CN105990068B - 分流断路系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分流断路系统，用于中压开关设备，该系统被设计为在所述设备内产生并联或二次电路，其中包括在所述系统中的联动机构允许基于所述开关装置中的可用空间将真空断流器放置在任何期望位置。

Description

分流断路系统

技术领域

本发明涉及一种分流断路装置，其被设计为切断包含该装置的中压负荷开关(medium voltage switch disconnector)中的电路。

背景技术

通常，电气负荷开关被设计为提供指定电流的接通或切断。如已知的，其主要包括填充有高介电强度气体的密封外壳，其中布置有一对主触头，一个为静触头，另一个可移动，被连接到操作驱动件。一对弧触头有时并联地电连接到主触头，例如以在切断期间在主触头之后打开弧触头以及在接通期间在主触头之前闭合弧触头。

具有各种方法来实现负荷开关中所需的开断容量。为了处理切断操作期间的起弧，一些设计使用分弧器，如FBX环网柜中的，一些使用喷射系统(puffer system)，如RM6环网柜中的。诸如EP2182536和EP2479769的现有技术公开了并联开关，其具有主电路和包含真空断流器的二次电路。在负荷开关正常工作期间使用主电路。在负荷开关的打开操作期间，电流通过动触头从主电路传送到二次电路，并且在真空环境中进行电流切断。

EP2182536描述了具有触头的旋转运动的负荷开关的应用。操作真空断流器(图1)的联动机构在杆7和真空断流器的动触头5之间具有滑动接头10。真空断流器的动触头的端部位置和运动(速度)取决于杆7的长度比率，即，枢轴11和杆7的自由端9之间的距离与枢轴11至滑动接头10之间的距离的比率。

EP2479769公开了具有动触头的负荷开关的应用，该动触头具有旋转和滑动或线性运动。如在图2中所见，与主动触头相互作用的杆18在两个位置11和21被枢接。该杆在负荷开关打开和闭合期间围绕不同的枢轴铰接/旋转。在打开过程中，杆18围绕枢轴21旋转。该杆具有长方形狭槽，该长方形狭槽允许其在负荷开关闭合期间围绕枢轴11旋转。操作真空断流器的联动机构具有围绕销21枢转的杆18。该杆通过铰链11被连接到真空断流器的动触头。真空断流器的动触头的端部位置和运动(速度)取决于杆18的长度比率，即，枢轴11和杆18的自由端之间的距离与枢轴11至枢轴销21之间的距离的比率。

在将以上教导应用到现有负荷开关(图3)时；发现上述现有技术的联动机构设计需要将真空断流器放置为靠近负荷开关的动触头。因此，真空断流器的放置、联动机构枢轴和联动机构长度提供非常少的灵活性。进一步，在现有负荷开关中采用这些设计需要更多空间，并将要求增加外壳的尺寸。此外，考虑到中压水平(产品的额定电压24KV和125kV的脉冲电平被设计)的应用，就带电的真空断流器21和接地箱20之间的介电耐受性(dielectricwithstand)而言，真空断流器的放置及其操作机构将留出非常小的空间。图4示出当以Flux2D分析进行模拟时真空断流器的这种布置的介电临界性。已知负荷开关的动触头行程和速度取决于其操作驱动件。由于二次电路由负荷开关的动触头机械驱动，所以其运动的任何改变将需要修改大部分的联动机构以获得真空断流器的期望的触头运动。

现有技术DE10047032涉及具有动触头的负荷开关的应用，该动触头具有旋转运动(图5)。二次电路(真空断流器及联动机构)被安装在负荷开关的动触头上。凸轮12操作与真空断流器的动触头刚性连接的销11。然而，这里，二次电路连同真空断流器被安装在动触头上，这增加了动触头的质量，并将要求更多的能量来移动负荷开关的触头。

因此，感受到对于真空断流器的替代位置和能容纳在可用空间中的适合的联动机构的迫切需要。

发明内容

本发明提供一种用于中压开关设备的分流断路系统，该系统被设计为在所述设备内产生并联或二次电路，其中包括在所述系统中的联动机构允许基于所述开关装置中的可用空间将真空断流器放置在任何期望位置处。

附图说明

当结合附图阅读时从优选实施例的以下说明可获得对本发明的充分理解，其中：

图1描述现有技术EP2182536中的并联开关机构。

图2描述现有技术EP2479769中的并联开关机构。

图3例示在目前的负荷开关中的现有技术方案的真空断流器的不可行的定位。

图4示出以Flux 2D分析的图3的布置的介电临界状态。

图5描述现有技术DE10047032中的并联开关机构，其中二次电路被安装在负荷开关的动触头上。

图6描绘放置在本发明的中压负荷开关中的真空断流器装置。

图7例示本发明的联动机构。

图7a、7b和7c分别示出联动支撑件、牵引杆和引导销的分解视图。

图8示出联动机构关于真空断流器装置的组装。

图9示出联动机构与动触头的相互作用。

图10和图12例示负荷开关的初始位置的剖视图，同时示出动触头朝向引出母线的向上运动。图10的剖视图示出区域D、E和F。

图11示出其中固定有本发明的联动机构的固定支撑件。

图13描绘开关的打开位置。

图14示出开关的分离位置。

图15示出开关的断开位置。

图16示出真空断流器开关的闭合位置。

图17示出在一个行程完成之后负荷开关的最终闭合。

图18示出具有三个区域A、B和C的固定支撑件的引导狭槽的主视图。

具体实施方式

本发明旨在起到用于现有负荷开关的并联或二次电路的作用。考虑到现有外壳的尺寸，真空断流器必须被定位就位，以便使新的联动机构适于在较小的空间或者相当可用的空间中将运动传送到真空断流器。

此后本文中提供的详细描述是针对静触头1连接到引入母线并且动触头18连接到引出母线的实施例。本发明也设想到静触头连接到引出母线并且动触头连接到引入母线的实施例。参见图6-8，描绘本发明的分流断路系统30，其包括：主电路，由静触头1和动触头18组成；二次电路，由在端子12处利用诸如螺钉的合适的连接构件4电连接到静触头1的真空断流器5组成；和联动机构，包括支撑在联动支撑件6上的多个联动构件，具有顶部联动构件8和底部联动构件10，顶部联动构件8在其第一端连接到牵引销7，底部联动构件10在其第二端借助能滑动到提供在联动支撑件6中的切口中的滑动销9。而底部联动构件10的第二端通过固定地放置在提供在固定支撑件19中的凹进中的静止销11被连接。在本实施例中，具有8个剪刀形状的联动构件。

被配置为穿过固定支撑件19中的凹进的套环3在套环的第一端利用静止销11被连接到底部联动构件10，并在套环的第二端被连接到真空断流器5的动触头13。如图11和图18中所见，联动支撑件6包括在其中引导引导销17、牵引销7和棘爪基座14的倒“F”形狭槽，能够支撑联动机构并将带电部件与最靠近的地/箱(earth/tank)和其它相位导体隔离开。固定支撑件19包括棘爪基座14，棘爪基座14带有刚性固定到棘爪基座14的棘爪触头15。固定支撑件6包括区域A、B和C，区域A、B和C共同包括引导狭槽。

动触头端13通过柔性金属线20被电连接到棘爪触头15，所述棘爪触头与从动触头的臂伸出的突起22相互作用。绝缘盖2被套在真空断流器5上，以在TRV期间提供必要的绝缘。棘爪触头15被刚性固定到棘爪基座14。被配置为穿过牵引杆16的引导销17在两端连接到棘爪基座14。

本发明的分流断路系统为适于放置在诸如负荷开关的中压开关设备中的中压类型。在一个实施例中，操作驱动件为线性操作驱动件，而在另一实施例中，操作机构为旋转操作机构。

本发明的系统30被设计为在所述开关设备中产生并联或二次电路。被设计为致动动触头18的本发明的操作驱动件采用打开位置、断开位置、分离位置和闭合位置四个位置。在到达位置打开位置至闭合位置之前，本发明的系统保持在初始位置。图10和图12示出系统的初始位置，在初始位置，电流从静触头1通过主电路流到动触头18。二次电路不工作，并且真空断流器5处于闭合位置。图示出：区域D，即棘爪触头15上的异形区域；区域E，即动触头18上的异形区域；和区域F，即牵引杆16上的异形区域。

参见图13，打开位置为当动触头18被电连接到棘爪触头15以建立不同于主电路(1-18)的二次电路(1-12-13-20-15-18)时用于在突起22和棘爪触头15之间进行连接的位置。动触头竖直向上行进以使区域E与区域D相互作用。连接到棘爪基座的引导销17与牵引杆16的区域F相互作用，不将运动传送到真空断流器5，导致真空断流器处于闭合位置。

参见图14，分离位置为下述位置，在该位置，动触头18离开静触头1，以使主电路(1-18)不工作并且使电流仅流过二次电路。引导销17在牵引杆16的区域F和固定支撑件19的区域A中行进，不将运动传送到真空断流器，导致真空断流器5处于闭合位置。引导销17在达到足够的介电距离时附接到牵引杆16；受牵引杆16约束的牵引销7牵引联动支撑件6以附接到套环3。在固定支撑件19的区域A中同时移动的引导销17和棘爪枢轴21连同棘爪基座14操作真空断流器5，导致二次电路中的电流断路。顶部联动构件8和底部联动构件10的长度的比率基于期望等级(rating)、打开动触头18所需的行程和速度而被修改。在本实施例中，顶部联动构件8和底部联动构件10的长度是相等的，使得牵引销7和联动支撑件6的速度比为2：1。联动支撑件6接合套环3和真空断流器动触头，真空断流器触头与动触头18相比将以一半的速度打开。用于打开真空断流器触头的联动构件的长度取决于期望的速度。

断开位置为下述位置，在该位置，引导销17和棘爪枢轴21与固定支撑件6的区域B相互作用，同时将真空断流器5的速度降低至期望水平。棘爪触头15和动触头18之间的接合被配置为将真空断流器5保持打开，以防止棘爪触头15和动触头18彼此分离时在它们之间重新触发或重新激起电弧。

闭合位置为下述位置，在该位置，将动触头18从棘爪触头15松开使得主电路和二次电路不工作。联动机构由于其重量和真空断流器5的触头闭合力而下降。棘爪枢轴21和引导销17穿过区域B和A退回到其初始位置，以闭合真空断流器5。动触头18沿线性轴线从其打开位置向下移动，突起22与棘爪基座14相互作用，所述棘爪基座14在区域C中围绕棘爪枢轴21关于引导销17枢转，以允许动触头18向下移动。动触头18与静触头1电接合以闭合主电路，所述动触头18完成其行程，导致棘爪基座14返回到其初始位置。闭合位置为到达初始位置之前的中间位置。

有利地，即使在线性运动负荷开关中，输入运动也可被传送到真空断流器以允许其用作二次电路，同时满足给定负荷开关的断路需要。对于给定设计，能够通过改变牵引杆中的狭槽宽度以及改变固定支撑件中的狭槽轮廓来改变真空断流器的行程。对于给定设计，能够通过改变剪刀形联动件的长度来改变真空断路器的触头速度。真空断流器的打开与动触头的运动方向相同，这消除了VI移动杆损坏/扭曲的可能性。

有利地，RM6环网柜中的负荷开关具有线性触头运动，并且考虑其外壳尺寸，二次或并联电路的新设计是合适的。像Flusarc之类的其它断路器和负荷开关也具有实施以上设计的可能性。联动机构也可被制造为适于具有旋转触头的负荷开关。通过仅改变联动构件的长度，可以在等级、打开触头所需的行程和速度要求方面适应真空断流器将来的修改。在真空断流器的规格或等级改变的情况下，可预期到尺寸的改变、其动触头速度的改变或者其动触头位移的改变。所有这些可通过使用凸轮或传送杆设计参数中一个或更多个特征而实现。

在替代实施例中，提供附加的阻尼器可来连接突起22和棘爪触头。为了避免在打开行程结束时引导销的卡住(jamming)和粘滞(sticky)运动，扭力弹簧可被提供以具有推回力。在另一替代实施例中，本发明可作为子组件添加到现有负荷开关。

尽管已经详细描述了本发明的特定实施例，但是本领域技术人员将理解，按照本公开的全部教导可开发出对这些细节的各种更改和替代。因此，所公开的具体布置对于本发明的范围意味着仅为例示性的而并非限制，本发明的范围将由所附权利要求书的全部范围及其任何和所有等同物给出。

Claims (13)

1.一种分流断路系统(30)，包括：

(a)主电路，由静触头(1)和动触头(18)组成，所述静触头(1)连接到引入母线，并且动触头(18)连接到引出母线；

(b)二次电路，由在端子(12)处利用合适的连接构件(4)电连接到所述静触头(1)的真空断流器(5)组成；

(c)联动机构，包括支撑在联动支撑件(6)上的多个联动构件，具有位于其第一端的顶部联动构件(8)和位于其第二端的底部联动构件(10)，所述顶部联动构件(8)连接到牵引销(7)，所述底部联动构件(10)借助于能滑动到提供在所述联动支撑件(6)中的切口中的滑动销(9)连接到所述联动支撑件(6)，底部联动构件(10)的第二端通过固定放置在提供于固定支撑件(19)中的凹进中的静止销(11)被连接，

其中被配置为穿过固定支撑件(19)中的槽的套环(3)在套环的第一端利用静止销(11)被连接到底部联动构件(10)，并在套环的第二端被连接到真空断流器(5)的动触头端(13)，

其中动触头端(13)通过柔性金属线(20)被电连接到棘爪触头(15)，所述棘爪触头与从所述动触头(18)的臂伸出的突起(22)相互作用并包括用于与所述动触头(18)的异形区域E相互作用的异形区域D。

2.如权利要求1所述的分流断路系统(30)，其中所述联动支撑件(6)包括在其中引导引导销(17)、牵引销(7)和棘爪基座(14)的倒“F”形狭槽，能够支撑联动机构并将带电部件与最靠近的地/箱和其它相位导体隔离开。

3.如前述权利要求1所述的分流断路系统(30)，其中所述固定支撑件(19)包括棘爪基座(14)，所述棘爪触头(15)刚性固定到所述棘爪基座(14)，所述固定支撑件(19)具有包括在引导狭槽中的区域A、B和C。

4.如权利要求1所述的分流断路系统(30)，其中被配置为穿过牵引杆(16)的引导销(17)在引导销(17)的两端连接到棘爪基座(14)，所述牵引杆包括用于与引导销(17)相互作用的异形区域F。

5.如权利要求1所述的分流断路系统(30)，被设计为致动所述动触头(18)的所述联动机构采用打开位置、断开位置、分离位置和闭合位置四个位置，所述动触头在打开位置、断开位置、分离位置和闭合位置之前占据初始位置。

6.如权利要求5所述的分流断路系统(30)，其中在初始位置，所述主电路保持闭合，所述二次电路保持不工作，并且真空断流器(5)处于闭合位置。

7.如权利要求5所述的分流断路系统(30)，其中所述打开位置为当所述动触头被电连接到所述棘爪触头以建立不同于主电路(1-18)的二次电路(1-12-13-20-15-18)时用于在所述突起(22)和所述棘爪触头之间进行连接的位置，所述动触头(18)竖直向上行进以使区域E与区域D相互作用，并且连接到棘爪基座(14)的引导销(17)与牵引杆(16)的区域F相互作用，不将运动传送到所述真空断流器(5)，导致所述真空断流器处于闭合位置。

8.如权利要求5所述的分流断路系统(30)，其中分离位置为所述动触头(18)离开所述静触头(1)以使所述主电路(1-18)不工作并且使电流仅流过所述二次电路的位置，引导销(17)在牵引杆(16)的区域F和所述固定支撑件(19)的区域A中行进，不将运动传送到所述真空断流器(5)，导致所述真空断流器处于闭合位置，所述引导销(17)在达到足够的介电距离时附接到所述牵引杆(16)，受牵引杆(16)约束的所述牵引销(7)牵引所述联动支撑件(6)以附接到套环。

9.如权利要求8所述的分流断路系统(30)，其中在固定支撑件(19)的区域A中同时移动的引导销(17)和棘爪枢轴(21)连同棘爪基座(14)操作所述真空断流器(5)，导致所述二次电路中的电流断路，并且所述联动支撑件(6)接合所述套环(3)和真空断流器动触头，真空断流器动触头与动触头(18)相比以一半的速度打开。

10.如权利要求9所述的分流断路系统(30)，其中顶部联动构件(8)和所述底部联动构件(10)的长度的比率基于期望等级、打开所述真空断流器动触头所需的行程和速度而被修改。

11.如权利要求5所述的分流断路系统(30)，其中所述断开位置为引导销(17)和棘爪枢轴与所述固定支撑件的区域B相互作用同时将真空断流器的速度降低至期望水平的位置，棘爪触头(15)和动触头(18)之间的接合被配置为将真空断流器(5)保持打开，以防止棘爪触头(15)和动触头(18)彼此分离时在它们之间重新触发或重新激起电弧。

12.如权利要求5所述的分流断路系统(30)，其中闭合位置为到达所述初始位置之前的中间位置，并且为将所述动触头(18)从所述棘爪触头(15)松开使得所述主电路和二次电路不工作的位置，所述联动机构由于其重量和真空断流器的触头闭合力而下降；棘爪枢轴(21)和引导销(17)穿过区域B和区域A退回到它们初始位置，以闭合所述真空断流器(5)。

13.如权利要求12所述的分流断路系统(30)，所述动触头(18)沿线性轴线从其打开位置向下移动，所述突起(22)与棘爪基座相互作用，所述棘爪基座(14)在区域C中围绕棘爪枢轴(21)关于引导销(17)枢转，以允许所述动触头(18)向下移动；所述动触头(18)与静触头(1)电接合以闭合主电路，所述动触头完成其行程，导致棘爪基座(14)返回到其初始位置。