CN103733452A - 具有压力控制的短路装置的开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关设备，包括：气密外壳，其具有至少一个壁部；输入导体，用于承载输入电压，导体被配置在外壳中；绝缘体，其被配置在输入导体周围以将输入导体与外壳绝缘；短路装置，其能从第一状况改变为第二状况，在第一状况中，绝缘体将输入导体与外壳绝缘，在第二状况中，在输入导体和辅助连接部之间经由绝缘体创建电短路连接；致动器，耦合至气密外壳的所述至少一个壁部，用于在由于外壳中压力增大而使壁部移动时致动短路装置；以及阈值部件，用于在致动器中提供预设阈值。

Description

具有压力控制的短路装置的开关设备

技术领域

本发明涉及开关设备，包括：

-气密外壳，其具有至少一个壁部；

-输入导体，用于承载输入电压，导体被配置在外壳中；

-绝缘体，其被配置在输入导体周围以将输入导体与外壳绝缘；

-短路装置，其能从第一状况改变为第二状况，在第一状况中，绝缘体将输入导体与外壳绝缘，在第二状况中，在输入导体和辅助连接部之间经由绝缘体创建电短路连接；以及

-致动器，耦合至气密外壳的所述至少一个壁部，用于在由于外壳中压力增大而使壁部移动时致动短路装置。

背景技术

WO2010/034814公开了具有填充气体的和气密的外壳的开关设备。在外壳内部配置了至少一个输入导体，其承载了输入电压。该输入电压通常在中到高压的范围内，即1kV以及更高。输入导体被封装在固态绝缘体中以将输入导体与外壳绝缘。

为了减小或避免外壳内的意外内部击穿，设置了保护部件。这些保护部件具有可以从第一状况改变为第二状况的短路装置。在第一状况中，短路装置处于静止位置，在该位置中，绝缘体将输入导体与外壳绝缘。在该公开文献中使用固态绝缘体，但输入导体还可以由真空或其他方式绝缘。在第二状况中，短路装置通常通过对绝缘体的一部分穿孔或移除绝缘体的一部分来在绝缘体中创建开口，以使得在输入导体和诸如接地点或设备的另一导电部分的辅助连接部之间创建电连接。

短路装置通过杠杆操作，杠杆铰接至开关设备的内部框并且利用自由端部连接至外壳的后壁。当内部击穿发生时，压力在外壳的内部升高，以使得外壳的后壁向外弯曲并且所连接的杠杆将操作短路装置。

这些开关设备在工厂中生产，例如在零海拔，在那里它们仍是空气密封的。如果这种开关设置例如被带到山上，在开关设置的气体密封的内部和外部之间将存在压力差。该压力差将向外推外壳壁并且由此部分地移动保护部件的杠杆。这可能导致对固态绝缘体的不期望的损坏，并且可能甚至导致提前短路，使得开关设备不能使用。

在环境压力和气密外壳内的压力之间的压力差还可能由于天气变化或由于外壳内部温度的增大而升高。

利用现有技术的开关设备，在外壳的外部和内部的每个压力差将导致杠杆的移动并由此导致短路装置的部分操作。结果，固态绝缘体可能被损坏，从而减小了所需要的输入导体的绝缘。

发明内容

本发明的目标是减小或甚至消除上述缺点。

该目标利用根据前序部分的开关设备来实现，其特征在于用于在致动器中提供预设阈值的阈值部件。通过在致动器中提供阈值，压力差的一些改变不会导致短路装置被立即致动。因而，由于天气状况、温度或位置引起的压力的小的变化可以通过致动器中设置的阈值来补偿。然而，如果发生意外情况，外壳中的压力将增大至高水平，以致阈值将被超过并且短路装置仍然被致动。

在根据本发明的开关设备的实施例中，阈值部件在致动器中提供自由度（play）以使得短路装置仅在超过预设阈值时被致动。

该自由度必须在致动部件启动之前被补偿并且由此阈值必须被超过。

在根据本发明的开关设备的优选实施例中，致动器包括杠杆，杠杆被铰接地配置到刚性内部框并且耦合至短路装置和所述至少一个壁部。

杠杆提供外壳的壁部和短路装置之间的可靠机械耦合。利用杠杆还可以简单地调节由于压力差引起的壁的移动和可靠地致动短路装置所需的移动之间的比例。利用杠杆还可以将壁的移动方向改变为适于短路装置的移动方向。

在根据本发明的开关设备的优选实施例中，阈值与壁部的移动有关。

在根据本发明的开关设备的另外优选实施例中，杠杆的铰链可移动地配置到刚性的内部框，其中，铰链的移动的范围被设置以提供期望的阈值。

当外壳的壁移动时，力将被施加至杠杆。因为杠杆的铰链在本实施例中具有一些自由度，所施加的力将首先导致铰链的移动。仅当铰链到达移动的极限时，附加的移动将传递至短路装置来用于致动。因而，仅当壁的移动足够大时，短路装置将被致动。

在根据本发明的开关设备的另一实施例中，杠杆与所述至少一个壁部的连接可移动，其中移动的范围被设置以提供期望的阈值。

在该实施例中，壁部可以相对于杠杆移动至特定程度。这可以承受在开关设备的正常操作期间的小的压力差。如果壁的移动变得足够大，则该自由度将不能承受所有移动并且杠杆将移位以使得短路装置被操作。

优选地，杠杆在配置在外壳的壁处的销上可滑动并且止动件配置在销的自由端部。止动件的位置控制在致动器中以及由此在杠杆中存在的自由度的量。

在根据本发明的开关设备的另一优选实施例中，阈值与压力增大的速度有关。由于天气状况、将开关设备移动至另一位置或温度变化引起的压力差都被缓慢地建立，而由意外击穿生成的压力差非常快速地建立。速度的该实质差异用于在致动器中提供自由度。

优选地，用于提供自由度的部件包括具有限制件的圆筒，以使得圆筒能够以低速延伸和缩回。圆筒连接在移动壁和短路装置之间。当壁的移动缓慢发生时，圆筒也将缓慢移动并且将跟随移动。当意外击穿发生时，壁部的移动将很快。圆筒由于限制件而不能跟随该快速移动，以使得壁部的移动被传递至短路装置。该功能与减震器筒相似。

该圆筒可以被配置在杠杆和壁部之间或者在刚性内部框和铰链之间。

在根据本发明的开关设备的另一实施例中，阈值部件包括用于限制壁部的移动的破断销。

破断销防止由于小的压力差所引起的壁部移动。仅当由于瞬态放电而使压力差足够大时，破断销将断开并且壁部将移动，以使得短路装置被致动。

优选地，致动器包括杠杆，杠杆被铰接地配置到刚性内部框并且耦合至短路装置和所述至少一个壁部。

在根据本发明的开关设备的另一实施例中，其中阈值部件通过在壁部中的凸出来提供。

通过在壁部中提供凸出，壁部被压迫。当在外壳内部压力增大时，弯曲的壁部将承受压力并且由此壁部将不移动或仅极小地移动。仅当意外瞬态放电发生时，压力足够大以移动凸出的壁部，以使得壁部将弹出，从而为杠杆提供充分的冲程以致动短路装置。凸出为壁部提供高的硬度，使其可以承担高达特定阈值的压力，而没有实质上移动。如果超过阈值，则壁部将弹出，从而为杠杆瞬时提供冲程以致动短路装置。

附图说明

本发明的这些以及其他特征将结合附图来说明。

图1示出了根据本发明的开关设备的第一实施例的示意截面图。

图2示出图1的实施例的细节。

图3示出本发明的第二实施例。

图4示出本发明的第三实施例。

图5示出本发明的第四实施例的示意图。

图6A和6B示出两种状况下的第五实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出用于中高压的电开关设备1的实施例的示意横截面图。开关设备1包括由金属制成的封闭的气密外壳2，开关设备1的元件位于其内部。开关设备1通常用于使得连接至电缆连接部4的电源线3和三相轨道系统的轨道5之一之间的电连接建立或断开。输入导体4、6以由驱动杆8致动的真空断路器的形式从电缆连接部3导向断路器7的底部连接部。代替真空断路器，还可以使用断载器。

在开关设备1中，断路器7用于接通和断开电流。断路器7的另一连接部经由滑动导电连接部连接至由第二驱动杆10致动的隔离开关9的第一侧。滑动导电连接部意味着在断路器7和隔离开关9之间存在电接触，而与断路器7和隔离开关9的位置无关。在闭合位置，隔离开关9的另一侧与分支轨道11接触，分支轨道11连接至垂直于绘图平面延伸的轨道5之一。

隔离开关9还可以通过第二驱动杆10电切断电缆连接部3和轨道5之间的传导路径。隔离开关9还可以与接地触点12接触，以使得断路器7的整个电子电路可以接地。

用于断路器7的驱动杆8和用于隔离开关9的第二驱动杆10由位于气密外壳2的顶部的驱动机构13操作。

图1示出仅示出开关设备5的一个相部分的横截面视图。对于本领域技术人员清楚的是，开关设备5的另两相部分位于与绘图平面垂直的方向上，相应的分支轨道11之后在每种情况下连接至轨道系统的不同的轨道5。三个相部分共同形成功能单元，也称为场。因此，对于完整的开关设备1，多个功能单元可以靠近彼此放置。

电缆连接部或输入导体3配备有固态绝缘体14，其用于相对于其他导电元件和外壳2绝缘。固态绝缘体14包括绝缘插头15，其适配靠近输入导体3的固态绝缘体14中的孔16。在该实施例中，绝缘插头15例如由橡胶或具有电绝缘性质但同时可刺穿的任意其他合适材料制造。

薄的金属驱动钉17位于绝缘插头15的前部。驱动钉17由金属插头18引导，也适配在固态绝缘体14中的孔中。在所示出的实例中，金属插头18接地。可替换地，金属插头18本身不接地，但在驱动钉17如下所述被致动时提供至外壳2的电触点。绝缘插头15、驱动钉17以及可能地金属插头18共同形成短路装置。

外壳2还包括具有机械杠杆19和外壳30的致动器（也参见图2）。机械杠杆19将外壳2的壁部20连接至驱动钉17。杠杆19经由铰链22连接至刚性内部框21。杠杆19的一个自由端部23与驱动钉17接触。另一自由端部24设置有开口25，杆26经由该开口25延伸并且固定至壁部20。止动件27设置在杆26的自由端部以防止杠杆19从杆26滑动。

如图2中虚线所示，壁部20可以通过外壳2中的压力增大而远离，同时杠杆19保持在静止位置。这允许由于天气变化和温度变化所引起的小的压力增大，同时短路装置完全不被致动。只有壁部20的移动足够大，驱动钉17才能被推进绝缘插头15中以接触输入导体6，从而提供短路并防止进一步的击穿。

图3示出根据本发明的开关设备的第二实施例。该第二实施例部分地与第一实施例相对应并且相似的特征由相同的附图标记表示。

设置了杠杆30，其一个端部31固定至杆26。杠杆30的另一端部32连接至驱动钉17。

杠杆30在中部经由铰链33与内部框21连接。铰链33可滑动地配置在内部框21中。

当壁部20远离时，杠杆30将围绕底部自由端部32倾斜，从而铰链33从内部框21滑出（以虚线示出）。

仅当壁部20的移动足够大时，铰链33的滑动移动将到达其极限，使得进一步移动以将驱动钉17推进绝缘插头15中。

图4示出开关设备40的第三实施例。与之前实施例对应的特征由相同附图标记表示。

杠杆41经由铰链42固定至内部框21。在杠杆41的自由端部43处配置了圆筒44，其连接至杆26，杆26附接至壁部20。限制件45、46配置在圆筒44中，以使得圆筒44可以缓慢地缩回和延伸，从而可以跟随壁部20的缓慢移动。由意外击穿所引起的快速移动将由于小的限制件而不会被跟随，以使得此时杠杆41以及由此驱动钉17被操作。

图5示出根据本发明的开关设备50的第四实施例。与之前实施例相对应的特征由相同的附图标记表示。

在该实施例中，壁部51设置有指向内部的凸出部。杠杆52在连接点53连接至该凸出的壁部51。杠杆52的另一自由端部54配置到驱动钉17。

通过在壁部51中设置凸出部，壁部51被压迫。当在壁部51上存在小的压力差时，弯曲的壁部将承受压力，并且由此壁部将不移动或仅极少地移动。

如果压力差足够大，则壁部51将弹出并保证杠杆52完全驱动驱动钉17穿过绝缘插头15。凸出部为壁部51提供高的硬度，以使得其可以承受压力至特定阈值而没有实质移动。如果超过阈值，壁部将弹出，对杠杆52瞬时提供冲程以致动驱动钉17。

图6A和6B示出根据本发明的开关设备60的第五实施例。与之前实施例相对应的特征由相同的附图标记表示。

在该实施例60中，壁部20经由杆26和杠杆61直接连接至驱动钉17。杠杆61经由铰链62铰接配置至内部框21。

为了确保驱动钉17不被各压力差瞬时致动，在壁部20和内部销21之间设置破断销63。只要破断销63的断开件64可以承受壁部20上的压力差，杠杆61将不移动（参见图6A）。因而，对于小的压力差，将完全不发生移动。当压力差足够大时，断开件64将断裂并且允许壁部20移动，从而经由杠杆61致动驱动钉17（参见图6B）。

Claims (14)

1.一种开关设备，包括：

-气密外壳，其具有至少一个壁部；

-输入导体，用于承载输入电压，所述导体被配置在所述外壳中；

-绝缘体，其被配置在所述输入导体周围以将所述输入导体与所述外壳绝缘；

-短路装置，其能从第一状况改变为第二状况，在所述第一状况中，所述绝缘体将所述输入导体与所述外壳绝缘，在所述第二状况中，在所述输入导体和辅助连接部之间经由所述绝缘体创建电短路连接；以及

-致动器，耦合至所述气密外壳的所述至少一个壁部，用于在由于所述外壳中压力增大而使所述壁部移动时致动所述短路装置；

其特征在于，

-阈值部件，用于在所述致动器中提供预设阈值。

2.根据权利要求1所述的开关设备，其中所述阈值部件在所述致动器中提供自由度以使得所述短路装置仅在超过预设阈值时被致动。

3.根据权利要求1或2所述的开关设备，其中所述致动器包括杠杆，所述杠杆被铰接地配置到刚性内部框并且耦合至所述短路装置和所述至少一个壁部。

4.根据权利要求3所述的开关设备，其中所述阈值与所述壁部的移动有关。

5.根据权利要求4所述的开关设备，其中所述杠杆的铰链可移动地配置到所述刚性内部框，其中，设置所述铰链的移动的范围以提供期望的阈值。

6.根据权利要求4或5所述的开关设备，其中所述杠杆与所述至少一个壁部的连接是可移动的，其中设置移动的范围以提供所述期望的阈值。

7.根据权利要求6所述的开关设备，其中所述杠杆能够在配置在所述外壳的壁处的销上滑动，以及其中止动件配置在所述销的自由端部。

8.根据权利要求3所述的开关设备，其中所述阈值与所述压力增大的速度有关。

9.根据权利要求8所述的开关设备，其中用于提供自由度的部件包括具有限制件的圆筒，以使得所述圆筒能够以低速延伸和缩回。

10.根据权利要求9所述的开关设备，其中所述圆筒被配置在所述杠杆和所述壁部之间或者在所述刚性内部框和所述铰链之间。

11.根据权利要求1所述的开关设备，其中所述阈值部件包括用于限制所述壁部的移动的破断销。

12.根据权利要求11所述的开关设备，其中所述致动器包括杠杆，所述杠杆被铰接地配置到刚性内部框并且耦合至所述短路装置和所述至少一个壁部。

13.根据权利要求1所述的开关设备，其中所述阈值部件通过在所述壁部中凸出来提供。

14.根据权利要求13所述的开关设备，其中所述致动器包括杠杆，所述杠杆被铰接地配置到刚性内部框并且耦合至所述短路装置和所述至少一个凸出的壁部。

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