CN103503105B - 开关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于中压开关装置的开关设备(1)、尤其是负荷隔离开关，其具有用于在开关设备(1)的断开过程中用于消除电弧的触头灭弧系统，以及具有与触头灭弧系统串联的、用于在主触头系统的断开状态中以及电弧熄灭时构成绝缘隔离段的主触头系统，所述开关设备具有紧凑的构造，在此推荐，所述主触头系统具有径向对置的第一静触头(2)和第二静触头(3)，以及借助设置在第一静触头(2)和第二静触头(3)中间的旋转支座(5)可转动的动触头(4)，该动触头(4)具有集成在其中的触头灭弧系统。

Description

开关设备
本发明涉及一种用于中压开关装置的开关设备、尤其是负荷隔离开关，其具有用于在开关设备的断开过程中用于消除电弧的触头灭弧系统，以及具有与灭弧系统串联的主触头系统，用于在主触头系统的断开状态中以及熄灭电弧时构成绝缘隔离段。
在由现有技术已知的开关设备中，触头灭弧系统设计用于熄灭电弧并且以真空开关管形式用于负荷隔离开关，一个主触头系统与该触头灭弧系统串联，该主触头系统设计用于在主触头系统的断开状态中在电弧熄灭时构成绝缘的隔离段，该主触头系统是隔离开关的可转动触头的形式，该隔离开关设置在充满绝缘气体的容器中，其中借助与隔离开关的可转动触头耦连的曲线导板或盘形凸轮将驱动运动传导给触头灭弧系统的真空开关管的动触头，因此在开关设备的断开过程中，触头灭弧系统通过曲线导板被断开，并且在主触头系统进入其断开状态中以构成绝缘隔离段之前熄灭电弧。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种前述形式的开关设备，其具有更紧凑的构造。
按照本发明所述技术问题在前述形式的开关设备中这样解决，即，主触头系统具有径向对置的第一静触头和第二静触头，以及借助设置在第一和第二静触头中间的旋转支座可转动的动触头，在动触头中集成有触头灭弧系统。
按照本发明的开关设备、换句话说是负荷隔离旋转开关的形式，具有径向对置的第一和第二静触头，和借助设置在第一和第二静触头中间的驱动轴可转动的动触头，该动触头设计用于可选择地在第一静触头和第二静触头之间构成导电连接，或用于断开第一静触头和第二静触头之间的导电连接，并且具有通过将触头灭弧系统集成在可转动的动触头中而成的紧凑构造，因为触头灭弧系统是主触头系统的动触头的一部分，因此也可以相对单独的、空间上并列设置部件而明显减低空间需求。这样设计的负荷隔离旋转开关可以设置在填充了绝缘气体、例如N2或类似气体的中压开关设备的容器中。
在本发明一种优选的设计方案中，该触头灭弧系统由真空开关管构成，其中，真空开关管的动触头连接销具有引导元件，通过该引导元件利用开关设备的曲线导轨能够导入驱动运动，用于断开或闭合触头灭弧系统。换句话说，通过设置在动触头连接销上的引导元件与开关设备的曲线导轨的配合作用可以简单地将驱动运动作为被动运动传至动触头连接销，所述曲线导轨例如设置在开关设备的电极的电极壳上，因此在实施主触头系统的动触头的旋转运动时，真空开关管形式的触头灭弧系统以简单的方式通过曲线导轨的构造相应地满足开关设备的要求，用于断开或闭合触头灭弧系统。
在本发明的另一种优选的结构设计中，第一静触头和第二静触头具有参照主触头系统的动触头的旋转运动的这样的周向延伸，即在断开过程的旋转运动中在主触头系统的动触头和开关设备的第一和第二静触头之间构成导电连接，而驱动运动通过引导元件和曲线导轨传导至真空开关管的动触头连接销中用于断开触头灭弧系统并且熄灭电弧。开关设备的第一静触头和第二静触头的这种周向延伸换句话说可以实现：在传入用于断开开关设备的旋转运动时首先借助引导元件和曲线导轨向真空开关管形式的触头灭弧系统的动触头连接销传入驱动运动，因此首先通过真空开关管的动触头连接销的被动运动断开触头灭弧系统并且熄灭电弧，然后在主触头系统的动触头进行继续的旋转运动的过程中，主触头系统的动触头断开与开关设备的第一静触头和第二静触头的导电连接并且构成绝缘隔离段，所述隔离段通过在断开状态中构成的、在主触头系统和第一和第二静触头以及真空开关管的断开的触头系统之间的间距构成。因此例如在按照本发明的开关设备中，其在可转动的动触头从接通位置旋转90°后达到具有所构成的绝缘隔离段的断开位置，所述周向延伸从第一静触头和第二静触头优选约从0°到30°，其中用于向触头灭弧系统的动触头连接销导入被动运动的曲线导轨设置在这个从0°到30°的旋转区域中，因此首先熄灭触头灭弧系统中的电弧并且接下来在继续转动中构成绝缘的隔离段。
在本发明另一种优选的结构设计中，所述主触头系统的动触头能够围绕360°旋转。在具有360°可转动性的主触头系统的动触头的这种设计中，主触头系统具有两个接通位置以及两个断开位置，它们分别相互错开90°，因此在不同的开关位置之间通过不同的曲线导轨构造实现触头灭弧系统的动触头连接销的不同控制，以便例如通过不同构造的曲线导轨实施不同于开关设备的断开过程的接通过程。
在本发明的一种优选的结构设计中，用于将驱动运动导入动触头连接销的曲线导轨被设计用于在开关设备的接通过程的旋转运动的过程中这样用于闭合触头灭弧系统，使得接通电弧仅可以在主触头系统中被点燃。在隔离触头和用于将驱动运动导入触头灭弧系统的动触头连接销的曲线导轨的这种构造中，无接通耐抗性(nichteinschaltfest)的真空开关管以优选方式用于开关设备中，因为在这种真空开关管的构造中，通过利用曲线导轨导入被动运动而首先闭合真空开关管，之后主触头系统的动触头才相对于第一和第二固定开关低于构成绝缘隔离段所需的距离，因此只是在真空开关管被闭合或触头灭弧系统被闭合时，才可在主触头系统中点燃电弧，但是真空开关管因其接触系统闭合而并未被电弧涉及，由此可以廉价地、无接通耐抗性地实施该真空开关管。
以下结合图示和实施例参照附图进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出按照本发明的开关设备的三维视图；
图2示出按照本发明的开关设备处于第一开关位置的剖视图；
图3示出按照本发明的开关设备处于第二开关位置的剖视图；
图4示出按照本发明的开关设备处于第三开关位置的剖视图；
图5示出按照本发明的开关设备处于第四开关位置的剖视图；
图6示出按照本发明的三极开关设备的实施例；
图7示出按照本发明的开关设备与接地开关组合的另外的剖视图；
图8示出图7中的开关设备处于第二开关位置。
图1示出负荷隔离旋转开关形式的开关设备1，其具有第一静触头2(其例如设计用于与图中未示出的开关设备的汇流排接头相连)以及与第一静触头2径向对置的第二静触头3(其例如设计用于与开关设备的输出端子相连)。可旋转的动触头4借助设置在第一静触头2和第二静触头3中间的旋转支座5与图中未示出的驱动轴在耦连侧6相连，该驱动轴用于向旋转支座5传导旋转运动并且实施可转动的动触头4的旋转运动，并且所述动触头4设计用于可选择地在第一静触头2和第二静触头3之间构成导电连接(如图1所示)，或用于断开第一静触头2和第二静触头3之间的导电连接(如参照图2-5后续所述)。真空开关管7形式的触头灭弧系统设置在旋转支座5中并且集成在动触头4中，真空开关管7的静触头连接销8与动触头4直接导电地相连，其动触头连接销9同样与可转动的动触头4直接导电地相连。真空开关管7的动触头连接销9与开关桥10机械耦连，该开关桥10用于操作真空开关管7的动触头连接销9并且用于向动触头连接销9传导驱动运动，以断开或闭合真空开关管7的触头灭弧系统。该开关桥10为此具有例如滚子或凸缘形式的引导元件11，该引导元件11啮合在电极壳13的曲线导轨12中，因此在向可转动的动触头4传导旋转运动时，可以通过引导元件11向真空开关管7的动触头连接销9传导被动运动或强制运动，用于断开或闭合真空开关管7的触头灭弧系统。引导套筒14设置用于轴向引导动触头连接销9并且用于承受真空开关管7的径向载荷。在开关桥10和动触头连接销9之间还设置接触压力弹簧15，其在闭合状态中设置用于将所需的接触压力作用在触头灭弧系统上。第一静触头2和第二静触头3具有周向延伸，通过该周向延伸(段)可以保证在动触头4旋转运动时在第一固定开关2和第二固定开关3之间的导电连接在断开过程期间这样长时间地保持，直至通过经由曲线导轨12和开关桥10的引导元件11传导给动触头连接销9的被动运动断开触头灭弧系统并且消除真空开关管7中的电弧。在实施例中，第一和第二固定开关2和3的周向的延伸以图1所示的可转动的动触头的位置为起点延伸0°至30°，因此在向旋转支座5传导旋转运动而使可转动的动触头4转动时，该动触头4与第一和第二静触头在30°的旋转角范围内保持接触，而曲线导轨12在这30°的转动角范围中这样设计，使得所述动触头连接销9的被动运动或强制运动可以导致断开真空开关管7的接触系统和消除电弧。
图1中的开关设备1的功能结合图2至5进一步阐述。在图2中，图1中的开关设备1处于闭合位置，其中可转动的动触头4处于角位置为0°的第一连接位置，在该第一连接位置与第一静触头2和第二静触头3接触，并且真空开关管7的具有灭弧动触头17和灭弧静触头18的触头灭弧系统同样处于其闭合位置。在通过图中未示出的控制单元触发开关过程时，旋转运动被传导至驱动轴进而传导至与驱动轴耦连的旋转支座5，因此可转动的动触头4如图3所示转动90°至第一断开位置，其中，在转动过程中首先通过第一静触头2和第二静触头3的周向延伸段，所述动触头4与第一静触头2和第二静触头3保持导电连接，而开关桥10的引导元件11在电极壳13的曲线导轨12中被促使进行被动运动，并且促动真空开关管7的触头灭弧系统的动触头连接销9，用于断开触头灭弧系统并且使灭弧动触头17和灭弧静触头18分离，由此电弧在真空开关管7中燃烧并且在电流过零中熄灭，紧接着在电弧熄灭和真空开关管7的触头灭弧系统断开后的继续转动导致主触头系统的分离，这通过主触头系统的可转动的动触头4与第一静触头2和第二静触头3的断开实现，最后进入到图3所示的断开位置，其满足了对于负荷隔离开关的绝缘隔离段的要求。从图3的第一断开位置起，接通过程借助驱动轴和旋转支座5的继续旋转运动这样实施，使得通过曲线导轨12的造型在可转动的动触头4的转动时，首先通过传导至开关桥10的引导元件11中的被动运动在动触头连接销9中通过接触压力弹簧15使真空开关管7的触头灭弧系统闭合，之后可转动的动触头4重新与主触头系统的第一静触头2和第二静触头3导电连接，因此在可转动的动触头4和第一静触头2和第二静触头3之间的接通电弧在真空开关管7的触头灭弧系统已经闭合时被点燃，并且最后在继续转动到达图4所示的开关设备1的第二接通位置，此时可转动的动触头4位于相对图2转过180°的位置。
图5示出开关设备1处于第二断开位置，其中所述断开过程与参照图2和3已经描述的断开过程一样实施。在第二断开位置中，可转动的动触头4处于相对图3转过180°的位置或相对图2转过270°的位置。
在这样设计的开关设备中因此可能的是，通过引入始终相同方向的转动运动，如借助箭头沿顺时针方向在图2至5中所示，负荷隔离转动开关的接通和断开过程通过转过90°交替地进行，因为通过第一和第二静触头2和3的周向延伸和曲线导轨12的不同构造对于开关过程的不同阶段不需要运动反向，而是通过第一和第二静触头2和3的构造和曲线导轨12的构造实现所需的开关过程或开关操作。
图6示出具有三个按照图1至图5所述的开关设备1设计的单独电极的负荷隔离旋转开关的三极式实施形式，所述各单独电极通过连接元件19相互连接，因此通过连接元件10和各个外部的旋转支座5在连接侧6与图中未示出的驱动轴的连接可实施用于所有三根相线的同步的开关过程。
图7示出开关设备1与单独的接地开关20的组合，该接地开关20具有可转动的触头21，借助该触头21及通过单独的接地驱动轴22可以进入如图8所示的接地位置。
参照图1至图8描述了开关设备1的实施例，其中真空开关管7设计为不耐接通电弧或无接通耐抗性(nichteinschaltfest)的真空开关管，也就是说，真空开关管7在开关设备1的接通过程期间中已经闭合，然后接通电弧才在主触头系统中被点燃。这种无接通耐抗性并且因此不可被负载电流接通或短路连接的真空开关管特别节省成本并且特别有利。但是在本发明的范围中也可行的是将能耐接通电弧或有接通耐抗性(einschaltfest)的真空管用于触头灭弧系统，因此通过相应设计曲线导轨和第一和第二静触头可以实现，接通电弧不会在开关设备的可转动的动触头和第一或第二静触头之间被点燃，而是在触头灭弧系统中的有接通耐抗性的真空管中点燃接通电弧，所以由此可以在主触头系统的可转动的动触头和静触头之间避免由于电流引起的较大的反作用力，由此又可降低驱动力并且可以整体上廉价地构造驱动装置。在此，所述开关设备1优选设计用于设置在以绝缘气体(例如N2)填充的中压开关装置的气室内。
附图标记清单
1开关设备
2第一静触头
3第二静触头
4可转动的动触头
5旋转支座
6连接侧
7真空开关管
8真空开关管的静触头连接销
9真空开关管的动触头连接销
10开关桥
11引导元件
12曲线导轨
13电极壳
14引导套筒
15接触压力弹簧
17灭弧动触头
18灭弧静触头
19连接元件
20接地开关
21可转动触头
22接地驱动轴

Claims (4)

1.一种用于中压开关装置的开关设备(1)，其具有用于在开关设备(1)的断开过程中用于消除电弧的触头灭弧系统，以及具有与触头灭弧系统串联的主触头系统，用于在主触头系统的断开状态中以及电弧熄灭时构成绝缘隔离段，其特征在于，所述主触头系统具有径向对置的第一静触头(2)和第二静触头(3)，以及借助设置在第一静触头(2)和第二静触头(3)中间的旋转支座(5)可转动的动触头(4)，该动触头(4)具有集成在其中的触头灭弧系统，其中，所述主触头系统的动触头(4)设计为能够360°旋转。
2.按照权利要求1所述的开关设备(1)，其特征在于，所述触头灭弧系统由真空开关管(7)构成，其中，该真空开关管(7)的动触头连接销(9)具有引导元件(11)，通过该引导元件利用开关设备(1)的曲线导轨(12)能够导入驱动运动，用于断开或闭合触头灭弧系统。
3.按照权利要求2所述的开关设备(1)，其特征在于，所述第一静触头(2)和第二静触头(3)具有参照主触头系统的动触头(4)的旋转运动的这样的周向延伸，即，在断开过程的旋转运动中在主触头系统的动触头(4)和开关设备(1)的第一(2)和第二静触头(3)之间构成导电连接，而此期间通过引导元件(11)和曲线导轨(12)向真空开关管(7)的动触头连接销(7)传导驱动运动，用于断开触头灭弧系统并且熄灭电弧。
4.按照前述权利要求之一所述的开关设备(1)，其特征在于，用于将驱动运动导入动触头连接销(9)的曲线导轨(12)被设计用于在开关设备(1)的接通过程的旋转运动的过程中这样闭合所述触头灭弧系统，使得接通电弧仅可以在所述主触头系统中被点燃。
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