CN109564830B - 用于高压开关设备的接触装置及其应用和制造 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于高压开关设备的接触装置(1)及其应用和制造。接触装置(1)包括至少一个可移动的接触臂(2)，所述接触臂具有至少两个用于与配合接触件(17)导电接触的接触元件(3)。接触元件(3)两两相互对置地布置并且构成接触指对(4)。接触装置(1)应用在高压隔离开关或者高压接地开关中。

Description

用于高压开关设备的接触装置及其应用和制造

技术领域

本发明涉及一种用于高压开关设备的接触装置及其应用和制造。接触装置包括至少一个可移动的接触臂，所述接触臂具有至少两个用于与配合接触件导电接触的接触元件。

背景技术

高压开关设备用于接通尤其是在70至800kV的范围中的高电压和高电流。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。在高压隔离开关和/或高压接地开关中，在至少一个触头上以隔离段断开电流路径，所述隔离段例如取决于施加的电压。电触头包括接触装置，所述接触装置具有至少一个接触元件和至少一个配合接触件。

在高压开关设备接通或者电连接的状态下，至少一个接触元件和至少一个配合接触件相互处于导电接触和尤其是机械接触中。在高压开关设备断路或者电隔离的状态下，至少一个接触元件和至少一个配合接触件彼此间隔距离地布置，在所述距离中不会产生电击穿或者电弧。

在断开电流路径时，至少一个接触元件相对于配属的配合接触件移动。配合接触件在此可以在空间上是固定的、也就是设计为固定触头。至少一个接触元件设计为接触臂或者尤其导电地固定在接触臂上。通过驱动器和/或传动装置移动、尤其控制接触臂，以便例如向外可见地呈现断开的电流路径并且由此呈现断路的状态。在旋转隔离开关中，所述运动例如作为接触臂围绕尤其是垂直于接触臂纵轴线的轴线的旋转运动实现。在断开时通过接触臂的移动在至少一个接触元件和配属的配合接触件之间产生隔离间隙或者说隔离段。阻止了电接触和可能的电流。

在接通高压开关设备、也就是连接电流路径时，这样移动、尤其旋转接触臂，使得至少一个接触元件与配属的配合接触件达到机械接触和电接触。向外可见地产生导电连接并且接通高压开关设备。为了在电流流动时避免由于高电压和高电流造成高的电损耗，必须在至少一个接触元件和配属的配合接触件之间存在良好的电接触。短路电流或者例如诸如风或者结冰的天气影响可能改变接触臂相对于配合接触件的位置，并且导致电接触变差。在此可能出现高的电损耗或者在极端情况下可能造成高压开关设备不受控制地断电。

尤其在管形的接触元件中，尤其通过天气影响和/或短路电流造成的不受控制的移动可能在高压开关设备接通的状态下导致接触元件和配合接触件之间的接触面积减小直至接触断开。由此使高压开关设备的可靠性降低并且可能在所连接的电网中造成损坏和/或可能在触头处出现引起高成本的高损耗功率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于避免或者减少前述问题。本发明所要解决的技术问题尤其在于提供一种用于高压开关设备的接触装置及其应用和制造，所述接触装置在高压开关设备接通的状态下在至少一个接触元件和配合接触件之间实现良好的并且安全的、在时间上稳定的、具有低损耗功率的接触。应当避免与高损耗功率相关的成本，并且连接在高压开关设备上的电网中的损坏应当通过按照本发明的接触装置避免。接触装置应当能够简便地并且低成本地制造以及能够简便地装配。接触装置应当尤其通过使用标准化而能够多样性地使用。

给出的技术问题按照本发明通过用于高压开关设备的接触装置和/或通过对接触装置的应用以及通过用于制造接触装置的方法解决。

按照本发明的用于高压开关设备的接触装置包括至少一个可移动的接触臂，所述接触臂具有至少两个用于与配合接触件导电接触的接触元件。每两个接触元件相互对置地布置并且构成接触指对或者说接触销对。

应用至少两个相互对置的构成接触指对的接触元件在高压开关设备接通的状态下在接触元件和配合接触件之间实现了在时间上稳定的接触。损耗功率和与之相关的成本被最小化，并且避免了在连接于高压开关设备上的电网中的损坏。

接触元件可以U形地设计，其中，接触指对的接触元件的U形形状的开口尤其可以相向地布置。接触元件由此分别在U形形状的端部构成了两个接触面，所述接触面在机械上稳定并且能够良好地集成在接触臂中或者机械稳定地并且良好导电地固定在所述接触臂上。

接触元件可以棒状地设计，具有U形的横截面，其中，U形形状的对置的边脚具有相同的长度L。在对置的接触元件相向靠近地运动并且配合接触件布置在所述接触元件之间时，配合接触件可以通过U形的接触元件被机械地夹紧，由此实现了配合接触件和接触元件之间的导电接触在时间上和机械上良好的稳定性。在此，通过两个U形的接触元件与配合接触件形成了四个接触面，所述接触面用于实现具有最小化的损耗功率的良好导电接触。

接触元件的棱边和角部可以是倒圆的，尤其是所有棱边和角部分别以相应于在接触元件上的位置的半径倒圆。由此避免或者至少减少了在棱边和角部处的电晕现象和可能的电压击穿。

接触臂可以包括至少一个型材杆对，所述型材杆对至少部分地包围至少一个接触指对。由此在机械上稳定地保持接触指对。通过在接触指对之间布置配合接触件，能够在高压开关设备接通的状态下通过型材杆对将接触指对从相反侧压紧在配合接触件上。在此，配合接触件夹紧在接触指对的接触指之间并且在接触指对和配合接触件之间稳定地存在良好的机械接触以及导电接触，其中，通过接触指对、也就是越过接触臂存在与型材杆对的导电接触。

接触元件可以具有用于固定元件的孔。接触元件可以通过至少一个固定元件、尤其通过至少一个螺栓和/或螺母和/或通过垫片与型材杆相间隔地分别导电地固定在型材杆上。由此能够在接触元件和型材杆之间构成良好的长时间稳定的机械连接和导电连接。

接触元件可以是铜的或者包括铜作为材料，其中，所述接触元件尤其可以是镀银的。铜和尤其镀银的铜是良好的电导体并且能够产生良好的导电接触。

接触装置可以包括至少一个配合接触件，尤其是至少一个固定触头，所述固定触头包括板形的接触元件，其中，所述板形的接触元件可以是铜的或者可以包括铜作为材料、尤其在接触面上镀银。板形的接触元件可以在高压开关设备闭合的状态下被至少一个接触指对夹紧、尤其是在至少一个接触指对和被夹紧的板形接触元件之间具有良好的导电接触。

接触元件可以分别与配属的配合接触件在高压开关设备闭合的状态下构成两个接触面，所述接触面尤其具有与触元件的长度相关的尺寸。因此可以通过接触元件的长度针对确定的电流值对高压开关设备进行设计或者尺寸设计。两个接触面取代一个接触面例如在接触臂例如由于诸如风和/冰冻的天气影响而不期望地移动时也提高了在高压开关设备闭合的状态下的接触可靠性。

至少一个可移动的接触臂可以具有与高压开关设备的额定电流和/或短路电流相关的数量的接触指对。至少一个可移动的接触臂尤其可以分别具有一个、两个、三个或者更多的接触指对。因此能够通过接触指对的数量针对确定的电流值对高压开关设备进行设计或者尺寸设计。

如前文所述的接触装置的按照本发明的应用包括接触装置在用作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，或者单次翻转或者二次翻转隔离开关中的应用，或者包括接触装置在用作高压开关设备的高压接地开关中的应用。

作为高压开关设备，可以应用水平开关设备形式或者竖直开关设备形式的开关设备。

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导电接触和/或机械接触。

在高压开关设备的电流路径闭合时，尤其是设计为固定触头的配合接触件可以分别尤其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夹紧在至少两个对置的接触元件之间，所述接触元件分别设计具有U形的型材并且布置在对置的、可移动的型材杆上。

按照本发明的用于制造如前所述的接触装置的方法包括由弯曲板件和/或U形的半成品件和/或通过在棒形材料中铣削出槽而U形地制成接触元件，和/或接触元件尤其通过在对置的型材杆中的螺纹连接、铆接、钎焊、熔焊和/或粘合而导电地固定在U形的型材杆中，其中，型材杆对的U形形状的开口以及接触元件对的U形形状的开口分别相互指向地布置。

接触装置的按照本发明的应用的优点以及按照本发明的用于制造接触装置的方法的优点类似于用于高压开关设备的接触装置的前述优点并且反之亦然。

附图说明

以下在图1至图4中示意性地示出本发明的实施例并且在以下对其进行详细阐述。

在附图中：

图1在斜视图中示意性地示出了按照本发明的用于高压开关设备的接触装置1的正面，所述接触装置具有三组接触指对4，其中，每组接触指对4分别被接触臂2的型材杆对11包围，并且

图2在侧视图中示意性地示出了图1所示的接触装置1，所述接触装置与配合接触件17的板形接触元件18导电接触并且机械接触，并且

图3在俯视图中示意性地详细示出了图1所示的接触装置1的接触元件3，并且

图4示意性地详细示出了图3所示的接触元件3沿着所述接触元件3的宽度的横截面。

具体实施方式

图1在斜视图中示意性地示出了按照本发明的用于高压开关设备的接触装置1的正面，所述接触装置具有三组接触指对4。每组接触指对4分别被型材杆对11包围或者环绕。型材杆对11和配属的接触指对4构成高压开关设备的接触臂2。每组接触指对4由两个接触元件3组成，所述接触元件在剖面中、也就是在横截面中U形地设计。两个U形的接触元件3这样相互对置地布置，使得U形形状的开口侧相互指向。

每组型材杆对11由两个型材杆6组成，所述型材杆在剖面中、也就是在横截面中同样U形地设计。两个U形的型材杆6这样相互对置地布置，使得U形形状的开口侧相向地指向。型材杆6具有比接触元件3更大的宽度。在每个型材杆6中，在端部沿着所述型材杆6的纵轴线平行于所述型材杆6布置有接触元件3，所述接触元件匹配装入U形开口中并且例如通过距离保持装置、例如垫片16与型材杆6相间隔地固定。型材杆6的U形形状的开口和位于所述型材杆6中的配属的接触元件3的U形形状的开口指向相同的方向。

接触元件3分别通过固定元件13、例如具有螺母15的螺栓14固定在配属的型材杆6上。垫片16可以作为距离保持装置布置在接触元件3和型材杆6之间，备选地，为了简洁性未在附图中示出地，接触元件3也可以布置为直接贴靠在型材杆6上。在图1所示的实施例中，每个接触元件3分别通过两个固定元件13、即两个螺栓14和各自的螺母15以及在接触元件3和型材杆6之间的垫片16导电地、机械地固定在配属的型材杆6上。

可以在型材杆6上设置弹簧元件19，以便将相间隔的、对置的型材杆3并且由此将固定在所述型材杆中的相间隔的、对置的接触元件3相向靠近地挤压或按压。

图2在侧视图中示意性地示出了图1所示的接触装置1。接触臂2通过所包括的型材杆6和接触元件3与配合接触件17的板形的接触元件18导电接触并且机械接触。接触元件3通过与配合接触件17的配合作用在型材杆6上形成导电接触。在高压开关设备闭合的状态下、即在如图2所示的闭合的接触中，配合接触件17的板形的接触元件18被具有配属的接触指对4的型材杆对11夹紧。每两个型材杆6分别通过接触元件3机械稳固地夹紧布置于其间的板形接触元件18并且在配合接触件17和接触臂2之间形成良好的导电接触。弹簧元件19将型材杆对11的型材杆6和接触指对4的固定在所述型材杆上的接触元件3压合，并且由此钳状地夹紧位于其间的板形的接触元件18。

间隔元件20沿着型材杆6的纵轴线与弹簧元件19和接触元件3相间隔地布置，除了型材杆6的具有接触元件3的端部，所述间隔元件使型材杆对11的型材杆6在时间上稳定地保持相同的距离，所述接触元件能够通过弹簧元件19相向靠近地移动并且与板式弹簧相似地作用。在高压开关设备断开的状态下，配合接触件17的板形接触元件18与接触臂2和接触元件3相间隔地布置，接触指对4能够在所述状态下通过弹簧元件19在接触臂2的端部被压合得更紧，即接触指对4的接触元件3相互间具有尤其相比于板形接触元件18的厚度更小的距离。

例如通过围绕垂直于接触臂2的纵轴线的垂直轴线转动所述接触臂2，将高压开关设备从断开的状态移动至闭合的、即接触的状态中，其中，所述垂直轴线位于图2的附图平面中。配合接触件17的板形接触元件18在接触指对4的相互对置的接触元件3之间移动或者接触臂2将接触元件3移动至板形的接触元件18的上方或者下方。弹簧元件19的按压力在接触臂2的接触元件3和配合接触件17的板形接触元件18之间产生了稳定的机械接触和导电接触。

为了断开接触，将接触臂2绕垂直轴线向相反的方向转动。配合接触件17的板形接触元件18从接触指对4的相互对置的接触元件3之间的间隙中移出或者接触臂2将接触元件3移动至与板形接触元件18相间隔的位置中。弹簧元件19的按压力使接触指对4的接触元件3进一步相向靠近地移动并且间隔元件20将接触元件3保持在最小距离上。

图3示意性地在俯视图中详细示出了图1和图2所示的接触装置1的接触元件3。以U形形状的开口指向上地示出U形的接触元件3。接触元件3设计为轨道形或者杆形，在右侧和左侧具有U形形状的两个边脚5，所述边脚相互平行以及平行于并且沿着接触元件3的纵轴线。角部10可以是倒圆的，以避免在尖锐的形状上产生电晕现象。在边脚5之间居中地、分别沿着接触元件3的纵轴线靠端部处布置有贯穿的孔，所述孔用于通过固定元件13如前文所述那样将接触元件3固定在配属的型材杆6上。

图4示意性以垂直于纵轴线的横截面详细地示出了图3所示的接触元件3。U形形状基本上设计为在一半处沿着平行于矩形侧面的平行线切开的矩形的形式，具有倒圆的角部和棱边7、8、9。边脚5垂直地直立于接触元件3的中间部分21上，沿着横截面观察在接触元件3的左侧和右侧各有一个边脚5。边脚5相互平行地布置、设计为平行的板、在向中间部分21的过渡区域中具有倒圆的内部棱边和外部棱边7、8并且在上部边脚端部处具有倒圆的棱边9。接触元件3的边脚5设计为具有相同的边脚长度L，即边脚5在横截面中的长度L。在图4中，在横截面中示出了剖切的孔12，所述孔居中地布置，用于使固定元件13穿过。

前文描述的实施例能够相互结合和/或能够与现有技术结合。因此例如可以使用不同类型的材料。为了良好的导电接触，接触元件3例如可以由具有良好传导性的金属、如铜、铝或者钢构成或者由所述金属的合金构成以及配设例如银的涂层。类似地，为了良好的导电接触和高机械稳定性，型材杆6和配合接触件17例如可以由具有良好传导性的金属、如铜、铝或者钢构成或者由所述金属的合金构成以及尤其局部地在某些区域中配设例如银的涂层。除了或者备选于螺栓和螺母，也可以使用销钉作为固定元件13，或者可以例如通过铆接、熔焊、钎焊或者粘合实现固定。除了具有倒圆的一半矩形形状的U形之外，接触元件3也可以具有如V形或者U形的形状，在所述U形形状的边脚5之间具有半圆的中间部分21。每个型材杆对11可以包括多于一个的弹簧元件19和/或间隔元件20。具有接触指对4的型材杆对11的数量可以尤其在载流能力和/或抗短路电流强度方面与高压开关设备的使用领域适配。

附图标记清单

1 接触装置

2 接触臂

3 接触元件

4 接触指对

5 U形的边脚

6 型材杆

7 外部的倒圆的棱边

8 内部的倒圆的棱边

9 边脚端部的倒圆的棱边

10 倒圆的角部

11 型材杆对

12 孔

13 固定元件

14 螺栓

15 螺母

16 垫片

17 配合接触件

18 板形的接触元件

19 弹簧元件

20 间隔元件

21 中间部分

L 边脚长度

Claims (27)

1.一种用于高压开关设备的接触装置(1)，所述接触装置具有至少一个可移动的接触臂(2)，所述接触臂包括至少两个用于导电地接触配合接触件(17)的接触元件(3)，其中，每两个接触元件(3)相互对置地布置并且构成接触指对(4)，其特征在于，所述接触元件(3)设计为U形，其中，接触指对(4)的接触元件(3)的U形形状的开口相互指向地布置，从而分别在U形形状的端部构成了两个接触面。

2.按权利要求1所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件(3)设计为棒状，所述接触元件具有U形的横截面，其中，U形形状的对置的边脚具有相同的长度(L)。

3.按前述权利要求之一所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件的棱边和角部分别以与在接触元件(3)上的位置对应的半径倒圆。

4.按权利要求3所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件的所有棱边和角部分别以与在接触元件(3)上的位置对应的半径倒圆。

5.按权利要求1所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触臂(2)包括至少一个型材杆对(11)，所述型材杆对至少部分地包围至少一个接触指对(4)。

6.按权利要求5所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件(3)具有用于固定元件(13)的孔(12)和/或所述接触元件(3)通过至少一个固定元件(13)分别导电地固定在型材杆(6)上。

7.按权利要求6所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件(3)通过至少一个螺栓(14)和螺母(15)和/或通过垫片(16)与型材杆(6)相间隔地分别导电地固定在型材杆(6)上。

8.按权利要求1所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件(3)是铜的或者包括铜作为材料。

9.按权利要求8所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触元件(3)是镀银的。

10.按权利要求1所述的接触装置(1)，其特征在于，包括至少一个配合接触件(17)，所述配合接触件包括板形的接触元件(18)，其中，所述板形的接触元件(18)是铜的或者包括铜作为材料，和/或所述板形的接触元件(18)在高压开关设备闭合的状态下被至少一个接触指对(4)夹紧，在至少一个接触指对(4)和被夹紧的板形的接触元件(18)之间具有良好的导电接触。

11.按权利要求10所述的接触装置(1)，其特征在于，所述至少一个配合接触件(17)是至少一个固定触头。

12.按权利要求10所述的接触装置(1)，其特征在于，所述板形的接触元件(18)在接触面上是镀银的。

13.按权利要求10所述的接触装置(1)，其特征在于，在高压开关设备闭合的状态下，接触元件(3)分别与配属的配合接触件(17)构成两个接触面。

14.按权利要求13所述的接触装置(1)，其特征在于，所述接触面具有与接触元件(3)的长度相关的尺寸。

15.按权利要求1所述的接触装置(1)，其特征在于，所述至少一个可移动的接触臂(2)具有与高压开关设备的额定电流和/或短路电流相关的数量的接触指对(4)。

16.按权利要求15所述的接触装置(1)，其特征在于，所述至少一个可移动的接触臂(2)分别具有一个、两个、三个或者更多的接触指对(4)。

17.一种按前述权利要求之一所述的接触装置(1)的应用，其特征在于，所述接触装置(1)应用在作为高压开关设备的高压隔离开关，或者杆式隔离开关，或者单次翻转或者二次翻转隔离开关中，或者所述接触装置(1)应用在作为高压开关设备的高压接地开关中。

18.按权利要求17所述的应用，其特征在于，所述高压隔离开关是旋转隔离开关。

19.按权利要求17所述的应用，其特征在于，所述杆式隔离开关是曲杆隔离开关。

20.按权利要求17所述的应用，其特征在于，将形式为水平开关设备或者竖直开关设备的开关设备应用为高压开关设备。

21.按权利要求17所述的应用，其特征在于，在高压开关设备的电流路径闭合时，所述至少一个接触元件(3)与高压开关设备的至少一个分别配属的配合接触件(17)处于导电接触和/或机械接触中。

22.按权利要求21所述的应用，其特征在于，在高压开关设备的电流路径闭合时，所有接触元件(3)与高压开关设备的所有分别配属的配合接触件(17)处于导电接触和/或机械接触中。

23.按权利要求21所述的应用，其特征在于，在高压开关设备的电流路径闭合时，配合接触件(17)分别夹紧在至少两个对置的接触元件(3)之间，所述接触元件分别设计具有U形的型材并且布置在对置的、可移动的型材杆(6)上。

24.按权利要求23所述的应用，其特征在于，所述配合接触件(17)设计为固定触头。

25.按权利要求23所述的应用，其特征在于，在高压开关设备的电流路径闭合时，配合接触件(17)分别通过至少一个弹簧元件(19)在与至少一个间隔元件(20)的有效连接中夹紧在至少两个对置的接触元件(3)之间。

26.一种用于制造按权利要求1至16之一所述的接触装置(1)的方法，其特征在于，所述接触元件(3)由弯曲板件和/或U形的半成品件和/或通过在棒料中铣削槽而U形地制成，和/或所述接触元件(3)导电地固定在U形的型材杆(6)中，其中，型材杆对(11)的U形形状的开口以及接触元件对(4)的U形形状的开口分别相互指向地布置。

27.按权利要求26所述的方法，其特征在于，所述接触元件(3)通过在对置的型材杆(6)中的螺纹连接、钎焊、熔焊和/或粘合而导电地固定在U形的型材杆(6)中。

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