CN101796602A - 固定型中压开关装置系统中的可快速更换的开关器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在中压开关装置系统中提供开关功能的开关器件组件。开关器件(10)位于开关器件壳体(11)中。端子(14，15)连接到开关器件(10)，且设有接纳端(24，25)以接纳中压开关装置的各导体端子(20，21)的接口表面(26，27)。安装组件布置成在工作时将端子(14，15)可释放地固定到各导体端子(20，21)。开关器件壳体(11)安装到其上的开关器件驱动单元(30)设有可密封的进入点(31，32)，当打开进入点时，通过所述进入点可到达安装组件。

Description

固定型中压开关装置系统中的可快速更换的开关器件

技术领域

本发明涉及一种用于在中压开关装置系统中提供开关功能的开关器件组件，该开关器件组件包括由绝缘材料制成的开关器件壳体和设置在所述开关器件壳体内的开关器件。另一方面，本发明涉及一种包括开关器件组件的中压开关装置系统。在本申请中，开关器件被理解为能够在至少两个端子之间产生或断开电接触的器件，例如，主开关器件、断路器、断续器、断开器、等等。

背景技术

一般可以得到的根据当前的IEC标准的中压型开关装置系统有两种类型：可拆卸的(可轻易拆卸的/withdrawable)开关装置系统和固定开关装置系统。可拆卸型的开关装置系统中的开关器件或断路器安装在移动架(truck)或托架装置上并且可即刻移除。这在例如开关器件必须从系统拆离时是有利的，例如为了检查或维修系统的内部元件，或者为了拆去或更换开关器件(例如发生故障时)。在固定开关装置系统中，主开关器件以固定方式安装，不允许轻易拆卸或更换开关装置的元件，例如开关器件。作为缺点，可拆卸系统需要机械方面复杂的子系统，例如移动架或托架、联锁装置、闸板结构，且一般具有更大的体积，这是因为可拆卸的开关器件也意味着开关装置系统的介电设计不够理想。并且通常，可拆卸系统所要求的灵活触点具有更高的接触电阻。

发明内容

本发明寻求提供一种改进的结构以将开关器件组件结合到固定型(中压)开关装置系统中，即，一种使用连接至具有固定触点的主电路的开关器件的系统，固定触点意味着接触表面以螺栓或等效物连接，这与灵活触点相反，对于灵活触点来说，接触表面以允许立即松开连接的某种夹持装置连接。

根据本发明，提供了一种根据以上所述的前言部分的断路器组件，其中开关器件组件还包括：

-连接至开关器件的第一和第二端子，以及位于所述第一和第二端子的位置处的接纳端，所述接纳端用于接纳中压开关装置的相应导体端子的第一和第二接口表面，

-第一和第二安装组件，所述第一和第二安装组件设置成在工作时将所述第一和第二端子可释放地固定至相应导体端子，以及

-开关器件驱动单元，所述开关器件壳体安装至所述开关器件驱动单元，其中，所述开关器件驱动单元设有第一和第二可密封的进入点，当打开所述进入点时，通过所述进入点可分别到达所述第一和第二安装组件。

由此，可以提供一种结合了固定系统和可拆卸系统的优点的紧凑的开关装置系统。在工作时第一和第二端子固定至相应导体端子，从而它们互相导电接触。同时，这些端子可以分离以便从开关装置拆除开关器件。该系统是免维护的，不需要定期清洁或检查。驱动单元使得可将开关器件所在的空间整个封闭，如在已知的固定开关装置设备中那样。但是，必要时，可以利用可密封的进入点接近安装组件，使得必要时能够在相对较短的时间内更换部件(例如开关器件)。

在另一实施例中，第一和第二安装组件以及相应的可密封的进入点设置成可由操作工具从相同的方向接近。开关器件组件设有两个安装组件，通过使这些安装组件能够从相同方向接近，可以从开关装置设备的方便的一侧，例如前侧使用单个工具(操作)。

在另一实施例中，开关器件组件包括位于接纳端的套管，并且第一和第二安装组件进一步设置成利用套管密封导体端子以及第一和第二端子。使用套管可以获得像在固定开关装置系统中那样的完全密封的连接，这种连接防止任何可能发生的闪络或影响开关装置设备的安全操作的其它电现象。套管可由可压缩材料例如橡胶或硅树脂材料制成。通过压缩该材料，可以确保在连接区域中没有留下气穴。为了确保在开关装置组件的端子和与开关装置系统中的导体端子相关联的端子之间的连接处的适当和可靠的电绝缘，(可压缩的)套管沿着接纳端的基本整个暴露表面设置。

在另一实施例中，接纳端以及相关联的第一和第二接口表面是锥形的。这便于组装，因为开关装置组件的连接部件和开关装置系统中的相关联部件都是自定心的。此外，在该实施例中，安装组件允许在连接端子上以非常有效的方式施压，同时增强了套管的绝缘作用。在一个示例性实施例中，第一和第二安装组件包括螺纹装置，例如连接螺栓，它可以很容易地用标准工具进行操作。

在又一实施例中，开关器件驱动单元包括快速释放机构，该机构通过分别将第一和第二接纳端从第一和第二接口表面拉开，而使开关器件组件从开关装置系统分离。这种快速释放机构设置成仅通过人类操作者的介入施加使开关器件组件的触点分离所必需的机械力，特别是在使用了可压缩套管的情况下。这在更换开关器件时尤其有用。术语“更换”包括如下操作顺序：A)从开关装置系统中移除开关器件组件；B)随后重新安装同一开关器件组件(例如，在检查和/或维修之后)，或者安装另一相同结构的开关器件组件(例如，在已移除的开关器件组件损坏的情况下)。开关器件组件的移除通过下列操作顺序实现：A1)按照适用的安全规范将器件切换出工作位置，并处于接地和安全位置；A2)产生到达开关器件组件上的快速释放机构的入口；A3)松开开关器件组件的机械连接点和固定主触点；A4)通过接合快速释放机构从开关装置系统中移除开关器件组件。通过相反的操作顺序可以实现相同或等效的开关器件组件的安装。

另一方面，本发明涉及一种中压开关装置系统，该系统包括相应导体端子的第一和第二接口表面，以及根据本发明的开关器件组件实施例中的任意一个的开关器件组件。由此，提供了一种具有固定和可拆卸平台/系统两者的有利特征的开关装置系统。即，提供了免于维护的系统，不需要定期检查和清洁，但必要时仍可以更换有故障的开关器件。

在一个实施例中，前面板可(从开关装置设备)移除，以允许接近第一和第二安装组件。这使得在必要时更加容易接近开关装置系统的内部部件。

在另一实施例中，中压开关装置系统是一个三相系统，包括用于每个相的根据上述实施例中的任意一个的开关器件组件。从而能够针对每个相单独地控制操作和可能的维护。在三相系统中，开关器件组件的三个开关器件可以利用单个驱动单元来操纵，其优点是所需元件减少。在另一个实施例中，每个开关器件可通过一个相关联的驱动单元来操纵。

在另一实施例中，开关器件组件包括三个开关器件和致动所述三个开关器件的单个驱动单元。

附图说明

以下将参考附图通过一些示例性实施例更详细地论述本发明，其中：

图1示出具有根据本发明的断路器组件的实施例的开关装置系统的一部分的剖视图；

图2示出图1中的断路器组件处于拉出位置的剖视图；和

图3a-c详细地示出利用第二安装组件的另外三个实施例将下部导体连接至固定导体的剖视图。

具体实施方式

在中压开关装置系统中，断路器是执行该系统的实际开关功能的元件。在本发明的一个实施例中，断路器10和相关联的元件形成断路器组件1，该组件可整体地从开关装置系统移除。

断路器10是开关器件10的一个例子，开关器件在通常意义上是一种能够在至少两个端子之间产生或断开电接触的器件。其它例子包括(但不限于)主开关器件、断路器、断续器、断开器、等等。

图1中示出了开关装置系统的相关部分的剖视图。在开关装置系统中，断路器10(开关器件)执行上部系统导体20(第一导体端子)和下部系统导体21(第二导体端子)之间的开关功能。导体20、21分别由22、23所表示的铸塑树脂绝缘体包围。断路器10利用断路器驱动机构13通过(绝缘的)致动器杆12来控制。在工作时，断路器10在活动接触端利用柔性导体14(第一端子)连接至上部导体20，利用固定导体15(第二端子)在固定接触端连接至下部导体21。断路器驱动机构13位于具有密封板34的断路器驱动单元30(开关器件驱动单元)中，例如驱动机构13(以及其它控制元件)可以安装至所述密封板。密封板34保护断路器10所在的空间，以便防止灰尘和其它物质进入该空间，这使得整个开关装置系统免于维护。

断路器组件10还包括例如由铸塑树脂材料制成的绝缘的断路器组件壳体11，该组件壳体不仅包围断路器10，还包围柔性导体14、固定导体15和驱动杆12。组件壳体11可以(例如使用本身已知的固定装置)连接至断路器驱动单元的基板30上，以形成单个的可拆卸元件。

图1中仅示出了单个断路器组件1，但可以明确，在三相开关装置系统中存在三个断路器10(可能地以及三个断路器组件1)。

柔性导体14利用第一安装组件牢固地连接至上部导体20，所述第一安装组件用于使柔性导体14可释放地固定至上部导体20，所述第一安装组件例如包括与设在上部导体20中的螺纹(未示出)相配合的螺栓16形式的紧固件，从而能够实现安全可靠的电连接。类似地，固定导体15利用第二安装组件可释放地固定至下部导体21，所述第二安装组件例如是与下部导体21中的螺纹相关联的螺栓17的形式。

在图1所示实施例的剖视图中，示出了具有快速更换功能的断路器组件10，该断路器组件安装在开关装置系统内部的正常操作位置。可以明确的是，所有主要导体(即导体20、21，以及导体14、15和断路器组件1的安装隔室中的其它部件)都例如使用铸塑树脂材料充分地绝缘。断路器组件10与导体20、21的连接点处的充分电绝缘由一些其它的技术特征来保证。

在上部导体20处，端部设有例如由橡胶材料制成的锥形绝缘套管18，该套管的形状由组件壳体11的锥形接纳端25以镜像形成。当利用螺栓16将上部导体20连接至柔性导体14时，套管18被压缩，确保导电部件的适当密封，从而使这些部件免于电闪络(跳火)，并且不易污染。下部导体21设有铸塑树脂绝缘体23，在下部导体21的端部处该绝缘体设有锥形端部。同样地，组件壳体11的接纳端24以镜像形式形成，使得能够使用由绝缘(和可压缩的)材料例如橡胶制成的(直的)套管19，以便在将下部导体21连接至固定导体15时提供密封功能。这提供了在开关装置系统中的免维护的主电路，不需要定期检查或保养。可以明确的是，断路器组件10的上部和下部导体20、21和相关联部件的特定实施例是可以互换的，或者说导体20、21可以使用相同类型的结构。

通过一些其它的技术特征，使得根据本发明的断路器组件10的快速移除成为可能。密封板34设有可密封的进入点31、32，在处于密封构型时，所述进入点保持了在用于驱动机构13的空间30与断路器隔室之间的完全密封的基板34。进入点31、32在处于密封构型时防止物体或污染物进入断路器隔室。但进入点31、32可以被移除，之后很容易接近断路器组件10的螺栓16、17。开关装置系统的结构使得很容易从开关装置系统的前面板到达进入点31、32。然后可使用专用工具从相同的方向松开螺栓16、17，即，螺栓16和进入点31之间的连线与螺栓17和进入点32之间的连线是基本平行的。有利的是，该方向垂直于开关装置系统的前面板33。

可以采取特殊的措施使得螺栓16、17分别在柔性导体14和壳体11中保持就位，从而避免螺栓16、17向下掉进壳体11或开关装置系统内部的可能性。

图1还以虚线和点划线示出在底部处的绝缘壳体11的两种可选方案。在第一种可选方案中，壳体11在下部螺栓17附近扩大，以便为螺栓提供未安装时的保持空间。在第二种可选方案中，下侧的壳体在整个断路器壳体11的长度上延伸，从而在组装状态下该下部进入点32成为壳体11的内部空间的入口。这使得用来紧固或松开螺栓17的工具可以保留在绝缘壳体11内。壳体11还可设有引导元件35、36以将工具引导至安装组件。

当然，松开螺栓16、17应该仅在(电)安全条件下进行，即，在断路器10从(相应地连接到开关装置系统的主母线的)上部导体20断开连接并利用本身已知的装置接地以后。

在松开螺栓16、17之后，整个断路器组件可以从开关装置系统中移出，如图2的剖视图所示。该视图还更清晰地示出开关装置系统的一些结构元件40、41，例如断路器隔室的底板40和用于基板30的附装框架41。

由于断路器组件10和导体20、21之间的连接很牢固(以提供充分的密封和用于确保电连接的接触力)，可能要求为断路器组件10提供额外的移除装置或快速释放机构。该快速释放机构可由底板40、附装框架41和提供力的元件45、46的组合形成。在图2中，示出了这样一个示例性实施例，该实施例使用固定地连接至底板40的螺母45和固定地连接至基板30的具有螺纹的相关联的杆46。也可以使用其它快速释放机构，例如使用操作杆的快速释放机构。这使得操作者能够在断路器组件10上施加大的力，该力拉动组件的所有接触点(在三相系统的情况下为六个)以良好受控的单个运动从开关装置系统中的配合部件松开。通过断路器组件的相关部件和开关装置系统中的相关联部件的锥形形状，将使这种操作更加容易。

图3a中，详细地示出了使用第二安装组件将下部导体21连接至固定导体15的剖视图。类似于参考图1所描述的实施方式，下部导体21设有螺纹，用于接纳螺栓17或等效的螺纹装置。固定导体15设有基座以使螺栓17能够在下部导体21和固定导体15之间施力，以便在紧固时提供良好的电接触。

图3b中，详细地示出了使用第二安装组件的另一实施例将下部导体21连接至固定导体15的剖视图。在该实施例中，设有附装体部3，该附装体部能够变形以便在附装体部3和下部导体21的内表面之间提供接触力。例如，附装体部3可以是(例如使用软钎焊、焊接或类似方法)连接至固定导体15的具有一个或多个纵向缝的柱状体。附装体部3设有容纳锥形元件4的锥形端面。锥形元件4设有螺纹以使得螺栓17或等效的螺纹装置能够紧固在该锥形元件中。当螺栓17拧紧时，锥形元件4向着下部导体21的内表面推动附装体部3的外表面，从而在下部导体21与固定导体15之间提供良好和牢固的电接触。

图3c中，详细地示出了使用第二安装组件的又一实施例将下部导体21连接至固定导体15的剖视图。这里，固定导体15和下部导体21都设有容纳另一附装体部5的柱状空间。附装体部5例如在两个端部处都设有缝，使得所述附装体部5的端部部分的周边增加，以便分别与下部导体21和固定导体15产生良好和牢固的接触。同样地，该附装体部可设有容纳锥形元件4及另一锥形元件6的锥形端面。同样地，当拧紧螺栓17或等效螺纹装置时，附装体部5的两端处的周边都增加，从而实现下部导体21和固定导体15之间的电接触。

应注意到，第一安装组件16可以用类似图3a-3c所示的布置来实施。也可以将如图3a-3c所示的不同布置的组合用于第一和第二安装组件。

根据以上所述的实施例的断路器组件1可以有利地用于中压开关装置系统中。当用于三相系统中时，每个相可设有这种开关器件组件1。可选的是，开关器件组件1包括三个开关器件10和致动所有三个开关器件10的单个驱动单元30。

Claims (11)

1.一种用于在中压开关装置系统中提供开关功能的开关器件组件，包括：

-由绝缘材料制成的开关器件壳体(11)，

-位于所述开关器件壳体(11)内的开关器件(10)，

-第一和第二端子(14，15)以及位于所述第一和第二端子(14，15)的位置处的接纳端(24，25)，所述第一和第二端子连接至所述开关器件(10)，所述接纳端用于接纳中压开关装置的相应导体端子(20，21)的第一和第二接口表面(26，27)，

-第一和第二安装组件，所述第一和第二安装组件布置成在工作时将所述第一和第二端子(14，15)可释放地固定至相应导体端子(20，21)，和

-开关器件驱动单元(30)，所述开关器件壳体(11)安装至所述开关器件驱动单元，其中，所述开关器件驱动单元设有第一和第二可密封的进入点(31，32)，当打开所述进入点时，通过所述进入点能够分别到达所述第一和第二安装组件。

2.根据权利要求1所述的开关器件组件，其特征在于，所述第一和第二安装组件以及相应的可密封的进入点(30，31)布置成能够由操作工具从相同的方向接近。

3.根据权利要求1或2所述的开关器件组件，其特征在于，所述开关器件组件还包括位于所述接纳端(24，25)处的套管(18，19)；并且，所述第一和第二安装组件还布置成利用所述套管(18，19)来密封所述导体端子(20，21)以及所述第一和第二端子(14，15)。

4.根据权利要求3所述的开关器件组件，其特征在于，所述套管(18，19)沿着所述接纳端(24，25)的基本整个暴露的表面设置。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的开关器件组件，其特征在于，所述接纳端(24，25)以及相关联的第一和第二接口表面(26，27)是锥形的。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的开关器件组件，其特征在于，所述第一和第二安装组件包括螺纹装置，例如连接螺栓。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的开关器件组件，其特征在于，所述开关器件驱动单元(30)包括快速释放机构(40，41，45，46)，以用于通过分别将第一和第二接纳端(24，25)拉离所述第一和第二接口表面(26，27)而将所述开关器件组件从所述开关装置系统分离。

8.一种中压开关装置系统，包括相应导体端子(20，21)的第一和第二接口表面(26，27)，以及根据权利要求1-7中任意一项所述的开关器件组件(1)。

9.根据权利要求8所述的中压开关装置系统，其特征在于，前面板能够被移除，以允许接近所述第一和第二安装组件。

10.根据权利要求8或9所述的中压开关装置系统，其特征在于，该中压开关装置系统是三相系统，包括用于每个相的根据权利要求1-7中任意一项所述的开关器件组件(1)。

11.根据权利要求8或9所述的中压开关装置系统，其特征在于，该中压开关装置系统是三相系统，包括根据权利要求1-7中任意一项所述的开关器件组件(1)；并且，所述开关器件组件(1)包括三个开关器件(10)和致动所述三个开关器件(10)的单个驱动单元(30)。

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