CN103282989A - 用于变压器的断路器开关 - Google Patents

Abstract

一种用于中压应用的断路器单元，包括在外壳（8）内部的导电笔（7）。所述导电笔（7）在两个位置之间可移动，一个位置是位于所述外壳（8）内部的第一端子（3）和第二端子（6）之间提供电连接的操作位置，另一个位置是在所述第一端子（3）和所述第二端子（6）之间不存在电接触的断开位置。所述导电笔（7）包括在所述外壳（8）内部的第一致动部件（11），例如以磁铁的形式。断路器单元（10）还包括位于外壳（8）外部的第二致动部件（17），其中第一致动部件（11）和第二致动部件（17）形成非机械连接。

Description

用于变压器的断路器开关

技术领域

本发明涉及用于中压应用的断路器单元，包括在外壳内部的导电笔，所述导电笔在两个位置之间可移动，一个位置是位于外壳内部的第一端子和第二端子之间提供电连接的操作位置，另一个位置是在第一端子和第二端子之间不存在电接触的断开位置。

背景技术

美国专利申请公开号US4258410公开了一种具有连接导体（轨条或母线），地或断开（开路）的三种可能位置的变压器组件。使用外部机械组件旋转具有接触端子的变压器的整个组件以到达这些位置。

发明内容

本发明旨在提供一种改进的致动机构，用于连接和断开在开关装置中的变压器。

根据本发明，提供根据上面导言部分定义的断路器单元，其中断路器单元还包括位于外壳外部的第二致动部件，其中第一致动部件和第二致动部件通过外壳材料形成非机械连接。这样的非机械连接或无形连接可以例如是磁力连接。

在一个实施例中，第一致动部件包括第一磁铁，第二致动部件包括第二磁铁。这可以有效地形成非机械连接。作为替代，第二磁铁是电磁铁，由于电磁铁位于断路器单元的外部，它可无误地被供电。

在又一个实施例中，非机械连接是在第一致动部件和第二致动部件之间具有吸引力的磁连接。作为替代，非机械连接是在第一致动部件和第二致动部件之间具有排斥力的磁连接。

在另一个实施例中，导电笔枢转地安装至第一或第二端子。这允许使用非机械连接的导电笔旋转运动。导电笔可以有两个稳定位置，这允许可靠操作使用非机械连接的断路器单元以将导电笔安置于两个稳定位置中的一个。作为替代，导电笔具有一个稳定位置。这允许导电笔回到稳定（例如安全）位置，即使非机械连接无法操作。

在又一个实施例中，外壳包括允许容易组装断路器单元的对称的两半。在替代实施例中，外壳包括圆筒形部件和密封盖。尽管这个实施例需要更多空间，但是组装非常容易。

在又一个实施例中，断路器单元还包括在外壳外部的位置传感器，允许随时主动反馈断路器单元的状态。

附图说明

以下将使用多个示例性实施例和参考附图详细讨论本发明，其中

图1示出了根据本发明断路器单元的第一个实施例的示意性剖视图；

图2示出了根据本发明断路器单元的第二个实施例的剖视图；

图3示出了移除部分外壳的图2的实施例的透视图；

图4示出了图2的实施例的外部元件的透视图；以及

图5示出了根据本发明断路器单元的第三个实施例的剖视图。

具体实施方式

本发明实施例涉及一种用于提供断开用在（中压）开关装置或应用中的变压器的解决方案，变压器为了监控的目的广泛地用于从基本的开关单元到复杂的开关站的开关装置中。

为了维护目的或操作目的，开关装置可以经受若干类型的测试。这些测试中的一个是功率频率测试，对于功率频率测试需要断开开关装置中的变压器。例如可以通过降低或升高变压器（这是一个很重任务），或通过使用手动或电动驱动的断路器开关来实现断开。

在本发明的实施例中，利用完全绝缘的采用通过封装外壳8产生的非机械（例如磁）致动的断路器单元10来实现变压器的断开，即没有通过某种物理孔穿透外壳的机械连接。断路器单元10因此是完全绝缘并且不会造成任何有关高电压的问题，而结构仍然可以简单和紧凑。

图1示出了根据本发明第一个实施例的断路器单元10的示意性剖视图。在图1的顶部，示出了具有导体2的连接电缆1，连接电缆1连接到需要测量电压的开关装置的一部分，例如轨条或母线。该导体2设置有第一接触端子3。

在图1的底部，示出了具有导体5的电缆4，电缆4连接（硬接线）到变压器25。该导体5设置有第二接触端子6。提供在操作位置和断开位置之间是可移动的导电笔7，在操作位置上，第一接触端子3和第二接触端子6之间提供电连接（为了连接变压器25用于测量电压），在断开位置上，第一接触端子3和第二接触端子6之间不存在电接触。在所示的实施例中，导电笔7使用枢轴连接连接到第二接触端子6。

绝缘封装外壳8设置在连接电缆1和电缆4之间，在外壳8的顶部和底部使用密封件9，以便在绝缘外壳8的内部提供气密、干净和密封环境。绝缘外壳8例如由绝缘材料（例如聚碳酸酯）制造，这允许使用例如（注入）模制成型技术方便制造。聚碳酸酯的优点是透明，允许目测检查断路器单元10的模式或状态。

在所示的实施例中，导电笔7以枢轴方式连接到第二接触端子6，绝缘封装8设置有允许导电笔7旋转角度α的延伸部件（见垂直于通过电缆1和电缆4的轴线）。这将允许导电笔7和第一端子3在高电压环境下充分分离（例如10-15厘米）。提供将导电笔7预拉紧至与第一接触端子3接触的弹簧12。导电笔7包括在外壳内部的第一致动部件，在本实施例中，第一致动部件包括连接在导电笔7上的第一磁铁。

在绝缘外壳8的外部，致动组件以第二致动部件的形式提供，第二致动部件包括枢转条15（连接在外壳8外部的枢转点18）和从开关装置的前侧突出、允许手动致动断路器单元10的致动条16。枢转条15和致动条16都可以由绝缘材料制造，例如塑料材料。

导电笔7在离第二接触端子6的第一距离处设置有第一磁铁11。在一个具体实施例中，第一磁铁11位于靠近绝缘外壳8的内侧壁，例如使用连接到导电笔7的延伸元件11a（另参阅下面图2-4的实施例）。

枢转条15在离相关的枢转点18的第二距离处设置有第二磁铁17，第一距离和第二距离基本相等。在另一个实施例中，第二磁铁17可以实现为能从绝缘外壳8的外部得到电能的电磁铁。

第一磁铁11和/或第二磁铁17可以由现代永磁材料制造（例如包括复合材料和/或诸如钐钴、钕-铁-硼等的稀土材料），从而在第一磁铁11和第二磁铁17之间的相关距离处提供高的吸引力。

因此，第一致动部件（第一磁铁11）和第二致动部件（第二磁铁17）形成了非机械连接。

通过致动该致动条16，枢转条15围绕枢转点18旋转。当第二磁铁17靠近第一磁铁11，它们会彼此吸引，使枢转条15和导电笔7之间形成磁（非机械）连接。在示例性的实施例中，第一磁铁11和第二磁铁17之间的最小距离大约是0.5厘米。这允许通过移动致动条16来枢转导电笔7远离第一接触端子3。由于导电笔7电连接至变压器25，在操作中只有有限的电流会流经导电笔7（例如小于1A），从而允许使用通过磁连接提供的适度作用力分开导电笔7和第一接触端子3。

图2示出了根据本发明第二个实施例的断路器单元10的示意性剖视图，示出了断路器单元10内部元件，即在外壳8里面的元件。图3示出了移除部分外壳8的图2的断路器单元10的透视图，且还示出了外壳8的外部元件。图4示出了图2和图3的断路器单元10的外部视图。

在本实施例中，外壳8具有对称的形状，并且在所示的实施例中，电缆1和变压器25都位于外壳8的下面。导电笔7枢转地安装在第二接触端子6，且通过弹簧12被迫位于两个稳定位置中的一个上，即紧靠外壳8的顶部，或紧靠外壳的底部，即第一接触端子3。为了允许在外壳内部适当地移动导电笔7，笔7设置有大约位于笔7中间的导向部件14。

在进一步的实施例中，导电笔7不设置有弹簧12，并且依靠例如重力提供一个稳定位置（即与第一接触端子3接触）。

图3也示出了外部元件，即致动条16（这里以在附图中的垂直方向上平移的杆的形式）和枢转条15。枢转条15安装在枢转点18，与外壳内部的第二接触端子6的枢转点重合。第二磁铁17设置在枢转条15的端部，离其枢转点18的距离与第一磁铁11到它相关的枢转点（在第二端子6）之间的距离类似。

在图1的透视图中，清楚地示出提供尽可能靠近外壳的第一磁铁11的延伸元件11a。

在图4的透视图中，更清楚的示出了本实施例的复合外壳8，复合外壳8包括为对称的两半的外壳部件8a和8b。本实施例的外壳8是平的，因为空间仅允许导电笔7在上述讨论的两个极限位置之间运动。然而，应注意，两个外壳部件8a和8b以足以承受高电压环境的方式安装在一起，例如，采用镜面对称焊接（mirror welding）或粘合。

在图5的剖视图中，示出了本发明第三个实施例。载有被测量的电压的导体2和变压器25连接到断路器单元10的外壳8的顶部。本实施例的外壳8为圆筒状或罐状，通过底部上的密封盖8c、使用在盖8c、导体2、变压器25的电缆4与外壳8之间的（三个）接口处的密封件9来密封。

在本实施例中，导电笔7以枢转的方式安装在导体5的第二端子6上（即导电笔7能够在如图5所示的方向α枢转），在离第二端子6较短距离处，第二枢转点31设置在致动部件30被连接至的导电笔7中。在致动部件中设置有第一磁铁11。外壳8设置有允许致动部件30只向上和向下运动（即线性的平移运动）的导槽32。在图5所示的实施例中，弹簧12设置在靠近第二端子6的枢转点中，从而迫使导电笔7接触第一端子3。在本实施例中，断路器单元10的导电笔7具有两个稳定位置。

外壳8的盖8c进一步设置有可在操作中从外壳8的外部接近的导槽33，这为第二磁铁17提供了空间。当第二磁铁17更靠近第一磁铁11时，产生磁驱动力，且致动部件30被迫向下。因此，导电笔7移到断开位置，导电笔7的端部在远离第一端子3在高压环境中足够的距离处。

在图5的实施例的替代方案中，第一磁铁11和第二磁铁17之间的排斥力用于操作具有非机械连接或无形连接的断路器单元10。在这种情况下，没有提供预拉紧的弹簧12，结果是当第一磁铁11和第二磁铁17不在它们相互影响范围内时，导电笔7处在断开位置。换句话说，在这个实施例中，导电笔7具有一个稳定位置。当第二磁铁17向更靠近第一磁铁11移动时，产生排斥力驱动致动部件30，因此导电笔7处在它的操作位置，即向上接触导体2的第一端子3。

在这些实施例中，可以使用一个线性的致动杆34来实现第二磁铁17的运动。

在更进一步的实施例中，导电笔7可以实现为可替换的笔，例如，使用设置在绝缘外壳8内部的轨条或其他导向装置。然后致动器运动可以例如是在断开位置和操作位置之间的导电笔7的线性运动。绝缘外壳8的外部的致动机构也可以实现为线性致动器（例如通过直接在致动条16上提供第二磁铁17）。

为了（远程）发信号的目的，可以使用位置传感器来感测在“断开”位置的导电笔7的位置。如在图1-4所示的实施例中所示，位置传感器可以实现化为导电笔7上的附加的磁铁21，结合位于绝缘外壳8的外部的相应位置的磁簧传感器22。这种远程传感器也可以应用在图5的实施例中。在替代的实施例中，位置传感器可以基于光学测量，例如通过透明的绝缘外壳8进行的测量。

上面已经参考了如附图所示的多个示例性的实施例对发明的实施例进行了描述。某些部件或元件的修改和替换实现是可能的，并且都包含在所附权利要求所界定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于中压应用的断路器单元，包括在外壳（8）内部的导电笔（7），所述导电笔（7）在两个位置之间可移动，一个位置是位于所述外壳（8）内部的第一端子（3）和第二端子（6）之间提供电连接的操作位置，另一个位置是在所述第一端子（3）和所述第二端子（6）之间不存在电接触的断开位置，所述导电笔（7）包括在所述外壳（8）内部的第一致动部件（11），所述断路器单元（10）还包括位于所述外壳（8）外部的第二致动部件（17），其中所述第一致动部件（11）和第二致动部件（17）形成非机械连接。

2.根据权利要求1所述的断路器单元，其中所述第一致动部件（11）包括第一磁铁以及所述第二致动部件（17）包括第二磁铁。

3.根据权利要求2所述的断路器单元，其中所述第二磁铁（17）是电磁铁。

4.根据权利要求1-3任一项所述的断路器单元，其中所述非机械连接是具有在第一致动部件（11）和第二致动部件（17）之间的吸引力的磁连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的断路器单元，其中所述非机械连接是具有在第一致动部件（11）和第二致动部件（17）之间的排斥力的磁连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的断路器单元，其中所述导电笔（7）枢转地安装至所述第一或第二端子（3，6）。

7.根据权利要求1-6任一项所述的断路器单元，其中所述导电笔（7）具有两个稳定位置。

8.根据权利要求1-6任一项所述的断路器单元，其中所述导电笔（7）具有一个稳定位置。

9.根据权利要求1-8任一项所述的断路器单元，其中所述外壳（8）包括对称的两半（8a，8b）。

10.根据权利要求1-8任一项所述的断路器单元，其中所述外壳（8）包括圆筒形部件（8）和密封盖（8c）。

11.根据权利要求1-10任一项所述的断路器单元，其中所述断路器单元还包括在外壳（8）外部的位置传感器（22）。

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