SE445696B - Gas-insulated high voltage device - Google Patents

Abstract

A gas-insulated high voltage device, such as a substation, containing an electric conductor comprising two coaxial conductor sections (2, 3) with circular cross section, which are situated in a stationary position at an axial distance from each other. The conductor sections are connected during operation through an axially displaceable contact sleeve (1), which contains several contact fingers (4) that are situated in a holder (10) and actuated by one or more contact springs (5).<IMAGE>

Description

15 20 25 30 8405913-8 Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en gasisolerad högspänningsanordning av ovannämnda slag, vars koaxiella ledardelar är förbundna genom en skarvkontakt, som inte är behäftad med de nämnda olä- genheterna. Skarvkontakten skall kunna tillåta viss axiell rörelse mellan ledardelarna och i viss grad även radiell rörelse med eller utan vinkel- avvikelse. Kontakten skall vidare ha låg bygghöjd och kunna utföras för hög driftströmsbelastning och vara kortslutningssäker. En sådan anordning uppnås enligt uppfinningen genom att den utföres så som anges i känneteck- nande delen av patentkrav 1. Vid denna anordning kan ledardelarna utföras lika i båda ändar och man uppnår dessutom att ledaren blir delbar 1 sidled, vilket i hög grad underlättar montage och demontage. The object of the present invention is to provide a gas-insulated high-voltage device of the above-mentioned kind, the coaxial conductor parts of which are connected by a splice contact, which is not encumbered with the said disadvantages. The splice contact must be able to allow some axial movement between the conductor parts and to some extent also radial movement with or without angular deviation. The contact must also have a low construction height and be able to be made for high operating current load and be short-circuit proof. Such a device is achieved according to the invention in that it is designed as stated in the characterizing part of claim 1. In this device the conductor parts can be made equally at both ends and it is further achieved that the conductor becomes divisible 1 sideways, which greatly facilitates assembly and disassembly.

Uppfinningen skall närmare beskrivas i anslutning till ett antal i bifogade ritning visade utföringsexempel, varvid fig 1 visar i axialsnitt en första utföringsform av en skarvkontakt för förbindning mellan två koaxiella, cirkulära ledare, fig 2 visar i axialsnitt en andra utföringsform av en sådan skarvkontakt, fig 3 visar i tvärsnitt en del av skarvkontakten enligt fig 2 i förstoring, fig H, 5 och 6 visar en hylshalva till en hållare för en skarvkontakt, var- vid fig H visar hylshalvans skarvände i ändvy, medan fig 5 och 6 vi- sar axialsnitt efter linjerna V-V resp VI-VI i fig H, fig T och 8 visar i axialsnitt två andra utföringsformer av en kontakt- hållare, fig 9 och 10 visar i tvärsnitt resp axialsnitt en till en tredje utförings- form av en skarvkontakt hörande kontaktanordning, vars kontaktfingrar och fjäderelement är styrda av en veckad plåt, fig 11 visar i axialsnitt en fjärde utföringsform av en skarvkontakt, fig 12, 13 och 1N visar en hylsa för styrning av kontaktfingrarna i skarv- kontakten enligt fig 11, varvid fig 12 visar hylsan i ändvy, fig 13 visar den av cirkeln XIII omslutna detaljen i förstoring och fig 1H visar ett axialsnitt efter linjen XIV~XIV i fig 12, 15 20 25 30 8405913-8 fig 15 visar i sidovy ett kontaktfinger till skarvkontakten enligt fig 11, och fig 16 visar i axialsnitt en femte utföringsform av en skarvkontakt.The invention will be described in more detail in connection with a number of exemplary embodiments shown in the accompanying drawing, wherein Fig. 1 shows in axial section a first embodiment of a splice contact for connection between two coaxial, circular conductors, Fig. 2 shows in axial section a second embodiment of such a splice contact, Fig. 3 shows in cross section a part of the joint contact according to Fig. 2 in magnification, Figs. H, 5 and 6 show a sleeve half of a holder for a joint contact, Fig. H showing the joint end of the sleeve half in end view, while Figs. 5 and 6 show axial section along the lines VV and VI-VI in Fig. H, Figs. T and 8 show in axial section two second embodiments of a contact holder, Figs. 9 and 10 show in cross section and axial section, respectively, a contact device belonging to a third embodiment of a splice contact, whose contact fingers and spring elements are guided by a pleated plate, Fig. 11 shows in axial section a fourth embodiment of a splice contact, Figs. 12, 13 and 1N show a sleeve for guiding the contact fingers in the splice contact according to Fig. 11, Fig. 12 showing the sleeve in end view, Fig. 13 showing the detail enclosed by the circle XIII in magnification and Fig. 1H showing an axial section along the line XIV-XIV in Fig. 12, Fig. 15 shows in side view a contact finger of the splice contact according to Fig. 11, and Fig. 16 shows in axial section a fifth embodiment of a splice contact.

I fig 1 visas en skarvkontakt 1 för förbindníng mellan två koaxiella, cir- kulära ledare 2 och 3, vilka medelst ej visade isolerstöttor är stationärt monterade i en rörformig metallkapsling. Ledarna är monterade med visst avstånd mellan ledarnas mot varandra vettande ändpartier. Skarvkontakten 1 är utförd som en rörformig, axiellt förskjutbar muff. Om åtminstone den ena av ledarna är cylindrisk med samma diameter på en sträcka minst lika med muffens längd, kan muffen förskjutas axiellt, så att den andra ledaren frigörs. Detta förhållande visas i fig 1, där muffen är förskjuten över ledaren 3, varigenom ledaren 2 frigjorts.Fig. 1 shows a splice contact 1 for connection between two coaxial, circular conductors 2 and 3, which by means of insulating supports (not shown) are stationary mounted in a tubular metal housing. The conductors are mounted at a certain distance between the end portions of the conductors facing each other. The joint contact 1 is designed as a tubular, axially displaceable sleeve. If at least one of the conductors is cylindrical with the same diameter for a distance at least equal to the length of the sleeve, the sleeve can be displaced axially, so that the other conductor is released. This relationship is shown in Fig. 1, where the sleeve is displaced over the conductor 3, whereby the conductor 2 is released.

En skarvkontakt av detta utförande har den fördelen att den också kan för- binda ledarpar med viss vinkelavvikelse mellan ledarnas längsaxlar eller med inbördes förskjutna längsaxlar.A splice contact of this design has the advantage that it can also connect pairs of conductors with a certain angular deviation between the longitudinal axes of the conductors or with mutually offset longitudinal axes.

Den i fig 1 visade skarvkontakten omfattar ett flertal i en hylsformig hållare 10 anordnade kontaktfingrar 11, som tillsammans med kontakttrycks- fjädrar 5 av trådtyp är fördelade runt ledarens omkrets. Hållaren 10, som kan vara utförd av t ex aluminium eller ledande plast, består av två såsom fältstyrande skärmar utförda ändhylsor 11, vilka är förenade genom en ring 12.The splice contact shown in Fig. 1 comprises a plurality of contact fingers 11 arranged in a sleeve-shaped holder 10, which together with wire-type contact spring springs 5 are distributed around the circumference of the conductor. The holder 10, which may be made of, for example, aluminum or conductive plastic, consists of two end sleeves 11 designed as field control screens, which are connected by a ring 12.

Kontaktfingrarna 4 är försedda med två bâgformiga kontaktpartier H1, som är avsedda att anligga mot resp ledare 2, 3. Fingrarna kvarhålles i hålla- ren 10 genom att axiellt riktade utsprång H2 på fingrarnas ändpartier skju- ter in bakom runtomgående stödkanter 13 på ändhylsorna 11.The contact fingers 4 are provided with two arcuate contact portions H1, which are intended to abut against respective conductors 2, 3. The fingers are retained in the holder 10 by axially directed projections H2 on the end portions of the fingers projecting behind circumferential support edges 13 on the end sleeves 11.

För åstadkommande av visst kontakttryck är trådfjädrarna 5 ínspända mellan å ena sidan två ansatskanter 14 på ändhylsorna vid fjädrarnas ändar och å andra sidan en central upphöjning U3 på resp fjäder.To produce a certain contact pressure, the wire springs 5 are clamped between on the one hand two shoulder edges 14 on the end sleeves at the ends of the springs and on the other hand a central elevation U3 on the respective spring.

Vid utförandet enligt fig 2 och 3 är kontakthållarens 10 ändhylsor 11 för- bundna genom en styrhylsa 16 av omagnetiskt material med god värmelednings- förmåga, som utformats med axiella spår 17 och radiella skiljeväggar 18.In the embodiment according to Figs. 2 and 3, the end sleeves 11 of the contact holder 10 are connected by a guide sleeve 16 of non-magnetic material with good thermal conductivity, which is formed with axial grooves 17 and radial partitions 18.

Styrhylsan kan vara extruderad som metervara eller stycketillverkad genom 10 15 20 25 30 35 8405913~8 gjutning, pressning etc. Mot varandra vettande sidoytor hos skiljeväggarna är i huvudsak parallella och bildar på så sätt styrande glidytor för de plana, stavformiga kontaktfingrarna U, som är rörliga radiellt i spåren.The guide sleeve can be extruded by the meter or made by piece by casting, pressing, etc. Facing side surfaces of the partitions are substantially parallel and thus form guide sliding surfaces for the flat, rod-shaped contact fingers U, which are moving radially in the grooves.

Spårets bottendel bildar ett utrymme för en fjäder 5 1 form av en rak tråd av t ex härdat stål. Vid spårets ändar finns upphöjningar IÄ i ändhylsorna, som tillsammans med den centrala upphöjningen H3 på kontaktfingret böjer tråden till erforderlig fjäderkraft för önskat kontakttryck. Skiljeväggarna 18 kyler kontaktfingrarna genom att leda ut det resistiva förlustvärmet till den ringformiga styrhylsans utsida. Hållaren 10 tillverkas lämpligen av aluminium eller aluminiumlegering. Genom eloxering kan såväl hållarens kylförmåga som skiljeväggarnas glid- och nötningsegenskaper förbättras avsevärt.The bottom part of the groove forms a space for a spring 5 l in the form of a straight wire of, for example, hardened steel. At the ends of the groove there are elevations IÄ in the end sleeves, which together with the central elevation H3 on the contact finger bend the wire to the required spring force for the desired contact pressure. The partitions 18 cool the contact fingers by conducting the resistive loss heat to the outside of the annular guide sleeve. The holder 10 is suitably made of aluminum or aluminum alloy. By anodizing, the cooling capacity of the holder as well as the sliding and abrasion properties of the partitions can be considerably improved.

Skarvkontaktens hylsa kan med fördel utföras tudelad, vilket förenklar mon- taget av kontaktfingrarna. Hylshalvorna bör därvid vara så utformade, att de kan hopfogas utan användning av skruv eller andra lösa fästelement.The sleeve of the splice contact can advantageously be made in two parts, which simplifies the assembly of the contact fingers. The sleeve halves should then be designed so that they can be joined together without the use of screws or other loose fastening elements.

Hylshalvorna bör dessutom vara identiskt lika. Fig U-6, fig 7 och fig 8 visar tre olika utföranden av hylshalvor anordnade att hopfogas utan sepa- rata fästelement.The sleeve halves should also be identical. Fig. U-6, Fig. 7 and Fig. 8 show three different embodiments of sleeve halves arranged to be joined together without separate fastening elements.

Vid utförandet enligt fig 4-6 är hylshalvorna avsedda att limmas ihop. För detta ändamål är den visade halvan 20 utförd med limflikar 21 och 22, vilka är omväxlande inåt- resp utåtvända runt omkretsen. De båda halvorna som skall hopfogas är identiskt lika. Vid hopfogningen placeras halvorna mot varandra vridna ett antal grader inbördes, motsvarande den cirkelbåge som en limflik spänner över, varefter halvorna skjutes ihop. I det visade ut- föringsexemplet är varje hylshalva utförd med fyra limflikar, som vardera spänner över en vinkel på cirka_90°. Av ritningen framgår vidare att de diametralt placerade flikarna 22 skjuter fram längre från hylshalvans ände än de mellanliggande flikarna 21. Hylshalvan kan dock givetvis utföras med annat antal flikar, och dessa behöver inte vara anordnade i olika avstånd från hylsans ände.In the embodiment according to Figs. 4-6, the sleeve halves are intended to be glued together. For this purpose, the half shown 20 is made with glue flaps 21 and 22, which are alternately inwardly and outwardly facing around the circumference, respectively. The two halves to be joined are identical. When joining, the halves are placed facing each other a number of degrees relative to each other, corresponding to the circular arc that a glue tab spans, after which the halves are pushed together. In the exemplary embodiment shown, each sleeve half is made with four glue flaps, each of which spans an angle of approximately_90 °. The drawing further shows that the diametrically placed flaps 22 project further from the end of the sleeve half than the intermediate flaps 21. However, the sleeve half can of course be made with a different number of flaps, and these do not have to be arranged at different distances from the end of the sleeve.

Vid utförandet enligt fig 7 är hylshalvorna anordnade att snäppas ihop och är för detta ändamål försedda med snäppflikar 23, 2H anordnade på i prin- cip samma sätt som limflikarna vid utförandet enligt fig Ä-6. Flikarna 23, 2H är försedda med förhöjningar 25 resp fördjupningar 26 som passar till varandra och är anordnade omväxlande runt hylsans omkrets. Vid mon- taget placeras hylshalvorna mot varandra i ett visst inbördes vinkelläge, 20 25 30 8405913-8 så att flikarna 23 med förhöjningarna 25 kommer mittför flikarna 2Ä med fördjupningarna 26, varefter hylshalvorna skjutes ihop.In the embodiment according to Fig. 7, the sleeve halves are arranged to be snapped together and are for this purpose provided with snap flaps 23, 2H arranged in principle in the same way as the glue flaps in the embodiment according to Figs. The flaps 23, 2H are provided with elevations 25 and depressions 26, respectively, which fit together and are arranged alternately around the circumference of the sleeve. During assembly, the sleeve halves are placed against each other at a certain mutual angular position, so that the flaps 23 with the elevations 25 come opposite the flaps 2Ä with the recesses 26, after which the sleeve halves are pushed together.

Vid utförandet enligt fig 8 är hylshalvorna 20 anordnade att svetsas eller lödas ihop.In the embodiment according to Fig. 8, the sleeve halves 20 are arranged to be welded or soldered together.

För styrning av kontaktfíngrarna och trådfjäderelementen i en skarvkontakt av exempelvis det i fig 1 visade utförandet kan ett veckat plåtband 30 användas, så som visas i fig 9 och 10. Vecken bildar därvid spår 31 i vilka kontaktfingrarna N och fjäderelementen 5 är styrda. Vid spârens ändar kan kanterna på bandet stukas och/eller vikas på sådant sätt att kontaktfing- rarna och fjädrarna hålles på plats. I fig 10 visas således instukningar 32 vid ändarna av spårets bottenparti samt spärrflikar 33 i plåten, vilka är invikta över spårets öppning, varigenom kontaktfingret fixeras. En kon- taktanordning av detta utförande kan produceras på löpmeter och sedermera kapas i önskad längd och lindas rund för montering i en omslutande hyls- formig hållare.For guiding the contact fingers and the wire spring elements in a splice contact of, for example, the embodiment shown in Fig. 1, a folded sheet metal strip 30 can be used, as shown in Figs. 9 and 10. The folds then form grooves 31 in which the contact fingers N and the spring elements 5 are guided. At the ends of the grooves, the edges of the belt can be sprained and / or folded in such a way that the contact fingers and springs are kept in place. Fig. 10 thus shows indentations 32 at the ends of the bottom portion of the groove and locking tabs 33 in the plate, which are folded over the opening of the groove, whereby the contact finger is fixed. A contact device of this design can be produced on running meters and later cut to the desired length and wound round for mounting in an enclosing sleeve-shaped holder.

I fig 11 visas en skarvkontakt där kontaktkraften erhålles genom ett fler- tal, närmare bestämt tio, skruvfjädrar 51, som är spända runt samtliga kontaktfingrar H. Genom att på detta sätt använda många runtomgående skruvfjädrar uppnås att kontakten blir mycket driftsäker, eftersom ett fjäderhaveri inte äventyrar funktionen. Jämfört med ett utförande med en enda stor fjäder för samma kontaktkraft får dessutom det visade utföran- det med flera mindre fjädrar lägre bygghöjd.Fig. 11 shows a splice contact where the contact force is obtained by a plurality, more precisely ten, coil springs 51, which are tensioned around all contact fingers H. By using many circumferential coil springs in this way, the contact is achieved to be very reliable, since a spring break does not jeopardizes the function. Compared with a design with a single large spring for the same contact force, the design shown with several smaller springs also has a lower construction height.

Vid utförandet enligt fig 11 är kontaktflngrarna U anordnade i en styrhylsa 35 som exempelvis kan ha det i fig 12-1H visade utförandet. Denna hylsa är utförd med ett stort antal runt hylsans omkrets fördelade, axiellt riktade och radiellt utåt öppna spår 36 för kontaktfingrarna 4. Skiljeväggarna 37 mellan spåren 36 är förbundna genom en mittring 38 och två ändringar 39.In the embodiment according to Fig. 11, the contact fingers U are arranged in a guide sleeve 35 which may, for example, have the embodiment shown in Figs. 12-1H. This sleeve is made with a large number of grooves 36 distributed around the circumference of the sleeve, axially directed and radially outwardly open grooves 36 for the contact fingers 4. The partitions 37 between the grooves 36 are connected by a central ring 38 and two changes 39.

Dessa ringar fixerar kontaktfingrarna i axiell led, och genom mittringen 38 begränsas fingrarnas rörelse radiellt inåt. Styrhylsan kan lämpligen utföras av aluminium.These rings fix the contact fingers in the axial direction, and through the middle ring 38 the movement of the fingers is limited radially inwards. The guide sleeve can suitably be made of aluminum.

Kontaktfingrarna U kan lämpligen stansas ur kopparplåt av t ex 1,5 mm tjocklek. Fig 15 visar hur kontaktfingrarna till den 1 fig 11 visade skarv- kontakten är utförda. fingrarna är vid sina ändpartier utförda med inåt-The contact fingers U can suitably be punched out of copper plate of eg 1.5 mm thickness. Fig. 15 shows how the contact fingers of the splice contact shown in Fig. 11 are made. the fingers are made at their end portions with inward

Claims (8)

10 8405913-8 vettande rundade kantpartier H1 för kontaktanliggning mot ledarna 2, 3. Pâ sin radiellt utåtvettande kantyta är fingrarna försedda med cirkelbâg- formade spår H4 för fixering av skruvfjädrarna 51. I stället för att använda kontakttrycksfjädrar av metalliskt material kan man tänka sig att använda en ringfjäder av ett vid rådande driftstempera- tur åldringsbeständigt elastiskt polymermaterial (s k elastomer). Fjädern kan utgöras av ett band, ett snöre, ett flertal parallella ringar etc. Pig 16 visar en skarvkontakt där kontaktfingrarna U omslutes av en ring- fjäder 52 av sådant material. En kontakt av detta utförande får relativt låg bygghöjd, och man uppnår dessutom att fjäderkraften fördelas jämnt över kontaktfingrarna. PATENTKRAVRounding edge portions H1 for contact abutment with the conductors 2, 3. On their radially outwardly extending edge surface, the fingers are provided with circular arc-shaped grooves H4 for fixing the coil springs 51. Instead of using contact compression springs of metallic material, it is conceivable that use an annular spring of an aging-resistant elastic polymeric material (so-called elastomer) at the prevailing operating temperature. The spring can be constituted by a band, a string, a plurality of parallel rings, etc. Pig 16 shows a joint contact where the contact fingers U are enclosed by a ring spring 52 of such material. A contact of this design has a relatively low construction height, and it is also achieved that the spring force is distributed evenly over the contact fingers. PATENT REQUIREMENTS 1. Gasisolerad högspänningsanordning, exempelvis ställverk, innehållande minst en strömledare (2, 3) anordnad i en metallkapsling med isolergas mel- lan ledare och kapsling, k ä n n e t e c k n a d därav, att strömledaren omfattar två stationära, åtminstone approximativt koaxiella på avstånd från varandra anordnade ledardelar (2, 3) med cirkulärt tvärsnitt, vilka i anord- ningens driftläge är förbundna genom en axiellt förskjutbar kontaktmuff (1) innehållande ett flertal i en hållare (10) anordnade och av en eller flera kontaktfjädrar (5) påverkade kontaktfingrar (4).Gas-insulated high-voltage device, for example switchgear, containing at least one current conductor (2, 3) arranged in a metal housing with insulating gas between the conductor and the housing, characterized in that the current conductor comprises two stationary, at least approximately coaxial, spaced apart conductor parts (2, 3) with circular cross-section, which in the operating position of the device are connected by an axially displaceable contact sleeve (1) containing a plurality of contact fingers (4) arranged in a holder (10) and actuated by one or more contact springs (5). 2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att hållaren (10) omfattar en ring (16) som på sin inåtvettande sida är försedd med axiella spår (17) för kontaktfingrarna (H).Device according to claim 1, characterized in that the holder (10) comprises a ring (16) which on its inwardly facing side is provided with axial grooves (17) for the contact fingers (H). 3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att hâllaren (10) utgöres av två ringformiga, företrädesvis identiska hal- vor (20), vilka är anordnade att hopfogas utan användning av separata fäst- element.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the holder (10) consists of two annular, preferably identical halves (20), which are arranged to be joined together without the use of separate fastening elements. 4. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att _hållaren omfattar ett veckat plåtband (30), vilket är format till en ring _ jmed vecken liggande i huvudsak parallellt med strömledarens (2, 3) centrum- linje, varvid vecken bildar radiellt inåtvettande axiella spår (31), i vilka nämnda kontaktfingrar (U) och fjäderelement (5) är styrda och fixerade. 8405913-84. Device according to claim 1, characterized in that the holder comprises a pleated sheet metal strip (30), which is formed into a ring with the folds lying substantially parallel to the center line of the current conductor (2, 3), the folds forming radially inwardly facing axial grooves (31), in which said contact fingers (U) and spring elements (5) are guided and fixed. 8405913-8 5. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att hàllaren (10) omfattar en styrhylsa (35) med ett flertal runt hylsans om- krets fördelade axiella spår (36), i vilka kontaktfingrarna (H) är axiellt fixerade men rörliga i radiell led under påverkan av en runt styrhylsan 35) och kontaktfíngrarna (H) spänd fjäderanordning (51, 52).Device according to claim 1, characterized in that the holder (10) comprises a guide sleeve (35) with a plurality of axial grooves (36) distributed around the circumference of the sleeve, in which the contact fingers (H) are axially fixed but movable in radial joint under the influence of a spring device (51, 52) tensioned around the guide sleeve 35) and the contact fingers (H). 6. Anordning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda fjäderanordning omfattar ett flertal separata, bredvid varandra runt kontaktfingrarna (H) och hylsan (35) spända skruvfjädrar (51).Device according to claim 5, characterized in that said spring device comprises a plurality of separate coil springs (51) clamped next to each other around the contact fingers (H) and the sleeve (35). 7. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d därav, att kontakffingrarna (U) På sin radiellt utåtvettande kantyta är försedda med företrägesvis cirkelbågformade spår (NH) för fixering av skruvfjädrarna (51).Device according to claim 6, characterized in that the contact fingers (U) on their radially outwardly extending edge surface are provided with preferably circular arcuate grooves (NH) for fixing the coil springs (51). 8. Anprdning enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda íjäderanordning utgöres av en omkring nämnda kontaktfingrar (H) spänd ríngfjäder (52) av elastiskt, polymert material.8. A claim according to claim 5, characterized in that said spring device consists of a ring spring (52) of elastic, polymeric material stretched around said contact fingers (H).