可以规定，第一电流路径部段8和第二电流路径部段9例如由第一额定电流触头4和第二额定电流触头5构成。为了保持电流路径部段8、9之间的距离为常数以及这些可彼此运动的区段的定位，这两个电流路径部段8、9借助绝缘杆10a、10b角向刚性地互相连接。在图1中表示的断续器单元可例如单极绝缘地装在外壳内部。按另一种可选用的方案，也可以在一个公共的外壳内装多个这种断续器单元。

图2表示断续器单元1已安装在外壳11内。可以看到第一电流路径部段8和第二电流路径部段9以及部分绝缘材料喷嘴7。具有相同功能的组件在附图中采用同样的符号表示。与图1所示断续器单元不同，取消了电流路径部段8、9借助绝缘杆10a、10b的连接。因此这两个电流路径部段8、9可以彼此独立旋转。断续器单元1这两半部段的稳定和支承借助绝缘材料喷嘴7达到。断续器单元1可旋转支承地安装在外壳11内部。在这里，旋转轴线通过沿轴向互相对置的触头延伸。第一驱动装置12的旋转运动通过传动装置传入外壳内部。当外壳11封闭时，第一电流路径部段8可借助第一驱动装置12旋转。同理，通过第二驱动装置13和传动装置可使外壳11内的第二电流路径部段9旋转。借助第三驱动装置14可通过驱动杆6将轴向运动至少传给第一触头2和第一额定电流触头4。因此可以造成第一触头2与第二触头3之间的相对运动。

在第一电流路径部段8上设有一第一连接触头15，在第二电流路径部段9上设有一第二连接触头16。第一连接触头15、16从断续器单元1的轴向沿径向向外伸出(见横截面图)。为每个连接触头15、16配设一个位置固定的第一静触头17a、17b和一个位置固定的第二静触头18a、18b。在固定的静触头17a、17b；18a、18b上例如可以连接母线、电导线、户外套管或类似的供电装置。借助电绝缘区，电流可以穿过用导电材料制的外壳11传输。在外壳11上施加地电位。如图2的横截面图所示，位置固定的静触头17a、17b；18a、18b设计为可弹性变形的槽形触头的形式，所以当断续器单元1亦即第一电流路径部段8和/或第二电流路径部段9旋转时，设计为刀形触头的连接触头15、16可以***静触头17a、17b；18a、18b内。此外，刀形触头和静触头可以彼此替换或也可以使用其他形状的触头。附加地可以规定，接地触头19a、19b与接地的外壳11连接。接地触头19a、19b允许在***连接触头15、16时使第一电流路径部段8和第二电流路径部段9接地。此外，在连接触头15、16例如设计为扇形和静触头相应地配置的情况下，可以实现从一个静触头到另一个静触头的不间断变换。这尤其在应实施不间断地变换母线时有突出的优点。通过彼此独立工作的第一和第二驱动装置12、13，可以使两个分属于其中半个触头***并与这一半触头***导电连接的电流路径部段8、9彼此独立地运动。

图3表示由图2已知的断续器单元的一种应用。第一母线20和第二母线21法兰连接在功率开关上。通过第一连接触头15可交替地触点接通第一母线20或第二母线21。通过第二连接触头16可交替地连接第一电缆22和第二电缆23。现在可以按选择通过第一电缆22或第二电缆23进行向第一母线20或第二母线21供电。各自的电缆进口或母线出口在这里可以通过断续器单元接通。取代电缆也可以使用其他接头，例如露天套管、变压器接头等。

图4表示图3所示功率开关装置的一种变型设计。在图4中已知的功率开关按外壳接地(dead tank)的结构方式设计。第一露天套管24和第二露天套管25法兰连接在第一静触头17a、17b上。通过露天套管24、25可例如将架空线方便地连接在断续器单元1上。借助第一连接触头15和第二连接触头16可以构成与露天套管24、25的分离点。当第一连接触头15与静触头17a和断续器单元已封闭的触头***相应地接通，例如电触点接通时，第二连接触头16可以***接地点内。由此可以使通向功率开关的线路接地。

图5表示高压功率开关100的第二种方案。此高压功率开关100有一个变型的断续器单元101。此外，断续器单元101有第一电流路径部段108和第二电流路径部段109。第一电流路径部段108和第二电流路径部段109如由上面的例子中已知的那样安装为可旋转地被支承。此外，第一电流路径部段108和第二电流路径部段109可彼此独立地轴向移动。由此，设在第一电流路径部段108上的第一连接触头115和设在第二电流路径部段109上的第二连接触头116也可以沿断续器单元101的主轴线移动。因此扩展了连接触头115、116触点接通的可能性。现在有可能在多个平面内沿径向绕断续器单元101设多个位置固定的静触头。在旋转运动与轴向运动叠加时，连接触头也可以在螺旋形的运动轨道上运动。此外可以规定，在电流路径部段108、109的至少一个上设多个连接触头115、116，所以可以造成数量更多的接通方案。在这方面还可以规定，静触头采用一个***方向，例如也可以沿轴向或倾斜的方向，从而只在断续器单元101亦即第一电流路径部段108或第二电流路径部段109进行一定的旋转运动和/或轴向运动时才能实现触点接通。旋转运动的产生，如由图1已知的那样，通过单独的驱动装置实现。但也可以规定，设一个驱动装置117用于轴向移动整个断续器单元或仅其中一个电流路径部段109。例如可借助螺杆传动装置实现轴向移动。与此同时，通过相应的滑槽装置迫使第二电流路径部段109旋转运动。按另一种可选择的方案也可以规定，只将这两种运动中的一种传给第二电流路径部段109。此外，还可以规定，为驱动断续器单元101的触头所设的驱动杆106，用于将轴向运动传给整个断续器单元101或仅传给第一电流路径部段108。例如可以规定，在接通过程首先实现断续器单元101或第一电流路径部段108的运动，接着实施触头的运动。此外也可以规定，驱动杆106设计为使它进行旋转运动。通过此旋转运动可例如造成断续器单元101或第一电流路径部段108的旋转运动。此外也可以通过该旋转运动实现断续器单元101或第一电流路径部段108的轴向移动。

Claims (9)

1.一种功率开关，其包括一个装在外壳(11)内部的断续器单元(1)，该断续器单元(1)有第一触头(2)和第二触头(3)，其中，所述第一和第二触头(2、3)彼此可相对运动以及沿轴向相互对置，所述功率开关还包括用于向第一触头(2)供给电流的第一电流路径部段(8)和用于向第二触头(3)供给电流的第二电流路径部段(9)，其中，所述电流路径部段(8、9)是所述断续器单元(1)的组成部分以及至少所述电流路径部段(8、9)之一有一连接触头(15、16)并可相对于位置固定的静触头(17a，b、18a，b)运动，其特征为：所述电流路径部段(8、9)基本上设计为管状并与沿轴向相互对置的第一和第二触头(2、3)同轴设置，在外壳(11)封闭时，所述电流路径部段(8、9)可借助一驱动装置(12、13)运动。

2.按照权利要求1所述的功率开关，其特征为，所述电流路径部段(8、9)可旋转地被支承安装。

3.按照权利要求1所述的功率开关，其特征为，所述电流路径部段(108、109)可沿轴向移动。

4.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述第一电流路径部段(8)和第二电流路径部段(9)可共同运动。

5.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述第一电流路径部段(8)和第二电流路径部段(9)可彼此独立地运动。

6.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述连接触头(15、16)是隔离开关和/或接地开关的运动接触元件。

7.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述第一与第二触头(2、3)的相对运动以及所述一个/两个电流路径部段(108、109)的运动可通过一个公共的驱动装置(106)产生。

8.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述第一与第二电流路径部段(8、9)之间的轴向距离近似为常数。

9.按照权利要求1至3之一所述的功率开关，其特征为，所述第一与第二电流路径部段(108、109)之间的轴向距离是可变的。

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