CN109564829A - 用于高压开关设备的接触臂及其应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压开关设备的接触臂(1)及其应用方法。所述接触臂(1)包括至少一个能移动的型材杆(3)和至少一个用于导电地接触配合接触件(2)的接触元件(6)，其中，所述至少一个接触元件(6)固定在能移动的型材杆(3)上。至少一个能移动的型材杆(3)具有至少一个敞开的、U形的型材。

Description

用于高压开关设备的接触臂及其应用方法

本发明涉及一种用于高压开关设备的接触臂及其应用方法。所述接触臂包括至少一个能移动的型材杆和至少一个用于导电地接触配合接触件的接触元件，其中，所述至少一个接触元件固定在能移动的型材杆上。

高压开关设备用于接通尤其在不高于1200kV的范围中的高电压和不高于几个1000A的范围中的高电流。高压开关设备例如是接地开关和隔离开关、尤其是旋转隔离开关、曲杆隔离开关或者单次翻转隔离开关。在高压隔离开关中，在至少一个触头处以例如与施加的电压相关的隔离段断开电流路径。电触头包括至少两个接触件，所述接触件在高压开关设备接通或者导电连接的状态下相互间处于导电接触和尤其是机械接触中。在高压开关设备断开或者电隔离的状态下，所述至少两个接触件相互以不会产生电击穿或者电弧的距离布置。

为了使接触件相互分离，移动至少一个接触件，其中，配属的配合接触件作为固定触头在空间上固定。备选地也可以移动触头的两个接触件。被移动的接触件通常固定在接触臂、尤其是所述接触臂的端部上。能移动的接触件通过接触臂的移动、例如围绕相对于接触臂纵轴线的垂直轴线的旋转运动与所述接触臂一起移动。接触臂必须具有高的机械稳定性并且包括导电元件和/或导电地设计。例如使用具有圆形或者矩形横截面的管作为接触臂。所述管例如由铜和/或铝构成。

例如在水平隔离开关中，在水平的、尤其是平行于地表的平面中进行接触臂的移动。例如在接地开关中，所述移动也可以在竖直的、也就是相对于地表的垂直平面中进行。出于空间的原因也可以使用与水平面和/或竖直面呈确定的角的移动面。能移动的接触件以及接触臂的其它部分的自重和重量可能造成接触臂可逆或者不可逆的形变、例如接触臂的弯曲。例如风或者冰层的天气影响也可能改变接触臂的形状，由此可能妨碍甚至阻挠接触的连接或者闭合。为了避免这点，接触臂由闭合的、稳定的或者实心的型材、尤其是圆形或者矩形的型材构成。具有闭合的或者实心的型材的接触臂的高自重要求用于高压开关设备的大尺寸的基座、大量用于产生移动的能量以及与之相关的成本高昂的并且需要较多空间的大型驱动装置，其中，以下对于所述型材观察的是关于纵轴线的横截面。

本发明所要解决的技术问题是避免或者减少前述问题。本发明所要解决的技术问题尤其是提供一种用于高压开关设备的接触臂和应用所述接触臂的方法，其中，所述接触臂成本低廉、能够容易地以低能量消耗移动并且具有低自重。

给出的技术问题按照本发明通过具有按照权利要求1所述特征的用于高压开关设备的接触臂和/或通过按照权利要求11的应用接触臂的方法解决。按照本发明的用于高压开关设备的接触臂的有利设计方案和/或应用接触臂的方法的有利设计方案在从属权利要求中给出。在此，独立权利要求的技术方案可以相互结合并且与从属权利要求的特征相结合以及从属权利要求的特征可以相互结合。

按照本发明的用于高压开关设备的接触臂包括至少一个能移动的型材杆和至少一个用于导电地接触配合接触件的接触元件。所述至少一个接触元件固定在能移动的型材杆上。所述至少一个能移动的型材杆具有至少一个敞开的、U形的型材。

具有敞开的U形型材的型材杆是机械稳定的并且比具有闭合的、圆形的或者矩形的型材的型材杆更轻。由此在不使接触臂的机械和电学特性变差的情况下节省了材料和重量。这节省了成本、以更低的功率实现了在通过接触臂分离或者连接电流路径时的移动，并且能够使用比大型驱动装置成本更低的具有更低功率的小型驱动装置。具有高机械稳定性和良好电学特性的接触臂形成了在开关时具有高耐久性和良好可靠性的高压开关设备。

至少一个敞开的、U形的型材可以具有两个边脚区段，所述边脚区段尤其垂直地布置在背部区段上。这产生了具有前述优点的具有高机械稳定性的结构。

边脚区段尤其可以垂直地指向下地布置在所述或者多个背部区段上。由此不会有污物和/或水在U型材中积聚，并且通过垂直地布置在所述或者多个背部区段上的边脚区段有效地防止了由于例如结冰的天气影响或者由于自身载荷造成的接触臂的弯曲或者变形。

所述或者多个背部区段可以具有加强结构、尤其是在中部区域中完整地沿着背部区段的纵轴线设计有更大的厚度。所述在中部区域中更大的厚度可以在背部区段的上侧设计为加强结构。U型材的背部区段的上侧的加强结构提高了具有前述优点的接触臂的机械稳定性和载流能力。

至少一个能移动的型材杆可以具有两个、三个或者更多敞开的、尤其相互平行地布置的U形的型材，所述型材尤其分别通过连接片相互连接。所述连接片能够沿着接触臂的纵轴线尤其除了缝隙之外连续地构造。使用多于一个U形的型材产生了接触臂的特别高的机械稳定性和特别高的载流能力。

敞开的、U形的型材可以具有用于固定至少一个接触元件的宽阔区域。所述或者多个连接片可以狭窄地设计。因为使用更少的材料，所以用于连接U形型材的狭窄的连接片减少了成本和重量。宽阔的U形型材实现了尤其在接触臂的端部处布置和固定接触元件、例如接触指，所述接触元件具有用于良好地接触的支承面。接触元件可以布置在U形形状中，由此在接触元件和型材杆之间产生了高机械稳定性和良好的导电连接以及机械连接。

至少两个尤其分别具有敞开的U形型材的能移动的型材杆可以尤其通过至少一个间隔元件相互间隔地相互机械地连接。所述至少两个能移动的型材杆可以上下地或者说相叠地布置。

可以包括弹簧元件，所述弹簧元件尤其设计用于将至少两个能移动的型材杆压向彼此。结合至少一个间隔元件产生了类似钳子的结构，所述结构在钳臂之间良好地机械地夹紧物体。

在接触臂的端部区域中、尤其在U形的型材之间可以布置缝隙。所述缝隙尤其可以设计在接触臂的两个端部上。与前述类似钳子的结构相结合地产生接触指或者弹性的接触指，所述接触指在钳子运动中能够良好地夹紧配合触头。这在接触臂的接触元件和高压开关设备的配合触头之间产生了良好的机械接触和导电接触。通过将配合触头良好地夹紧在接触臂的接触元件之间可以补偿例如风和由于短路电流产生的感应力的影响，由此提高了高压开关设备在接通或者连接状态下的可靠性。

接触臂的棱边和角部可以是倒圆的。尤其是所有棱边和角部可以分别以特定的半径倒圆，所述半径与棱边或者角部在接触臂上的相应位置相关。由此能够避免在高电压下在尖的或者锐边的形状上产生电晕现象并且防止电击穿。

按照本发明的应用前文所述的接触臂的方法包括，将接触臂应用在作为高压开关设备的高压隔离开关、尤其是旋转隔离开关、或者杆式隔离开关、尤其是曲杆隔离开关、或者单次翻转隔离开关中，或者将所述接触臂应用在作为高压开关设备的高压接地开关中。

高压开关设备可以按照水平开关设备的形式设计。

在高压开关设备的电流路径闭合时，至少一个接触元件、尤其所有接触元件可以与高压开关设备的至少一个、尤其所有分别配属的配合接触件处于导电接触和/或机械接触中。

在高压开关设备的电流路径闭合时，尤其设计为固定触头的配合接触件可以分别夹紧在至少两个对置的接触元件之间，所述接触元件分别布置在对置的能移动的型材杆的U形型材中。尤其可以通过至少一个弹簧元件、尤其在与至少一个间隔元件有效连接时实现所述夹紧。

按照权利要求11所述的按照本发明的应用接触臂的方法的优点类似于按照权利要求1所述的用于高压开关设备的接触臂的前述优点并且反之亦然。

以下在图1至5中示意性地示出本发明的实施例并且随后详细地阐述。

在附图中：

图1在俯视图中示意性地示出了具有按照本发明的接触臂1的水平隔离开关，所述接触臂在闭合的状态下将两个配合触头2相互导电连接，并且

图2在侧视图中示出图1的接触臂1的端部，所述接触臂具有两个相叠地布置的型材杆3，并且

图3在垂直于纵轴线的横截面中示出型材杆3的剖视图，所述型材杆具有两个U形型材，并且

图4示出图3的型材杆3的剖视图，所述型材杆分别在U形型材的背部区段13上具有加强结构14，并且

图5示出图4的型材杆3的剖视图，所述型材杆具有三个U形型材。

图1示意性地在俯视图中示出了作为高压开关设备的具有按照本发明的接触臂1的水平隔离开关。在接触臂1的端部分别布置有接触元件，所述接触元件在水平隔离开关闭合的状态下将两个配合触头2导电地相互连接。接触臂1在中央被旋转基座5支撑或者支承。接触臂1在机械上固定地布置在旋转基座5上并且通过围绕所述旋转基座5的垂直于附图平面的中轴线旋转而在附图平面中旋转。

图1示出了处于闭合的或者连接的、接通的状态中的水平隔离开关。电流可以在沿着接触臂1的纵轴线分别布置在每一侧上的两个配合触头2之间通过分别位于接触臂1的端部上的接触件流过接触臂1的型材杆3。两个配合触头2通过接触臂1相互导电连接。为了断开水平隔离开关，围绕垂直于附图平面的中轴线或者旋转轴线19沿着方向21转动接触臂1，例如旋转至所述接触臂1在图面中的与闭合状态下的初始位置垂直的位置中。配合接触件2之间的接触被断开，电流无法流过接触臂1。水平隔离开关向外可见地断开或者断路。配合接触件2之间的经由接触臂1的、也就是经由接触臂1的端部上的接触件和型材杆3的电流路径中断。接触件由于简洁性未在图1中示出，因为所述接触件布置在接触臂1的下侧。

为了闭合水平隔离开关、也就是为了通过接触臂1连接隔离段，借助旋转基座5与方向21相反地将接触臂1旋转至图1所示的位置中。这种移动由例如位于旋转基座5中的驱动器驱动，所述驱动器由于简洁性未在附图中示出。当例如在相互对置的侧面分别布置在接触臂1的端部上的止挡件20与分别配属的配合接触件2接触时，用于闭合隔离开关的旋转运动停止。配合接触件2通过接触臂1相互导电连接，电流路径闭合。

接触臂1在每一侧的端部开设有缝隙。缝隙4用于更好地接触配合接触件2并且将在接下来更详细地描述。例如可以通过锯、铣削或者激光加工在接触臂1上形成缝隙。在图1所示的实施例中，分别在接触臂1的每一侧设计两条缝隙。与接触臂1的要求和结构相应地也可以在每一侧设计一条或者多于两条缝隙4，或者在仅有一个配合触头2的高压开关设备中可以仅在接触臂1朝向配合触头2的那侧上设计缝隙。

图2在侧视图中详细地示出了图1所示的接触臂1的端部或者图1所示的接触臂1的一侧。接触臂1包括两个上下地布置的型材杆3，所述型材杆3通过一个或者更多的间隔元件7彼此相间隔地相互机械连接。在外端部上，接触元件6分别对置地布置在内部并且借助固定元件9在型材杆3上机械地定位或者机械地固定并且与相应的型材杆3导电连接。接触元件6例如可以是由传导性良好的金属、例如铜或者镀银的铜或者铝制成的轨道形的型材。在高压开关设备闭合的状态下，通过接触元件6在配合触头2和型材杆3之间建立导电接触。型材杆3例如可以由铜或者铝构成或者包含这些材料以及由这些材料得到的合金。

在高压开关设备闭合的状态下，一个或者更多的弹簧元件8在接触臂1、尤其接触元件6和相应的配合接触件2之间产生良好的、可靠的机械接触和导电接触。弹簧元件8将相间隔的、对置的型材杆3分别在接触臂1的端部压紧，所述型材杆3通过间隔元件7保持相间隔。所述或者多个弹簧元件8为此与所述或者多个间隔元件7在空间上相间隔地、尤其沿着接触臂1的纵轴线分别布置在间隔元件7和接触元件6之间。通过型材杆3中的前述缝隙4分别在型材杆3的端部上形成接触指形式的结构，所述结构简化或者辅助型材杆3的压紧。

指形结构的作用类似于具有非常高的弹簧常数的板式弹簧，它们通过间隔元件7在对置的型材杆3之间保持距离并且通过弹簧元件8被挤压或者压紧，也就是相向靠近地按压。备选地，也可以例如通过配合接触件2将指形的结构彼此挤开，所述配合接触件具有比尤其是型材杆3在间隔元件7的区域中的距离更大的厚度，并且弹簧元件8将型材杆3压紧在配合接触件2上。尤其在基座上机械地并且在空间上定位或者固定的板形的配合接触件2在高压开关设备闭合的状态下夹紧在指形的结构之间并且由此相对于所述指形的结构在空间上固定，越过接触元件6通过型材杆3在配合接触件2的两侧上具有良好的导电接触。相应的配合接触件2在上下布置的型材杆3之间夹紧，并且在配合接触件2和接触臂1之间形成了良好的导电接触。

图3在垂直于纵轴线的剖视图、也就是横截面中示出了按照本发明的接触臂1的型材杆3。型材杆3包括两个通过连接片11相互连接的U形的型材。连接片11沿着型材杆3的整个长度延伸，除了端部上的缝隙和可能包括在连接片11的区域中的孔。

U形的型材设计为U形，其中，对于例如在按照本发明的接触臂1中应用的向下指向的U形型材，U的开口朝向下，即U是倒置的。在图3所示的实施例中，U形的型材除了倒圆的角部和棱边之外基本上设计为矩形的形式，其中，矩形的下侧敞开地、也就是空缺地设计。

在与矩形的、长条的、水平布置的板类似地设计的水平的背部区段13上，沿着型材的宽度方向观察，在左侧和右侧垂直向下地、类似于壁地布置有边脚区段12。在图3所示的实施例中，每两个边脚区段12围成背部区段13的宽阔区域，所述边脚区段设计为在水平的背部区段13上垂直地竖立的矩形板。四个相互平行地布置的边脚区段12垂直地布置在水平的背部区段13上，所述边脚区段沿着型材杆3的整个纵轴线延伸，构成了两个U形的、平行的型材，所述型材分别围成宽阔区域10，并且所述型材通过狭窄区域、连接片11相互连接。

型材杆3的型材的角部和棱边、也就是如图4所示的在所述型材杆3的背侧或者上侧上的位于内部的棱边17以及位于外部的棱边16和棱边18和所述型材杆3的端部上的角部15是倒圆的，以避免在尖端或者锐边的结构处的电晕现象。倒圆可以具有不同的、特定的半径，所述半径尤其取决于在型材杆3上的位置和例如在高压开关设备闭合的状态下相对于配合接触件2的位置。

图4在垂直于纵轴线的侧视图、也就是横截面中示出了图3所示的型材杆3，所述型材杆具有背部区段13的附加加强结构14。背部区段在上侧、也就是在与U形的型材对置的一侧上强化地设计。在U形型材的中部区域中，沿着型材杆3的纵轴线，背部区段13设计得比在其它区域中更厚，例如设计为两倍厚。由此分别在U形型材的布置在连接片11之间的宽阔区域10中构成了加强结构14。所述加强结构为型材杆3提供了附加的机械稳定性，阻止了型材杆3沿着纵轴线例如由于自身载荷或者冰层而弯曲，并且在材料耗费减少的情况下提高了型材杆3的载流能力。在缝隙4的区域中可以舍弃加强结构14，以便支持通过弹簧元件8对指形结构的压紧。

图5示出了按照本发明的接触臂1的型材杆3的另一实施例，所述型材杆在垂直于纵轴线的剖视图、也就是横截面中示出。与图4所示的型材杆3类似地设计的型材杆3具有三个并排平行地布置的U形型材，而不是如图4所示的两个U形型材。型材杆3的每两个U形型材通过连接片11相互连接，也就是两个连接片11将三个U形的型材连接成一个型材杆3。

前述实施例可以相互结合和/或与现有技术结合。因此例如可以取代两个或者三个U形型材，而将更多的U形型材使用在型材杆3中、也就是相互连接。针对每个U形的型材，可以分别在型材杆3的端部使用一个或者更多接触元件6和/或间隔元件7和/或弹簧元件8和/或固定元件9。这些元件可以布置在接触臂1的两侧或者只布置在接触臂1的一侧。

备选地可以仅在位于外部的或者仅在位于内部的U形型材上布置一个或者更多接触元件6和/或间隔元件7和/或弹簧元件8和/或固定元件9。可以分别在所有U形的型材之间，或者仅在某些、例如外部的型材之间，在端部处设计缝隙4。可以使用一个型材杆3或者至少两个相互对置的、尤其平行的型材杆3。型材杆3可以由铝或者其它传导性良好的材料例如铜构造，或者为了改善的导电性而具有由导电性良好的材料构成的芯或者涂层。作为其它材料，型材杆3可以具有机械稳定的材料、例如复合物材料作为加强结构14或者被导电地涂层的芯。接触元件6可以螺纹连接、粘合、钎焊、熔焊在U形型材上或者U形型材中或者通过其它机械稳定的、尤其导电的固定结构安设在型材杆3上。

附图标记清单

1 接触臂

2 配合接触件

3 型材杆

4 缝隙

5 旋转基座

6 接触元件

7 间隔元件

8 弹簧元件

9 固定元件

10 宽阔区域

11 连接片

12 边脚区段

13 背部区段

14 加强结构

15 倒圆的端部

16 外部的倒圆的棱边

17 内部的倒圆的棱边

18 背部的倒圆的棱边

19 中轴线或者旋转轴线

20 止挡件

21 用于断开的旋转方向

Claims (14)

1.一种用于高压开关设备的接触臂(1)，所述接触臂具有至少一个能移动的型材杆(3)和至少一个用于导电地接触配合接触件(2)的接触元件(6)，其中，所述至少一个接触元件(6)固定在能移动的型材杆(3)上，其特征在于，所述至少一个能移动的型材杆(3)具有至少一个敞开的、U形的型材。

2.按权利要求1所述的接触臂(1)，其特征在于，所述至少一个敞开的、U形的型材具有两个边脚区段(12)，所述边脚区段尤其垂直地布置在背部区段(13)上。

3.按权利要求2所述的接触臂(1)，其特征在于，所述边脚区段(12)尤其垂直地指向下地布置在所述或者多个背部区段(13)上。

4.按权利要求2或3所述的接触臂(1)，其特征在于，所述或者多个背部区段(13)具有加强结构(14)，尤其是在中部区域中完全地沿着背部区段(13)的纵轴线形成更大的厚度、尤其在背部区段(13)的上侧上构造为加强结构(14)。

5.按前述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，所述至少一个能移动的型材杆(3)具有两个、三个或者更多个敞开的、尤其相互平行地布置的U形的型材，所述型材尤其分别通过连接片(11)、尤其通过沿着接触臂(1)的纵轴线连续的连接片(11)相互连接。

6.按权利要求5所述的接触臂(1)，其特征在于，所述敞开的、U形的型材具有用于固定至少一个接触元件(6)的宽阔区域(10)，和/或所述或者多个连接片(11)狭窄地设计。

7.按前述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，尤其分别具有敞开的、U形的型材的至少两个能移动的型材杆(3)相互机械地连接、尤其通过至少一个间隔元件(7)相互间隔地、尤其上下地布置。

8.按权利要求7所述的接触臂(1)，其特征在于，包括弹簧元件(8)，所述弹簧元件尤其设计用于将至少两个能移动的型材杆(3)相向靠近地按压。

9.按前述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，在接触臂(1)的端部区域中、尤其在U形的型材之间、尤其在接触臂的两个端部处布置有缝隙(4)。

10.按前述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，所述接触臂(1)的棱边和角部(15、16、17、18)是倒圆的，尤其是所有的棱边(16、17、18)和角部(15)分别以特定的与棱边(16、17、18)或者角部(15)在接触臂(1)上的相应位置相关的半径倒圆。

11.一种应用按前述权利要求之一所述的接触臂(1)的方法，其特征在于，所述接触臂(1)应用在作为高压开关设备的高压隔离开关、尤其是二次翻转隔离开关、旋转开关或者杆式隔离开关、尤其是曲杆隔离开关或者单次翻转开关中，或者所述接触臂(1)应用在作为高压开关设备的高压接地开关中。

12.按权利要求11所述的方法，其特征在于，所述高压开关设备按照水平开关设备的形式设计。

13.按权利要求11或12之一所述的方法，其特征在于，在所述高压开关设备的电流路径闭合时，至少一个接触元件(6)、尤其所有接触元件(6)与高压开关设备的至少一个、尤其所有分别配属的配合接触件(2)处于导电接触和/或机械接触中。

14.按权利要求13所述的方法，其特征在于，在高压开关设备的电流路径闭合时，尤其设计为固定触头的配合接触件(2)尤其通过至少一个弹簧元件(8)尤其在与至少一个间隔元件(7)的有效连接中分别夹紧在至少两个对置的接触元件(6)之间，所述接触元件分别布置在对置的、能移动的型材杆(3)的U形的型材中。