CN101297387B - 电路断流器组件 - Google Patents

Abstract

电路断流设备可以制造成多种不同的构造，这些构造提供了电流通路选项、导体连接性选项和感测选项。该设备可包括可构造的固体绝缘壳体，壳体中安装了多种可操作的部件。该设备可包括芯元件，芯元件包括传感器组件和导体构件，由此可构建包括多种不同电流通路构造的多种构造。多个电路断流设备(302)可一起构造成具有相应的断路组件(306)的组件。设置了互锁组件以阻止断路组件(306)的操作，除非电路断流设备(302)处于断开状态。

Description

电路断流器组件

技术领域

本发明涉及一种能够制造成多种不同构造的电路断流设备以及制造这种电路断流设备的方法。

背景技术

电路断流设备用来在配电系统中隔离故障状态。在故障状态消除时，某些类型的这些设备可自动或手动地重新接通以恢复电路。配电系统中的故障可因各种原因而发生，并且通常是暂时的。对故障的检测和隔离减轻了因故障对系统造成的损害。在故障消除之后的重新接通提供了快速的运行恢复。

发明内容

本申请涉及一种电路断流组件，该电路断流组件包括：

基座组件；

固定到所述基座组件的多个电路断流设备；

与每个所述电路断流设备相关联的断路组件，所述断路组件具有闭合状态和断开状态，在闭合状态下，所述断路组件的导体将所述关联的电路断流设备耦联到配电系统，在断开状态下，所述导体不将所述电路断流设备耦联到所述配电系统；

耦联到每个所述断路组件的致动机构，该致动机构用于将所述断路组件从所述闭合状态致动到所述断开状态以及从所述断开状态致动到所述闭合状态；以及

耦联到每个所述电路断流设备的互锁组件，当所述多个电路断流设备中的一个电路断流设备处于闭合状态时，所述互锁组件阻止所述致动机构操作。

附图说明

图1是电路断流设备的截面图。

图2是图1中示出的电路断流设备的导体/传感器子组件的立体图。

图3是图1中示出的电路断流设备的可选构造的截面图。

图4是图1中示出的电路断流设备的可选构造的截面图。

图5是图1中示出的电路断流设备的可选构造的截面图。

图6是用于制造电路断流设备的模具组件的立体图。

图7是图6中示出的模具组件的半模具的分解装配图。

图8是多元电路断流设备组件的立体图。

图9是用于图8中示出的多元电路断流设备组件的断路组件的立体图。

图10是图8的多元电路断流设备组件的侧视图，其中断路组件处于闭合位置或闭合状态。

图11是图8的多元电路断流设备组件的侧视图，其中断路组件处于断开位置或断开状态。

图12是图8的多元电路断流设备组件的仰视立体前视图，其中基座被去除以显示手动致动和互锁机构。

图13是图8的多元电路断流设备组件的仰视立体后视图，其中基座被去除以显示手动操作的包括互锁组件的成组(gang)致动机构。

图14是电路断流致动器和手动致动机构的局部视图。

图15是手动操作的成组致动机构互锁组件的放大立体图。

具体实施方式

电路断流设备可制造成提供电流通路选项、导体连通性选项和感测选项的多种不同构造。该设备可包括其中安装了多种可操作部件的可构造固体绝缘壳体。该设备可包括一个芯元件，其中芯元件包括传感器组件和导体部件，由此可构建包括多个不同的电流通路构造的多种构造。所述芯可在固体绝缘壳体中原地模制。基于电路断流设备的最终构造，该固体绝缘壳体以多种壳体选项模制。例如真空断流器、致动器等可操作元件可置于壳体内。多于一个的电路断流设备可设置在用于在多相配电系统中进行连接的结构中。

提供电路断流设备的方法包括在固体绝缘壳体中原地对芯元件进行模制。模具分段允许将固体绝缘壳体模制成多种不同的构造并且包括多种不同的电流通路选项。

虽然根据电路断流设备的几个优选实施方式对本发明进行了描述，但应当理解，本发明不限于电路断流设备。本发明的概念可用于包括断路开关、自动继电器、传感器等多种设备。

图1示出了作为电路断流设备100的本发明的一个实施方式。电路断流设备100包括其中模制了芯104的固体绝缘壳体102。固体绝缘壳体102还模制有空腔106，在空腔106中设置了耦联到绝缘致动杆110的诸如真空断流器108的故障断流器。真空断流器108将第一导体112耦联到第二导体114。可以使用能够中断密闭外壳中的电流通路并且提供电弧控制和/或电弧抑制的其他故障断流器。

第一导体112可以是包括第一分接头116和第二分接头118的导电杆，其中第一分接头116用于耦联到真空断流器108，第二分接头118用于在壳体102的第一外侧120上从外部耦联壳体102。第二导体114也可以是包括第一分接头122和第二分接头124的导电杆，其中第一分接头122用于耦联到真空断流器108，第二分接头124用于在壳体102的第二外侧126上从外部耦联壳体102。第一导体112、电路断流器108和第二导体114限定了经过设备100的电流通路128。

如图1所示，电流通路128可具有Z字形构造。参考图1，并且仅用于说明目的，第一导体112水平延伸并且相对于也在壳体102内水平延伸的第二导体114置于上方。第二导体114大致平行于第一导体112。真空断流器108在第一导体112和第二导体114之间垂直延伸，限定了从壳体102的第一外侧120至第二外侧126的Z字形电流通路128。人们将理解，Z字形电流通路126是如图1所示的电流通路，并且转动该设备将导致N字形的电流通路或其他类似的曲折型设置。还可以提供其他电流通路，其中该电流通路包括位于设备的第一侧上的第一电流分接头和位于设备的不同于设备第一侧的第二侧上的第二电流分接头。

继续参考图1，并且现在也参考图2，第一导体112和第二导体114可以是芯104的一部分，该芯104还可包括第一传感器132和第二传感器134。第一传感器132和第二传感器134均可以是电压传感器、电流传感器、组合电压电流传感器或者任意其他类型的传感器。如图2所示，第一传感器132是电压传感器，而第二传感器134包括电流传感器136和电压传感器138。第一传感器132设置在第一导体112周围，而第二传感器134设置在第二导体114周围。合适的信号电缆140将第一传感器132和第二传感器134源于设备100的相应输出端耦联。

芯104还可包括真空断流器108。柔性电耦联器142将真空断流器108的移动触头144耦联到第二导体114。致动杆146将移动触头144耦联到致动器(未示出)。致动杆110可包括绝缘杆部148。致动杆110延伸穿过端板150，电缆140也延伸穿过端板150。真空断流器108的静止触头154通过诸如螺纹紧固件的紧固件156或其他合适的附连装置耦联到第一导体112。类似地，紧固件158将柔性耦联器142固定到第二导体114。

芯104可形成为在壳体102中原地模制的预组装件。基于设备100的所需最终构造和设备100的期望电流通路，芯104可具有多种构造。图1和2所示的芯104用于Z字形的电流通路电路断流设备100。对于不同的设备或不同的电流通路，芯104相应可选地构造。芯104不必包括这里所述的所有部件。例如，芯104能够可选地仅包括传感器132和134以及电缆140，或者芯104可包括传感器132和132、电缆140以及第一导体112和第二导体114，或者芯104可实际上包括传感器、导体和电缆等的任意组合。芯的构造可基于最终设备的期望应用以及相应的所需电流通路构造。类似地，包括通用壳体部分和附加的可选壳体部分的壳体构造可基于期望的应用以及相应的电流通路构造。

壳体102在几何上构造成容纳芯104，在此方面，壳体102可包括几个通用几何特征。壳体102可包括主体部160。主体部160可具有圆筒形、矩形盒形或任意合适的形状，并且如图1所示，壳体102形成为包括空腔106，在空腔106内设置了几个设备部件。对于设备100来说，例如，置于空腔106内的是真空断流器108及其相关的机械及电气耦联部件。真空断流器108可通过例如硅酮等灌封材料或其他任何合适的材料固定在空腔106内。第一和第二筒形结构164和166分别容纳第一和第二传感器132和134。因此对于设备的每个不同构造，主体部160可基本上相同。对于图1中示出的设备100，壳体102模制成包括容纳第二导体114的绝缘凸起部168。

可以容易地且经济地制造这里描述的设备，例如电路断流设备、断路开关、自动继电器、传感器等。图3示出了与设备100构造类似的电路断流设备100’，只是该设备100’设置有可选的电连接构造以及相应的电路通路。在图3中对于设备100’的与关于设备100所述的元件相同的元件，重复使用附图标记。修改的元件标以带撇号的附图标记，例如设备100和100’。新的或基本上不同的元件标以完全不同的附图标记。

虽然设备100提供了Z字形的电流通路，但是设备100’构造成根据设备100’的取向而具有C形或U形的电流通路。这里基于图3中示出的设备100’的取向而称为C形。第一导体112’修改成更进一步地延伸穿过传感器132。壳体102模制成包括围绕第一导体112’的延伸部172的绝缘凸起部170。设备100’在其他方面与设备100相同。例如，芯104’除了第一导体112’包括延伸部172之外是相同的。壳体102’除了其模制成包括绝缘凸起部170之外是相同的。第一导体112’在第一侧120上壳体102’的外部保持第一分接头118。

图4示出了电路断流设备100”，其构造类似于设备100和100’，只是设置有另一可选的电连接构造。在图4中对于设备100”的与关于设备100所述的元件相同的元件，重复使用附图标记。修改的元件标以带有双撇号的附图标记，例如设备100和设备100”。新的或基本上不同的元件标以完全不同的附图标记。

设备100”构造成具有类似于设备100’的C形或U形电流通路。然而，取消了第一分接头118，并且壳体102”修改成第一侧120是圆形的。

当然，壳体102”除了封闭用于第一分接头118的开口之外无需修改；然而，这种设置将潜在地需要附加的模制材料。第一导体112”包括延伸穿过传感器132和绝缘凸起部170的部分172。第一导体112”的第二端174在用于将第一导体112”连接到真空断流器108的第一分接头116处被截去顶端。设备100”在其他方面与设备100’相同。例如，芯104”除了第一导体112’在第一分接头116处被截去顶端之外是相同的。壳体102”除了第一侧120”尺寸减小并且取消了第一分接头118之外是相同的。

图5示出了电路断流设备100”’，其构造类似于设备100，只是其设置有可选的电连接构造。在图5中对于设备100”’的与关于设备100、100’和100”所述的元件相同的元件，重复使用附图标记。修改的元件标以带有三重撇号的附图标记，例如设备100和设备100”’。新的或基本上不同的元件标以完全不同的附图标记。

虽然设备100提供了Z字形电流通路，但是设备100”’构造成根据设备100’的取向而具有C形或U形的电流通路。对于如图5中所示的设备100”’，继续称之为C形。第一导体112’被修改成包括延伸穿过传感器132的部分172。壳体102”’被模制成包括围绕第一导体112”’的延伸部分172的绝缘凸起部170。第一导体112”’也在第一分接头116处被截去顶端。设置了接地分接头175，其具有暴露在第二侧120”’上的分接头176，在第二侧120”’设置了第二分接头118。接地分接头175还包括穿过壳体102”’延伸到基部180的导体部分178。设备100”’在其他方面基本上类似于设备100。例如，芯104”’基本上与芯104”相同，并且壳体102”’除了其模制成包括绝缘凸起部170并且结合了接地分接头175之外也相同。第一导体112”’保留了设置第一分接头118的开口，但是没有保留由分接头176占据的开口。

为了提供具有不同构造的设备，提供了使用分段模具工具的制造过程。分段模具容易构造和重构以生产具有不同构造的设备。此外，芯部件设置有基本上通用的构造。芯部件的通用构造允许简单、可靠地适应要制造的不同设备构造的多样性。例如，上面描述了通用的芯104，并且在图1、图3至5中示出了多种设备和电流通路构造。图6和7示出了能够被构造和重构以容易地使用通用芯部件生产多个不同设备的分段模具200。

模具200包括第一半模具202和第二半模具204(图7仅以分解装配图示出了第一半模具202)。第一半模具202和第二半模具204使用各种已知的定位工具固定到相应的基座206和207上。此外，根据已知的工艺，材料被输送到由半模具202和204限定的模具空腔205中。

第二半模具204包括第一芯夹具208和第二芯夹具210。第一芯夹具208和第二芯夹具210将诸如芯104的芯组件相对于半模具202和204从而相对于由两半模具限定的模具空腔固定在模具200中。这允许芯组件原地模制在设备的壳体内，如图1至5所示。模具200可包括插入件214，插入件214在模制的壳体中限定了将容纳设备部件的空腔。可选地，芯本身可包括限定空腔并由此成为最终设备的一部分的结构。

半模具202和204由多个模具分段构成。在图7中示出了模具分段214、216、218、220、222和224。通过替换模具分段，可制造具有不同构造的设备。例如，为了制造设备100，使用了如图7所示的模具分段214至224。为了制造设备100’，模具分段214可由限定了绝缘套管170的模具分段替换。当然，也替换了半模具204的相应分段。可以看出，通过替换合适的模具分段，可生产出具有多种不同构造的设备。模具200构造成相对于模具空腔容纳和固定可由每个设备通用的芯组件。

图8至13示出了多元或“成组断路”断流器组件300。组件300可例如包括几个电路断流设备302，并且每个设备可以是断流器组件100。多元断流器组件300可以多种不同方式构造，这些方式包括悬臂、外伸支架、吊杆、立式等。组件300示出了一个可能构造。此外，如本文所述，手动成组致动电路断流设备、提供对电路断流设备的状态的视觉指示以及提供断路组件闭锁的能力实际上可适应于多元断流器组件的任何构造。

图8中示出了三个电路断流设备302，每个设备用于三相配电系统的各相。电路断流设备302固定到基座组件304。每个电路断流设备302与一个断路组件306相关联，该断路组件固定到支撑构件308，支撑构件308固定到基座组件304。断路组件在结构上可与上述断路组件244相同或相类似。透明盖314对应于基座的底表面上的每个电路断流设备302。透明盖314允许基于对电路断流设备致动器的位置的视觉检查来视觉验证相应的电路断流设备302的状态是断开还是闭合。

断路构件316安装成相对于支撑构件308做枢转运动。断路构件316耦联到每个断路组件306，从而断路构件316的枢转运动使所有三个断路组件从连接状态(图10)移动到断开状态(图11)。在连接状态，闸刀318接合电路断流设备302的触头320。在断开状态，闸刀318旋转离开并且不接触触头320。

参考图12至14，组件300包括手动操作的成组致动机构322，用于将电路断流设备从闭合状态致动到断开状态。机构322包括一对耦联到臂328的连杆324和326，臂328固定到与相应的电路断流设备302相关联的致动器330。臂328固定到销332，销332可旋转地支撑在托架335内，托架335固定到致动器330。每个销332形成有释放部334，释放部334与固定到致动器330的杆338的第一端的套环336接合。销332的转动导致释放部334接合套环336，从而移动杆338，由此手动分离相关电路断流设备的触头。复位弹簧343向连杆326提供了恢复力，用以朝向断流器闭合状态偏压机构322。

销332由于连杆324和326响应于耦联到输入轴组件342的杠杆340的转动运动而转动。

杠杆板360也耦联到输入轴组件342。杠杆板360包括第一孔364和第二孔366。这些孔的尺寸构造成容纳带电操作杆，带电操作杆用于接合杠杆板360以转动杠杆板360，并因此导致输入轴组件342转动。

具体参考图10至11和图15，杠杆板360还形成有锁定构件370。在图10至11和图15所示的实施方式中，锁定构件可以是凸缘372。当杠杆板360处于闭锁状态时，凸缘372与固定到断路构件316的凸轮构件374接合。杠杆376进一步耦联到断路构件316上。杠杆376包括可由带电操作杆接合以操作断路组件306的孔377。凸轮构件374包括第一表面378和第二表面380。当断路组件306处于闭合状态(图10)并且杠杆板360处于闭锁状态时，即当电路断流设备闭合或重置并且准备闭合时，第一表面378接合凸缘372。第一表面378与凸缘372的接合阻止杠杆376转动而断开断路组件。类似地，当断路组件306处于断开状态(图11)并且杠杆板360处于闭锁状态时，即当电路断流设备闭合或重置并且准备闭合时，第一表面378接合凸缘372。第一表面378与凸缘372的接合阻止杠杆376转动而闭合断路组件。当杠杆板360处于断开状态时，即当电路断流设备302断开时(无论是自动断开还是手动断开)，凸轮构件374都不接合凸缘372并且杠杆376和断路构件316自由旋转，以断开或者闭合断路组件306。如图15所示，可设置一个形成有槽384的闭合板382，凸轮构件374通过该槽384延伸进基座304以接合凸缘372。如图9所示，可设置一个棘爪384以将断路构件316保持在断开位置。棘爪384可包括固定到支撑件308的弹簧386，一旦断路构件316定位于断开的断开位置，支撑件308就与固定到断路构件316的销388接合。

虽然本发明易于做出多种修改和可选形式，但一些实施方式通过实施例在附图以及这里描述的实施方式中示出。然而，应当理解，本公开并不旨在将本发明限于上述特定形式，相反地，本发明意在覆盖由所附权利要求限定的所有修改、替代和等同。

还应当理解，在本专利中，除非一个术语使用“这里所使用的术语‘_’定义为表示…”或类似语句来明确限定，否则不旨在(无论是以明示还是暗示方式)将该术语的含义限定为超出其平常或普通的含义，并且不应当基于在本专利的任何部分(除了权利要求书中的语言)中做出的陈述将这种术语解释为其范围受到限制。至于在本专利结尾的权利要求书中以与单个含义相一致的方式所引用的任何术语，这样做仅仅是为了清楚以至于不会使读者混淆，决没有将权利要求书的术语通过限制、暗示或其他方式限定为单个含义的意图。除非权利要求的特征通过引用短语“意思是”和没有记述任何结构的功能来限定，否则任何权利要求的特征的范围都不能适用35U.S.C.§112第六段来解释。

Claims (9)

1.一种电路断流组件，该电路断流组件包括：

基座组件；

固定到所述基座组件的多个电路断流设备；

与每个所述电路断流设备相关联的断路组件，所述断路组件具有闭合状态和断开状态，在闭合状态下，所述断路组件的导体将所述关联的电路断流设备耦联到配电系统，在断开状态下，所述导体不将所述电路断流设备耦联到所述配电系统；

耦联到每个所述断路组件的致动机构，该致动机构用于将所述断路组件从所述闭合状态致动到所述断开状态以及从所述断开状态致动到所述闭合状态；以及

耦联到每个所述电路断流设备的互锁组件，当所述多个电路断流设备中的一个电路断流设备处于闭合状态时，所述互锁组件阻止所述致动机构操作。

2.如权利要求1所述的电路断流组件，其中所述致动机构包括凸轮构件，所述凸轮构件由所述互锁组件接合以阻止所述致动机构的操作。

3.如权利要求1所述的电路断流组件，其中所述互锁组件包括电路断流设备手动致动组件的一部分。

4.如权利要求3所述的电路断流组件，其中所述互锁组件包括接合所述致动机构以阻止所述致动机构操作的锁定构件。

5.如权利要求3所述的电路断流组件，其中所述手动致动组件包括位置传感器。

6.如权利要求3所述的电路断流组件，其中各个电路断流设备关联有一个致动器，所述手动致动组件耦联到每个所述致动器。

7.如权利要求6所述的电路断流组件，其中每个致动器关联有一个编码器，所述编码器基于所述致动器的位置提供了所述电路断流设备的断开状态或闭合状态的指示。

8.如权利要求3所述的电路断流组件，其中所述手动致动组件包括棘爪组件。

9.如权利要求3所述的电路断流组件，其中所述手动致动组件置于所述基座组件内并且能够通过形成在所述基座组件中的孔接近。

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