具有切斷和/或接地功能的開關裝置的製作方法

2023-09-17 06:14:40 2

專利名稱：具有切斷和/或接地功能的開關裝置的製作方法
技術領域：
本發明基於根據權利要求1的前序部分的開關裝置。該開關裝置能夠執行切斷和接地功能，並且用在用於幾kV到幾百kV的電壓的、氣體絕緣式單相或多相封裝開關裝置組件中。在此情形中，利用的是該事實，即在開關裝置組件中的同一位置經常需要切斷和接地功能。該開關裝置具有封裝殼體，其填充有絕緣氣體，例如單獨的氮、空氣、六氟化硫(SF6)或它們的混合物，處於達幾個巴的壓力，並且接地接觸部在內部固定到封裝殼體上。另外，固定到電流導體的隔離器(disconnector)接觸部和可移動接觸元件設置在殼體內部，所述可移動接觸元件可以沿軸線移位並且可以與隔離器接觸部或與接地裝置接觸部接合或不接合。另外，在該殼體中提供了導體管，該導體管被固定，以便將電流傳導到另外的電流導體，容納該可移動接觸元件以便形成電流傳送點，並且特別是同軸地圍繞它。該可移動接觸元件由通過殼體而導向的驅動器利用力來驅動。因此，可使用單個驅動器來實現切斷和接地的功能。
背景技術：
在前序部分中，本發明對例如從Hitachi Review卷51(2002)No.5169至173頁或從EP 1 068 624 B1得知的開關裝置組件的現有技術進行引用。在這些在前出版物中描述的用於氣體絕緣、金屬封裝的開關裝置組件的開關裝置，每個都具有三位置開關，該開關可使用單個驅動器來執行隔離開關和接地開關的所有功能。在此情形中，設置在封裝殼體中的可移動接觸元件沿軸線移位，該軸線通過隔離器接觸部並且通過接地接觸部而導向。利用接觸元件的線性移動，因此可到達開關裝置的三個開關位置。在這三個位置的第一位置，接觸元件既不與隔離器接觸部接合也不與接地裝置接觸部接合(中性位置)，即集成在開關裝置中的彎頭隔離器(elbow disconnector)和集成在開關裝置中的接地裝置兩者都是開路的。在第二位置，接觸元件與隔離器接觸部接合。當接地裝置開路時，隔離器的切斷開關點現在是閉合的。在第三位置，接觸元件與接地接觸部接合。當隔離器開路時，接地裝置現在是閉合的。
用於可移動接觸元件的驅動力關於其移動方向橫向傳輸。為此目的，封裝殼體需要關於其軸線橫向的附加空間(Hitachi Review)，或者需要適應槓桿傳輸的專門設計的電流導體(EP 1 068 624 B1)。
文件No.CH-HS 1215 87 D「 SF6-Gas-isolierteSchaltanlagen(GIS)Typ ELK」[ELK類型的SF6氣體絕緣開關裝置組件(GIS)]BBC Brown Boveri AG Hochspannungstechnik，[高壓工程]CH-5401 Baden，瑞士，在第9頁描述了一種ELK T類型的彎頭隔離器開關，在該情形中，設置在封裝殼體中的可移動隔離器接觸部固定到軸杆傳動裝置的螺母上。該傳動裝置的螺紋軸杆固定到通過封裝殼體的壁以氣密方式導向的旋轉軸。當該軸旋轉時，螺紋螺母以及由此還有固定到其上的可移動隔離器接觸部在該殼體中線性移位，並且可以因此與設置在封裝殼體中的靜止配合隔離器接觸部接合或不接合。軸杆螺母的伴隨旋轉由一導軌防止，所述導軌設置在接觸載體中並且與可移動隔離器接觸部的移動方向對準，並且與該可移動接觸部的滑動元件相互作用。

發明內容
如在獨立權利要求中限定的本發明實現了提供開頭提及類型的開關裝置的目的，該開關裝置能以很小的複雜性而改型，從而使其可根據需要來執行切斷和接地功能、僅切斷功能或僅接地功能。
根據本發明的開關裝置中提供的驅動器具有保持元件，其可沿軸線移位，在導體管中導向並且設計為容納兩個接觸管，其中第一接觸管形成包括靜止接地接觸部的接地裝置的配合接觸部，而第二接觸管形成包括隔離器接觸部的隔離器的配合接觸部。另外，該開關裝置的可移動接觸元件包括所述兩個接觸管中的至少一個。該可移動接觸元件因此具有至少一個接觸管，其連接到保持元件並且特別由所述保持元件來驅動，並且其形成包括靜止接地接觸部的接地裝置的配合接觸部，或包括隔離器接觸部的隔離器的配合接觸部，或者形成包括靜止接地接觸部的接地裝置的配合接觸和包括隔離器接觸部的隔離器的配合接觸兩者。這些措施使得可以僅使用單個基本開關裝置來形成三種開關裝置具有切斷和接地功能、僅具有切斷功能或僅具有接地功能。特別地，所述至少一個接觸管可以可分離地連接或固定連接至保持元件。在第一種情形中，通過僅使用單個基本開關裝置將至多兩個可分離連接斷開或閉合來形成具有切斷和接地功能、僅具有切斷功能或僅具有接地功能的三種開關裝置。保持元件優選地在導體管中軸嚮導向並且徑向緊固。
如果接觸元件包括所述兩個接觸管，則開關裝置處於組合隔離和接地開關(組合隔離器)的形式。在氣體絕緣封裝開關裝置組件中，於是可以使用僅具有單個驅動器的開關裝置執行切斷和接地的功能。然而，這意味著該組件中的切斷和接地點彼此緊鄰。如果切斷和接地點彼此遠移並且僅需要執行接地或切斷任務，僅接觸管之一需要例如通過斷開兩個可分離連接之一來移除，以便為開關裝置提供隔離器或接地裝置功能。切斷和接地、僅切斷或僅接地的電功能因此可以被氣體絕緣封裝開關組件中的單個類型的開關裝置所覆蓋。因此減少了與該組件的存儲和裝配相關聯的成本。
如果驅動器具有如下的軸杆傳動裝置，則根據本發明的開關裝置具有特別緊湊的設計該軸杆傳動裝置具有螺紋軸杆，其軸向地並且在中心通過接地接觸部而導向，並且具有軸杆螺母，其支持或形成保持元件。驅動力現在僅在可移動接觸元件的移動方向上傳輸。因此不需要關於該移動方向橫向的附加空間。另外，驅動力僅從外部通過封裝殼體的壁以旋轉的旋轉運動的方式傳輸。為此目的而需要的軸可以容易地在壁的引導通過部(leadthrough)處被封住。因為此軸基本上通過接地接觸部而導向，所以除了在任何情況下提供用於接地接觸部的壁引導通過部之外，不需要另外的引導通過部，並且因此節省了空間，該空間可以用於引導承載高壓的電流導體通過。軸杆傳動裝置僅在封裝殼體的內部產生可移動接觸元件的線性運動。結果，在封裝殼體的內部節省了附加的空間。
軸杆螺母有利地由螺紋螺母和固定在螺紋螺母的外邊緣處的環形保持元件形成。於是，該保持元件可獨立於執行軸杆的傳動裝置功能所需要的螺紋螺母而形成，並且可以容易地被提供有兩個連接部分，如例如外螺紋，其是產生與兩個接觸管的可分離連接所需要的。
軸杆螺母的線性移動以及因此接觸管的線性移動由於如下事實而得以維持滑動元件設置在保持元件的外邊緣處，並且與在導體管中軸向對準的導軌相互作用。
儘管已經通過一個或兩個滑動元件和對應數量的導軌防止了軸杆螺母的伴隨旋轉，但已經證明有利的是，除一個滑動元件之外，也設置至少兩個另外的滑動元件，在該保持元件的外邊緣沿圓周方向均勻分布，所述另外的滑動元件與在導體管中軸向對準的對應數量的導軌相互作用。這些措施保證在激勵開關裝置時經受強力的該接觸元件的精確和可靠的導向。
如果殼體具有兩個開口，其中第一開口具有通過其的軸線，並且用於引導第一電流導體通過，並且第二開口以關於所述軸線的一角度而設置，並且用於引導第二電流導體，則不僅可以使用在安裝方面具有很小複雜性的開關裝置來執行「切斷和接地」、「純切斷」或「純接地」三種電功能，而且該開關裝置於是也可以以一角度安裝在開關裝置組件中以用於全部三種電功能。於是組合隔離器、隔離器或接地裝置作用於以一角度導向的電流路徑，並且接地裝置可安裝在組件中而沒有連接功能。
如果殼體具有用於引導第三電流導體通過的第三殼體開口，則實現了縱向連接功能，該第三電流導體與第二電流導體設置成一直線並且可有高電壓施加到其上。然後，開關裝置組件的縱向連接通過該開關裝置而導向，並且在組合隔離器形式的實施例中，可以連接至與其成一角度而導向的第一電流導體，可自其切斷或可接地；僅在隔離器形式的實施例中，可連接到第一電流導體或自其切斷，以及僅在接地裝置形式的實施例中，可接地。當根據本發明的開關裝置僅設計為接地裝置時，所述縱向連接然後可甚至在可接地的星形點連接至以一角度設置的第一電流導體。
本發明另外的實施例、優點和應用由從屬權利要求、權利要求的組合以及由隨後的說明和附圖而得到。在所有附圖中，相同的參考也表示功能相同的部分。


下面將參照示範實施例來說明本發明。在附圖中圖1示出通過根據本發明的開關裝置的截面的俯視圖，其可以安裝在封裝式開關裝置組件中作為組合隔離和接地開關，圖2示出在圖1中由邊框所標出的區域U的詳細圖示，圖3示出在圖1中所示的開關裝置的一種改進方案，其可以被安裝為封裝式開關裝置組件中的接地開關，圖4示出在圖1中所示的開關裝置的一種改進方案，其可以被安裝為封裝式開關裝置組件中的隔離開關，圖5示出在圖1中所示的開關裝置的兩個實施例，其可在封裝式開關裝置組件中安裝為形成成角度連接(a)或成角度及縱向連接(b)，圖6示出在圖3中所示的開關裝置的四個實施例，其可在封裝式開關裝置組件中無電流連接地安裝(c)，安裝為形成縱向連接(d)、成角度連接(e)或成角度及縱向連接(f)，以及圖7示出在圖4中所示的開關裝置的兩個實施例，其可在封裝式開關裝置組件中安裝為形成成角度連接(g)或成角度及縱向連接(h)。
具體實施例方式
圖1中所示的開關裝置是氣體絕緣、金屬封裝的開關裝置組件的模塊的形式，並且具有金屬殼體1，其填充有絕緣氣體，並且具有三個開口2、3和4，這些開口各由法蘭定界(沒有標號)。法蘭相應地用於形成至開關裝置組件的相鄰模塊的配合法蘭(未示出)的連接。開口2和3各由阻擋絕緣體(沒有標號)以氣密方式密封，所述阻擋絕緣體相應地以與殼體1電絕緣的方式分別支持可有高壓施加到其上的電流導體5和6。開口4可任選地由無孔法蘭(dummy flange)或由類似地支持電流導體7的阻擋絕緣體以氣密方式來密封。適當時也可以使用具有氣體通路開口的柱式絕緣體(post insulator)來取代阻擋絕緣體。軸線8在中心通過開口3而導向，該軸線確定開關裝置的可移動接觸元件9的移動方向，並且電流導體6沿該軸線從殼體1外部導向到內部。開口2和4在殼體1中彼此相對，使電流導體5和可能提供的電流導體7沿線10對準，該線10在中心通過這些開口而導向。軸線8和線10彼此圍成直角，並且因此確定包括電流導體5和6的電流路徑的幾何結構。導體管11或中空載體11被固定，以便將電流傳導到電流導體5和可能提供的電流導體7，所述導體管11或中空載體11容納接觸元件9或接合在接觸元件9的周圍，優選同軸地圍繞它，並且不管其位置，通過兩個滑動接觸(沒有標號)恆定地與其形成電流傳送點。
可沿軸線8導向的開關裝置的接觸元件9被固定並且優選地可分離地固定到保持元件12。保持元件12是驅動器13的部分，其沿軸線8以氣密方式通過殼體1的壁而導向，並且可沿軸線8移位。所述至少一個接觸管因此由該保持元件來驅動。以對應的方式，接觸元件9的位置因此得以改變。在圖1中所示的第一位置，接觸元件9然後僅導電連接到接觸管11。在第二位置(圖1中不可見)，其移位到左邊並且然後以導電方式與接地接觸部14接合，該接地接觸部14可能以電絕緣的方式固定到殼體1，並且同軸地圍繞驅動器13。該開關裝置然後充當接地裝置E。在同樣在圖1中不可見的第三位置，接觸元件9移位到右邊並且然後以導電方式與隔離器接觸部15接合，該隔離器接觸部15圍繞接觸元件9並且固定到電流導體6。在此情形中，開關裝置充當隔離器T。
接觸元件9包括兩個接觸管9′和9″，它們同軸地圍繞軸線8並且可以分別可分離地連接或分別固定連接到保持元件12。該保持元件因此具有用於容納這兩個接觸管的裝置。該裝置可包括容納裝置或固定裝置。所述接觸管從保持元件12延伸到左邊(靜止接地接觸部14的方向)或到右邊(靜止隔離器接觸部15的方向)。由於單個的驅動器13，接地裝置E和隔離器T的功能、一旦接觸管9″已被移除時的僅接地裝置E的功能以及一旦接觸管9′已被移除時的僅隔離器T的功能因此可以以節省空間的方式執行。該開關裝置因此可以根據在開關裝置組件中的預期用途而首先設計為組合的接地裝置E和隔離器T、或者僅設計為簡單的接地裝置E或隔離器T。這種簡單的接地裝置E的實例可以在圖3中看到，並且這種簡單的隔離器T的實例可以在圖4中看到。
由於殼體1的兩個開口2和3的適當設置，除接地和切斷、僅接地或僅切斷這三種功能外，另外同時也可對全部三種類型的開關裝置實現不同的連接功能。在圖6c)中所示開關裝置的情形中，這針對接地裝置E而示出，其中沒有電流路徑通過該裝置而導向，並且接地裝置E僅作用於通過開口2而導向的電流導體5。另一方面，以圖5a)中所示的具有組合的接地裝置和隔離器功能的開關裝置僅實現了成角度連接功能，其中隔離器T具有成角度的電流路徑，該路徑通過開口2、3而導向並且包括電流導體5、6。以圖6e)中所示的接地裝置E或圖7g)中所示的隔離器T也僅實現了成角度連接功能。在這些實施例中，相應地在殼體1中提供可以接地或切斷並且也通過開口2和3而導向的一個成角度的電流路徑。
同時，對於所有三種類型的開關裝置，除了接地和切斷、僅接地或僅切斷的功能以及成角度連接功能外，也可通過開口4實現縱向連接功能。在圖5b)中所示的組合開關裝置的情形中，電流導體7通過開口4而導向並且與通過開口2而導向的電流導體5一起形成縱向連接。如可看到的，此縱向連接可以任選地接地，當接地裝置E開路時通過隔離器T連接到電流導體6，或者當接地裝置E開路並且隔離器T開路時以絕緣的方式通過該殼體而導向。在圖6d)所示出的接地裝置的情形中，僅提供了可接地並且通過電流導體5和7來實現的縱向連接，而在圖6f)所示出的接地裝置的情形中的由縱向連接和電流導體6形成的星形點，以及在圖7h)所示出的隔離器的情形中的縱向連接，可以切斷或連接於與其成一角度而設置的電流導體6。
原則上，可移動接觸元件9的驅動器13可包括推桿，其通過殼體1的壁而導向；以及槓桿，因為接觸元件9可以通過這些裝置移位。然而為了節省空間的原因，建議通過軸杆傳動裝置來將接觸元件9移位，所述軸杆傳動裝置結合在驅動器中並且具有螺紋軸杆16，其軸向地並且在中間通過接地接觸部14而導向，以及軸杆螺母17，其支持或形成保持元件12(圖1)。螺紋軸杆16具有三個相鄰的段18、19和20。段19由絕緣材料構成並且因此將金屬段18與段20絕緣，所述金屬段18通過殼體1的壁而導向並且安裝成使其可在接地接觸部14中旋轉。段20支持與軸杆螺母17相互作用的外螺紋。各與在導體管11中軸向對準的三個導軌22之一相互作用的三個滑動元件21提供在保持元件12的外邊緣處。滑動元件21以及對應地還有所述導軌均勻地分布在圓周方向上(在圖1中僅可看到三個滑動元件21或導軌22的中兩個)。
在開關操作的情形中，可移動接觸元件的激勵藉助於螺紋軸杆16的旋轉來進行，所述軸杆16在段18處引出殼體1。轉矩現在通過絕緣的中央段19傳輸到提供在段20中的螺紋，並且通過軸杆螺母17轉換成接觸元件9的縱向移動。螺紋軸杆16未得到支持地安裝，因為軸杆16通過軸杆螺母17而軸嚮導向。在此情形中，滑動元件21沿導軌22滑動並且因此防止了軸杆螺母17的任何伴隨旋轉。利用對應的驅動控制，可移動接觸元件9可以以簡單方式移動到三個位置中的每個位置接地裝置E「on」並且隔離器T「off」，接地裝置E和隔離器T「off」(中性位置)或接地裝置E「off」並且隔離器T「on」。
儘管一個或兩個滑動元件21以及對應數量的導軌22已經防止了軸杆螺母17的任何伴隨旋轉，但已經證實提供三個或可能更多的滑動元件和導軌是有利的。從而實現了在開關裝置激勵時經受強力的接觸元件9的精確和可靠的導向或徑向緊固。
如在圖2中可看到的，軸杆螺母17由螺紋螺母23和保持元件12形成。保持元件12是支持環的形式並且例如藉助於螺旋連接而固定在螺紋螺母23的外邊緣處。可移動接觸元件9的接觸管9′和9″例如藉助於螺旋連接而可分離地固定到保持元件12。
參考列表1 封裝殼體2、3、4開口5、6、7電流導體8 軸線9 接觸元件9′、9″ 接觸管10 線11 導體管12 保持元件13 驅動器14 接地接觸部15 隔離器接觸部16 螺紋軸杆17 軸杆螺母18、19、20 軸杆段21 滑動元件22 導軌23 螺紋螺母E 接地裝置T 隔離器。
權利要求
1.一種具有切斷和/或接地功能的開關裝置，包括封裝殼體(1)，填充有絕緣氣體；接地接觸部(14)，固定到殼體(1)；隔離器接觸部(15)，固定到能夠使高壓施加到其上的第一電流導體(6)；可移動接觸元件(9)，其能夠沿軸線(8)移位並且能夠與兩個靜止接觸部(14、15)的至少一個接合或不接合；導體管(11)，其固定到能夠使高壓施加到其上的第二電流導體(5)，並且容納所述可移動接觸元件(9)以形成電流傳送點；以及驅動器(13)，其通過殼體(1)而導向並且利用力來驅動所述可移動接觸元件(9)，其特徵在於a)所述驅動器(13)具有保持元件(12)，該保持元件(12)能夠沿所述軸線(8)移位並且引導到所述導體管(11)中，b)所述保持元件(12)設計成容納兩個接觸管(9′、9″)，其中第一接觸管(9′)形成包括靜止接地接觸部(14)的接地裝置(E)的配合接觸部，並且第二接觸管(9″)形成包括所述隔離器接觸部(15)的隔離器(T)的配合接觸部，以c)所述可移動接觸元件(9)包括所述兩個接觸管(9′、9″)的至少一個。
2.如權利要求1的開關裝置，其特徵在於所述至少一個接觸管(9′、9″)由所述保持元件(12)來驅動。
3.如前面任何一項權利要求的開關裝置，其特徵在於所述至少一個接觸管(9′、9″)能夠可分離地連接或固定連接到所述保持元件(12)。
4.如前面任何一項權利要求的開關裝置，其特徵在於所述保持元件(12)在所述導體管(11)中軸嚮導向並且徑向緊固。
5.如前面任何一項權利要求的開關裝置，其特徵在於所述接觸元件(9)包括所述兩個接觸管(9′、9″)。
6.如前面任何一項權利要求的開關裝置，其特徵在於所述驅動器(13)是軸杆傳動裝置。
7.如權利要求6的開關裝置，其特徵在於所述軸杆傳動裝置具有螺紋軸杆(16)，其軸向地並且在中心通過所述接地接觸部(14)而導向，並且具有軸杆螺母(17)，其支持和/或形成所述保持元件(12)。
8.如權利要求6-7之一的開關裝置，其特徵在於所述軸杆螺母(17)由螺紋螺母(23)和環形保持元件(12)形成，所述環形保持元件(12)固定在螺紋螺母(23)的外邊緣。
9.如權利要求6-8之一的開關裝置，其特徵在於一滑動元件(21)設置在所述保持元件(12)的外邊緣並且與導軌(22)相互作用，所述導軌(22)在所述導體管(11)中軸向對準。
10.如權利要求9的開關裝置，其特徵在於除了所述的一個滑動元件(21)之外，也設置至少兩個另外的滑動元件(21)，在所述保持元件(12)的外邊緣沿圓周方向均勻分布，所述另外的滑動元件(21)與在所述導體管(11)中軸向對準的對應數量的導軌(22)相互作用。
11.如前面任何一項權利要求的開關裝置，其特徵在於所述殼體(1)具有兩個開口(2，3)，其中第一開口(3)具有通過其的軸線(8)，並用於引導第一電流導體(6)通過，並且第二開口(2)關於所述軸線(8)成一角度而設置，並用於引導所述第二電流導體(5)通過。
12.如權利要求11的開關裝置，其特徵在於所述殼體(1)具有第三殼體開口(4)，用於引導第三電流導體(7)通過，所述第三電流導體(7)與所述第二電流導體(5)成直線(10)設置，並且能夠使高壓施加到其上。
全文摘要
本發明涉及一種開關裝置，其包括填充有絕緣氣體的封裝殼體(1)。接地接觸部(14)和隔離器接觸部(15)固定在殼體的內部。可沿軸線(8)移位並且可與所述兩個接觸部(14、15)的至少一個接合的可移位接觸元件(9)也同樣位於該殼體的內部。通過殼體(1)的壁而導向並經受外力的驅動器(13)作用於可移位接觸元件(9)。所述驅動器(13)包括保持體(12)，其可沿軸線(8)移位並且在管狀導體(11)中徑向延伸。可移位接觸元件(9)包括優選為可分離地連接到保持體(12)的兩個管狀接觸部(9′、9)的至少一個。兩個管狀接觸部的第一個(9′)形成包括接地接觸部(14)的接地電極(E)的相對接觸，以及所述接觸部的第二個(9)形成包括隔離器接觸部(15)的隔離器(T)的相對接觸。通過增加或去除管狀接觸部(9′、9)可以容易地轉換所述開關裝置，這樣其能夠根據需要來執行切斷和接地功能、或僅切斷或接地功能。
文檔編號H02B13/035GK1926650SQ200580006109
公開日2007年3月7日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年2月27日
發明者博揚·帕夫洛維奇, 丹尼爾·布萊克, 迭戈·索洛古倫-桑切斯, 沃爾特·霍勞斯, 馬丁·維澤爾 申請人:Abb技術有限公司