CN102985989A - 电力开关 - Google Patents

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Abstract

一种电力配电开关，包括应力释放连接结构、闭合引导结构、恶劣天气屏蔽结构以及接触结构。

Description

电力开关
相关申请的交叉引用
本申请要求在全部目的上以于2010年4月18日提交的美国临时专利申请No.61/325360的优先权，其公开内容由此以引用的方式明确地结合到本文。
技术领域
本发明涉及商用配电，并具体涉及用于电力配电应用的开关。
背景技术
配电开关可设置为向高架配电线路提供非外弧电路中断。这种开关很适合于线路切换(包括分段和馈线切换)、变压器切换、电缆切换等。这种开关经常设置为群操作，例如单个操作机构切换所有配电相。这种群操作开关可提供地平面手动操作手柄或防破坏钩棒操作手柄。这些开关包括中断器，所述中断器提供同时闭合三极相间中断。
尽管有许多种配电开关的结构，例如美国伊利诺斯州芝加哥的S&C ElectricCompany生产的Omni-Rupter
Figure BPA00001641936600011
开关，但是这种开关的结构和功能的不断改进确保了增强的操作性能和可靠性。
附图说明
图1是根据现有技术的配电开关的透视图。
图2是到配电开关的开关的端子连接件的透视图。
图3是图2的端子连接件的侧视图。
图4是配电开关的接触组件的俯视透视图。
图5是图4的接触组件的放大图，其中接触弹簧被移除以便观察。
图6是配电开关的刀片组件的透视图。
图7是图6的刀片组件的刀片凸轮的透视图。
图8是图7的刀片凸轮的侧视图。
图9是图7的刀片凸轮的俯视图。
具体实施方式
图1示出了配电开关10，其包括安装构件12，所述安装构件使得开关10能够被安装到电线杆14。许多另选的安装结构也是可能的。开关10包括多个相位断开和切换组件16，并且在开关10的应用中，包括对应于三相配电系统的三个组件16。每个组件16都被联接到执行机构18，用于同时操作。
每个组件16包括例如真空中断器的电流中断器20、刀片组件22、刀片接触组件24、以及端子连接件26。
诸如开关10的开关包括枢转铰链，以允许刀片组件22在开关断开和闭合期间旋转。用于支撑配电系统的高压导体的端子衬垫可被包含在铰链设计中。在本发明的结构出现以前，典型的构造使用单轴旋转接触件。这种构造对于导体与铰链端子衬垫之间的对齐很敏感，也就是说，导体需要与铰链端子衬垫很好地对齐，以防止铰链结构的偏载。对于大尺寸导体，难以一致对齐并支承导体于铰链端子衬垫上而不向铰链端子衬垫施加偏置或扭转负荷。铰链组件的偏置或扭转负荷会导致开关闭合期间开关的刀片与簧片之间的不均匀接触力或不对齐。
参照图2和图3，端子连接件26被示出，并且包括球形铰接接头28。铰接接头28包括刀片端子部30、以及紧固到绝缘体34的铰接端子部32。刀片端子部30形成有半球形或凸形表面部36。铰接端子部32安装到刀片端子部30上，并形成有与凸形表面部36相对应的半球形或凸形表面部38，使得相互作用的表面部36与38用作轴承。另外，表面部38可形成有与部分36接触的按钮、凸起部或其它突起物，以确保良好的电接触。
刀片30和铰链32均形成有供杆40延伸穿过的孔(未示出)，杆40紧固到绝缘体34上。杆具有开槽端36，紧固夹37在所述开槽端上将刀片28和铰链30以及垫圈和垫片(必要时)紧固到绝缘体。弹簧44设置在垫圈46之间以提供夹持力，从而确保铰链部32与刀片部30始终保持接触。可使用其它的紧固和偏置技术，包括锁紧、镦锻等。另外，形成于铰链部32中的孔可形成为槽48，从而允许所述铰链部绕杆40旋转360度，而且另外向上(图2)和向下(图3)旋转预定量，例如在大约10和15度之间，例如13度；以及允许所述铰链部绕其纵向轴线扭转大约+/-5度之间，例如3度。
铰链部32的偏置、扭转和旋转形成为不会影响与刀片30的接触力或限制端子连接件26。
由导体对齐和加载端子连接件26也可影响刀片和接触件的接合，从而导致不均匀或过度的接触力和相应的接触磨损。异常的接触力和接触磨损会减小端子连接件的电流承载能力。参照图4-5，接触组件50是簧片型，而且包括簧片56的相应簧片指部54的多个(示出了两个)簧片按钮52，簧片按钮52在形成于引导指部60中的孔58中浮动。浮动簧片按钮布置允许上部簧片和下部簧片之间的接触力均匀。
引导指部60的宽度和簧片指部54的偏转强制使得簧片56对齐并在刀片30的大表面面积上逐渐传播接触力。当闭合刀片到高电流故障或类似通电情况时，引导指部60还提供灭弧表面。在故障闭合期间，引导指部的前端62实施预击穿电弧侵蚀，而簧片56的表面不受损坏。另外，引导指部60支撑簧片56，避免其由于接触弹簧64的偏置力以及在高电流情况下的电磁力而塌下，从而允许省除先前用于保持簧片56的间距的垫片组件。
在刀片30闭合期间，当引导指部60进入接触组件50中时，所述引导指部在刀片30上居中。如果刀片30错位，当引导指部60进入接触组件50中时，所述引导指部逐渐在刀片30上居中。引导指部以预设量间隔开，所述预设量大于刀片30的厚度，预设量例如是大约0.030英寸(0.762毫米)。引导指部60进一步包括减震器66和导向块68，减震器66和导向块68在安装块70上是可调节的，以便对齐并对中引导指部在簧片上。一旦引导指部60被对齐，簧片按钮52从孔58突起例如大约0.050英寸(1.25毫米)以与刀片30接触。
开关10对于每相都包括分流(shunt)中断器20。中断器20借助分流操作臂70与紧固到刀片30的凸轮72的接合而被操作。适当操作分流中断器16中重要的是，使臂70与凸轮72适当地闩锁，这是因为如果这样适当地闩锁会导致中断器16中的接触件不能正确地断开，并且电流不能被中断。甚至可能导致外部电弧和开关16的飞弧。
参照图6-9，凸轮72具有整体闭合特征74，以确保在闭合相关开关16之后操作臂70被移动到完全闭合并闩锁的位置。附加特征76是允许重置操作臂70的多角度凸轮表面。在开关16闭合期间，表面76将柔性臂70迫动到导电销78上。凸轮72上还具有突起的搁板80，搁板80用作防止在刀片30端部上形成冰的防冰屏蔽物。大量冰作为导电材料形成于刀片30的端部会防止开关16完全闭合到接触组件50中。非导电材料被选择用于凸轮72，而允许凸轮72和防冰屏蔽物80作为臂70与接触组件50的引导指部60之间的介电屏蔽物。
凸轮72安装到相关开关16的刀片30。连接到刀片30的导电销78与凸轮72一体形成，例如通过现场模制而一体形成。在开关16的打开过程中，销78致动中断器20的操作臂70。一旦中断器20开始断开，销78就继续保持中断器20断开，直到臂70与销78不再接触。接着，臂70通过内部弹簧(未示出)的作用回到其闭合位置。在开关16的闭合期间，表面76将臂70抬高到销78上方。凸轮72上的一体形成的闭合挡块84确保中断器20被闭合、重置而且准备好用于下一操作。
尽管本发明描述了开关的数个实施例，但是将理解的是，本发明不限于这些结构。本发明的构思可结合任何数量的设备以及制造和使用这种设备的方法而被使用。
另外，尽管本发明的结构和方法允许具有各种变型和替换形式，但是在附图以及本文所述的实施方式中以示例的方式仅示出一些实施方式。然而，可以理解的是，本发明不限于所描述的特定形式，相反，本发明旨在覆盖所附权利要求限定的所有变型、替换和等同方式。
还应该理解的是，除非在本专利中使用语句“如本文所用的，术语‘_’被限定为表示…”或类似语句清楚地限定术语，否则绝非旨在明确地或隐含地将术语的意思限制为超出其一般或通常的含义，并且这样的术语也不应用来解释为限于根据该专利的任何段落进行的任何陈述的范围内(除了权利要求的语言)。至于在该专利末尾的权利要求中引用的任何术语，其都是以与单个意思一致的方式在该专利中进行引用，这样作是为了清晰而不至于使读者混淆，而绝不旨在使这些权利要求术语由于限制、暗含等而限于单一意思。除非一个权利要求的元素通过引用词语“……的装置”或“功能”而没有引用任何结构来限定，否则任何权利要求要素都不应基于35U.S.C.§112第六段来进行解释。

Claims (17)

1.一种用于开关组件的端子连接件，该端子连接件包括：
具有刀片端子部和铰接端子部的铰接接头，所述刀片端子部(30)形成有半球形或凸形表面部；
所述铰接端子部安装成用于在所述刀片端子部上进行相对运动，所述铰接端子部形成有与所述刀片端子部的所述凸形表面部以匹配的方式相对应的半球形或凸形表面部，从而使得所述铰接端子部的凸形表面部和所述刀片端子部的凸形表面部以轴承方式相互作用。
2.根据权利要求1所述的端子连接件，其中，所述铰接端子部的凸形表面部和所述刀片端子部的凸形表面部中的一者具有按钮、凸起部或突起物，以提供与匹配的凸形表面部的电接触。
3.根据权利要求1所述的端子连接件，其中，在所述刀片端子部和所述铰接端子部中在相应的凸形表面部内均形成有孔，杆延伸穿过这些孔，在所述杆上固定有保持器，并且在所述保持器与所述铰接端子部和所述刀片端子部中的一者之间设置有弹簧。
4.根据权利要求1所述的端子连接件，其中，所述铰接端子部相对于所述刀片端子部能够进行如下相对运动：旋转大约+/-10至15度；以及绕所述铰接端子部的纵向轴线扭转大约+/-5度。
5.根据权利要求4所述的端子连接件，其中，所述铰接端子部和所述刀片端子部之间的接触力不受所述铰接端子部相对于所述刀片端子部的旋转或扭转影响。
6.一种用于电力开关的接触组件，所述接触组件包括簧片型接触组件，所述簧片型接触组件包括设置在相应簧片指部上的簧片按钮，所述簧片按钮在形成于引导指部中的孔内浮动。
7.根据权利要求6所述的接触组件，所述接触组件包括第一引导指部以及与所述第一引导指部间隔开的第二引导指部，第一簧片指部和第二簧片指部分别与所述第一引导指部和所述第二引导指部相关，所述第一簧片和所述第二簧片中的每个都形成有簧片按钮。
8.根据权利要求7所述的接触组件，其中，间隔开的所述第一引导指部和所述第二引导指部具有用于在它们之间引导刀片的前端。
9.根据权利要求8所述的接触组件，其中，所述前端包括灭弧材料。
10.根据权利要求6的接触组件，其中，所述第一簧片指部和所述第二簧片指部是弹性的，所述第一簧片指部和所述第二簧片指部弹性偏转以在它们之间接纳刀片。
11.根据权利要求6所述的接触组件，其中，所述第一引导指部和所述第二引导指部支撑相应的第一簧片指部和第二簧片指部而防止所述第一簧片指部和所述第二簧片指部塌下。
12.根据权利要求6所述的接触组件，其中，所述第一引导指部或所述第二引导指部包括减震器和导向块，所述减震器和导向块能够被调节以便对齐和对中所述第一引导指部和所述第二引导指部。
13.一种电力开关，所述电力开关包括由分流操作臂操作的分流中断器，所述电力开关包括：
紧固到刀片上的凸轮，凸轮形成有闭合特征，以接合所述分流操作臂，从而在闭合所述开关的情况下将所述分流操作臂移动到所述分流中断器的完全闭合且闩锁的位置。
14.根据权利要求13所述的开关，其中，所述凸轮具有多个操作表面，所述多个操作表面中的一个表面接合所述分流操作臂，以重置所述分流操作臂和所述分流中断器。
15.根据权利要求13所述的开关，其中，所述凸轮具有防冰屏蔽物。
16.根据权利要求13所述的开关，其中，所述凸轮是非导电的。
17.根据权利要求13所述的开关，其中，所述凸轮安装到所述开关的刀片上，并且具有电联接到所述刀片的导电销。
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