CN102947914A - 高压开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压开关装置，用于接通导体的电触点（9、10、11），该高压开关装置具有分离开关元件（5、12、12a），分离开关元件具有至少能够以一个组成部分（5）通过驱动件而运动的第一分离接触元件（5、12）以及至少一个通过第一分离接触元件（5、12）的运动而能够与第一分离接触元件形成电接触的第二分离接触元件（12a）；并且，高压开关装置具有负载开关元件（14），负载开关元件具有第一和第二负载接触元件（13、15），该第一和第二负载接触元件设置在中间以熄灭和/或阻止接通电弧；其中，第一分离接触元件（5、12）构成为在通过驱动件引起运动时使第一负载接触元件（13）实现运动，以使负载开关元件（14）相对于第二负载接触元件（15）闭合或打开；本发明的特征在于，第一分离接触元件（5、12）包括金属片（5；27）和第一滑动触点（12），金属片设置在通过旋转轴线与驱动件连接的、可旋转的盘体上，第一滑动触点与接触导体（9、10）连接，第一滑动触点根据盘体（3）的旋转角度位置而能够接合在金属片（5）上或与金属片分离。这种高压开关装置可以特别简单地接通，并且实现多个这样的高压开关设备与一个共同的驱动件的接通。

Description

高压开关装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求的前序部分的特征的用于接通导体的电触点的高压开关装置。

背景技术

在高压开关技术中，根据配电要求分为不同的开关类型。在本申请范围内的高压指的是在1000伏特（1kV）以上的电压，其中，这里特别指的是交流电压（但是并不局限于交流电压）。

大体分为这样两种开关元件，即，只能接通空载电流的开关元件（这里统称为“分离开关元件”）和还能够接通加载电流的开关元件（在高压技术中又分为“负载开关”和“功率开关”），其中，功率开关设置用于较高的电压和电流，特别用于即使在短路状态下也能够接通的情况。对于本申请的目的，为了简化，将所有开关元件（还能够接通加载电流的开关元件）总称为“负载开关元件”。

在高压技术中具有设定用于不同的电源等级的安全规定，即，必须存在（通常除了负载开关元件之外还）具有可见的接通位置的分离开关，在接通位置上通过简单的目视监控示出待与电源分离的导线区段的实际分离。相应的可见的分离距离在德国例如根据DIN/VDE0105来确定。

负载开关根据使用条件和待接通电压无论如何在中等电压等级（直至约52kV）的范围内总是在由SF₆构成的保护气氛中运行，该气体迅速熄灭在接通过程中产生的接通电弧，并且由此避免开关受到干扰。虽然，在这样的负载开关具有优势的构造方式中还自动实现了由DIN规定的可见的分离距离（通常是指所谓的负载分离开关），但是，由SF₆构成的气氛在不同的方面存在问题。

虽然，该气体本身是无毒的，并且在标准状态下是反应惰性的，但是，该气体是极强地造成温室效应的气体。在该量级上，该气体相比于通常称为温室效应气体的二氧化碳会产生高于20000倍的有害影响。因此，SF₆（六氟化硫）还参与到对臭氧层的破坏和干扰过程中。此外，迄今为止仍然没有最终查明在熄灭接通电弧过程中于SF₆气氛中会产生哪些可能的破坏点，这些破坏点又会再产生有害影响。

因此,力求通过其他的开关机构来代替装填有SF₆的负载开关或负载开关设备。在此，例如可以涉及到已经在较高的功率范围内使用的真空开关管。在这样的结构元件中，通过金属膜盒或类似装置在抽成真空的腔室中、典型地在陶瓷管中可运动地设置两个接触元件，这两个接触元件在彼此相对运动中形成电接触。在此，由于具有极少剩余压力的高真空条件，避免了接通电弧的产生，或在缺少可电离的气体情况下直接在自然交零之后再次使接通电弧瓦解。

在这种元件中的缺陷是，这里不能实现可见的分离。如果，在负载开关（其还必须包括分离开关）中使用真空开关管，那么，必须单独设置一个分离开关，并且通过复杂的安全锁止装置而锁止到负载开关的接通位置处。因此，在一个接通过程中，必须首先将分离开关闭合，然后才能闭合负载开关，这是因为否则在没有防护的开关处产生接通电弧。反之，在打开连接时，必须首先打开负载开关，然后才能将分离开关置于打开位置。在公知的解决方案中，如已经所述，负载开关和分离开关互不干涉地通过各一个适宜的驱动件而产生运动，其中，这些驱动件相互锁止，以确保实现上文所述的与安全相关的接通顺序。

由DE 35 28 770 A1公开了一种中等电压开关设备，其具有由分离开关和真空开关管构成的通过一个共同的线性驱动件可运动的组合件。在该公知的中等电压开关设备中，分离开关设置在气体密封的壳体中，该壳体用绝缘介质、特别是SF₆来填充。

发明内容

因此这里需要对开篇所述的高压开关装置进行如下改进，该高压开关装置以简单的方式且在不需要复杂的安全锁止装置的条件下使负载开关元件和分离开关元件相互简化，从而在负载开关元件的结构设计方面，提供更大程度的自由性，然而同时满足对于可见的分离距离的安全性要求。在此还应该使对SF₆或其他通过人为的气氛形成绝缘介质的使用能够在分离开关元件的区域中省去。

上述目的通过具有权利要求1的特征的一种高压开关装置来实现。这种高压开关装置的有利的扩展方案在从属权利要求2至10中给出。

根据本发明，在一种高压开关装置中，该高压开关装置以权利要求1的前序部分所述的方式包括分离开关元件和负载开关元件，分离开关元件的第一分离接触元件这样构成，即，在通过驱动件引起运动时，至少该第一分离接触元件的组成部分的一部分使第一负载接触元件实现使所述负载开关元件相对于所述第二负载接触元件闭合或打开的运动，或引起这样的运动。然而，第一负载接触元件通过第一分离接触元件或通过该第一分离接触元件的组成部分的一部分特别优选直接和非间接地、也就是说没有如传动件或其他传输件的中间接通的条件下实现前述运动，该运动还可以通过操作一个触发机构来实现。

此外，该高压开关装置还包括通过旋转轴线与驱动件连接的盘体。在该盘体上设有金属片，同理如与接触导体连接的第一滑动触点那样，该金属片形成为第一分离接触元件的组成部分。第二分离接触元件具有第二滑动触点，该第二滑动触点同样接合到金属片上。根据盘体的旋转角度位置使第一滑动触点能够接合在金属片上或与金属片分离。通过盘体围绕旋转轴线的旋转，当第二滑动触点贴靠在金属片上时，由此使分离接触元件闭合。当第二滑动触点从金属片上移走时，分离接触元件处于打开位置，那么盘体处于这样的旋转位置，在该旋转位置上金属片与第二滑动触点没有处于搭接位置。

通过本发明的结构设计方案，一方面实现了负载开关元件与分离开关元件之间的分离，该分离在选择负载开关元件方面允许较大的自由空间，特别还实现了选择真空开关管作为负载开关元件（参见权利要求11），而不需要使两个开关元件，分离开关元件和负载开关元件，通过各自独立的驱动件来驱使运动，以避免再次需要复杂的安全锁止装置。具体地说，以本发明的方式这样设计第一分离接触元件，即，在第一分离接触元件通过驱动件的运动过程中还同时使第一负载接触元件运动至与负载开关元件接通，或引起该接通运动。作为负载开关元件，除了真空开关管之外，还可以选择其他的元件，例如以油或SF₆作为灭弧介质的开关室。如果选择SF₆或油，那么该介质优选应该引入到与真空开关管中类似的装填结构中，从而一方面使SF₆所需的量最小化，另一方面防止介质泄漏。

在此，由于选择盘体作为分离开关元件的组成部分，多个根据本发明的高压开关元件可以相继地布置，并且用一根单独的驱动轴来操作，该驱动轴贯穿所有盘体且旋转。因此，例如高压导线的三个相位可以通过一根驱动轴来接通。

在此，本发明的构造实现了在分离开关元件区域中的各种灭弧介质的省去，特别是SF₆的省去，该分离开关元件可以在没有特别填充的条件下设置于空气中。

以适宜的方式，第一负载接触元件的通过第一分离接触元件控制的接通运动这样受到控制并且所提到的元件这样构成，即，在高压开关装置的触点的闭合过程中，首先闭合分离开关元件，然后再使负载开关元件闭合用以传输电负载；在打开的情况下首先使负载开关元件打开，然后使分离开关元件仅仅打开空载电流，而不需要能量就能够接通，而且不会在此引起接通电弧，该接通电弧会破坏负载开关元件。

金属片以有利的方式如权利要求3那样构造。因此，金属片在径向方向上具有起始于旋转轴线的扩展部，第二滑动触点可以沿着该扩展部移动。此外，在金属片和第二滑动触点上还设有用于第二滑动触点径向移动的机构，以实现所述第一负载接触元件促使所述负载开关元件闭合的运动。换句话说，从相对于旋转轴线的径向方向看，第二分离接触元件向外可支承地设置，并因此作用于第一负载接触元件。在盘体上设置相应的用于实现第二分离接触元件支承的机构，其中，金属片足够宽，也就是在径向方向上扩展，从而沿着第二分离接触元件的行驶路径垂直获得第二滑动触点与金属片之间的电接触。

可以设置用于所述第一负载接触元件径向移动的机构，该机构包括位于所述盘体上的导向滑轨以及在所述导向滑轨上运动的、接合到所述第一负载接触元件上或至少间接位于所述第一负载接触元件上的辊子。这些辊子可以设置在第二分离接触元件上，并且该第二分离接触元件可以如上文所述那样移动，从而还实现第一负载接触元件的支承。在该结构设计变化方案中，在盘体的运动过程中，第二分离接触元件以其辊子在导向滑轨上滚动，其中，导向滑轨优选这样设计，即，导向滑轨在这样的角度位置上才能实现第二分离接触元件径向向外的支承，该角度位置旋转方向上位于第一分离接触元件的另一组成部分的滑动触点接合到金属片上并且由此闭合分离开关元件的角度位置之后，在支承过程中，第二分离接触元件与金属片持续接触，并由此第一负载接触元件与第二负载接触元件形成电连接，从而由此根据本发明在高压开关装置中还使负载开关元件闭合。

同理实现了，将辊子直接安装在第一负载接触元件或与该第一负载接触元件刚性连接的构件上，从而使第一负载接触元件能够直接移动。在这种情况下，第一负载接触元件和第二分离接触元件彼此相对运动，然后，元件之间的电流继续传递可以通过其他连接路径作为径向可移动的滑动触点来实现。

导向滑轨可以构造在盘体上，在朝打开方向的接通过程中，首先使第二分离接触元件这样在导向滑轨上滚动，即，实现负载开关元件的打开，然后又使分离开关元件通过使第一分离接触元件的一个组成部分从金属片脱开而处于打开位置。

为了实现防护，在负载开关元件应该闭合的接通位置上这里还实现接通锁定；为了平衡相应的误差，以有利的方式可以在一个或多个接通位置（在此负载接触元件闭合）的区域上设置相对于旋转轴线径向向外弹性加载的、相对于其余的导向滑轨可运动的受压件（参见权利要求5）。可替换或附加地，导向滑轨可以具有凸伸部，该凸伸部在到达第一负载接触元件的闭合位置之前自动实现径向向外的运动。该运动通过在接通过程中第一负载接触元件压向第二负载接触元件而用于实现在负载开关元件的接通位置上的安全和可靠的电连接。

替换利用导向滑轨的结构设计方案，用于使第二分离接触元件径向移动的机构还可以包括永磁体，永磁体在盘体上设置在第二分离接触元件上，这些永磁体以相同命名的极彼此对准。如果在盘体上相应的永磁体设置成在负载开关元件应该闭合的旋转角度位置上以充分地接近于设置在第二分离接触元件上的永磁体（以相同命名的极朝向设置在盘体上的永磁体）的方式相对设置，那么第二分离接触元件的运动与相关的用于负载开关元件的接通过程通过永磁体的排斥来引导。技术人员可以知道，这里必须实际设置充分强的永磁体，用以安全地熄灭和执行接通过程。

以适宜的方式，使第一负载接触元件在恢复力的作用下处于打开位置，在该打开位置上，该第一负载接触元件与第二负载接触元件电分离。这样确保仅在所需的接通过程中在此闭合电连接，在该接通过程中，由于第一分离接触元件的运动使第一负载接触元件运动到第二负载接触元件上。在此，恢复力可以特别通过弹簧来产生，当然还可以存在其他的可能性，例如利用重力或类似方式。

在此，根据本发明的一个结构设计方案，高压开关装置还可以具有卡合机构，该卡合机构使所述第一负载接触元件克服恢复力而保持在该第一负载开关元件闭合的位置上。在该变化方案中，然后在所述第一分离接触元件上设有机构以在下述高压开关装置的接通位置释放所述卡合机构，所述接通位置为，所述第一分离接触元件与所述第二分离接触元件形成电接触。在该变化方案中，第一负载接触元件在打开时不直接与第一分离接触元件一起导引并跟随第一分离接触元件的运动，如在负载开关元件闭合时所进行的那样（即，在第一负载接触元件相对于第二负载接触元件的运动过程中）。而是，通过在负载开关元件闭合时释放抓持第一负载接触元件的卡合连接、并且由于加载在第一负载接触元件上的恢复力（例如通过弹簧元件产生）突然地实现分离。由此确保实现特别短暂的断开时间，该短暂的断开时间有助于进一步抑制在负载开关元件中的放电电弧的形成。为此在第一分离接触元件上或在承载该第一分离接触元件的构件上，例如可以设置相应的机构，如一个随动凸起或类似的突起部，该机构在碰撞到卡合机构的一个元件上时自动与第一负载接触元件脱离。在此，重要的是，负载开关元件的打开在这样的时间点实现，即，在该时间点上分离开关元件仍然闭合，由此使在负载条件下实现的断开过程最终安全且可靠地于负载开关元件中实现，该负载开关元件相应地设置用于接通电弧的抑制或熄灭。

以有利的方式，本发明的高压开关装置具有三个端子，即，连接到汇流条的端子、连接到引出的分接导线的端子以及接地端子，其中，所述负载开关元件设置在连接到引出的分接导线的端子上。在此还可以通过所述分离开关元件和负载开关元件使所述引出的分接导线以可选择的方式与所述汇流条电连接、与地电连接、然而或者与所有的电连接分离。

因为对于整个高压开关，通常在这些区域中使用的交流电的三个相位必须同时接通，所以使一个高压开关由三个根据本发明构造的高压开关装置构成。以适宜的方式，然后使这三个高压开关装置这样设置，即，在使用设有金属片的盘体时，使所有三个高压开关装置的盘体优选配置在一个共同的旋转轴线上，这些盘体通过一个单独的驱动件（以机器或人工的方式）来驱动。

附图说明

参照附图、结合以下说明的实施例阐述本发明的其他优点和特征。在此示出了：

图1为本发明的高压开关装置的第一结构设计变化方案在第一接通位置的截面图，其中，引出的分接导线与其他电连接分离；

图2为图1的高压开关装置的实施例在第二接通位置的对照示意图，其中，引出的分接导线与汇流条连接；

图3为图1的高压开关装置的实施例在第三接通位置的对照示意图，其中，引出的分接导线与地电连接；

图4为本发明的高压开关装置的第二实施变化方案的对照以上附图的在第一接通位置的截面图，其中，引出的分接导线完全与所有电连接分离；

图5为图4的高压开关装置的实施例在一个接通位置的对照示意图，其中，一个引出的分接导线与汇流条连接；

图6为图4的高压开关装置的实施例在另一个接通位置的对照示意图，其中，一个引出的分接导线与地连接；

图7为一种用于三个相位的高压开关的局部敞开的示意图，该高压开关由三个相继布置的、根据图1至图3的实施例的高压开关装置构成；

图8为图7的高压开关具有完全封闭的壳体的三维示意图；

图9为与图7相对照的一种高压开关的示意图，该高压开关由根据图4至图6的实施例的高压开关装置构成；

图10为图9的高压开关具有完全封闭的壳体的示意图；

图11以两个示意图a和b示出了高压开关的第三实施变化方案在连接两个开关触点的第一接通位置的主要元件的示意图，其中，在图11b的示意图中接触片的一部分敞开用以清楚显示且更好地示出位于接触片之下的元件；

图12以两个示意图a和b示出了图11的结构变化方案中的高压开关在使第二触点对相互电连接的第二接通位置的相同的主要元件的示意图，其中，这里在图b的示意图中也使接触片的局部敞开用以更好地清楚显示位于接触片之下的结构；

图13为在图11和图12示出的实施变化方案的具有主要元件的高压开关在一个中间位置的示意图，在该中间位置上开关打开并具有打开的分离开关元件和打开的功率开关元件，这里在图b的示意图中也使接触片的一部分敞开用以更好地清楚显示位于接触片之下的结构；

图14为图11至图13的具有主要元件的高压开关在一个接通位置的示意图，在该接通位置上分离开关元件闭合，然而功率开关元件仍打开，其中，在图14b的示意图中再次使接触片局部敞开以清楚显示位于接触片之下的结构；

图15以两个示意图a和b示出了在图14a和图14b示出的中间位置相对照的接通位置关于用于第二触点对的开关触点的建立的示意图，在图b中再次使接触片局部敞开；

图16为在一个时间顺序上图11至图15的高压开关在接通分离过程时的过程示意图，以清楚显示通过释放卡合机构而产生的快速的负载开关元件的断开过程；以及

图17为用于卡合元件的释放装置作为卡合装置的组成部分的详细示意图。

具体实施方式

附图中以示意图的形式一共示出了本发明高压开关装置的三个实施变化方案，还示出了具有这种类型的相继布置用于交流电三个相位的高压开关装置的高压开关。

在图1至图3中，这里首先示出了在三个不同接通位置上的本发明的高压开关装置的第一实施变化方案。该高压开关装置1包括设置在壳体2中的盘体3。盘体3具有位于中心的内啮合的开孔4，驱动件的旋转轴线或驱动轴相对于该盘体能够以不可转动的方式穿过该开孔。

盘体3在径向方向从开孔起构成有不同宽度的延伸部。较宽的扩展部区段延伸经过略大于180°的角度范围，在该扩展部区段中作为触点嵌入一个金属片5。该金属片5是高压开关装置1的分离开关元件的第一分离触点的组成部分。而且，在盘体3上还形成一个导向滑轨6，在该导向滑轨中一共设置两个在径向方向向外可运动的、分别通过各一个弹簧7径向向外预紧的受压件8。

围绕开孔4的中心以各120°错开地设置一共三个触点，即，汇流条触点9、接地触点10和分接触点11。所有提到的触点都设有滑动触点12、12a，这些滑动触点设置在这样的位置上，即，在该位置，滑动触点能够根据盘体3的旋转角度而与金属片5接触。

同时形成第二分离开关触点的分接触点11与真空开关管14的第一负载开关触点13直接电连接和机械连接。第一负载开关触点13在真空开关管14中可轴向地朝向相对于真空开关管14固定的第二负载开关触点15的方向运动、或从该第二负载开关触点离开。为此，分接触点11整体、即连同其滑动触点12a在相对于中心开孔4的径向方向上、并且由此在真空开关管14的轴向方向上可运动。第一负载开关触点13借助于弹簧（这里未示出）在打开位置预紧，在该打开位置上，该第一负载开关触点与第二负载开关触点15分离。

分接触点11与辊子16固定连接，该辊子在导向滑轨6上沿着其运行。因此，当盘体3通过穿过开孔4的旋转轴线线或旋转轴线运动时，通过导向滑轨6可控地引起分接触点11在径向方向的运动。因此，金属片5的扩展部在径向方向（相对于开孔4）上这样选择，即，能够实现分接触点11在该方向上的移动，而不会使配置给该分接触点11的滑动触点12a与金属片5例如脱开。

在图1中示出高压开关装置1处于使分接触点整体电分离而不与其他的线路件连接的位置上。尽管金属片5与分接触点11形成连接，但是与第一分离接触元件的其他组成部分、即与汇流条触点9的或接地触点10的滑动触点12都不连接。同时，还使第一负载开关触点13与第二负载开关触点15脱开，从而使负载开关元件以真空开关管14的形式位于打开位置。那么，由滑动触点12、12a和金属片5构成的分离开关元件的打开位置可以与标准一致地制成可见的，即，或者将高压开关装置1的壳盖设计成透明的并由此是直接可见的，或者使穿过开孔4的旋转轴线或开关轴设有相应的直接可视化显示盘体3位置的标记。

在图2中示出了高压开关装置1的另一个接通位置。该接通位置通过使盘体3从图1所示的位置顺时针旋转60°来实现。在该位置上建立了汇流条与分接导线之间的电接触，其中，汇流条触点9以其滑动触点12经由金属片5和滑动触点12a与分接触点11连接，并且其中，与滑动触点12a直接电连接的负载开关触点13在真空开关管14中与第二负载开关触点15形成电连接。在盘体3运动到这里所示的接通位置上时，首先，在负载开关触点13、15于真空开关管14中闭合之前先使汇流条触点9的滑动触点12与分接触点11的滑动触点12a之间建立电连接，即，通过使金属片5被这两个滑动触点12、12a接触到。这一点能确保实现的原因是金属片5沿着延伸的周长相应地大于汇流条触点9与分接触点11之间的120°的角度距离。以这种方式首先使分离开关元件闭合。然后，在盘体3于顺时针方向继续运动时，分接触点11以其辊子16在导向滑轨6上这样行驶，以引起整个分接触点11在径向方向上可见的向外的运动，从而将负载开关触点13压向第二负载开关触点15，进而在真空开关管14中闭合触点。在导向滑轨6上的路径末端，分接触点11以其辊子行驶到受压件8上，该受压件通过弹簧7加载被径向向外施压，并由此通过可靠地消除可能尚且存在的闭合行程而在真空开关管14中实现可靠的触点闭合。

在图3中示出了高压开关装置1的又一个接通位置，由图1所示的位置逆时针旋转60°到达该接通位置。在该接通位置上，通过使接地触点10与分接触点11连接并且使负载开关触点13和15相互接触，建立分接线路对地的连接。与图2所示位置的接通方式类似，这里也首先通过接地触点10的滑动触点12和分接触点11的滑动触点12a（它们通过金属片5电连接）使分离开关元件闭合，然后在盘体3继续运动时，使辊子16这样在导向滑轨6上行驶，以使分接触点11径向向外移动，并由此使第一负载开关触点13在真空开关管14中与第二负载开关触点15连接。同样在该接通位置上，通过弹簧7加载而径向向外预紧的受压件8用于在真空开关管14中实现可靠的触点闭合。

对于技术人员清楚且显而易见的是，这里所示的高压开关装置必须设有机械锁止件，该锁止件防止开关装置在能够使汇流条触点9与接地触点10电连接的接通位置上旋转。该锁止件通常设置在驱动机构中，驱动机构在此未详细示出。

在图4至图6中可以了解到示出了本发明的高压开关装置20的一个可替换的结构设计变化方案。这种装置20的元件与之前所示的元件以相应的和相同的方式构成的地方在该图中仍以相同的附图标记表示。由此，高压开关装置20也包括壳体2，在壳体中可旋转地设置有盘体3，盘体在中心具有内啮合的开孔4，用以连接旋转轴线或驱动轴。在此，沿着盘体3也设有金属片5，该金属片用作待接触元件和分离开关元件的、具体是第一分离开关触点的组成部分。同样存在有：相对于开孔4的中心以各120°间隔设置的汇流条触点9、接地触点10和可径向向外移动的分接触点11，分接触点在真空开关管14中与第一负载开关触点13电连接和机械连接，该第一负载开关触点又能够与固定的第二负载开关触点15形成电连接。在该详细显示的示意图中还能看到弹簧17，该弹簧迫使第一负载开关触点13位于打开位置上，在该打开位置上，该第一负载开关触点于轴向方向看与第二负载开关触点15相距最远，并由此使负载开关元件以真空开关管14的形式保持打开。

在汇流条触点9、接地触点10和分接触点11这些各个触点中又设有滑动触点12、12a，这些滑动触点可以接合到金属片5上并由此可以相互建立电连接。

在该结构变化方案中不同的是，分接触点11不具有辊子，而盘体3不具有导向滑轨。具体地说，在该结构设计形式中，在盘体3的确定位置上设置有永磁体19，在分接触点11上固定有永磁体18。在此，永磁体18和19这样设置，即，永磁体19分别以相同命名的极径向指向外侧，而永磁体18同样以相同命名的极在相对于开孔4的径向方向上指向内侧。由此，可以使永磁体18和19以这样的方式相对设置，即，使相同命名的极相向对置，并由此产生排斥。

在图4中示出了高压开关装置20处于与上文所述实施例的图1相同的位置上，通过触点的滑动触点12使汇流条触点9和接地触点10与金属片5脱开，使分离开关元件打开；而且同时，负载开关元件以真空开关管14的形式也处于打开位置，在此，第一负载开关触点13与第二负载开关触点15分开并且远离。同样对于该打开位置，与图1相应实施方案的是，与标准一致地构成相应的可见距离，该可见距离能够以上文所述的方式制成可见的。

在图5中示出了高压开关装置20处于与图2相同的位置上，在该位置上，汇流条触点9与分接触点11电连接。对此，首先，通过汇流条触点9的滑动触点12与金属片5的接触以及分接触点11的滑动触点12a与相同的金属片5的接触使分离开关元件闭合；然后，在分离开关元件当前的开关闭合时，通过盘体3的继续旋转以及永磁体19运动到永磁体18的区域中并且在相对设置的永磁体18和19的相同命名的极之间产生的排斥力的区域中，分接触点11相对于开孔4径向向外受压，并由此使第一负载开关触点13与第二负载开关触点15在真空开关管14中连接。那么在汇流条触点9与分接触点之间形成电连接。

在图6中示出了用于高压开关装置20的一个与第一实施例中图3所示接通位置相应的接通位置，在该接通位置上分接触点11与接地触点10连接。同样在此，首先，通过接地触点10的滑动触点12和分接触点11的滑动触点12a同时与金属片5接触，以使金属片5用于分离开关元件的闭合，然后，负载开关元件以真空开关管14的形式通过永磁体19和18的排斥力以及由此产生的第一负载开关触点13的运动而闭合。

在图7和图8中示出了用于交流电的三个相位的整个高压开关的构造，该高压开关在穿过开孔4的旋转轴线或驱动轴的方向上相继布置三个高压开关装置1。所有这三个高压开关装置在此由一个单独的驱动件来操作，从而使所有三个高压相位同时相应地接通。当然还可以实现，三个这样的高压开关装置1在多个分接线路（三个相位）上同时连通一个驱动件的各种各样的相继布置方案。因此，在图7中示出了壳体局部打开的高压开关装置的布置的示意图，在图8中示出了壳体封闭的高压开关装置的布置。同理，本发明的高压开关装置还应用在两相构造的交流电压网作为单极开关中，或者应用在用于连通分接线路的两个相位的二者结合，或者还用于直流电压网的导线的接通。

在图9和图10中相应地示出了用于所有三个相位的完整高压开关的相同形式的布置，即，该高压开关可以由根据第二实施例的高压开关装置20构成，同样也布置在一根单独的旋转轴线或驱动轴上。

在图11至图17中示出了本发明的具有原理上基本的组成部分的高压开关装置21的第三实施例。下面参照各个附图对该实施例进行说明，其中，具有相同附图标记的元件在附图中构造相同，并且在功能上如所述内容起作用。因此，对于单个附图的示意图，如果个别元件及其功能在该示意图中没有详细说明，那么可以追溯到并参考另一附图的示意图中对这些元件的相应说明。

而且，高压开关装置21也具有盘体23，该盘体支承在这里未示出的壳体中并且可以围绕旋转轴线22旋转。盘体23与中心的旋转轴线22一起位于三个分别以120°角度错置的接触端子之间，即，汇流条端子24、用于引出的分接导线的端子25和接地端子26。

在盘体23上，相对于盘体23位置固定地设置由导电金属、特别由铜材料构成的接触片，该接触片随着盘体23共同旋转。接触片27具有在其两侧、于纵向方向观察的端部区域上变厚的接触头28。

同样，在高压开关装置21中，围绕旋转轴线22以各120°角度错开地设置滑动触点29、30、31，其中，这些滑动触点这样定位，即，可以使每两个滑动触点29、30或31与接触片27的接触头28实现电接触。在此，滑动触点29相对于汇流条端子24配置，滑动触点30导引至与用于引出的分接导线的端子25连接的真空开关管32，滑动触点31与接地端子26接触。

盘体23上还成型有滑动导轨33，一个与真空开关管32的第一负载接触元件连接的辊子34在该滑动导轨上运行和滚动。

在图11中示出了处于这样的接通位置的高压开关装置21，在该接通位置上，通过汇流条端子24将汇流条、以及通过端子25将引出的分接导线共同连接到该高压开关装置上。因此，通过在该结构设计方案的高压开关装置21中构成的、形成为滑动触点29和30的分离开关元件与接触片27相互作用地实现闭合，而且，作为功率开关元件起作用的真空开关管32同样闭合，即，通过使第一功率接触元件运动经过在滑动导轨33上运行的辊子34以及与该辊子34刚性连接的接线柱35而被压向位于真空开关管中的第二负载接触元件，并与该第二负载接触元件形成电接触。在该接通位置上，电流可以从汇流条流入到引出的分接导线中。在图11中还可以看到两个螺旋弹簧36和37，它们在该接通位置张紧，并且在接线柱35上施加一个在第一负载接触元件的打开位置的方向作用的恢复力。通过具有卡合元件40的卡合机构（总体用附图标记39表示，在下面对其他附图的说明中仍将详细阐述）使接线柱35和相关的第一负载接触元件保持在闭合位置，并且克服由螺旋弹簧36和37施加的恢复力而得以保持，其中卡合元件接合到位于接线柱35上的凹槽或凹陷部38中（对此参照图13）。

在图12中示出了与图11相对照的接通位置，在该接通位置上，盘体23实际以240°逆时针旋转，以在该接通位置使用于引出的分接导线的端子25与接地端子26连接。

在图13中示出了第三实施例的高压开关装置21的打开位置。这里，该示意图也重新限定了该开关装置的主要元件。这里可以清楚看到，盘体23旋转到这样的位置上，即，在该位置，接触片27的两个接触头28不与任何滑动触点29、30或31形成电连接。因此，分离开关元件例如可以通过选择透明的壳体而可以从外界看到其处于打开位置，而不与任何滑动触点29、30、31接触。

辊子34位于在导向滑轨33上的靠近旋转轴线22的位置，接线柱35和与其连接的真空开关管32的第一负载接触元件复位，并由此使真空开关管32同样处于打开位置。相应地，卡合元件40从接线柱35的凹槽38中脱离。螺旋弹簧36和37释放，驱使第一负载接触元件朝着断开方向。特别在图13b中可以看到，在盘体23上除了导向滑轨33之外还设有随动凸起41，该随动凸起的作用在下文将详细说明。这种随动凸起41位于盘体上，而且以对称定位的方式位于被在图13b右侧所示的接触头28罩住的位置上。位于该位置的随动凸起41在图14b中可以看到。在图13b和图14b中还示出了在滑动导轨33中设置在接触头28下方区域中的斜坡42。

在图14中以示意图a和b示出了与图15相似的高压开关装置21的位置，即，该高压开关装置在即将到达完全闭合的位置之前。在此，图14示出了即将建立引出的分接导线与接地端子之间的完全接通锁定之前的位置；为了使分接导线接地，例如为了实现待实施的维修工作，因此图15示出了相应的在完全建立汇流条端子与引出的分接导线之间的接通锁定（以使分接导线与网络电压连接）之前的接通位置。

在这两个附图中可以清楚看到，在辊子34仍然在旋转轴线22上靠近导向滑轨33的区段沿着滚动的接通位置上，接触片27的变宽的接触头28已经与各个滑动触点（图14中的30和31，或图15中的29和30）形成接触。因此，在这两个示意图中，分离开关元件已经处于闭合的接通位置，而功率开关元件以真空开关管32的形式仍处于打开的接通位置。首先通过盘体23如在图14中逆时针继续旋转，或如在图15中顺时针继续旋转，通过在滑动导轨33上的导引，使辊子34继续从旋转轴线22向外运动离开，由此使接线柱35向外被推压离开旋转轴线22，并克服由螺旋弹簧36和37产生的恢复力，直到在卡合机构39的端部令卡合元件40卡合到接线柱35的凹槽38中，从而使功率开关元件、也就是其第一负载接触元件保持在闭合位置。在该路径的延续过程中，辊子34越过导向滑轨33的斜坡42，该斜坡具有向外额外高出2-3mm的凸部，也就是使辊子远离旋转轴线22，这样确保实现了，即使在多个接通过程以及相应的开关触点损耗之后仍然能够可靠地保持在真空开关管32中的接触。紧接着斜坡42，滑动导轨33再次朝旋转轴线22的方向回落。该斜披42通过为了起动闭合过程而增大的压力实现了真空开关管32形式的功率开关元件的闭合，从而确保实现了真空开关管32中的两个接触元件之间的导电的且可靠的接触，并且进一步降低了形成接通加载的危险。因为实现两个端子最终连接的过程通过真空开关管32中的闭合操作才能完成，所以真空开关管配备用于熄灭当前的接通电弧或阻止产生接通电弧。与此相对，设置在盘体23上的接触片27形式的分离开关元件以及所对应的滑动触点29、30或31可以设置在空气环境中，而不需要必须存在有灭弧介质，如SF₆。

在图16中通过上述实施例的高压开关装置21的四个按照顺序的接通位置示出了真空开关管32断开操作过程。在图16a中示出了这样的接通位置，在该接通位置上，分离开关元件和功率开关元件都闭合，并且引出的分接导线与汇流条电连接。在此，卡合元件40卡合在接线柱35的凹槽38中，并将该接线柱保持在真空开关管32中的闭合的接通位置上。因此，该局部示意图对应于图11所示的接通位置。如果现在要打开电连接使盘体23逆时针运动，那么分离开关元件保持电闭合，这是因为继续使接触头28与滑动触点形成连接。在此，辊子34离开滑动导轨33，这是因为接线柱35通过如上文所述的已经卡合的卡合元件40而保持在闭合位置，并且克服螺旋弹簧（这里未示出）的恢复力而得以保持。这一点在图16b中可以看到。在此还可以看到（在该图上方示出的接触头28的下方用虚线表示的），随动凸起41在该位置上接合在卡合机构39的释放杆43上。释放杆43支承在旋转支点44上。在盘体23朝逆时针方向继续运动时，随动凸起41使释放杆43与其接合的端部向外运动，由此使释放杆43的相对于旋转点44在另一侧的端部45向内摆动。该端部又作用在卡合元件40的端部46上，从而使卡合元件40的相对于旋转支点47与端部46相对设置的另一卡合端部48向外从凹槽38中摆动出来。

然后在盘体23的继续旋转运动过程中，如在图16d中所示，接线柱35通过这里未示出的螺旋弹簧朝旋转轴线22方向的力的作用而被驱使返回，辊子34又与导向滑轨33形成接触。这是真空开关管的打开过程，其中，通过使卡合元件40快速脱离卡合以及螺旋弹簧的作用力而确保实现短暂的接通过程。这里要注意的是，随动凸起在盘体23上的位置这样选择，即，使用于负载接触元件相互松脱的所述的释放过程（真空开关管的打开）在盘体为此必须的行驶路径的运行过程中执行；并且该过程在这样的期间中完成，即，在该期间，持续通过仍总是贴靠在滑动触点上的接触头28使分离开关元件持续闭合。因此，实际上受到电功率加载的断开过程最终在真空开关管中开始。

在图17a和b中（分别以前视图和后视图）再次放大示出了卡合机构39的元件。

这里再次可以看到各个元件之间的相互作用、在旋转支点44上围绕铰接的释放杆43，该释放杆以其端部45作用在卡合元件40的端部46上，以使卡合元件在释放杆43分开时从卡合的保持位置向外运动到释放位置。在此，通过弹簧50、51使卡合机构39在这样的位置上预紧，在该位置上卡合元件40相互对准，并具有较小的间隔，也就是说处于卡合位置，在该卡合位置上，卡合元件40在位于其作用范围内的凹槽38处接合在该凹槽中。通过啮合部49确保实现了，当随动凸起41接合在卡合杆43上并随着卡合杆运动时，两个卡合杆以及相关的两个卡合元件40同时向外运动。

附图标记列表

1    高压开关装置

2    壳体

3    盘体

4    开孔

5    金属片

6    导向滑轨

7    弹簧

8    受压件

9     汇流条触点

10    接地触点

11    分接触点

12、12a  滑动触点

13    第一负载开关触点

14    真空开关管

15    第二负载开关触点

16    辊子

17    弹簧

18    永磁体

19    永磁体

20    高压开关装置

21    高压开关装置

22    旋转轴线

23    盘体

24    汇流条端子

25    用于引出的分接导线的端子

26    接地端子

27    接触片

28    接触头

29    滑动触点

30    滑动触点

31    滑动触点

32    真空开关管

33    滑动导轨

34    辊子

35    接线柱

36    螺旋弹簧

37    螺旋弹簧

38    凹槽

39    卡合机构

40    卡合元件

41    随动凸起

42    斜坡

43    释放杆

44    旋转点

45    端部

46    端部

47    旋转点

48    卡合端部

49    啮合部

50    弹簧

51    弹簧

Claims (11)

1.一种高压开关装置，用于接通导体的电触点（9、10、11；24、25、26），所述高压开关装置具有分离开关元件（5、12、12a；27、29、30、31），所述分离开关元件具有至少能够以一个组成部分（5；27）通过驱动件而运动的第一分离接触元件（5、12；27、29、31）以及至少一个通过所述第一分离接触元件（5、12；27、29、31）的运动而能够与所述第一分离接触元件形成电接触的第二分离接触元件（12a；30）；并且，所述高压开关装置具有负载开关元件（14；32），所述负载开关元件具有第一和第二负载接触元件（13、15；35），所述第一和第二负载接触元件设置在其中间以熄灭和/或阻止接通电弧；其中，所述第一分离接触元件（5、12；27、29、31）构成为在通过驱动件引起运动时使第一负载接触元件（13；35）实现运动，以使所述负载开关元件（14；32）相对于所述第二负载接触元件（15）闭合或打开；其特征在于，所述第一分离接触元件（5、12；27、29、31）包括金属片（5；27）和第一滑动触点（12；29、31），所述金属片设置在通过旋转轴线（22）与驱动件连接的、可旋转的盘体（23）上，所述第一滑动触点与接触导体（9、10；24、26）连接，所述第一滑动触点根据所述盘体（3；23）的旋转角度位置而能够接合在所述金属片（5；27）上或与所述金属片分离。

2.根据权利要求1所述的高压开关装置，其特征在于，所述第一分离接触元件（5、12；27、31）构成为：在电连接闭合时，当所述第一分离接触元件（5、12；27、29、31）与所述第二分离接触元件（12a；30）已经建立电连接时，然后才使所述第一负载接触元件（13；35）运动至与所述第二负载接触元件（15）形成接触，以闭合所述负载开关元件（14；32）；首先使所述第一负载接触元件（13；35）运动至使所述负载开关元件（14；32）打开，直至中断电接触，然后使所述第一分离接触元件（5、12；27、29、31）脱离与所述第二分离接触元件（12a；30）的电接触。

3.根据前述任意一项权利要求所述的高压开关装置，其特征在于，所述第二分离接触元件具有用于接合到所述金属片（5）上的第二滑动触点（12a）；所述金属片（5）在径向方向从旋转轴线起具有扩展部，所述第二滑动触点（12a）能够沿着所述扩展部移动；在所述盘体（3）和所述第二分离接触元件（12a）上设有用于所述第二分离接触元件（12a）径向移动的机构（6、16；18、19），以实现所述第一负载接触元件（13）促使所述负载开关元件（14）接通的运动。

4.根据前述任意一项权利要求所述的高压开关装置，其特征在于，设有用于所述第一负载接触元件（13；35）径向移动的机构，所述机构包括位于所述盘体（3；23）上的导向滑轨（6；33）以及在所述导向滑轨（6；33）上运动的、接合到所述第一负载接触元件（13；35）上的或至少间接作用在所述第一负载接触元件上的辊子（16；34）。

5.根据权利要求4所述的高压开关装置，其特征在于，在所述导向滑轨（6）中，于负载开关元件（14）闭合的一个或多个接通位置的区域中，设有相对于所述旋转轴线径向向外受到弹性加载的、相对于其余部分的导向滑轨（6）可运动的受压件（8）。

6.根据权利要求4或5所述的高压开关装置，其特征在于，所述导向滑轨（33）具有斜坡，在到达所述第一负载接触元件（35）的闭合位置之前，所述斜坡使所述第一负载接触元件（35）径向向外运动。

7.根据权利要求3所述的高压开关装置，其特征在于，用于所述第二分离接触元件（12a）径向移动的机构（18、19）包括设置在所述盘体（3）和设置在所述第二分离接触元件（12a）上的永磁体（18、19），这些永磁体以相同命名的极相互对准。

8.根据前述任意一项权利要求所述的高压开关装置，其特征在于，所述第一负载接触元件（13；35）在打开位置受到恢复力冲击，在该打开位置，所述第一负载接触元件与所述第二负载接触元件（15）电分离。

9.根据权利要求8所述的高压开关装置，其特征在于，具有卡合机构（39），所述卡合机构使所述第一负载接触元件（13；35）克服恢复力而保持在所述负载开关元件（32）闭合的位置上；在所述第一分离接触元件（23）上设有机构（41），以在这样的接通位置上释放所述卡合机构（39），所述接通位置为，所述第一负载接触元件（35）与所述第二负载接触元件形成电接触。

10.根据前述任意一项权利要求所述的高压开关装置，其特征在于，具有三个端子，即，连接到汇流条的端子（9；24）、连接到引出的分接导线的端子（11；25）以及接地端子（10；26）；其中，所述负载开关元件（14；32）设置在连接到引出的分接导线的端子（11；25）上；并且其中，通过所述分离开关元件（5、12、12a；27、29、31）和负载开关元件（14；32）能够使所述引出的分接导线以可选择的方式与所述汇流条电连接、与地电连接、然而或者与所有的电连接分离。

11.根据权利要求1所述的高压开关装置，其特征在于，所述负载开关元件（14；32）是真空开关管。

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