CN103811208B - 中压或高压电气开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中压或高压电气开关装置。本发明涉及用于中压或高压电路的电气开关装置(1)，其具有至少标称触头组件，其中标称触头组件包括至少第一标称触头，第一标称触头包括多个触指(6、7)，触指(6、7)形成关于纵向轴线(z)同心的触指笼，其中触指(6、7)由向上延伸至触指(6、7)的自由端的空槽口(10、8)彼此分隔。该空槽口包括第一和第二空槽口(10、8)，其中第二空槽口(8)短于第一空槽口(10)，且其中触指(6、7)被分成组(5)，且各组(5)的触指(6、7)由第二空槽口(8)分隔，且相邻组(5)的触指(6、7)由第一空槽口(10)分隔。

Description

中压或高压电气开关装置

技术领域

本发明涉及中压和高压开关技术领域，并涉及根据独立权利要求的电气开关装置，其特别地在配电系统中用作接地装置、快速动作接地装置、断路器或隔离开关。

背景技术

电气开关装置在高压开关应用领域中是众所周知的。它们例如用于当发生电气故障时中断电流。作为用于电气开关装置的实例，断路器具有断开触头并使触头保持远离彼此的任务，用以避免电流流动，甚至在有来源于电气故障本身的高电位的情况下。对于本文来说，术语“高压”指的是高于72.5kV的电压，且术语“中压”指的是介于1kV和72.5kV之间的电压。电气开关装置(像断路器)必须能够承受5000A至6300A的大标称电流，并能够在550kV至1200kV的非常高的电压下，切换63kA至80kA的非常大的短路电流。

因为大标称电流的原因，现今的电气开关装置需要很多通常所说的触指，用于标称电流。当断开电气开关装置内部的标称电流时，电流从电气开关装置的标称触头转移到其起弧触头。

发明内容

本发明的一个目的是通过防止损坏其触指来在鲁棒性方面增强电气开关装置。

通过权利要求1的特征，目标得以解决。据此，提供了用于中压或高压电路的电气开关装置，其具有至少标称触头组件。其标称触头组件包括至少第一标称触头，该第一标称触头包括形成触指笼的多个触指。触指笼关于纵向轴线同心。触指通过向上延伸至触指的自由端的空槽口来彼此隔开。该标称触头组件进一步包括匹配的至少第二标称触头。标称触头中的至少一个可平行于纵向轴线移动，并与另一个标称触头协作来闭合及断开电气开关装置。

在理想的情况下，已知电气开关装置(例如断路器)的所有触指将同时地与匹配的标称触头分开。在已知的断路器或开关的可行的实施例中，一些触指比其余的触指分开得较晚。因此，在转移到起弧触头之前，电流仍然流经仍然与匹配的标称触头接触的触指，持续一段时间。仅当这些触指已经失去与匹配的标称触头的连接时，电流切换至起弧触头。在全部的电流流经较晚分开的触指的期间，大量的电磁力作用在这些触指上，且能够使其永久地变形。该变形本身表明，相邻的触指由于洛伦兹力而被吸引向彼此，并因此关于纵向轴线沿非径向方向弯曲。

因此，为了最小化损坏的风险，根据本发明，空槽口包括第一和第二空槽口。该第二空槽口短于第一空槽口。此外，触指被分成组，各组的触指由第二空槽口分隔，且相邻组的触指由第一空槽口分隔。

通过使触指分组，整体周向刚度得以提高，导致触指的弯曲得以避免，或至少是降低或最小化。此处应当注意，空槽口是必需的，用以降低第一标称触头的径向刚度，并提供一定的弹性，使得第二标称触头能够通过压配机械地接触第一标称触头，即，当该电气开关装置闭合时，通过关于纵向轴线径向向外地移动触指，第二管状的标称触头被插入至触指笼中。为了补偿标称触头的制造公差，触指必需的弹性也是有利的。

在一个实施例中，各触指组包括至少两个触指。在另一个实施例中，各触指组包括至少三个触指。

触指数量越高，触指能够承受的电磁力就越大。因此，可通过选择每组的触指的数量，以柔性的方式设计电气开关装置，使得在特定的电气开关装置中的触指能够承受流经它们的特定的电流。

在又一个实施例中，各组具有相同数量的触指。这有利地确保了触指笼的刚度对于所有的触指均匀地分布。

附图说明

源自从属权利要求和以下的说明书的本发明的进一步的实施例、有益效果和应用通过附图的方式获得。其中示出了：

图1是高压断路器的简化的基本实施例的局部截面图；

图2是依照现有技术的图1的高压断路器的触指笼的三个触指的沿径向方向的细节视图；以及

图3是依照本发明的图1的高压断路器的触指笼的两组触指的沿径向方向的细节视图。

附图标记表

1=基本断路器

2=触指支承件

3a=根据现有技术的第一标称触头的触指

3b=第二标称触头

4a=第一起弧触头

4b=第二起弧触头

5=触指组

6、7=根据本发明的触指

8=第二空槽口

9=屏蔽件

10=第一空槽口

11=接触区域

Z=纵向轴线

具体实施方式

针对高压断路器的实例描述本发明，但在下文中描述的原理也适用于在其他的开关装置中使用本发明，例如，“背景技术”部分所述的类型，譬如接地开关、快速动作接地开关、隔离开关、组合的隔离开关和接地开关、负载断路开关、发电机断路器和一般的任何开关中。最优选的利用是在高压和中压的开关中。

图1示出了闭合结构的高压断路器1的简化的基本实施例的局部截面图。在图1中，出于清楚的原因，“局部截面图”意思是仅有断路器的上面一半的部分被示出。该装置关于纵向轴线z旋转对称。在下文中，仅描述了涉及本发明的断路器1的元件，出现在附图中的其他元件对于理解本发明是不相关的，且是高压电气工程领域技术人员所熟知的。

文本所使用的“闭合结构”意思是断路器的标称触头是闭合的，并因此导通标称电流。

断路器1包括由壳体或外壳5封闭的腔体，该壳体或外壳5通常是环绕纵向轴线z的圆柱形。其进一步包括标称触头组件，其由包括多个触指3a的第一标称触头形成，出于清楚的原因，此处仅示出其中的一个。标称触头组件以环绕纵向轴线z的触指笼的形式形成。本文使用的术语“触指笼”指的是环绕纵向轴线z的触指的一种组件，例如，圆柱形或圆锥形或椭圆形组件。屏蔽件9可环绕触指笼布置。标称触头组件进一步包括匹配的第二触头3b，其一般是金属管。触指3a和第二触头3b关于彼此可从图1所示的触指彼此接触的闭合结构移动到触指彼此分离的断开结构，且反之亦然。仅有触头3a、3b中的一个平行于纵向轴线z移动，而另一个触头3b、3a相对于纵向轴线z是静止的，也是可行的。

触指3a被附连至触指支承件2，或可成为触指支承件2的一部分，尤其是金属支承圆柱2。

断路器1此外还包括由第一起弧触头4a和第二起弧触头4b形成的起弧触头组件。

第一标称触头和第一起弧触头4a典型地相对于彼此不可移动。以相同的方式，第二标称触头3b和第二起弧触头4b相对于彼此不可移动。出于解释本发明的目的，假定仅有第二标称触头3b和起弧触头4b是可移动的，且触指笼沿z轴线是静止的。

当图1的闭合电路应当被断开时，第二标称触头3b和第二起弧触头4b平行于z轴线方向移动至z箭头标示的方向，使得标称触头组件首先断开。此后，电流转移到仍然是闭合的起弧触头组件。随着第二标称触头3b和第二起弧触头4b进一步地朝z箭头方向移动，起弧触头组件也断开，由此在起弧触头4a、4b之间产生电弧，其通常在非常短的时间内进发。这些原理都是众所周知的，并在此处不做更细致的阐释。

图2示出了根据现有技术的图1所示的高压断路器1的触指笼的三个触指3a的细节视图。该视图以其“从触指笼内部”看到的方式示出了触指3a。这还适用于图3。触指3a被附连至图1所示的触指支承件2，或可作为触指支承件2的一部分。该触指3a由空槽口10分隔，其目的已在上面提过。此外，第二标称触头4b(未示出)的接触区域11由圆11标示。因此，第二标称触头3b在其自由端的区域11中接触触指3a。

图3示出了根据本发明的图1所示的高压断路器的触指笼的两组5的触指6、7的细节视图。在该结构中，触指6、7的每个组5具有三个触指6、7。然而，如上所述，取决于断路器1的结构，该组可包括仅两个触指6、7，或多于三个触指6、7。如图所示，触指6、7的组通过第一空槽口10彼此分隔，第一空槽口10基本类似于图2所示的现有技术结构中的那些。一个组5的触指6、7由第二空槽口8彼此分隔，该空槽口8短于第一空槽口10。

在实施例中，各触指6、7与至少一个第二空槽口8相邻。因此，没有触指仅与第一槽口10相邻，这会再一次降低其刚度。

在实施例中，触指6、7的总数不会是质数。通过这种方式，确保了所有的触指6、7能够被分成所有都包括相同数量的触指的合适的组，而不会出现未分组的触指6、7。当然，为了这个目的触指6、7的数量必须是一组5内触指6、7的数量的倍数。

在本发明的一个实施例中，所有的第二空槽口8具有相同的长度，而在本发明的另一个实施例中，第二空槽口8具有不同的长度。在后一种情况下，第二空槽口8的最长的长度可有利地超过第二空槽口8的最小长度至少20％。这些选择使触指笼在结构方面更加有柔性。

在实施例中，第二空槽口8比第一空槽口10短至少50％。这确保了同时满足两个标准：良好的径向柔性和良好的周向刚度。

在闭合电气开关装置(此处是断路器1)时，触指6、7沿径向方向弹性变形。

如上所述，触指6、7形成触指笼。尤其是，触指6、7由管状的金属段形成。第一空槽口10和第二空槽口8从第一端延伸进入管状的金属段，且触指6、7在管状的金属段的第二端处互连。

尽管现在示出并描述了本发明的优选实施例，但其显然应理解为本发明并不限于此，而是可在下面的权利要求中的范围内，另外以各种各样的方式实施和实现。因此，类似于术语“优选”或“尤其是”或“特别地”或“有利地”意味着仅是可选择的和示例性的实施例。

Claims (14)

1.一种用于中压或高压电路的电气开关装置(1)，其具有至少标称触头组件，其中所述标称触头组件包括：

a)至少第一标称触头，其包括多个触指(6、7)，所述多个触指(6、7)形成关于纵向轴线(z)同心的触指笼，其中所述触指(6、7)由空槽口(10、8)彼此分隔，所述空槽口(8、10)向上延伸至所述触指(6、7)的自由端，以及

b)匹配的至少第二标称触头(3b)，

其中所述标称触头(6、7；3b)中的至少一个可平行于纵向轴线(z)移动，并与另一个标称触头(3b；6、7)协作来闭合和断开所述电气开关装置(1)，

其特征在于，所述空槽口包括第一和第二空槽口(10、8)，其中所述第二空槽口(8)短于所述第一空槽口(10)，且其中所述触指(6、7)被分成组(5)，各组(5)的触指(6、7)由所述第二空槽口(8)分隔，且相邻的组(5)的触指(6、7)由所述第一空槽口(10)分隔；

所述触指(6、7)由管状的金属段形成，其中所述第一空槽口(10)和所述第二空槽口(8)从第一端延伸进入所述管状的金属段，且其中所述触指(6、7)在所述管状的金属段的第二端处互连；

各组(5)具有相同数量的触指(6、7)。

2.根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，各触指(6、7)与所述第二空槽口(8)中的至少一个相邻。

3.根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，各组(5)包括至少两个触指(6、7)。

4.根据权利要求3所述的电气开关装置，其特征在于，各组(5)包括至少三个触指(6、7)。

5.根据权利要求1所述的电气开关装置，其特征在于，所述触指(6、7)的总数不是质数。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的电气开关装置，其特征在于，所有的第二空槽口(8)具有相同的长度。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的电气开关装置，其特征在于，所述第二空槽口(8)具有不同的长度。

8.根据权利要求7所述的电气开关装置，其特征在于，所述第二空槽口(8)的最长长度超过所述第二空槽口(8)的最短长度至少20%。

9.根据权利要求1至5中的任一项所述的电气开关装置，其特征在于，所述第二空槽口(8)比所述第一空槽口(10)短至少50%。

10.根据权利要求7所述的电气开关装置，其特征在于，在闭合所述电气开关装置(1)时，所述触指(6、7)沿径向方向弹性变形。

11.根据权利要求8所述的电气开关装置，其特征在于，在闭合所述电气开关装置(1)时，所述触指(6、7)沿径向方向弹性变形。

12.根据权利要求1至5中的任一项所述的电气开关装置，其特征在于，所述电气开关装置是接地开关、隔离开关、组合的隔离开关和接地开关、负载断开开关或断路器。

13.根据权利要求12所述的电气开关装置，其特征在于，所述接地开关是快速动作接地开关。

14.根据权利要求12所述的电气开关装置，其特征在于，所述断路器是发电机断路器。