CN106206147A - 用于三相网络的开关设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三相电网包含通用负载开关，具有位于每个导体(2，3和4)上的隔离开关(5)，以及切断室(7)，一般包含位于两个导体(2，3)上的真空管；第三导体(4)设置有相比于该切断设备而简单的导电叶片，使得直至导体(2，3)中的电弧已经被熄灭，断开才会发生，并且导体(4)中的电流减弱至触及容性电流值，这会实现低强度电弧，其无需任何专用设备就可被熄灭。不再需要真空管，简化了负载开关且明显降低了成本。

Description

用于三相网络的开关设备

技术领域

本发明的主题是用于三相网络的负载开关(断路器)。

本文所涉及的负载开关设计用于高压和中压，典型地从1kV到52kV，并且此外具有隔离开关功能，导体通过该功能物理断开，该负载开关通常设置有用于熄灭电弧的切断室，并因此执行负载开关的功能。

背景技术

切断室通常包括真空管。多个可用设备包括在文献EP2182536A，EP2479769A，WO2014/001029A，WO2013/110511A中描述的那些为节省负载开关成本提供前景的设备，通过将真空管放置到通常相比于导体自身而并不载流的支路连接上，使得真空管在正常运行期间空载。然而，当决定断开时，隔离开关截断支路连接的自由端并在其断开运动期间移动它。电流在支路连接中逐渐通过，当隔离开关远离它时主电路中不再留有电弧，并且断开运动的持续和支路连接移动部件的移位随后打开真空管而因此中断电流并熄灭电弧。贯穿隔离开关剩下的运动，支路连接的自由部可被释放以便真空管可再次关闭，但是没有电流因为导体保持断开。这些文献公开的设备中隔离开关是转动叶片，并且第二篇文献还公开了其设备中的隔离开关是平移的叶片。

这些设备是有效的，但是遗憾的是真空管是昂贵的设备，就像在上述第一篇文献中所清晰陈述的。本发明的目的是就非分布式中性的三相网络而言获得更为经济的负载开关，利用其特性中的一个，根据该特性一旦两相完全断开，可在第三相中流通的仅存电流是低强度的容性电流。

发明内容

总之，本发明涉及三相网络上的负载开关，用于网络中两相的负载开关包含安装有隔离开关的导体以及切断室，用于熄灭所述隔离开关断开之后穿过这两相导体的电弧电流，并且用于网络中第三相的负载开关包含安装有隔离开关的导体以及切断设备，其特征在于所述设备设计为中断容性电流电弧，包含导电叶片，隔离开关在断开期间与其脱离，仅处于负载开关中切断室已经中断用于其它相的电弧电流的状态。当其它相已经中断电流时，真空管不必熄灭由容性电流所产生的电弧。因此，不需要其用于第三相，这样简化了负载开关并显著降低了成本。

在一个具体实施例中，导电叶片是第三相中导体的介于固定端与自由端之间的连续导电的支路连接(旁路)，该固定端连接至所述导体的长度，第三相的隔离开关在断开期间与其脱离，第三相的所述隔离开关在断开期间接触该自由端，并且在其已经脱离所述导体的所述长度之后与其脱离；并且导电叶片可包含连接至固定端的线或者杆，并且固定切换翼片尽可能远离所述自由端延伸。

附图说明

现将参照下面的附图更加详细的描述本发明的不同方面，特性和优点：

-图1是其上安装有本发明的三相网络的概图；

-图2，3，4和5示出了负载开关断开期间已知的切断室；

-图6和7示出了用于安装有本发明的相的设备的实施例；

-图8和9示出了用于安装有本发明的相的设备的另一个实施例；

-以及图10是用于安装有本发明的相的设备的另一个变形。

具体实施方式

图1概略地示出了安装有根据本发明的负载开关1的非分布式中性三相网络。网络中的每个导体2，3和4可分别由隔离开关5”，5’或5中断，分别由可自由脱离导体2，3和4的长度2a，3a或4a中的一个的移动叶片构成。这三个隔离开关5”，5’，5由同步其运动的共同控制设备6移动。导体2和3还包含与它们的隔离开关5’或5”相关的切断室7并且其在断开之后熄灭剩余的电弧。然而，在本发明中，第三导体4不具有该室。

一种替代，未在附图中示出，是每一个隔离开关5”，5’，5可由每相专用的控制设备移动，这三个控制设备然后由负载开关1的电子装置同步。

参照下面示出了用于两个网络相的导体2和3的负载开关的示例实施例的图2至5。这些附图重复了上述第二篇文献中的一些附图并且没有描述本发明创新的部件。图2中示出了导体2和3的连接状态。隔离开关5’或5”的叶片可自由转动。切断室7包含真空管8，其与导体2或3的长度2a或3a一起安装在支路连接(旁路)上，这个支路连接穿过真空管8的固定触头9，杆10穿过真空管8的外壳并承载真空管8的移动触头，并且摇杆11铰接至杆10并终止于支路连接的自由端12。在连接状态下，隔离开关5’或5”的端部与长度2b或3b铰接在枢轴13上，形成机械和电气连接，并且与所述导体2或3的补偿长度2a或3a摩擦接触。自由端12包含位于朝向图2所示状态的隔离开关5’或5”的面上的导电层14，并且绝缘层15位于相反的面上。最后，弹簧16将摇杆11拉回至真空管8的闭合状态。

在打开负载开关1的连续步骤中，隔离开关5’或5”朝向图2至5的左侧移动，并且与导电层14接触，而开始保持连接至长度2a或3a(图3)。一旦接触导电层14，隔离开关5’或5”离开长度2a或3a；它随后倾斜摇杆11，拉动杆10并打开真空管8(图4)；最后，隔离开关5’或5”穿过并超出自由端12，在弹簧16的作用下实现摇杆11返回至其位置(图5)。图2中的步骤相应于网络的正常运行，负载开关1闭合且导体2和3未被中断，图3示出了电流均匀穿过支路连接，图4示出了在真空管8中切断电流并熄灭电弧，并且图5示出了负载开关1的完全打开状态以及导体2或3断开。

当重新连接时，返回至图2中位置的隔离开关5’或5”通过在绝缘层15上滑动来向另一个方向倾斜摇杆11，这防止了支路连接通过真空管8突然重新连接。相反地，该重新连接直到隔离开关5’或5”接触长度2a或3a后才会发生。因而只要没有其它打开运动真空管8就会保持为静止。

图6和7示出了用于第三相的负载开关设备的实施例。因为隔离开关5，5’和5”相同以便对其的同步控制通常是有益的而且甚至是必要的，因此该设备的尺寸和组成可以类似于另外两相的那些设备，尽管因为没有真空管而使其更加简单。如果使用图2至5中的负载开关设备，第三导体4可例如包含长度4a和4b，其具有与其它导体2和3的长度相同的配置。切断室7由单个固定的导电叶片17替代。更具体地，在该实施例中，导电叶片17是导体4的支路连接(旁路)，其形状和长度类似于切断室7中支路连接的形状和长度。然而，该支路连接是静态的导体，其包含位于其它相的真空管8位置处的杆18，以及位于摇杆11位置处的切换翼片19。杆18和切换翼片19可由铜或铝制成。杆18将切换翼片连接至长度4a。切换翼片19的自由端20位于隔离开关5的前部。杆18和切换翼片19是刚性的。在其断开运动期间，隔离开关5触碰自由端20，在它上面摩擦并且，像之前一样，将电流从导体4的主部连续移动至由导电叶片17形成的支路连接，与主部脱离，并随后还与图7状态的导电叶片17脱离，相应于图5，当隔离开关5已经离开切换翼片19的自由端20。此时，穿过导体4的电流完全被中断。

解释如下。在断开运动期间，共同控制设备6驱动三个隔离开关5，5’和5”与它们相应支路连接(真空管8和摇杆11，或导电叶片17)的导电端接触。两个第一相的隔离开关(5’和5”)然后打开它们的真空管8，如上所述。显然地，当真空管打开时，三个隔离开关5，5’和5”仍然连接至它们相应的支路连接。一旦两个第一相的真空管8打开，则三相的隔离开关5，5’和5”从它们相应的支路连接自由移动，以便完全打开负载开关1。

第三相支路连接的导电叶片17的配置必须设计为使得导电叶片17与隔离开关5之间的分离仅发生在负载开关1处于其它两相的切断室7已经中断真空管8中产生的电弧电流的状态，换句话说就是在这些真空管8已经打开之后并且电流已经变为零来熄灭电弧之后。当两相切断室7中的电弧被熄灭时，保持在第三导体4中的电流随后就成为用于电缆的1A/km量级和用于架空线的20mA/km量级的低强度容性电流。由于所用电缆为数千米长并且架空线为数十千米长，因此容性电流应为数安培的量级。然而，如果没有切断设备，隔离开关5与导体4的长度4a之间的分离将发生在电流还处于其额定强度例如630A时，这将带来无法切断的高能量电弧。这就是第三导体4包含导电叶片17以延长连接持续时间直至通过打开真空管8来使其它两个导体2和3中的电流中断的原因，并且第三导体4中的电流强度被降低，趋向容性电流值；隔离开关5可随后与导电叶片17分离因为所产生的电弧是低能量的且其自身可以熄灭。

本发明具有多种变型。首先可行的是导体2和3设置有相比于图2至5中所示不同类型的切断室。负载开关1浸没在不同的气体中。用于第三导体4的导电叶片也可以是任意类型的，只要其可以延长连接足以在其它导体2和3中的电弧已经被熄灭之后减弱导体4中的剩余电流；因此，如所述，类似于切断室7的断开设备是优选的，用简单的导体如杆18或线来替代真空管8(及其控制设备)，杆或线可由铜，铝，或其它材料制成。本发明还可与形成为平移而不是转动的叶片的隔离开关5，5’和5”一同使用。

图8和9示出了与前面实施例外形完全不同的另一个实施例，尽管其运行是相同的，其相应于前面实施例中的图6和7。在该实例中，由第三导体4的支路连接组成的第三相导电叶片17被形成为翼片的导电叶片22所替代，该翼片从长度4a的端部，倾斜地或沿着电弧环，在隔离开关5的运动方向上横向延伸以打开负载开关。电流贯穿整个长度4a，并且还在负载开关打开的初始穿过导电叶片22，因为隔离开关5的端部在它的上面摩擦。这个简单的实施例具有其不需要任何用于第三相的支路连接的优点。

当第一和第二相的电弧电流已经熄灭且隔离开关5已经从导电叶片22脱离时，负载开关完全打开并且剩余电流熄灭。

图10示出了第三相的另一个变型。其运行类似于图6至9中所示实施例的运行，但是这个变型具有结构类似于图2至5中所示两个其它相的结构的优点。在这个变型中，第三相的导电叶片包含支路连接，其包含铰接至杆10a并终止于支路连接的自由端12的摇杆11a。与图2至5不同的是，杆10a显然不是连接至真空管而是其固定并直接连接至导体4a。自由端12包含位于朝向隔离开关5的面上的导电层14和位于相反面上的绝缘层15。在打开运动期间，隔离开关5接触导电层14而起初保持连接至长度4a。一旦接触导电层14，隔离开关5便离开长度4a。隔离开关5随后倾斜摇杆11a并最终超出自由端12，在弹簧的作用下使摇杆11a返回至其位置。隔离开关5的该运动与其它两相的隔离开关5’和5”的运动同步，使得当隔离开关5离开支路连接的自由端12时，其它两相的真空管8便已经打开并且相应的电弧被熄灭。

在替代实施例中，其中三个隔离开关5”，5’，5中的每一个均由专用的控制设备控制，这些控制设备由电子装置控制并同步，本发明要求所述电子装置能够延迟打开不具有真空管的第三相的隔离开关5的命令，比打开前两相的隔离开关5”和5’的命令要迟一些。因此，直到其它两相的切断室7已经中断了产生于真空管8中的电弧电流，才会给出打开第三相的命令。

Claims (10)

1.用于三相网络的负载开关(1)，负载开关包含，用于网络中两相的安装有隔离开关(5’，5”)的导体(2，3)以及切断室，用于熄灭所述隔离开关断开之后穿过所述两相的电弧电流，以及用于网络中第三相的安装有隔离开关(5)的导体(4)以及切断设备，其特征在于所述设备设计为中断电容性电流电弧，包含导电叶片(17，22)，隔离开关(5)在断开期间与其脱离，仅处于负载开关中切断室已经中断电弧电流的状态。

2.根据权利要求1所述的三相网络中的负载开关，其特征在于每一个所述相的切断室包含真空管(8)，并且所述第三相中的切断设备并不设置有真空管。

3.根据权利要求1所述的三相网络中的负载开关，其特征在于导电叶片(17)是第三相中导体的介于固定端与自由端(20)之间的连续导电的支路连接，该固定端连接至所述导体的长度(4a)，第三相的隔离开关(5)在断开期间与其脱离，第三相的所述隔离开关(5)在断开期间碰触所述自由端，并且在其已经脱离所述导体(4)的所述长度(4a)之后与其脱离。

4.根据权利要求1所述的三相网络中的负载开关，其特征在于导电叶片(22)包含翼片，其在断开期间沿着隔离开关(5)运动的方向尽可能远离导体(4)横向延伸，并且隔离开关(5)沿其运动。

5.根据权利要求2所述的三相网络中的负载开关，其特征在于所述两相中的每一个的切断室包含介于固定端与自由端(12)之间的连续导电的支路连接，该固定端连接至所述两相中一相的导体的长度，隔离开关在断开期间与其分离，隔离开关在断开期间碰触所述自由端并且在其已经与所述长度脱离之后与该自由端分离，所述支路连接包含真空管(8)，并且介于真空管与所述自由端之间的所述支路连接的一部分(11)可自由运动以便当隔离开关碰触所述自由端时打开所述真空管。

6.根据权利要求5所述的三相网络中的负载开关，其特征在于导电叶片还包含介于固定端与自由端(12)之间的导电支路连接，该固定端连接至所述第三相的导体(4a)的长度，隔离开关在断开期间与其分离，隔离开关在断开期间碰触所述自由端并且在与所述长度脱离之后与该自由端分离，所述支路连接包含移动部(11a)，其包含自由端(12)并铰接至直接连接到第三相的导体(4a)的固定杆(10a)。

7.根据权利要求3所述的三相网络中的负载开关，其特征在于导电叶片(17)包含连接至固定端的线或者杆(18)，以及尽可能延伸远离所述自由端(20)的固定切换翼片(19)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的三相网络中的负载开关，其特征在于所述隔离开关(5)包含转动叶片。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的三相网络中的负载开关，其特征在于所述隔离开关包含平移的叶片。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的三相网络中的负载开关，其特征在于所述网络为1kV至52kV之间的电压。