CN103426679A - 大电流开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大电流开关装置，其具有发电机开关和后置于发电机开关的断路开关。发电机开关具有沿着轴线(A)取向的灭弧室壳体，其带有彼此电绝缘的两个电流联接壳体，其中的第一电流联接壳体可与发电机(G)导电地连接而第二电流联接壳体集成到断路开关中。断路开关具有带有构造为接触环的固定触头和构造为接触管的可动触头的接触组件。外表面成形到第二电流联接壳体中，在外表面上断路开关的接触管沿着轴线(A)可移动地来引导且导电地来支承。因此取消了单独的断路开关壳体且相应地大电流开关装置(HS)沿着轴线的结构长度缩短。

Description

大电流开关装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的大电流开关装置(Hochstromschaltvorrichtung)。这样的大电流开关装置具有发电机开关和后置于发电机开关的断路开关。断路开关可构造为独立的装置且被安装到大电流开关装置中，但通常构造为该装置的集成的组成部分并且与发电机开关一起形成结构单元，在其中发电机开关具有沿着轴线定向的灭弧室壳体，其带有彼此电绝缘的两个电流联接壳体(Stromanschlussgehaeuse)，其中的第一电流联接壳体可与发电机导电地相连接而第二电流联接壳体集成到断路开关中。断路开关包含带有构造为接触环的固定触头和构造为接触管的可动触头的接触组件。在断路开关闭合时，接触管导电地接触接触环。在断路开关打开时，接触管在形成规定的隔绝空气的隔离段(Trennstrecke)的情况下保持与接触环有间距。

背景技术

开头所提及的类型的、带有发电机开关和断路开关的大电流开关装置在瑞士苏黎世ABB瑞士有限公司的产品手册“Generator Circuit-Breakers Application Guide”，ABB版权，1HC007919 E02-S/AA10中来说明。该大电流开关装置的断路开关具有一个移动到另一个中的两个柱体，其中的一个固定地保持在大电流开关装置中并且用作断路开关的壳体，而另一个借助于机械驱动器沿着大电流开关装置的轴线可移动地支承在断路开关壳体中。该可伸缩式地移动的柱体以导电的方式与断路开关壳体相连接并且用作断路开关的接触组件的可动触头。接触组件的固定触头集成到发电机开关的电流联接壳体中。在断路开关闭合时，接触管插入接触环中并且然后将发电机开关与安装在断路器壳体处的电流联接部(Stromanschluss)相连接。在打开时，接触管与接触环分离。在此形成的隔绝空气的隔离段隔绝发电机开关并且因此将可与发电机开关导电地相连接的发电机与断路开关的电流联接部且因此与高压电网的可与该电流联接部导电地相连接的变压器隔绝。

文件DE 197 01 827 A1说明了一种带有发电机开关和与此相连接的推式断路开关(Schubtrennschalter)的大电流开关装置。断路开关的固定的接触件位于发电机开关处，而可轴向移动的且实施成管状的接触件通过隔离段相间隔地支承在断路开关的壳体中。在桥接隔离段且因此闭合断路开关时，可动的接触件被轴向地从壳体中移出并且然后接触在发电机开关处的固定的接触件的内表面。

文件EP 0 070 794 A2公开了一种包括真空开关的负荷开关和电气串联的且可在轴向上移动的断路开关。真空开关的可动触头从真空开关的壳体中突出并且与断路开关的构造为接触销的触头固定地连接。断路开关的配对触头(Gegenkontakt)构造成柱状并且尤其在断路开关的打开的状态中、即电气地且机械地与接触销相间隔地支承在曲柄传动机构上，配对触头借助于其可轴向移动。

发明内容

如其在权利要求中所说明的那样，本发明目的在于提供一种大电流开关装置，其特征在于紧凑的结构和较小的空间需求。

根据本发明的大电流开关装置包含发电机开关和后置于发电机开关的断路开关。发电机开关具有沿轴线取向的灭弧室壳体，其带有彼此电绝缘的两个电流联接壳体，其中的第一电流联接壳体可与发电机导电地连接而第二电流联接壳体集成到断路开关中。断路开关具有带有构造为接触环的固定触头和构造为接触管的可动触头的接触组件。接触管在断路开关打开时在形成隔绝空气的隔离段的情况下保持与接触环有间距。在断路开关闭合时，接触管导电地接触接触环。外表面成形(einformen)到第二电流联接壳体中，断路开关的接触管在外表面上沿着轴线可移动地来引导且导电地来支承。尤其还在断路开关的打开的状态中断路开关的接触管沿着轴线在第二电流联接壳体的外表面上被可移动地引导并且导电地支承。

在根据本发明的大电流开关装置中，断路开关的一个壳体集成到发电机开关的第二电流联接壳体中。因此取消了单独的断路开关壳体且相应地根据本发明的大电流开关装置沿着轴线的结构长度缩短。相应地，大电流开关装置特征在于紧凑的结构和较小的空间需求。

接触管的两个端侧相应可包含接触指的围绕轴线来引导的轮缘(Kranz)，其中的第一轮缘在形成电气的滑动接触的情况下安置在外表面上，并且在断路开关打开时第二轮缘和接触环轴向限制隔离段而在断路开关闭合时第二轮缘导电地接触接触环。

断路开关可具有轴向引导接触管的至少一个转动保险部(Drehsicherung)。该至少一个转动保险部可具有轴向取向的至少一个导轨以及可移动地支承在导轨中的至少一个滑动体。该至少一个导轨可集成到第二电流联接壳体中或者到接触管中。

在第二电流联接壳体中可布置有传动机构，其带有引导通过第二电流联接壳体的驱动轴和以轴向力来加载接触管的从动元件。传动机构可包含曲柄(Schubkurbel)，其带有实施为杠杆的且铰接在接触管的刚性地保持在接触管中的支承星(Tragstern)处的从动元件(Abtriebselement)。

在大电流开关装置的有利的第一实施形式中，可将用于发电机开关的接触组件的可动的开关件(Schaltstueck)的驱动器和用于断路开关的接触管的驱动器引导到第二电流联接壳体中。

在大电流开关装置的有利的第二实施形式中，可将用于断路开关的接触管的驱动器引导到第二电流联接壳体中而将用于发电机开关的接触组件的可动触头的驱动器引导到第一电流联接壳体中。

在大电流开关装置的有利的第三实施形式中，可将接触环布置在可与高压变压器连接的导出部(Ableitung)处。

附图说明

接下来根据附图来详细地阐述现有技术和本发明的实施例。其中：

图1显示了根据现有技术的带有发电机开关和后置于发电机开关的断路开关的沿着轴线取向的大电流开关装置的侧视图，在其中断路开关闭合，

图2显示了根据本发明的大电流开关装置的相应于图1示出的第一实施形式，在其中断路开关闭合，

图3和图4分别显示了根据本发明的大电流开关装置的相应于前面的附图示出的两个另外的实施形式中的一个，其中，断路开关打开，以及

图5以等轴图示显示了对沿着V-V引导的、通过根据图3的大电流开关装置的剖面的在箭头的方向上引导的斜视图。

附图标记清单

A 轴线

G 发电机

GA1,GA2 发电机导出部的区段

HS 大电流开关装置

T 变压器

10 壳体

11 腿

12 极壳体(Polgehäuse)

13,14 支撑绝缘体

20 发电机开关

21 灭弧室壳体

22 灭弧室绝缘体

23,24 电流联接壳体

25 外表面

26 联接环

30 断路开关

31 固定的接触件，接触环

32 可动的接触件，接触管

321,322 接触指的轮缘

323 支承星

33 断路开关壳体

34 联接环

35 驱动轴

36 转动保险部

361 导轨

362 滑动体

37 传动机构

371 杠杆，从动元件。

具体实施方式

在所有的附图中相同的附图标记涉及起相同作用的部件。在图1中示出了根据现有技术的大电流开关装置HS，而在图2至图5中示出了根据本发明的大电流开关装置HS的三个实施形式。

在所有的附图中，大电流开关装置HS布置在隔绝空气的和接触保护的、通常金属的且构造成箱状或管状的壳体10中，它的面向观察者的侧面被移除。在大电流开关装置HS的所有四个实施形式中，壳体10靠在具有腿11的极框架(Polrahmen)12上。在极框架处相应固定有四个支撑绝缘体13、14、15和16中的至少一个。这些支撑绝缘体支承大电流开关装置HS并且使其相对于接触保护的壳体10电绝缘。支撑绝缘体可构造成空心的且用于穿引驱动轴以操纵大电流开关装置HS的接触组件。

沿着水平的轴线A取向，大电流开关装置HS包括发电机开关20和后置于发电机开关的断路开关30。

发电机开关20具有沿着轴线A取向的灭弧室壳体21，在其中布置有灭弧室的不可见的、适合于引导额定电流和适合于中断短路电流的接触组件。灭弧室壳体21具有通过灭弧室绝缘体22彼此电绝缘的两个电流联接壳体23和24。电流联接壳体23支撑在支撑绝缘体15上。该支撑绝缘体构造成空心的并且在其内部中引导构造为绝缘件的、从附图中不可见的驱动轴。驱动轴在灭弧室内部中力配合地与发电机开关20的接触组件的可动的开关件相连接。在空心的支撑绝缘体15或者壳体10外部，驱动轴力配合地与发电机开关20的未示出的驱动器相连接。电流联接壳体24支撑在支撑绝缘体16上。在适当地设定灭弧室绝缘体22的尺寸的情况下可取消该支撑绝缘体。发电机开关20具有联接环26。在将大电流开关组件HS安装到示意性地示出的、带有区段GA1和GA2的发电机导出部中时，该环借助于柔性的、带状的导电体与从发电机G出来的区段GA1导电地连接。

在根据现有技术的大电流开关装置中(图1)，形成断路开关30的接触组件的固定的接触件的接触环31集成到电流联接壳体23中。断路开关30的接触组件的与接触环31共同作用的、可沿着轴线A移动的接触件构造为接触管32并且以导电的方式可伸缩式地移动地支承在断路开关30的固定的、导电的壳体33中。断路开关壳体33靠在两个支撑绝缘体13、14上并且在它的背对发电机开关20的端部处具有联接环34，其可借助于柔性的导电体导电地与发电机导出部的第二区段GA2连接。支撑绝缘体13构造成空心的并且在其内部中引导从图1中不可见的、构造为绝缘件(其在断路开关壳体33的内部中力配合地与接触管32而在支撑绝缘体13或者壳体10外部力配合地与断路开关30的未示出的驱动器相连接)的驱动轴。

在大电流开关装置HS的在图1中示出的位置中，接触管32以导电的方式驶入接触环31中。断路开关30那么闭合。在大电流开关装置HS安装到从发电机G出来的发电机导出部中之后，断路开关30那么在发电机开关20闭合时将发电机G与输入到高压电网中的一变压器T相连接。如果断路开关30打开，那么接触管32在形成隔绝空气的隔离段的情况下保持与接触环31有间距。断路开关30然后使发电机开关20并且因此还使与发电机开关20导电地连接的发电机G与变压器T或与高压电网分离并且那么具有隔绝空气的、满足所规定的要求的隔离段。

根据图1的根据现有技术的大电流开关装置HS的几何尺寸在径向上通过这两个电流输送壳体23和24的、断路开关壳体33的、接触环31的以及接触管32的由待传输的额定电流所预设的直径来确定而在轴向上通过发电机开关30和断路开关20的长度的总和来确定。发电机开关20的长度主要通过灭弧室绝缘体22和这两个相应包围一定的排出体积(Auspuffvolumen)的电流联接壳体23和24来确定。断路开关30的长度主要通过断路开关壳体33、隔离段以及接触环31来确定，其中，断路开关壳体33适合于至少容纳接触管32并且在切换断路开关30时以导电的方式来引导它。

在根据图2至图4的根据本发明的实施形式中，将基本上平滑的、柱状的外表面25成形到发电机开关20的两个电流联接壳体23、24中的一个中，断路开关30的接触管32在外表面25上沿着轴线A可移动地来引导且导电地来支承。由此显而易见地节省单独的断路开关壳体33且同时还使所示出的大电流开关装置HS的长度相对于根据图1的大电流开关装置相应缩短。具有外表面25的电流联接壳体23或24容纳从图2至图4不可见的、由断路开关30的未示出的驱动器操纵的传动机构。尤其还在断路开关的打开的状态中沿着轴线A在第二电流联接壳体23的外表面25上可移动地来引导且导电地来支承断路开关30的接触管32。

在根据图2的实施形式中，由绝缘体15支撑的电流联接壳体23具有两个壳体穿引部(Gehäusedurchführung)，其中的一个设置用于发电机开关的在空心的支撑绝缘体15中所引导的驱动轴而另一个设置用于断路开关的以附图标记35所表示的驱动轴。在现有技术中根据图1示出的空心的支撑绝缘体13取消，但在需要时也可设置且那么容纳驱动轴35且那么附加地支撑电流联接壳体23。在根据图1的断路开关壳体33集成到电流联接壳体23中之后，支撑绝缘体14现在仅保持接触环31和联接环34。

在根据图3和图4的实施形式中外表面25成形到发电机开关20的电流联接壳体24中。用于接触管32的驱动轴35由那么构造成空心的支撑绝缘体16引导到电流联接壳体24中。用于发电机开关20的接触组件的可动的开关件的驱动轴由空心的支撑绝缘体15引导到电流联接壳体23中。在灭弧室绝缘体22的机械负载能力足够的情况下还可取消支撑绝缘体16。另外不同于根据图2的实施形式，联接环26现在安装在电流联接壳体23处且相应地发电机开关20的接触组件的可动的开关件与联接环26导电地相连接。从根据图1的大电流开关组件出发，那么在制造根据图3和图4的大电流开关组件时可实施以下待简单地实施的制造步骤：

移除接触环31和联接环26，

将外表面25成形到电流联接壳体24中，

将接触管32装配在电流联接壳体24处，

将联接环26安装在电流联接壳体23处，以及

在将灭弧室安装到大电流开关装置HS之前在支撑绝缘体15处将灭弧室旋转180°。

对于根据图3的大电流开关组件HS，通常仅还需要两个支撑绝缘体14和15。在根据图4的实施形式中，不同于根据图2和图3的两个实施形式，接触环31直接模制到发电机导出部GA的与高压变压器T相连接的区段GA2处。由此不仅取消了断路器壳体33和支撑绝缘体14，而且取消了联接环34和柔性的导电体。因此大电流开关装置HS的结构长度附加地缩短了由联接环34和柔性的导电体的尺寸所确定的数值。如之前在根据图3的实施形式中所说明的那样，必要时还可取消空心的支撑绝缘体16。

从图5中可看出接触管32在根据图3的实施形式中但是还在根据图2和图4的实施形式中以及在根据本发明的大电流开关装置的另外的未示出的实施形式中在两端侧处相应承载接触指的围绕轴线A所引导的轮缘321和322以及转动保险部36和之前提及的、现在以附图标记37表示的用于在切换过程中移动接触管32的传动机构。轮缘321的接触指在形成电气的滑动接触的情况下安置在外表面25上。轮缘322的接触指和接触环31在断路开关打开时(图3和图4)轴向限制隔离段。在断路开关闭合时(图2)，轮缘322的接触指导电地接触接触环31。

从图5中可见的转动保险部36负责在开关过程中沿着轴线A向左或向右移动的接触管32的轴向引导。转动保险部36具有轴向取向的至少一个导轨361以及可移动地支承在导轨中的至少一个滑动体362。该至少一个导轨361集成到电流联接壳体24中或到接触管32中且与导轨361共同作用的滑动体362反过来集成到接触管32中或者到电流联接壳体24中。导轨和滑动体通过成形或者通过利用固定件(典型地如螺栓)安装来集成到电流联接壳体24中或到接触管32中。有利地，设置有在周向上均匀地围绕轴线A分布的至少两个转动保险部36。

从图5中可见的传动机构37包含断路开关30的引导通过电流联接壳体24的驱动轴35和以轴向力来加载接触管32的从动元件371。显而易见地，传动机构构造为曲柄。该曲柄由驱动轴35来驱动。曲柄的构造为杠杆的从动元件371铰接到接触管32的刚性地保持在接触管32中的支承星323处。由此在切换过程中通过旋转驱动轴35以简单的方式实现打开或者闭合断路开关30。

代替曲柄，传动机构37也可包含心轴或齿形带。

Claims (10)

1. 一种大电流开关装置(HS)，其带有发电机开关(20)和后置于所述发电机开关的断路开关(30)，在其中所述发电机开关(20)具有沿着轴线取向的灭弧室壳体(21)，其带有彼此电绝缘的两个电流联接壳体(23,24)，其中的第一电流联接壳体(23,24)能够与发电机(G)导电地连接而第二电流联接壳体(23,24)集成到所述断路开关(30)中，在其中所述断路开关(30)具有带有构造为接触环(31)的固定触头和构造为接触管(32)的可动触头的接触组件，并且在其中所述接触管(32)在断路开关(30)打开时在形成隔绝空气的隔离段的情况下保持与所述接触环(31)有间距而在断路开关(30)闭合时导电地接触所述接触环(31)，其特征在于，外表面(25)成形到所述第二电流联接壳体(23,24)中，在所述外表面(25)上所述断路开关(30)的接触管(32)在断路开关打开时沿所述轴线(A)可移动地来引导且导电地来支承。

2. 根据权利要求1所述的大电流开关装置，其特征在于，所述接触管(32)的两个端侧相应包含接触指的围绕所述轴线(A)来引导的轮缘(321,322)，其中的第一轮缘(321)在形成电气的滑动接触的情况下安置在所述外表面(25)上，而在断路开关(30)打开时第二轮缘(322)和所述接触管(31)轴向限制所述隔离段而在断路开关(30)闭合时所述第二轮缘(322)导电地接触所述接触环(31)。

3. 根据权利要求1或2中任一项所述的大电流开关装置，其特征在于，所述断路开关(30)具有轴向引导所述接触管(32)的转动保险部(36)。

4. 根据权利要求3所述的大电流开关装置，其特征在于，所述转动保险部(36)具有沿轴向取向的至少一个导轨(361)以及可移动地支承在所述导轨中的至少一个滑动体(362)。

5. 根据权利要求4所述的大电流开关装置，其特征在于，至少一个所述导轨(361)集成到所述第二电流联接壳体(23,24)中或者集成到所述接触管(32)中。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的大电流开关装置，其特征在于，在所述第二电流联接壳体(23,24)中布置有传动机构(35)，其带有引导通过所述第二电流联接壳体(24)的驱动轴(35)和以轴向力来加载所述接触管(32)的从动元件(371)。

7. 根据权利要求6所述的大电流开关装置，其特征在于，所述传动机构(37)包含曲柄，其带有实施为杠杆的且铰接在所述接触管的刚性地保持在所述接触管(32)中的支承星(323)处的所述从动元件(371)。

8. 根据权利要求1至7中任一项所述的大电流开关装置，其特征在于，将用于所述发电机开关(20)的接触组件的可动的开关件的驱动器和用于所述断路开关(30)的接触管(32)的驱动器引导到所述第二电流联接壳体(23)中。

9. 根据权利要求1至7中任一项所述的大电流开关装置，其特征在于，将用于所述断路开关(30)的接触管(32)的驱动器引导到所述第二电流联接壳体(24)中而将用于所述发电机开关(20)的接触组件的可动触头的驱动器引导到所述第一电流联接壳体(23)中。

10. 根据权利要求9所述的大电流开关装置，其特征在于，所述接触环(31)布置在发电机导出部的可与高压变压器(T)相连接的区段(GA2)处。

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