CN101772817A - 用于高压电网的开关极 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压电网的开关极(1)，在其开关极壳体(2)中布设了具有静、动触点的开关装置(5)，其中当所述开关装置(5)处于接通位置时，位于静触点侧的输入端连接件(4)与位于动触点侧的输出端连接件(10)导电地连接。为了在保持耐击穿性的同时，能够将电流传感器(12)和电压传感器(16，16’)同时连接到其中一个连接件上，而规定，所述电流传感器(12)和所述电压传感器(16)相互以防止局部放电的圆周间距，布设在所述开关极壳体(2)的圆周壁(3)上。

Description

用于高压电网的开关极

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序中所述类型的用于高压电网的开关极。

背景技术

这种开关极例如在US5729888中已被公开，其中位于开关极壳体中的开关装置是真空开关管。这种真空开关管被安装于在已安装状态时呈立式布置的开关极壳体的上部空腔中，其中静触点侧位于上方，而动触点侧位于下方。在静触点侧，真空开关管的静触点与输入端连接件导电地连接，所述输入端连接件与开关极壳体的纵向中轴同轴地延伸，且利用被用作导线连接件的螺纹件从壳体上端部凸出。在下端部，从真空开关管中伸出一根导管，所述导管与开关管的动触点耦合连接，并且穿过一个位于侧向地凸出于壳体的输出端连接件的罐状集电环中的中心孔。动触点在轴向耦合连接期间与绝缘开关杆连接，所述绝缘开关杆在上端部区域与输出端连接件始终导电地连接。为了接通或者断开开关管，开关杆可以例如通过凸轮机构被向上或者向下调节，与此同时，真空开关管的触点被相互搭接或者分开。为了连续地监控开关状态或者运行，在开关极壳体上布设电流传感器和电压传感器。环形的电流传感器环抱输入端连接件，因而被布设在开关极壳体的上端部区域。棒状的电压传感器，则与之相对地在侧向地布设在开关极壳体中间区域的输出端连接件下方，被集成到管壁中，所述管壁将空腔的下纵向区域限制在其圆周上。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种在权利要求1的前序中所述类型的、在组合布设了电流和电压传感器的同时，具有高度耐击穿性的开关极。

该技术问题的解决方案，由权利要求1的特征部分得出。

本发明有利的扩展设计，是从属权利要求所述的内容。

用于高压电网的开关极，包含由固体绝缘材料组成的开关极壳体，在所述开关极壳体中布设了具有静、动触点的开关装置，所述开关装置的动触点通过开关杆的可换向的移动，可在接通和断开位置之间移动，其中当处于接通位置时，位于静触点侧的输入端连接件借助于开关装置与位于动触点侧的输出端连接件导电地连接。开关极此外还包含具有电流和电压传感器的传感器装置。按照本发明，电流传感器和电压传感器在开关极壳体的圆周壁上，被连接在对应配设的连接件上，其中将电流传感器相对于所述电压传感器以防止局部放电的圆周间距，布设在开关极壳体的圆周壁上。

通过将电流和电压传感器共同布设在其中一个连接件，尤其输出端连接件上，在断开真空开关管时，可以在连接到输出端连接件上的电网区域中引起短路。此时电压传感器的高压电位和电流传感器的地电位，尤其通过设置在传感器之间的圆周间隔而在空间上分开，从而可靠地避免了不均匀的场分布和绝缘材料击穿场强的局部超越以及由此而致的局部放电。换句话说：同时连接到开关极的其中一个连接件上的电流和电压传感器，为了确保绝缘的高的耐击穿性，而互相间隔一定距离且布设到圆周壁上。

附加地与连接件对应配设的电压传感器或电流传感器，可以是或许被其它的连接件占用的电压传感器或者电流传感器。如果此外还要在其它的连接件上进行电流测量，作为替代方案，还可以与两个连接件对应地配设电压传感器或电流传感器。

通过按照本发明的传感器布局，实现了，在空间上对共同的连接件上携带的电压和电流传感器的电位，更好地加以调制或者控制。由于开关极壳体沿圆周方向偏置，除了对传感器进行空间上的校正外，还必定对与连接件对应配设的传感器产生场技术上的优化。

如果开关极只设有一个电压传感器和一个电流传感器，可以将这两个传感器优选错开180°地或者错开其他设定的角度地布设在开关极壳体的圆周上，这种布局在避免局部放电方面尤其可靠。

如果不能实现圆周错开180°的布局，则电流传感器应该相对于电压传感器错开至少90°地布设在开关极壳体的圆周壁上。由此可以在处于高压电网中通用条件下的开关极上，仍然获得传感器对的无局部放电的布局。如果开关极在其圆周壁上除了电流传感器外，还有两个沿直径布设的电压传感器，则这种错开了90°角的圆周偏置，随后仍能独自保持。

基于电压传感器狭长的形状，可以将一个或者两个电压传感器例如通过埋置或者浇注，分别集成到开关极圆周壁上对应的区域中。电压传感器在此被有利地安装成，使得设计上确定的开关极壳体的绝缘壁厚，也能存在于传感器和空腔之间。

为了获得尽可能薄而且尽可能均匀的开关极壳体的壁厚，将电压传感器分别集成到壳体肋中，所述壳体肋呈隧道状地凸出且沿壳体的外周面延伸。壳体肋的长度在此优选被设计成，使得被连接的传感器导线的纵向区段也能被集成到所述壳体肋中。

如果连接件和传感器对沿径向从开关极上伸出，则可以优选地将电流传感器以相对于开关极的圆周壁间隔某一间距地集成到开关极壳体的绝缘了连接件的分支管中。电流传感器附属的传感器导线，在此可以被有利地集成到另一个从分支管延伸到开关极底部的突出的壳体肋中。

电压传感器的传感器导线，也可以以与壳体肋相似的方法，在由相对于电流传感器的偏置形成的圆周段上，被集成到开关极壳体的环形凸起中，所述环形凸起在电压传感器的壳体肋和分支管之间约四分之一圆形曲面上延伸。

优选使电压传感器通过约呈直角弯折的传感器导线，连接到动触点侧的高压电位上。所述传感器导线在此可以由一种在被弯曲了小于90°角的护管中输送的绞合线组成。作为替代方案，电压传感器的传感器导线可以由同样被弯曲的导线或者弓形导线组成。

开关极壳体尽可能均匀的壁厚和传感器以及也许传感器导线的凸出的埋置，有利地对壳体制造时的材料耗费产生影响。此外，在开关极的热负载较强时，能够顺利地实现热量的导出。

本发明其他相宜的扩展设计和优点，从下列参照附图对实施例的说明中得出，其中相互对应的构件设有相同的附图标记。

附图说明

图1示出了设有传感器装置的开关极的纵向中心剖视图，

图2示出了以相对于图1旋转了90°的剖切走向剖开示出的开关极的纵向中心剖视图，

图3示出了从外部观察的开关极的立体斜视图，

图4示出了开关极的输出端连接件的立体正视图，以及

图5示出了通过处于开关极侧向的输出端连接件高度的开关极剖开示出的水平剖视图。

相互对应的零件在所有的附图中都标注了相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出了立式布置的开关极1的剖视图，所述开关极1在通用的高压电网中可被用作开关位置。开关极1具有屏蔽高压的开关极壳体2，所述壳体2由固体的绝缘材料组成，并且例如由人造树脂浇注而成。开关极壳体2总体被设计成管状，其中被设计成管壁的圆周壁3的空腔截面，从上至下多级地扩大。这样，在锥缩最剧烈的上部区域中的圆周壁3，形状闭合地环抱输入端连接件4，所述输入端连接件4利用螺纹轴颈从开关极壳体2中突出。可以把供电的导线连接到所述连接件4上。

接着，圆周壁3的空腔截面被扩展成一个大约延伸到圆周壁3高度中央的圆柱形的空腔。借助于适当的浇注材料，与纵向中轴6同轴布设的真空开关管5被不可移动地安装到所述空腔中。所述真空开关管5通常包含静触点和动触点，所述静、动触点的未被示出的接触面，被布设在开关管5的灭弧室的真空之中。不可移动的静触点在此是固定的，例如通过一根静止的杆与输入端连接件导电地连接。动触点则与之相反地与动触杆7连接，所述动触杆7通过导管从真空开关管5的下端面居中地突伸出来。动触杆的通行，在此例如借助于一种适当的波纹管加以密封。

在位于此下的部段中，开关极壳体2的被圆周壁3环抱的空腔截面，大致呈锥形扩大。开关杆8基本上沿开关极壳体2的纵向中轴6地伸入锥形的空腔截面中，所述开关杆8的下端，在已安装状态下，与未示出的提升机构铰接。开关杆8在纵向中间区域由绝缘材料组成，且在上端部区域由导电的材料组成。在此，开关杆8的上端部在轴向支撑的情况下与动触杆7的端部耦合连接，从而使动触杆7可以与开关杆8的上端部一起移动。这种耦合连接在此必须在压力件9的上方实施，所述压力件9借助于被轴向地支撑在开关杆的环形盘之间的螺旋压簧，连接了开关杆的套筒式的长度可变的部段。因此可以给开关杆8设计一种过行程，由于所述过行程，处于接通状态时的触点以设定的力互相挤压，所述设定的力由被压缩的螺旋压簧的弹力产生。通过这种方式，产生涉及真空开关管5抗短路能力的优点。

为了在接通真空开关管5时能够有电流通过，开关杆8导电的端部例如通过柔软的印制导线、滑动触点或者类似的元件，始终导电地与输出端连接件10连接，所述输出端连接件10在中间区域贯穿所述圆周壁3并且侧向地从该圆周壁3中突伸出来。为了所述输出端连接件10的绝缘，采用一种可以有利地与圆周壁3构建为一体的分支管11。与圆周壁3侧向间隔距离地，将环状的电流传感器12埋置到所述分支管11中，借助于所述电流传感器12，可以在输出端连接件10中以通常的方式感应地检测电流。电流传感器12的对应配设的传感器导线13，在此被浇注到在分支管11的中心与开关极壳体2的底部之间垂直地延伸的壳体肋14中。借此还可以实现抗弯地固定沿径向突出的分支管11。为了提高隧道状的壳体肋14本身的弯曲刚度，可以设置一个或者多个沿圆周壁3的周向延伸的加固筋15。

为了能够附加地对输出端连接件10上施加的电压进行测量技术上的检测，采用一种棒形的电压传感器16，所述电压传感器16从俯视图上看，被布设得相对于圆周壁3上的电流传感器12偏转了90°的角度。电压传感器16的偏置布设以及对应配设的传感器导线的敷设，在图1中由于剖切走向的关系，只被象征性地示出。

结合图2可以较清楚地看出电压传感器16在圆周壁3上的布局，因为图2中的开关极壳体2相对于按照图1的剖切走向，关于纵向中轴6旋转了90度。此处可看出，棒状的电压传感器16，被完全地埋置或者浇注到从圆周壁3向外凸出的壳体肋18中，所述壳体肋18相应地比电压传感器16的直径厚。此时电压传感器16平行于开关极壳体2的纵向中轴6地延伸。壳体肋18在电压传感器16上方，大约延长到开关极壳体2的高度中央，从而使传感器导线17的第一纵向段被埋置到肋延长部分中。在所述第一纵向段的上端部，传感器导线17先被折弯了约90°，随后在凸出的环形凸起19中与圆周壁3的圆周曲率相匹配地延伸，所述环形凸起19从肋18的上端部沿横向平面一直延伸到分支管11，通入所述分支管11并连接到输出端连接件10上。传感器导线17的这种曲折和弯曲的走向，因此与肋18凸出的外轮廓以及与之连接的环形凸起19的走向一致，结合按照图3的立体视图以及按照图5的剖视图可清楚地看出。如图所示，如果壳体肋14的容纳传感器导线区段的纵向区域以及与之连接的环形凸起19，与传感器导线17的导线截面相匹配地锥缩，在此是有利的。

与电压传感器16在直径上相对置地，即沿周向错开180°地在开关极壳体2的圆周壁3上的同一高度，布设第二个结构相同的电压传感器16’，该电压传感器16’同样平行于纵向中轴6地延伸并且被埋置到对应配设的壳体肋18’中。该电压传感器16’应当要检测输入端连接件4的电压，因此其传感器导线17’在开关极壳体2的内部被沿圆周壁3向上引导。如尤其结合图4可看出的那样，在上部区域才被约呈直角地折弯的传感器导线17’，相对于纵向中轴倾斜地在相应延长了的壳体肋18中延伸，所述壳体肋18的横截面，随传感器导线17’的高度的延伸而相应地缩小。

附图标记清单

1开关极

2开关极壳体

3圆周壁

4输入端连接件

5真空开关管

6纵向中轴

7动触杆

8开关杆

9压力件

10输出端连接件

11分支管

12电流传感器

13传感器导线

14壳体肋

15加固筋

16电压传感器

16’电压传感器

17传感器导线

17’传感器导线

18壳体肋

18’壳体肋

19环形凸起

Claims (10)

1.一种用于高压电网的开关极，其具有由固体绝缘材料组成的开关极壳体(2)，在所述开关极壳体(2)中布设了具有静触点和动触点的开关装置，所述开关装置的动触点通过开关杆可换向的移动，可在接通和断开位置之间移动，其中当处于接通位置时，位于静触点侧的输入端连接件(4)借助于开关装置与位于动触点侧的输出端连接件(10)导电地连接，所述开关极还具有包含电流和电压传感器(12，16)的传感器装置，其特征在于，所述电流传感器(12)和电压传感器(16)在开关极壳体(2)的圆周壁(3)上，被连接在对应配设的连接件(10)上，其中将所述电流传感器(12)相对于所述电压传感器(16)以防止局部放电的圆周间距，布设在所述开关极壳体(2)的圆周壁(3)上。

2.按照权利要求1所述的开关极，其特征在于，所述电流传感器(12)相对于所述电压传感器(16，16’)错开某一设定的角度，尤其错开一个至少为90°的角地布设在开关极壳体(2)的圆周壁(3)上。

3.按照权利要求1所述的开关极，其特征在于，传感器装置包含两个电压传感器(16，16’)，它们彼此相对地错开某一设定的角度，尤其180°角地布设在开关极壳体(2)的圆周壁(3)上。

4.按照权利要求1所述的开关极，其特征在于，传感器装置的每个电压传感器(16，16’)在保持设计上确定的圆周壁的壁厚的情况下，被集成到开关极壳体(2)的附属的壁区域中。

5.按照权利要求4所述的开关极，其特征在于，所述电压传感器(16，16’)被集成到所述圆周壁(3)的凸出的壳体肋(18，18’)中。

6.按照权利要求5所述的开关极，其特征在于，所述壳体肋(18，18’)容纳了附属的电压传感器(16，16’)和连接到所述电压传感器(16，16’)上的传感器导线(17，17’)的纵向部段。

7.按照权利要求1至6中任一项所述的开关极，其特征在于，所述电流传感器(12)被集成到开关极壳体(2)的绝缘地环抱附属连接件(10)的分支管(11)中，所述分支管(11)在沿径向延伸情况下，从开关极壳体(2)的圆周壁(3)中突伸出来。

8.按照权利要求7所述的开关极，其特征在于，在所述分支管(11)和开关极壳体(2)的底部之间，将所述电流传感器(12)的传感器导线(13)集成到所述凸出的壳体肋(14)中。

9.按照权利要求6或7所述的开关极，其特征在于，所述电压传感器(16)的传感器导线(17)，在所述壳体肋(18)与分支管(11)之间由错位形成的圆周区段中，被集成到开关极壳体(2)的环形凸起(19)中。

10.按照权利要求9所述的开关极，其特征在于，所述电压传感器(16)通过约呈直角地弯折且随即被弯曲的传感器导线(17)，被连接到输出端连接件(10)上。

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