CN100530828C - 使用模块化推动无载安全的母线系统的开关装置 - Google Patents

使用模块化推动无载安全的母线系统的开关装置 Download PDF

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Abstract

本发明披露了一种改进开关装置，所述开关装置包括可由模块部件组装的母线系统。母线系统包括诸如高压电缆、与电缆相连的连接器和利用机械和/或推动连接组装的第三无电缆母线的模块。利用这些类型的母线，可组装各种构造、相平面取向和尺寸的母线系统。连接器和无电缆母线可包括推动连接点、机械连接点或者它们的组合。母线本身可包括绝缘和半导电屏蔽。改进的开关装置也可包括固体绝缘，诸如EPDM橡胶以将母线系统与开关装置的外表面隔离。

Description

使用模块化推动无载安全的母线系统的开关装置
技术领域
该文献描述了一种完全无载安全的垫或拱顶安装的开关装置，更具体地，该文献描述了在所述开关装置内部的母线和绝缘系统。
背景技术
公共事业公司使用电缆网络、配电站和开关装置向用户分配电力。开关装置是通常为地下、拱顶或衬垫安装的用于在较小区域内分配和控制电力分配的高压(例如，5kV-38kV)设备。从历史观点上说，开关装置是包括衬套、绝缘、母线系统和有效开关元件集合的盒子或容器。有效开关元件是具有内部有效元件(诸如保险丝、开关、或断路器)以及外部连接点的装置。在一些有效开关元件中，这些外部连接点是衬套。有效开关元件用于自动地、人工或远程地断开和/或闭合电路。应该注意的是，包含开关或断路器的有效开关元件通常包括真空、空气、绝缘油或介电气体中的触点。分配电缆与开关装置的衬套相连接并且具有在高压下传输电力的能力。所述衬套又与所述开关装置中的有效开关元件相连接，或者形成所述开关装置中的有效开关元件的整体部分。所述有效开关元件通过母线系统相连接以形成开关装置。
图1示出了通用开关装置构造100，其中源侧门110处于断开位置。闩锁111a和/或111b用于将源侧门110锁定在闭合位置。内门110是形成容器一侧的前板130。在图1中，前板130是容器的垂直表面。每一个通常从两个不同的源以三相的形式传送电力的电缆112a-112f从开关装置100的底部延伸。特别是，电缆112a-112c分别传送来自于源1的A、B和C相，而电缆112d-112f分别传送来自于源2的C、B和A相。电缆112a-112f通过连接器114a-114f与前板130和开关装置100相连。连接器或者连接器主体是用于将电缆或者母线连接到衬套的部件。连接器可是直的或者弯曲的、活-断、死-断、载-断、栓接的或者探针和触点。连接器114a-114f与穿过前板130的衬套相连。这些衬套与开关装置100内的有效开关元件相连。图1中所示的衬套在与衬垫水平的一个平面中。一种示例性连接器是由Cooper Power Systems制造的“PUSH-OPTMDead break Connector Catalog No.600-13”，其说明在这里合并参考。一种示例性衬套是Cooper Power Systems的“600A 15 and 25KVClass Deadbreak PUSH-OPTM Apparatus Bushing”(ElectricalApparatus Catalog No.800-46)，其说明在这里合并参考。
其他特征可包括在开关装置100内操作开关(有效元件)的开关把手116a和116b以使得穿过前板130延伸的衬套与内部母线系统断开和连接。可通过操纵把手116a使得电缆112a-112c与母线系统断开。类似地，可通过操纵把手116b使得电缆112d-112f与母线系统断开。把手116a和116b安装在如图1中所示的前板或者工作表面130。应该理解的是，可选择的开关装置可使用诸如故障断路器和保险丝的可选择的有效开关元件。还应该注意的是，前板或者工作表面130是在开关装置100上的平面。
开关装置的一种用途是将电力分配电缆网络分成多个部分。即，通过人工地断开或者闭合开关(或者在本地或者远程)，诸如与把手116a相连的开关，防止由一个源供给到开关装置的电力被引导到开关装置的另一侧和/或母线。类似地，当开关116b断开时，防止在开关装置的一侧的电力被引导到开关装置的另一侧和引导到母线和抽头。这样，公共事业公司能够根据被包括在开关装置中的有效开关元件的类型通过开关的断开来选择或者利用保险丝或者故障断路器自动安全地分离网络的一部分以便于维护。
图2示出了抽头侧门220断开的开关装置100。闩锁211a和/或211b用于将抽头侧门220锁定在闭合位置。内门220是前板或者工作表面240，它也是容器的一个垂直侧。每一个通常将一相电力传送离开开关装置100的六个电缆212a-212f从开关装置100的底部延伸。特别是，电缆212a传送A相电力；电缆212b传送B相电力以及电缆212c传送C相电力。类似地，电缆212d传送C相电力；电缆212e传送B相电力以及电缆212f传送A相电力。连接器214a-214f通过衬套(图中未示出)使得电缆212a-212f与开关装置100相连。示例性的连接器和衬套可与参照图1描述的相同。应该注意的是，图1和图2中的示例性开关装置示出了一种类型的相构造。图1和2中所示的相构造是ABC CBA。其他相构造包括AA BB CC。其他构造在同一前板上具有一个或者多个源和抽头或者每一个在其自身的前板上或者在一个或者多个附加的前板上的开关装置的侧面上。还应该注意的是，每一个相可用一个数字表示，诸如1、2和3，开关装置可适应比三相电力更多的电力。这样，开关装置可具有123456 654321的构造。
应该注意的是，具有其他使得衬套定位在开关装置上的位置。衬套的取向，无论安装在框架的前部、侧面、顶部或者背部上并且从而朝向开关装置的外工作空间突出，被称为衬套面。对于图1和图2中所示的开关装置，前板130和240是开关装置100的两个衬套面。
图1和图2中未示出的一种构造是框架。框架在开关装置内并且为有效开关元件以及母线系统提供支撑。换言之，在有效开关元件和母线系统与框架相连后，框架使得有效开关元件和母线系统定位。框架被定向以使得有效开关元件的部分(通常为衬套)作为衬套面突出以与电缆连接。
一路是与母线的三相或者单相电路连接，其中包含开关和/或保护装置的组合。一路可在单相系统或者多相系统中传送电力。电路连接可或者可不包括有效开关元件。图1和图2中所示的开关装置是四路或者4W。即，开关装置具有用于两个源和两个被保护的抽头的连接。
把手216a操作在开关装置100内的开关以使得电缆212a、212b和212c与内母线系统分离。类似地，把手216b-216d分别操作在开关装置100内的一个开关以使得其中一个独立的电缆212d-212f分别与内母线系统分离和连接。可选择的开关装置可使用其他有效开关元件，诸如保险丝和故障断路器。
如果利用保险丝代替开关，那么图1中所示的开关把手可被用于接近贯穿前板240的可拆卸的保险丝井的带电操作杆代替以允许技术人员接近和/或更换保险丝。
图3中示出了开关装置100的侧剖视图。如上所述，在该示例中的开关装置100包括开关和/或保护装置305和310以及母线系统315。装置305和310包括用于连接连接器114a和214f的衬套305a和310a。装置305和310还包括用于连接母线系统315的衬套305b和310b。应该注意的是，衬套305a、305b、310a和310b可与开关和/或保护装置305和310成为一体或者与开关和/或保护装置305和310分离并且它们可包括机械或者推动连接器。机械连接器利用螺纹连接、压接或者楔接连接两个或者多个金属元件。常规的机械母线连接包括由杆或者编织物制成的两个或者多个导体，所述两个或者多个导体被贯穿一个平部中的通孔的螺栓固定在一起并且被螺栓和具有内螺纹的传导元件固定。通过将具有内螺纹的传导元件拧在具有螺纹的螺柱或者螺栓上来实现机械连接器在平的总线导体表面上的常规连接。推动连接器包括可被轴向接合的两个或者多个金属总线。所述部件包括与指形触点、孔或者“凹入式”导体或者触点配合的一组匹配的探针、杆或者“凸出式”连接器。
图4示出了常规的母线系统315的横截前视图。常规的母线系统315包括三个铜、铝或者其他导电金属杆415a、415b和415c。如图4中所示，金属杆415a形成或者弯曲在金属杆415b周围，金属杆415b类似地形成或者弯曲在金属杆415c周围。金属杆可是挠性的或者部分挠性的以能够与两个刚性件连接。母线系统315的作用是从源侧有效开关元件将电力传输到抽头侧有效开关元件。这样，如果其中一个有效开关元件断开以使源侧或者抽头侧电缆与母线系统分离，其余的源和抽头侧电缆保持连接和可传输电力。
在母线和有效开关元件之间提供绝缘以防止电弧放电。通常有三种常用的绝缘类型用于常规的开关装置中：油、六氟化硫(SF6)气体和空气。每一种绝缘类型将该开关装置的每一个部分与开关装置的其他部分(母线和有效开关元件)绝缘，以及与开关装置的容器的外表面绝缘。
发明概述
一种完全无载安全部件是由本身是无载安全的母线系统构成的。为了成为无载安全，该母线包括接地的屏蔽。由于消除了先前常规绝缘类型所需的在母线和有效开关元件之间的间隙，这可使得开关装置被制造得更小。特别是，母线和推动连接器包括绝缘和半导电屏蔽。当母线与也包括接地的半导电屏蔽的有效开关元件相连时，母线和有效开关元件本身是无载安全的。这形成了还包括母线无载安全的开关装置，无论开关装置的外表面(即，盒)是否接地。这还意味着可在没有空气、油或者SF6绝缘同时保持最高的安全性的情况下制造开关装置。
还描述了包括在母线和有效开关元件之间的固体电介质绝缘的开关装置。利用固体电介质可减小母线之间的间隙，这使得开关装置的设计具有减小的占地面积。另外，常规的使用油或者SF6绝缘的开关装置需要在开关装置内的一个容器以防止这些材料从开关装置中漏出并且进入到周围环境中。使用固体绝缘材料的开关装置不需要这样的容器，这是因为固体绝缘的特别性质防止绝缘材料从开关装置漏出。
还描述了另一种使用具有推动连接的母线的开关装置。这些推动连接使得有效开关元件的连接变得更容易。另外，推动连接用于组装母线以使母线系统在短的时间内达到所需的技术要求并且无需昂贵的设备。另外，推动连接可用于在开关装置构造中实现机械连接不容易完成的总线和有效开关元件的连接。最后，推动连接的使用消除螺纹连接或者其他机械连接并且允许开关装置部件的较快和较容易的更换。
该完全无载安全的固体电介质开关装置包括有效开关元件和完全高电压屏蔽的母线，具有固体电介质绝缘系统和全额定导电接地屏蔽。该无载安全的设备在其暴露的表面上没有电压，因此避免可能由于这样的电压而导致的表面燃烧和分解的可能性。一般地，一种改进的、固体电介质、模块化母线系统是有高压连接器和高压电缆制成的。该固体电介质母线和有效元件系统通过形成完全屏蔽的固体电介质开关装置来消除油、SF6或者空气绝缘的需要。另外，固体绝缘开关装置没有受到可与空气绝缘开关装置相关的植物或者动物的内部污染的危险。
根据一个实施例，开关装置包括用于安装与包括连接连接器的电缆的母线相连的有效开关元件的表面。
根据另一个实施例，母线包括连接在一起的两个独立的支腿。在每一个支腿中的连接可是推动的、机械的或者它们的组合。该母线还允许非共平面连接。
下面的详细描述和附图中说明了一个或者多个实施例的细节。从详细描述和附图以及权利要求中可以明显地看出其他特征。
附图的描述
图1和图2是具有断开的门的开关装置的透视图。
图3是图1和图2的开关装置的内部的截面图。
图4是图1-3的开关装置的母线系统的平面图。
图5是一种固体电介质、模块化无载安全的母线系统的透视图。
图6是图5的母线系统的连接器的截面图。
图7是图5的母线系统的母线的截面图。
图8和图9是图7的母线的部件的透视图。
图10是图5的母线系统的另一种可选择的母线的透视图。
图11是图10的母线的部件的透视图。
图12是图10的母线的另一种选择的截面图。
图13是另一种可选择的固体电介质模块化无载安全的母线系统的透视图。
在各个附图中的类似的附图标记表示类似的部件。
详细描述
如图5中所示，一种示例性母线系统500包括母线505、510和515。母线510包括与电缆513相连的一对连接器512a和512b。母线515包括与电缆518相连的一对连接器517a和517b。一种电缆通常是一组同心缠绕的绝缘包裹的屏蔽线，该电缆能够传输高压电力并且被导电接地外表面覆盖。连接器是使得两个元件电和物理地连接在一起的导电元件的组件。在一些实施例中，连接器包括可保护套，所述保护套可包括电晕屏蔽、绝缘和半导电接地屏蔽。
如图6中所示，电缆513通过压缩连接器605与连接器512a相连。在一个实施例中，电缆513通过压缩螺纹连接与压缩连接器605相连。即，连接器512a通过压接在电缆513上与电缆513相连。连接器压接在电缆513上提供机械支撑以使电缆513和连接器512a之间的连接不能容易地被拉开。
连接器512a还包括电缆适配器603。电缆适配器603在电缆513周围调节或者拉紧以将电缆513安装在连接器512a上。
半导电插件610包围压缩连接器605。半导电插件610提供压缩连接器605的无电晕静电屏蔽。绝缘615包围半导电插件610。在一个实施例中，绝缘615是由三元乙丙橡胶(EPDM)制成的。
半导电屏蔽620包围绝缘615。半导电屏蔽620可接地以将任何离散的电荷传导到地上。当屏蔽620接地时，母线是无载安全的，从而改善连接器512a的绝缘和保护特征。
眼605a位于压缩连接器605的一端；螺纹螺柱625穿过眼605a。探针630a拧在螺纹螺柱625上并且与衬套接触，所述衬套与有效开关元件(未示出)相连以实现与电缆513的电连接。探针630a是形成用于形成推动连接的电连接的连接点。螺纹螺柱625是另一个连接点并且与衬套进行机械连接，所述衬套通过拧在螺纹螺柱625上与有效开关元件(未示出)相连。绝缘615和半导电屏蔽620中的间隙635a和635b有助于与衬套和探针630a和螺纹螺柱625的电连接，所述衬套与有效开关元件(未示出)相连。
连接器512a示出了两种类型的连接。探针630a是连接点并且是推动连接的一半。该连接的另一半，诸如凹入式指状触点在被推到探针630a上后完成电连接。凹入式指状触点是另一个连接点。这两个都是推动连接的一个示例。
螺纹螺柱625是构成连接的一半的另一个连接点。连接的另一半是由具有内螺纹的导电材料制成的导电元件，所述螺纹螺柱625拧在导电材料的内螺纹中。该导电元件是另一个连接点。当螺纹螺柱625和导电元件连接在一起时，完成连接。这是机械连接的一个示例。
图7和图8示出了母线505的第一示例性实施例。在该实施例中，母线505包括两个支腿710和760。每一个支腿710和760是一种三路“T”连接器。这些三路连接器形成与多至三个其他元件或者装置的电和物理连接。
三路连接器710包括探针715a、715b和730。三路连接器760包括探针765a和765b和指状触点780。探针是细长的导电材料元件，可通过将其与凹入式指状触点推压在一起而使得它们相连。应该注意的是，图8中未示出探针715a和715b。
三路连接器710和760还分别包括螺纹螺柱720和770。每一个螺纹螺柱包括一个眼。螺纹螺柱720中的眼720a被示出在图8中。附加的螺纹螺柱725和775分别穿过螺纹螺柱720和770的眼。探针715a和715b被拧在螺纹螺柱725上，并且探针765a和765b被拧在螺纹螺柱775上。每一个探针包括一个六边形凹槽以接收用于将探针紧固在它们各自的螺纹螺柱上的六边形扳手。特别是，探针715a包括凹槽727a，探针715b包括凹槽727b，探针765a包括凹槽777a，探针765b包括凹槽777b。
三路连接器710包括用于将三路连接器710例如连接到三路连接器760上的三个连接点。如图7中所示，连接点是第三探针730。探针730被拧在螺纹螺柱720上。三路连接器760包括用于连接三路连接器710和760的另一个连接点。被包括在三路连接器760中的连接点是被拧在螺纹螺柱770上的凹入式指状触点780。凹入式指状触点是具有尺寸适于接收探针的凹槽的导电装置。如图8中所示，凹入式指状触点780例如具有六个指。在其他实施例中，凹入式指状触点780可包括八个或者任何其他数量的指。
在图7中，通过探针730与凹入式指状触点780相连使得三路连接器710与三路连接器760相连。这通过将探针730推到凹入式指状触点780中来实现。为了加强该连接，由弹簧材料制成的环735位于凹入式指状触点780的外沟槽中。当探针730插入到凹入式指状触点780中时，环735被拉伸并且将探针730固定在凹入式指状触点780中。这是一种形成推动连接的方式。
在图7中所示的实施例中，每一个三路连接器710、760形成有其自身的保护性护套，接着两个部件被连接在一起以形成母线505。如图7中所示，用于三路连接器710的保护性护套包括电晕屏蔽740。电晕屏蔽740通常包围在各个导电元件之间的物理连接点并且防止电弧放电或者放电。绝缘材料745包围电晕屏蔽740和探针715a、715b和730。在一个实施例中，这种绝缘材料是三元乙丙橡胶(EPDM)。该绝缘材料745防止电流和电压从电晕屏蔽740和探针715a、715b和730传送到外壳750。
外壳750是一种半导电材料并且通常接地以使任何被传送到外壳750的离散电荷被排放到地上。通过使得离散电荷接地，外壳750为母线系统和维护其的人员提供附加的保护。三路连接器760还包括电晕屏蔽790、绝缘材料795和外壳797。这些元件与三路连接器710的对应元件相比，由类似的材料制成并且执行类似的功能。连接器710和连接器760之间的一个差异是，绝缘材料和包围探针730的外壳和凹入式指状触点780的物理尺寸。特别是，绝缘材料745和包围探针730的外壳750具有足够宽以接受绝缘材料795和包围凹入式指状触点780的外壳797的开口(在图7中由重叠的散列符号745和795表示)。通过以这样的方式设定绝缘材料和外壳的尺寸，两个三路连接器可通过三路连接器710的绝缘材料745和外壳750以及三路连接器760的绝缘材料795和外壳797之间的摩擦配合而连接在一起。应该注意的是，探针730和凹入式指状触点780的连接还有助于连接器710和连接器760的连接。
利用绝缘材料745和795以及外壳750和797中的接受点w，x，y和z实现母线505外部的元件的连接。与母线505的示例性连接是将探针715a、715b、765a和765b推到衬套上。衬套包括结构与凹入式指状触点780类似并且用于接受探针715a、715b、765a和765b的凹入式指状触点。这样，在衬套和母线505之间的连接与连接器710和连接器760之间的连接类似。应该注意的是，母线505的可选择的实施例使用机械连接代替所述五个推动连接中的任何一个。例如，探针730可脱离螺纹螺柱720并且可使用具有内螺纹的导电元件代替凹入式指状触点780。通过使得螺纹螺柱720和导电元件彼此相对转动可使得支腿710与腿760相连。类似地，探针715a、715b和765b可脱离螺纹螺柱725和775以接受用于机械连接的导电元件的内螺纹。这样，可制造具有所有推动连接、所有机械连接或者它们的组合的母线505。
应该注意的是，尽管元件720、730、770和780作为独立的部件被示出在图7中，但在可选择的实施例中，这些独立的部件可被制造成为一个整体部件。
图9示出了母线505的另一个实施例。导电元件与上述的相同。但是，代替利用上述的它们自身的独立的电晕屏蔽、绝缘材料和外壳包围每一个三路连接器，支腿710和760连接在一起并且接着被封装在一个电晕屏蔽910、绝缘材料915和外壳920中。
图9还示出了母线505可如何定向以在不同的平面中设置连接点。即，由探针765a和765b表示的第一组连接点处于与由探针715a和715b表示的第二组连接点不同的平面中。这使得有效开关元件在开关装置内以不同的方式被定向。
图10和图11示出了母线505的另一个实施例。在该实施例中，一个两路连接器1030包括分别与三路“Y”连接器1010和1020相连的螺纹螺柱1040和1050，三路“Y”连接器1010和1020与图7的连接器710类似。一种这样的示例性两路连接器1030是由Cooper Power Systems制造的the 600A连接插头。该连接插头的说明被提供在Cooper Power System的“Molded Rubber Products 600-46”中，其中所披露的内容在这里合并参考。
在该实施例中，三个分离的部件被组装在一起以形成母线505。母线505的部件中的两个是三路“Y”连接器1010和1020。三路连接器1010接收螺纹螺柱1012和被拧在螺纹螺柱1012上的探针1014和1016。类似地，三路连接器1020接收螺纹螺柱1022和被拧在螺纹螺柱1022上的探针1024和1026。
母线505的第三部件是两路连接器1030，两路连接器1030包括两组内螺纹，在导电杆的每一个端部上具有一组内螺纹。一组螺纹被示出在图11中。这些螺纹接收螺纹螺柱1040和1050，螺纹螺柱1040和1050分别包括眼1040a和1050a。螺纹螺柱1012和1022分别穿过眼1040a和1050a。探针1014、1016、1024和1026被紧固在螺纹螺柱1012和1022上以接合螺纹螺柱1040和1050从而完成电连接。应该理解的是，图10中所示的母线505的可选择的实施例包括去除探针1014、1016、1024和1026中的任何一个并且使用具有内螺纹的导电元件以与各种有效开关元件(未示出)进行机械连接。
图12示出了母线505的另一个实施例。母线505包括三个部件1010、1020和1290。部件1010、1020参照图10被描述。应该理解的是，图10中所示的探针1014、1016、1024和1026以及螺纹螺柱1012和1022被包括在图12的母线505中但未在图12中示出。螺纹螺柱1040和1050分别被电晕屏蔽1205a和1205b包围，电晕屏蔽1205a和1205b又分别被绝缘材料1210a和1210b包围。绝缘材料1210a和1210b分别被半导电外壳1215a和1215b包围。一般地，这些元件由相同的材料制成并且执行与上述相同的功能。
图12中示出的示例性两路连接器1290包括被拧在导电基座1270中的两个凹入式指状触点1240a和1240b。该元件的一种变型可仅包括一个指状触点(1240a或1240b)和较长的导电基座。这些凹入式指状触点与探针1245a和1245b连接，探针1245a和1245b分别被拧在螺纹螺柱1040和1050上。电晕屏蔽1260和1250分别包围指状触点1240a和1240b和探针1245a和1245b。该电晕屏蔽1260和1250被绝缘材料1225和半导电外壳1280包围。电晕屏蔽1260和1250、绝缘材料1225和半导电外壳1280可由上述材料制成并且可执行上述的功能。通过将连接器1010和1020的探针1245a和1245b分别推到两路连接器1290的凹入式指状触点1240a和1240b中而使得图12中所示的母线505被组装。
图13示出了另一种示例性母线系统。母线510和515的描述如上面参照图5描述的内容。母线1300由四个标准的三路连接器1305、1310、1315和1320以及两个电缆1325和1330构成。三路连接器1305和1310与电缆1325相连，三路连接器1315和1320与电缆1330相连。三路连接器的结构和三路连接器和电缆之间的连接与上述的类似。三路连接器1310通过两路连接器1030、螺纹螺柱或者等同的连接装置(未示出)与三路连接器1315相连。可利用由Cooper Power Systems制造的目录号为600-30和600-50的Bol-T连接器实现三路连接器1305、1310、1315和1320，其说明在这里合并参考。
可对关于母线系统的各种实施例进行几种观察。例如，该母线系统是模块化的并且可由标准部件制成。这意味着人们可通过简单地将电缆切割成适合的长度并且使得这些电缆与三路连接器相连来组装母线。这不同于包括必须形成或者弯曲成特定形状的大铜条或者其他金属条的常规母线系统。该母线系统所提供的模块化使得多种开关装置的结构容易制造。另外，用于构成母线系统的一些部件是标准部件。特别是，螺纹螺柱、探针和凹入式指状触点用于其他连接器中(即，在开关装置上用于连接电缆和衬套的连接器中)。这意味着一种母线系统可利用标准部件被组装。
作为一个示例，开关装置可被建造以满足新的技术要求或者作为替代现有的开关装置的改型。一般地，现有的开关装置被较早设计有特定尺寸，诸如高度、宽度和深度，以及在开关装置上的路的数量和在开关装置的前板上的衬套之间的位置和间隔(即，距离)以及衬套彼此之间的定向(即，图1和2中所示的直水平线)，所有这些提供了被称为开关装置的技术要求的至少一部分。该新的开关装置被制造以装配在新的空间中，其中该技术要求被重新制作或者更换现有的开关装置，在这种情况下，通过对现有的开关装置测量或者从现有的开关装置的相关数据片读取数据来确定现有的开关装置的技术要求。在任何一种情况下，制造者接收技术要求并且通过收集建造用于输送电缆的一相的母线系统的第一母线所需的第一组模块开始组装开关装置。
作为一个示例，如果第一母线是图13的母线1300，制造者可基于所接收的技术要求收集四个连接器(1305、1310、1315和1320)和适合长度的两个电缆1325和1330作为第一组模块并且连接这些模块以形成母线1300。有效开关装置接着与母线连接。有效开关元件的类型(例如，保险丝或者开关)由所接收的技术要求确定。有效开关元件接着被安装在框架上以使得每一个有效开关元件的一部分，例如衬套，如上所述朝向新的开关装置的外部工作空间突出。在所有的所需母线已经被安装后，与开关装置的可使用油或者SF6以进一步将母线、有效开关元件和外壳相互隔开的其他部件相反，由包围母线系统和有效开关元件的外壳限定的内部空间留有包围母线系统和有效开关元件的空气。在母线和有效开关元件上的半导电屏蔽接着与开关装置上的一个点相连，该点稍后在安装开关装置以后接地以使得开关装置是完全无载安全的。应该注意的是，这些步骤可根据开关装置的技术要求以及制造者的能力以一种可选择的顺序执行。
类似地，如果新的开关装置需要第二母线，制造者收集所需的模块并且将它们组装成第二母线。例如，如果第二母线需要接受点(在母线中与有效开关元件相连的点)比在第一母线上的分开得更远些，制造者收集两个连接器和一个较长的电缆成为第二组模块。接着这些模块被组装以形成第二母线，诸如图5中的母线505、510或者515并且与框架相连。如果技术要求需要第三母线，制造者收集所需的模块并且将它们组装成第三母线以及使得它们与框架相连。应该注意的是，可利用图5和7-12中所示的任何一种母线代替如上所述的图13中所示的母线1300来建造其他母线系统。还应该注意的是，可选择的开关装置可被制造以使开关装置的外壳内的空间充填有除了空气以外的绝缘体(例如，EPDM)。
应该注意的是，衬套在新的开关装置的外部上的定向无需限制在图1和图2中所示的水平线。例如，新的开关装置可具有在直的垂直线、斜线或者多个线上取向的衬套，并且可是共面的或者非共面的，并且甚至可在开关装置的不同外表面上具有衬套。作为一个示例，新的开关装置可具有一些安装在前板上的衬套，如图1和图2中所示，并且具有其他一些被安装在开关装置的顶表面上的衬套(该表面未在图1和图2中示出)。
母线系统的模块化为开关装置提供多个构造。例如，在开关装置上的衬套无需如图1和图2中所示在一条线上。模块化允许母线以及开关装置被制造以使衬套可沿着开关装置的两个前板或者框架中的任何一个在任何位置取向。除了衬套彼此之间的各种取向以外，衬套之间的间隙可类似地变化。母线系统的模块化使得衬套被设置得比较近或者分开得更远，这取决于顾客的需要。类似地，衬套的数量不限于图1和图2中所示的衬套的数量。即，母线系统可被容易地制造以适应开关装置上的衬套的任何数量。类似地，母线系统和相关的开关装置可被形成以支持一个源和一个抽头系统。其他构造可支持三个或者多个源和抽头系统。
另外，可利用手边的部件以多种方式组装母线505。例如，图7中的三路连接器710与图10中的三路连接器1010相同。这样，更换母线505的维修人员或者操作人员可使用手边的部件制造图7或者图10中所示的母线505或者图13中所示的母线1300。另外，利用探针和指状触点，母线505是可推动连接的。这意味着组装、维修或者操作人员无需使用扳手将有效开关元件与母线系统分离。
另外，图5至13的母线系统提供超过常规母线系统的附加安全性。包括接地的半导电外壳的实施例防止包围母线系统的区域收集可能损害部件或者伤害可能意外接触开关装置的人的离散电荷。在这些实施例中，开关装置的构造可被改变。即，在常规的无载安全的开关装置中，开关装置包括由导电外壳制成的容器。前板形成该容器的一部分。但是，在母线系统的部件的半导电外壳接地的实施例中，无需使得外部容器成为开关装置的一部分和接地。母线和有效开关元件系统本身是无载安全的以使开关装置无需接地的外部容器。在这样的实施例中，无载安全母线系统可被固体绝缘包围以保护其和表面污染，并且不使用常规的开关装置的金属容器。这样，通过使得母线系统本身为无载安全的，可开发其中开关装置的外部容器或者外表面无需接地的开关装置，并且开关装置仍然是无载安全。
图5至13中所示的母线系统可在任何类型的开关装置中被使用，诸如使用SF6或者空气作为绝缘的开关装置。在某些实施例中，图5至13中所示的母线系统是三元乙丙橡胶(EPDM)。该固体绝缘具有比油、空气或者SF6高的介电强度常数，这意味着一定量的固体绝缘在母线之间提供比同量的油、SF6或者空气更好的绝缘。利用具有较强的介电常数的材料，各种母线505或者1300和510和515可被放置得更近些以使开关装置的总体尺寸减小。
包含固体绝缘属性的开关装置相对于常规开关装置具有几个优点。第一，利用固体绝缘形成的开关装置可被制造得比常规开关装置更小，这使得开关装置以不显著的方式被安装。应该理解的是，使用固体绝缘的开关装置无需被制造得更小，但可被制造成与常规开关装置相同的尺寸以使得旧的开关装置在相同的安装表面上被替换，例如无需灌注混凝土板或者更重要的是重新对准或者加长(通过插接)或者更换地下电缆以使得它们在开关装置的新的部件上连接到新的衬套位置。
母线505、1300、510和515的模块化和固体绝缘的绝缘性能的组合使得尺寸小于常规开关装置的新的开关装置的低廉和快速的建造。
也可执行上述实施例的许多可选择的实施例。例如，代替使用推动连接(例如，探针和凹入式指状触点)，可利用机械连接实现各种母线的连接。尽管当技术人员或者组装人员必须从母线拧上或者拧下更换的部件时该变型使得开关装置的部件的更换变得更困难，但该可选择的母线系统仍然使用模块化部件以允许各个母线的快速和容易的组装。
另一个可选择的实施例包括颠倒探针与凹入式指状触点之间的相对位置。即，代替将包括凹入式指状触点的衬套安装到有效开关元件上和将探针安装到母线的连接器中，一种可选择的实施例将探针安装在有效开关元件上以及将凹入式指状触点安装在母线的连接器上。
尽管探针、螺纹螺柱和凹入式指状触点通常是由铜和铜合金制成的，但已经知道，其他金属、合金或者化合物可被使用以形成母线系统的导电部件。另外，尽管凹入式指状触点和探针的一般形状是圆柱形的，但其他几何形状也是可能的。还应该理解的是，这里所述的探针、凹入式指状触点和螺纹螺柱可具有任何尺寸，它可或者可不符合工业、自愿的、国际的或者其他被接受的标准。这里所述的母线系统还提供衬套的平面的取向的灵活性。即，图1和图2中所示的开关装置100在平行于开关装置110抵靠在其上的衬垫的平面中具有其衬套(被连接器114a-114b和214a-214b)。图5和图13中所示的母线系统不一定必须具有共面的和水平的母线。
另外，图5-13的各种母线系统的母线无需电晕屏蔽、绝缘和外壳。在这些实施例中，仅导电元件用于组装各种母线。接着母线被封装在开关装置内的空气、油或者SF6绝缘中。
尽管上述实施例用于4W连接，但应该理解的是，其他实施例也是可能的。例如，螺纹螺柱770可具有与眼相连的第二组螺纹并且延伸到图的右边。该螺纹的延伸部分可接受凹入式指状触点以接着接收第三支腿形成6W母线。类似地，母线505可接受与腿760相同的第三支腿，它与探针765连接以形成5W母线。该5W母线实施例强调该系统的模块化和标准部件的互联性以设计任何尺寸的母线以及连接平面的取向的灵活性。
母线的其他实施例本身也可具有这里所述的部件和技术。例如，其他类型的连接器，诸如两路连接也是可能的。再次参见图7，通过消除螺纹螺柱720、探针730和电晕屏蔽740、绝缘745和保护性护套750的相关的突出，可使得支腿710被改变以形成两路连接器。将螺纹螺柱725固定在腿710中的一种方式是在螺纹螺柱725的中心部分周围具有绝缘以形成与该变型的腿710的剩余元件的摩擦配合。在固定后，探针715a和715b被拧在螺纹螺柱725上。可通过两个有效开关元件与探针715a和715b连接而使得该两路连接器用作母线。还应该注意的是，该两路连接器可使用两个机械连接或者凹入式指状触点代替上述探针。另外，两路连接器可具有一个机械连接和一个推动连接。还应该注意的是，图10的两路连接器1030和图12的两路连接器1290也可被用作母线，没有三路连接器1010和1020。应该注意的是，利用两个机械连接、两个推动连接或者其中一个可使得仅使用一个两路连接器的三个母线被采用。
其他实施例在下列权利要求的保护范围内。

Claims (30)

1.一种无载安全开关装置，其包括：
第一有效开关元件；以及
与所述第一有效开关元件相连的第一母线(505)，所述第一母线包括：
至少第一导电模块(710)，所述第一导电模块具有与第一有效开关元件(305或310)相连和接触的第一连接点(715a)以及与第二有效开关元件(305或310)相连和接触的第二连接点(715b)；
第二导电模块(760)，所述第二导电模块具有与至少第三有效开关元件(305或310)相连和接触的至少第三连接点(765a或765b)，第一导电模块和第二导电模块都包括被固体绝缘和半导电屏蔽包围的导电材料，
其中，第一导电模块和第二导电模块中的至少一个包括推动连接点，以及
第一母线和第一有效开关元件是这样布置的，即，使得开关装置是无载安全的，即在其暴露的表面上没有电压。
2.如权利要求1所述的无载安全开关装置，其特征在于，所述第一母线还包括电缆，第一导电模块包括与电缆的第一端相连的连接器。
3.如权利要求2所述的无载安全开关装置，其特征在于，所述连接器还包括用于连接第一有效开关元件的推动连接点。
4.如权利要求3所述的无载安全开关装置，其特征在于，所述推动连接点包括探针。
5.如权利要求2所述的无载安全开关装置，其特征在于，所述连接器还包括用于连接第一有效开关元件的机械连接点。
6.如权利要求5所述的无载安全开关装置，其特征在于，所述机械连接点包括螺纹螺柱。
7.如权利要求1所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括第二有效开关元件，其中利用推动连接使得第一母线与第一有效开关元件相连并且利用机械连接使得第一母线与第二有效开关元件相连。
8.如权利要求2所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括第二母线和与第二母线相连的附加有效开关元件，所述第二母线包括第二导体和被绝缘和半导电屏蔽包围的第二连接器。
9.如权利要求8所述的无载安全开关装置，其特征在于，第一连接器还包括用于连接第一有效开关元件的推动连接点。
10.如权利要求8所述的无载安全开关装置，其特征在于，第一连接器还包括用于连接第一有效开关元件的机械连接点。
11.如权利要求9所述的无载安全开关装置，其特征在于，第二连接器还包括用于连接附加有效开关元件的推动连接点。
12.如权利要求9所述的无载安全开关装置，其特征在于，第二连接器还包括用于连接附加有效开关元件的机械连接点。
13.如权利要求1所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括与第一母线相连的第二有效开关元件。
14.如权利要求13所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括包含第一母线并且包括连接第一有效开关元件的表面的开关装置壳体，第二有效开关元件与开关装置壳体的表面相连。
15.如权利要求13所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括一开关装置壳体，所述开关装置壳体包含第一母线并且包括：
一表面，所述表面连接第一有效开关元件，和
一第二表面，所述第二表面连接第二有效开关元件。
16.如权利要求13所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括与第一母线相连的第三有效开关元件。
17.如权利要求16所述的无载安全开关装置，其特征在于，还包括一开关装置壳体，所述开关装置壳体包含第一母线并且包括：
一表面，所述表面连接第一有效开关元件，和
一第二表面，所述第二表面连接第二和第三有效开关元件。
18.如权利要求1所述的无载安全开关装置，其特征在于，第二连接点包括推动连接点。
19.一种高压母线，其包括：
第一支腿(710)，所述第一支腿包括：
第一导电结构，所述第一导电结构提供第一连接点(730)、第二连接点(715a)和第三连接点(715b)；
包围第一、第二和第三连接点的第一绝缘(745)；以及
包围第一绝缘的第一半导电屏蔽(750)；
第二支腿(760)，所述第二支腿包括：
第二导电结构，所述第二导电结构提供第四连接点(780)、第五连接点(765a)和第六连接点(765b)；
包围第四、第五和第六连接点的第二绝缘(795)；以及
包围第二绝缘的第二半导电屏蔽(797)，
其中，通过将第一和第四连接点连接在一起使得第一支腿和第二支腿相连，连接点中的至少一个包括推动连接点。
20.如权利要求19所述的高压母线，其特征在于，第一和第四连接点都包括推动连接点以使第一和第四连接点之间的连接包括第一推动连接。
21.如权利要求19所述的高压母线，其特征在于，第一连接点和第四连接点包括机械连接。
22.如权利要求19所述的高压母线，其特征在于，还包括第三支腿，所述第三支腿包括：
第七连接点；
第八连接点；
第九连接点；
第三绝缘；以及
包围第七、第八和第九连接点的第三半导电屏蔽，
通过将第六和第七连接点连接在一起使得第二支腿和第三支腿相连。
23.如权利要求19所述的高压母线，其特征在于，第一半导电屏蔽和第二半导电屏蔽连接在一起并且接地。
24.一种组装开关装置的方法，所述方法包括：
将第一组模块组装成第一母线，第一组模块包括至少第一导电模块(710)，所述第一导电模块具有与第一有效开关元件(305或310)和第二有效开关元件(305或310)相连和接触的第一连接点和第二连接点(715a、715b)以及第二导电模块(760)，所述第二导电模块具有与至少第三有效开关元件(305或310)相连和接触的至少第三连接点(765a或765b)；
将第一母线的第一连接点与第一有效开关元件相连；
将第一有效开关元件安装在框架上。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，还包括：
将第二组模块组装成第二母线；
将第二母线与第四有效开关元件相连；
将第四有效开关元件安装在框架上。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，还包括：
将第三组模块组装成第三母线；
将第三母线与第五有效开关元件相连；
将第五有效开关元件安装在框架上。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，组装第一组模块形成第一母线包括：
提供第一导电模块作为第一支腿，所述第一导电模块包括：
第一连接点；
第二连接点；
第三连接点；
包围第一、第二和第三连接点的第一绝缘；以及
包围第一绝缘的第一半导电屏蔽；
提供第二导电模块作为第二支腿，所述第二导电模块包括：
第四连接点；
第五连接点；
第六连接点；
包围第四、第五和第六连接点的第二绝缘；以及
包围第二绝缘的第二半导电屏蔽，以及
通过将第四和第五连接点连接在一起使得第一支腿和第二支腿相连。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，第四和第五连接点包括第一推动连接以使组装第一组模块形成第一母线包括将第五连接点推到第四连接点中。
29.如权利要求24所述的方法，其特征在于，第一导电模块还包括：
包围连接点的第一绝缘；以及
包围第一绝缘的第一半导电屏蔽。
30.如权利要求24所述的无载安全开关装置，其特征在于，至少一个连接点包括推动连接点。
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