CN101496119B - 用于安装在安全壳体内的连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连接件(50)，该连接件带有电导体(60)，用于安装在电开关设备(1)的安全壳体(2)的壳壁(130)上并且用于使所述电导体电气地贯穿所述壳壁，其中，所述连接件具有壳壁侧的连接区域(80)和与该壳壁侧的连接区域相隔的另一连接区域(90)。按照本发明规定为，所述壳壁侧的连接区域如此对称地构造，使得在所述连接件装配在所述壳壁上时所述连接件可以通过围绕垂直于该壳壁的轴线的转动而有至少两个不同的取向。

Description

用于安装在安全壳体内的连接件

在能量分配器中，尤其是在中压面中为满足配电网中的开关和保护功能而使用紧凑的、气体绝缘的开关设备。尤其是在相对小的额定电流(最大至1250A)以及短路电流最大为25kA的次级分配器领域使用到模块式结构的开关设备，这意味着，多个开关功能，如负载开关、断路器和变压器支路(Transformatorabzweige)布置在一唯一的、通常用六氟化硫填充的气体容器中。该模块容器可以借助于从气体容器中引出的汇流排连成由多个配电板组成的更大的开关设备。也可以借助于引出的汇流排将配电板与各种开关功能相互连接。因此，这些开关设备区别在于可扩展的和不可扩展的设备类型。除了气体容器，这种开关设备通常由所述的汇流排、电缆接头的区域组成，并且在使用高压安全装置/高功率安全装置时由所述的汇流排、电缆接头的区域以及安全壳体或安全附件组成。

西门子开关设备NX PLUS C例如为输出变压器馈路使用一安全附件，该安全附件位于电缆接头空间内。用于连接变压器电缆的引线(Durchführung)位于安全装置的下面。

本发明涉及一种带有电导体的连接件，所述电导体用于安装在电开关设备的安全壳体的壳壁上以及用于将电导体电气地贯穿壳壁。这种连接件例如在欧洲专利文献EP0517295中被说明。

从一种这样的连接件出发，本发明所要解决的技术问题是提供一种构造上尤其简单的连接件，其使得连接件在安装到电开关设备中时具有高度的灵活性。

按照本发明，该技术问题通过具有权利要求1的特征的连接件解决。该连接件的各种有利的设计在从属权利要求中给出。

按照本发明设计为，壳壁侧的连接区域如此对称地构造，使得在连接件装配到壳壁时，可以通过连接件绕垂直于壳壁的轴线转动使连接件有至少两个不同的取向。

按本发明的连接件的一重要的优点在于，可以非常灵活地装配连接件，也就是与电开关设备中现有的自由空间相适应。由于按本发明设计的、在安装时的至少两种不同的取向可能性，在另一安装位置在具体情况下被证明是更恰当的时候，可以灵活地离开一个首先为连接件设置的安装位置并选择另一安装位置。

按照一种尤其有利的实施形式，壳壁侧的连接区域旋转对称地构造，并且在连接件安装到壳壁时可通过绕垂直于壳壁的转动使连接件有任意的取向。在这种变型中，在安装时可以有更大的灵活性，因为连接件相对于安全壳体有似乎任意多的定位。

当连接区域具有由电绝缘材料制成的、用于支承环状密封垫片的凸缘区域，以及当电导体在其壳壁侧的导体端具有一从凸缘区域突出的、带有内螺纹或外螺纹的、例如用于支撑紧固螺栓或紧固螺母的柱销，就实现了一尤其简单并且廉价的连接件的结构。

柱销优选布置在凸缘区域中心并且这样地确定尺寸，使得环状的密封垫片可安放在柱销上。

连接件在其壳壁侧的连接区域和其另外的连接区域之间优选具有一固定区域，该固定区域使得连接件可与布置在安全壳体外部的(外部)固定器件固定。

这种固定区域例如可以具有槽，该槽环状地、至少在一环段环绕电导体布置。

在该槽中例如可以插入紧固环或紧固环片段，该紧固环或紧固环片段朝向电导体的环内侧区域具有弯曲的表面。紧固环或紧固环片段优选是导电的，并且环内侧区域中的弯曲表面的曲率半径优选至少为1mm。在紧固环或紧固环片段的这种构造中，可以以非常简单的方式实现连接件的电导体和外部固定器件之间的电屏蔽。通过这种屏蔽例如可以避免在槽的区域中出现导致绝缘材料提前材料老化的电场强度增大；下面将结合实施形式进一步深入说明这种事实。

紧固环或紧固环片段尤其优选具有一U形截面，其中，U形截面的底部区域朝向电导体，并且U形截面的开口区域背对电导体。

此外，连接件可以包含一电极，其形成电容分压器的组件。这种电容分压器例如具有一导电的环形电极和与之连接的不导电的连接元件，该连接元件与紧固环或紧固环片段连接。

紧固环或紧固环片段优选具有至少一个带有孔的连接区段，所述不导电的连接元件插入该孔。

至少一个孔和所述不导电的连接元件例如被浇铸在连接件的绝缘材料中。

电容分压器的电极优选在空间上布置在槽和电导体之间，因此其将槽与电导体电屏蔽。

连接件的电导体例如可以是直的或者以任意角度一次或多次弯曲。

本发明也涉及一种用于带有连接套管的电开关设备的安全壳体、尤其是安全附件，其中至少一个连接套管配备有如上述的连接件。

此外，本发明也涉及一种电开关设备，其带有安全壳体，尤其是安全附件，该电开关设备带有数个连接套管，其中至少一个连接套管配备有如上述的连接件。

这种开关设备优选具有三个连接套管，即，出口侧的连接套管，其上连接有如上所述的连接件，以及用于连接开关设备的设备容器的前连接套管和后连接套管。

前或后连接套管优选借助于母线与出口侧的连接套管电连接。

前或后连接套管例如可以用于接地开关的接地接触。

本发明还涉及一种用于制造如上所述的连接件的方法，其中，在这种方法中，在电导体背对壳体侧的导体端的另一导体端安装一适配件，并且该电导体与适配件一起通过连接件的绝缘材料浇铸。

接下来根据实施形式详细说明本发明，图中示例性地示出：

图1是带有安全附件和连接件的电开关设备的一种实施形式，

图2-图5是用于图1所示开关设备的、按本发明的连接件的第一种实施形式，其中，连接件具有90°的弯曲以及紧固环，

图6-图9是按本发明的连接件的第二种实施形式，其中，在这种实施形式中连接件的电导体不弯曲，

图10-图13是按本发明的连接件的第三种实施形式，其中，通过槽形成固定区域，该槽通过电容分压器与连接件的电导体屏蔽，以及

图14-图15是按本发明的连接件的第四种实施形式，其中在连接件的浇铸材料中浇铸有适配件。

为清晰起见，在各附图中对于相同或相似的部件始终使用相同的附图标记。

在图1中可见一带有形式为安全附件2的安全壳体的电开关设备1，该安全附件配备有一熔断器(Sicherung)3。安全附件2具有三个连接套管，即，一出口侧的连接套管4，一前连接套管5以及一后连接套管6。后连接套管6借助于母线7与出口侧的连接套管4连接。

例如被封装设计的设备容器8位于安全附件2上方，并且用一种气体、例如用SF₆气体来填充。电缆连接空间9位于安全附件2的下方。

多个电气部件，例如开关元件10，10`和10″以及其它部件(如开关装置的支撑板11、带有支撑板的接地触点14、和设置在设备容器外部的开关装置的机械驱动器)位于设备容器8中或设备容器8上。

部件10，10`，10″，11，13和14与安全附件2或电缆连接空间9的电连接通过接触轨(Verschienungen)15实现电连接，接触轨通过电气套管20与前连接套管5以及后连接套管6连接。此外，由图1可知，可开关的连接16可在设备容器8内部通过一开关触点17与后连接套管6连接，因此，电缆连接空间9中的连接电缆或安全附件2的接头可以在设备容器8内接地。

此外，在图1中可见封闭盖30，其覆盖安全壳体或安全附件2，并且支撑熔断器3。

此外，由图1可知，在出口侧的连接套管4上连接有一可“柔性”装配的连接件。图2至图15示出了这种可柔性安装的连接件50的实施形式。

在图2至图4中示出了按图1的连接件50的第一种实施形式。由图可见一电导体60，其具有90°的弯曲，并且浇铸在连接件50的绝缘材料70中。

连接件50具有壳壁侧的连接区域80以及与壳壁侧区域80相隔开、并通过90°弯曲区域分开的另一连接区域90。

壳壁侧的连接区域80包括由绝缘材料制成的凸缘区域100，该材料通过绝缘材料70形成。凸缘区域100构造为可以支撑环状的密封垫片11。此外，为固定环状密封垫片110存在有一柱销120，该柱销由电导体60的一端形成，并且布置为垂直于、至少几乎垂直于凸缘区域100的表面，并因此垂直于、至少几乎垂直于环状密封垫片110。

柱销120具有内螺纹125，一个未进一步示出的紧固螺栓可拧入其中。通过这种紧固螺栓可以将柱销120固定拧紧在图2中没有进一步示出的电开关设备1的安全壳体2的壳壁130上。即，如果将紧固螺栓拧入内螺纹125内，那么图2中的柱销120将向上移动，这样，连接件50的凸缘区域100以及环状的密封垫片100就从外面相对安全壳体2的壳壁130压紧，并由此实现连接件50在壳壁130上的密封连接。

如由图2可知，柱销120相对凸缘区域100的对称布置导致，壳体侧的连接区域80是旋转对称的，并因此使得连接件可在任意方向安装在壳壁130上，因为，连接件50可绕由柱销120形成的转动轴线转动。

在按图2的实施形式中，连接件50和壳壁130之间可以有任意的扭转角ω。与之不同，也可能的是，作为替代，仅允许选定的连接件50和壳壁130之间的扭转角ω，例如通过柱销120和/或壳壁孔的相应造型(例如多边形的截面：正方形、三角形、多边形)实现，其中柱销120为装配插入该壳壁孔中。

此外，由图2可知，环状密封垫片110如此地确定尺寸，使得其可安放在柱销120上。密封垫片110的内孔尺寸优选这样地设计，使得其尽可能好地与柱销120的外径相匹配，因此避免密封垫片110在凸缘区域100上打滑。

此外，由图2可知，在壳壁侧的连接区域80和另一连接区域90之间设置一固定区域160，该固定区域具有槽170。在槽170中插入或浇铸有紧固环180，该紧固环在截面上看是U形的。

U形紧固环180的底部区域190朝向连接件的电导体。底部区域190因此形成了带有弯曲表面的环内侧区域，该表面包围连接件50的电导体60。

此外，紧固环180在横截面上看具有一开口区域200，其背对电导体60，并且可从外面接近。在紧固环180的开口区域200可以插入例如形式为装配板的外部紧固器件210，以便在空间上固定连接件50。因此也可以将连接件固定在壳壁130的区域的外部，并且例如可以防止连接件50在装配后绕由柱销120形成的旋转轴进一步枢转。

紧固环180优选由导电材料制成，因此，在电导体运行过程中在紧固环180和电导线60之间的电力线的形成仅仅由紧固环180的形状确定，并不由紧固器件210的边缘的形状构造确定，所述边缘通常设计为尖棱状，并且可以由于这种形状而导致在连接件的固定区域160内的电场强度增大。导电的紧固环180的功能因此也在于，将固定器件210与电导体60屏蔽。

紧固环180的环内侧区域或底部区域190的朝向电导体60的弯曲表面优选具有至少一毫米的曲率半径。通过这种曲率半径非常可靠地避免了在紧固环180的区域内出现电力线尖峰，以及由于增大的电场强度而导致的绝缘材料70提前老化。

此外，由图2可知，在连接件50上布置有一电容分压器250。该电容分压器250具有一导电的环形电极260以及不导电的连接元件270(参见图3)，所述连接元件与紧固环180连接。不导电的连接元件270和紧固环180之间的连接在图2中没有示出，并将在下面结合图3进一步说明。

此外，电容分压器装备有电测量接头280，该电测量接头与导电的环形电极260连接，并且能够实现对施加在电导体60上的电压的电容电压测量。

为实现电导体60在另一连接区域90的电连接，电导体60在其背对壳壁侧的导体端部290的另一导体端部300构造为插座310，使得插接元件可从外面插入或拧入该插座。

图3再次详细示出了图2所示的连接件50的各个部件。由图可知，图中示出了带有90°弯曲区域的电导体60，其中，所述90°弯曲区域示意性地以角α标出。

此外，在图3中可见电容分压器250，该电容分压器带有导电的环形电极260以及与环形电极相连的不导电的连接元件270。不导电的连接元件270插入紧固环180的孔350中。为此，紧固环180配备有三个连接区段360，所述连接区段分别配设有孔350，因此，三个不导电的连接元件270中的每一个可以分别插入这些孔中。

连接件50的绝缘材料70通过浇铸材料形成，电导体60以及带有电容性分压器250的紧固环180浇铸在该浇铸材料中。为制造连接件，紧固环180和电容性分压器250首先相互连接，通过三个不导电的连接元件270插入紧固环180的连接区段360的三个孔350中。在此，紧固环180和导电的环形电极260之间不会有电连接，因为，连接元件270本身是不导电的。接着，由紧固环180和电容性分压器250以及电导体60插接在一起组成的单元在没有进一步示出的铸模中用绝缘材料或浇铸材料70浇铸，由此形成最终的连接件50。

在图4和图5中示出了按图2和图3的连接件50的再一个视图。在此，图4在侧视图中示出了连接件，图5在斜向于侧面的三维视图中示出了连接件。

图6至图9示出了图1所示连接件50的第二种实施形式。该连接件50与图2至图5所示的第一种实施形式的区别在于电导体60的形状构造。在图6至图9所示的第二种实施形式中，电导体被设计成不弯曲的或者说是直的，在其它方面该连接件的技术结构基本上与第一种实施形式相同，因此，按第二种实施形式的连接件50也配备有壳壁侧的连接区域80，其凸缘区域100适用于支承没有进一步示出的环状密封垫片。电导体60的导体端部290又配备有内螺纹125，由此壳壁侧的连接区域80可以螺纹固定在安全壳体的壳壁上。

在壳壁侧的连接区域80和另一连接区域90之间设置有一紧固环180，其使得连接件50可以固定在没有进一步示出的固定器件210，例如装配板上。

电容分压器250具有一导电的环形电极260以及不导电的连接元件270，连接元件插入紧固环180的连接区段360中(参见图7)。紧固环180和导电的环形电极260之间的连接在详细示出图6所示的连接件50的各个部件的图7中逐一示出。

电容分压器250以及图6所示的连接件50的紧固环180例如可以与图3所示的连接件50的相应部分相同。

在图8和图9中再次示出了图6所示的连接件50的另一视图。图8在侧视图中示出了连接件，而图9在斜向于侧面的三维视图中示出了该连接件。

图10至图13示出了图1所示的连接件50的第三种实施形式。与前两种实施形式不同的是，在第三种实施形式中不存在紧固环180。替代它的是固定区域160仅通过固定槽170形式，在固定槽中可以插入例如形式为装配板的固定器件210。

现在，如果固定器件210由导电材料制成，那么在紧固器件210的表面有锋利的轮廓的情况下会在固定器件210的棱边区域出现场强增大，也就是在固定器件210和绝缘材料70之间的气隙175中强制出现；这示意性地通过图10中的电力线F示出。当在连接件50的电导体60上施加相对通常施加在固定器件210上的地电位高的电压，那么将形成电力线。

为避免在图10中所示的电力线F的形成，电容性分压器250在按图10的实施形式中不同地构造，并且也不同地布置，也即是使得电容性分压器250的导电的环形电极400在空间上布置在电导体60和固定槽170或固定区域160之间。通过电极400的这种布置实现电导体60和固定器件210之间的电屏蔽，使得在图10中示出的电力线F的形成在这种情形下不会出现，因为电力线从电导线60出发，终止于电极400，并因此不会在固定器件210的边缘区域内突进，并以此也不会在气隙175出现场强增大。固定器件210位于固定槽170中的区段因此由于电极400的定位而保持基本上没有电力线。

此外，也例如关于壳壁侧的连接区域80的构造，另一连接区域90中凸缘区域100的形状以及插座310的构造，图10所示的连接件50的构造例如相当于图2所示的第一种实施形式的构造。

在图11中再次详细示出了图10所示的连接件50的部件。由图可知，电极400环状地构造，并且同心地绕电导体地浇铸在绝缘材料70中。此外可以看到测量接头280，其连接在电极400上，以便实现电极400的电接触。

图12再次在侧视图中示出了第三种实施形式，而图13在斜向于侧面的三维视图中示出了第三种实施形式。

现在结合图14和图15说明图1所示的连接件50的第四种实施形式。在图14中可以看到一连接件，其基本上相当于图2和图3所示的连接件50。与第一种实施形式的区别在于，在第四种实施形式中，在用浇铸材料或绝缘材料70浇铸电导体60、电容性分压器250以及紧固环180的过程中还设置有一适配件420。在用绝缘材料70浇铸所述部件60、250、180以及420之前，该适配件420插入或拧入导体端部300的插座310中。这导致适配件420完全集成在连接件50中。

适配件420具有这样的功能，使得连接件50可以与不同于插座310的插接规格相适应。如果在连接件50制造之前就已经知道，使用者方面将使用与由插座310本身提供的插接规格不同的插接规格，那么适配器420在连接件50制造过程中就不断地插向或插入到插座310中。通过已经在连接件50制造时规定的适配器420的提供和适配器420向绝缘材料70中的浇铸保证了，可以可靠地将其它插接规格机械连接以及电连接在连接件50上，这就好像是仅通过插座310实现的一样。适配器420的设置已经在连接件的制造中提高了灵活性，并且降低了在将连接件50与使用者方面给出的连接规格相匹配的成本。

在图15中再次在斜向于侧面的三维视图中示出了图14所示的第四种实施形式以及与之集成或浇铸的适配件420。由图可知，通过适配件420形成的插接连接区域相比图2至图13的前三种实施形式的插座310不同地构造，并且不同地成型。

附图标记列表

1 开关设备

2 安全壳体或安全附件

3 熔断器

4 连接套管

5 前连接套管

6 后连接套管

7 母线

8 设备容器

9 电缆连接空间

10，10`，10″ 开关元件

11，13，14 其它元件

15 接触轨

16 可开关的连接

17 开关触点

20 电气套管

30 封闭盖

50 连接件

60 导体

70 绝缘材料

80 连接区域

90 连接区域

100 凸缘区域

110 密封垫片

120 柱销

125 内螺纹

130 壳壁

160 固定区域

170 槽

175 气隙

180 紧固环

190 底部区域

200 开口区域

210 固定器件

250 分压器

260 环形电极

270 连接元件

280 测量接头

290，300 导体端部

310 插座

350 孔

360 连接区段

400 环形电极

420 适配件

Claims (24)

1.一种连接件(50)，该连接件带有电导体(60)，该电导体用于安装在电开关设备(1)的安全壳体(2)的壳壁(130)上并且用于使所述电导体电气贯穿所述壳壁，其中，所述连接件具有壳壁侧的连接区域(80)和与该壳壁侧的连接区域相隔的另一连接区域(90)，其中，所述壳壁侧的连接区域这样地对称构造，使得在所述连接件装配在所述壳壁上时，所述连接件通过围绕垂直于该壳壁的轴线转动而能够有至少两个不同的取向，其特征在于，所述连接件在所述壳壁侧的连接区域和与所述壳壁侧的连接区域相隔的所述另一连接区域(90)之间具有固定区域(160)，该固定区域使得所述连接件可以通过设置在所述安全壳体(2)外面的固定器件(210)固定。

2.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，所述壳壁侧的连接区域旋转对称地构造，并且在所述连接件装配在所述壳壁上时，所述连接件通过围绕垂直于所述壳壁的轴线的转动而能够有任意的取向。

3.如权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，

所述连接区域具有由电绝缘材料制成的凸缘区域(100)，该凸缘区域用于支撑环状的密封垫片(100)，并且，

所述电导体在所述电导体壳壁侧的导体端部具有带有螺纹(125)的、从所述凸缘区域突伸出的柱销(120)。

4.如权利要求3所述的连接件，其特征在于，所述柱销(120)设置在凸缘区域的中心，并且尺寸这样地设计，使得所述环状的密封垫片可安放在所述柱销上。

5.如权利要求1所述的连接件，其特征在于，所述固定区域具有槽(170)，该槽环状地、至少是在一环形区段内围绕所述电导体布置。

6.如权利要求5所述的连接件，其特征在于，在所述槽中插入一紧固环(180)或紧固环片段，该紧固环或紧固环片段的朝向所述电导体的环内侧区域具有弯曲的表面。

7.如权利要求6所述的连接件，其特征在于，所述环内侧区域中的弯曲表面的曲率半径至少为1mm。

8.如权利要求6或7所述的连接件，其特征在于，所述紧固环或所述紧固环片段具有U形的横截面，其中，所述U形横截面的底部区域(190)朝向所述电导体，而所述U形横截面的开口区域(200)背对所述电导体。

9.如权利要求5至8之一所述的连接件，其特征在于，在所述连接件中包含电容分压器(250)的电极(260)。

10.如权利要求9所述的连接件，其特征在于，所述电容分压器具有导电的环形电极(260)和与该环形电极连接的不导电的连接元件(270)，该连接元件与所述紧固环或紧固环片段连接。

11.如权利要求10所述的连接件，其特征在于，所述紧固环或所述紧固环片段具有至少一个带有孔(350)的连接区段(360)，在所述孔中插入有不导电的连接元件。

12.如权利要求11所述的连接件，其特征在于，至少一个所述孔和所述不导电的连接元件浇铸在所述连接件的绝缘材料(70)中。

13.如权利要求5至12之一所述的连接件，其特征在于，所述电容分压器的电极(400)在空间上布置在所述槽和所述电导体之间，并且将所述电导体相对于所述槽电屏蔽。

14.如权利要求6至13之一所述的连接件，其特征在于，所述紧固环或所述紧固环片段是导电的。

15.如权利要求1至14之一所述的连接件，其特征在于，所述连接件的电导体是直的。

16.如权利要求1至14之一所述的连接件，其特征在于，所述连接件的电导体是90度弯曲的。

17.一种用于带有多个连接套管(4，5，6)的电开关设备(1)的安全壳体，其中，至少一个所述连接套管配备有按权利要求1至16之一所述的连接件。

18.如权利要求17所述的安全壳体，其特征在于，所述安全壳体是安全附件。

19.一种带有安全壳体的电开关设备(1)，该电开关设备带有多个连接套管(4，5，6)，其中，至少一个所述连接套管配备有按权利要求1至16之一所述的连接件。

20.如权利要求19所述的电开关设备(1)，其特征在于，所述安全壳体是安全附件。

21.如权利要求20所述的电开关设备，其特征在于，所述安全壳体具有三个连接套管(4，5，6)，即，与按权利要求1-17之一所述的连接件相连的出口侧的连接套管(4)，以及用于连接该开关设备的设备容器的前连接套管和后连接套管。

22.如权利要求21所述的电开关设备，其特征在于，所述前连接套管和所述后连接套管借助于母线(7)与所述出口侧的连接套管电连接。

23.如权利要求22所述的电开关设备，其特征在于，所述前连接套管和所述后连接套管带有接地开关的接地触点。

24.一种用于制造按权利要求1至16之一所述的连接件的方法，其中，在该方法中

-在电导体的背对壳壁侧的导体端部(290)的另一导体端部(300)安装有适配件(420)，并且

-所述电导体连同所述适配件(420)一起以所述连接件的绝缘材料浇铸。

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