CN109643618A - 具有特定驱动特征的用于开关中压和/或高压的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于开关中压和/或高压的设备(1)，其具有用于驱动运动链(4)的弹簧储能驱动器(5)。包括至少一个储能弹簧(6)和至少一个用于产生具有特定的驱动特征的驱动运动的阻尼元件(10)，在此，所述至少一个阻尼元件(10)是主动阻尼元件(10)。阻尼主动地在开关期间确定地或者预先确定地，特别是根据环境参量和/或开关情况的类型，通过改变至少一个阻尼元件(10)的设置实现。

Description

具有特定驱动特征的用于开关中压和/或高压的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于开关中压和/或高压的设备和方法，其具有用于产生驱动运动和用于驱动运动链的弹簧储能驱动器。至少一个储能弹簧和至少一个用于产生具有特定驱动特征的驱动运动的阻尼元件被包括在内。

背景技术

用于中压和高压的开关装置，特别是功率开关包括具有接触件的电触头。在开关时，可动的接触件经由运动链的元件运动，其中，触头断开或者接通。驱动器提供开关过程所需的动能。通过断开或者分开至少一个电流路径可以开关中压和高压，特别是1kV至70kV和/或70kV至1200kV范围内的电压。由此，发电机和/或耗电器和/或电网的一部分可以彼此分开或者相互连接。这在电网中出现故障电流时是特别必要的。

作为驱动器可以使用弹簧储能驱动器，其中，至少一个储能弹簧存储用于开关的能量。手动曲柄和/或马达可以用于将能量提供给储能弹簧，储能弹簧存储能量直到开关时间点。对于单极和多极开关可以设置至少一个接通弹簧和至少一个断开弹簧，其中，多极开关可以在每极具有至少一个驱动器，或者具有用于多个极的共用的驱动器。替换地或附加地，触头也可以直接由例如线性马达驱动。

在开关时，运动链的元件将运动能量从驱动器传输到电触头的可动接触件。传动元件，例如轴和杠杆可以包括在内，以便改变运动方向和力，运动方向和力例如经由开关杆传输到可动接触件。对于快速开关，特别是在毫秒范围内的快速开关需要大的力和快速的运动。大的力和快速的运动可能会非制动地导致对接触件和运动链的元件的损害。例如在接通运动结束时接触件的非制动的碰撞可能导致形变达到接触件的不可逆的损坏。

借助阻尼元件可以例如在运动结束时吸收运动能量，并且减慢运动，以便例如避免接触件的损害或损坏。阻尼元件可以在运动链中作用在不同的点上，例如传动元件和/或驱动杆上。通过例如驱动器、接触件和/或运动链的元件，特别是传动元件的设计，以及通过使用阻尼元件来确定驱动运动的时间曲线。由此可以产生在开关过程开始时的快速的运动以及在开关过程结束时的减速的、减慢的运动。

例如驱动器、接触件和/或运动链的元件，特别是传动元件以及阻尼元件的设计确定了驱动运动的时间曲线。元件的选择和布置产生预先确定的驱动运动，该驱动运动在每个类似的开关过程中可再现地进行，即，在每个接通或者断开过程中都相同地进行。例如在短路电流情况下或者在适当地接通和断开发电机或者耗电器的情况下，根据例如开关情况对驱动运动的控制或者调节不能够利用所描述的结构实现。开关装置的设计确定了开关运动的时间曲线，并且开关运动在开关装置完成之后，在不改变设计的情况下，即在没有外部的结构性干预的情况下是不可改变的。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于开关中压和/或高压的设备，其可以实现在任意时间点改变开关运动的时间曲线。特别地，本发明要解决的技术问题是提供一种设备，该设备可以特别是在开关过程之间被调节地或者受控地，即预先确定地，和/或在开关过程期间实现对开关运动的特定的时间曲线的设置。

提到的技术问题根据本发明通过具有根据权利要求1的特征的用于开关中压和/或高压的设备和/或通过根据权利要求11的用于特别是利用前面描述的设备产生具有特定的驱动特征的驱动运动的方法解决。在从属权利要求中给出了根据本发明的用于开关中压和/或高压的设备和/或用于产生具有特定的驱动特征的驱动运动的方法的有利的设计方案。在此，独立权利要求的主题可以彼此组合并且可以与从属权利要求的特征组合，以及从属权利要求的特征可以彼此组合。

根据本发明的、具有用于驱动运动链的弹簧储能驱动器的用于开关中压和/或高压的设备包括至少一个储能弹簧和至少一个用于产生具有特定的驱动特征的驱动运动的阻尼元件。该至少一个阻尼元件是主动阻尼元件。

用于开关中压和/或高压的设备中的主动阻尼元件(其阻尼是可变的，即，可随时间被调节地或者受控地设置)可以实现在任意时间点改变开关运动的时间曲线。由此，可以特别是在开关过程之间或者之前调节地或者受控地，即预先确定地，和/或在开关过程期间实现对开关运动的特定的时间曲线的设置。

至少一个主动阻尼元件可包括液压阻尼器。液压阻尼器成本低，可以实现很宽的阻尼常数范围内的阻尼，可在空间上良好地布置且耐用。特别地，可以使用油阻尼器或者气体阻尼器。阻尼常数或者阻尼的设置可以通过改变阻尼器中的压力来进行，例如通过改变油体积或者气体体积，或者通过将油或者气体泵入、或者排出至例如补偿体积来进行。

可以包括至少一个控制单元和/或至少一个主动阻尼元件可通过控制单元调节或者控制。控制单元可以例如为了在开关时产生特定的运动进程受控地与时间相关地改变阻尼元件的阻尼常数，例如通过将流体(例如油或气体)泵入到阻尼器体积中，或者通过经由可调节的排出龙头排出流体，或者通过经由在空间上移动体积边界(例如气缸底部)改变阻尼器体积改变阻尼元件的阻尼常数。

可以包括传感器和/或接收器，其设计为用于确定控制单元的输入参量，用以调节或者控制至少一个主动阻尼元件的阻尼。由此，可以在开关时产生阻尼和特定的驱动特征，其可以根据例如环境因素(如温度和/或气压)调节。

可以包括高压开关装置，特别是中压和/或高压功率开关，特别是用于1kV至70kV和/或70kV至1200kV的电压范围的功率开关。高压功率开关非常适合开关中等功率至高功率。在此，例如，高压开关装置可以包括真空管或者基于绝缘气体的功率开关，如例如填充有SF₆的功率开关。

至少一个主动阻尼元件可以布置在弹簧储能驱动器中，特别是布置在具有储能弹簧或者驱动弹簧的共同的壳体中。这可以实现用于开关中压和/或高压的设备的紧凑的结构形式。主动阻尼元件也可以替换地或者附加地布置在运动链的其他位置上，例如布置在传动元件和/或驱动杆上。根据空间和运动学的要求可以进行主动阻尼元件的布置。

弹簧储能驱动器可以包括至少一个用于接通运动的储能弹簧和/或至少一个用于断开运动的储能弹簧。

在此，弹簧储能驱动器的每个储能弹簧可以分别具有至少一个主动阻尼元件。由此可以实现对例如接通和断开运动的独立的、适当的阻尼。

弹簧储能驱动器的储能弹簧可以替换地具有共同的主动阻尼元件。由此，可以节省成本和安装空间，并且阻尼元件的阻尼的主动设置可以在接通运动和断开运动中实现阻尼的特定变化。对于接通运动和断开运动，可以预先确定或者在开关期间设置最佳的阻尼。由此，例如在针对接通和断开运动使用仅一个弹簧的情况下，也可以产生接通和断开过程的不同的运动特征。

该设备可以包括电绝缘流体，特别是液体和/或气体，特别是SF₆。该设备，特别是具有至少一个高压开关装置的设备可以填充有电绝缘流体，特别是液体和/或气体，特别是SF₆，或者该高压开关装置可以用上述电绝缘流体填充。

根据本发明的用于特别是在使用前面描述的设备的情况下产生具有特定的驱动特征的驱动运动的方法包括：在弹簧储能驱动器中产生驱动运动并且其经由运动链的元件传递。至少一个储能弹簧和至少一个阻尼元件引起特定的驱动特征。阻尼通过至少一个阻尼元件主动地，特别是根据环境参量和/或开关情况的类型实现。

至少一个阻尼元件的阻尼可以根据温度、压力、开关情况的类型，特别是短路的进程来设置。

因此，在温度变化的情况下弹簧常数的变化例如可以通过主动改变阻尼来补偿，以便在环境影响改变的情况下在开关时产生相同的驱动运动。对于不同的开关情况，例如在短路情况下或者例如为了维护而在预先计划断开网络元件，例如耗电器、传输导线和/或发电机的情况下，可以实现断开的不同的时间曲线。因此，在短路情况下的开关过程例如可以非常快速地，特别是在毫秒范围内进行，并且在计划断开的情况下较慢地进行，以便例如保护接触件免受高磨损和/或在网络中产生适当的、较慢的电压降。

开关和/或驱动运动的时间曲线可以通过在开关期间和/或驱动运动期间改变至少一个阻尼元件的阻尼来调节或者控制，特别是由控制单元调节或者控制。由此可以优化驱动运动，例如针对接通过程和断开过程不同地进行。具有特定特征的驱动运动可以在所连接的导线中实现期望的时间的电压降曲线，和/或可以在针对不同开关阶段，例如断开/接通电弧触点或者断开/接通额定电流触点的开关过程期间优化地进行。因为代替通过传动元件，通过主动阻尼元件来实现控制开关运动的时间曲线，所以可以节省部件，例如传动装置中的部件。

具有预先确定的驱动特征的驱动运动可以通过设置至少一个阻尼元件的阻尼特别是被调节地或者受控地产生，特别是根据由传感器和/或接收器确定的输入参量，借助控制单元，特别是根据温度、压力、电压和/或电流来产生。

通过设置至少一个阻尼元件的阻尼，可以实时进行驱动特征的调整。

根据权利要求11的、根据本发明的用于特别是利用前面描述的设备产生具有特定的驱动特征的驱动运动的方法的优点类似于根据权利要求1的用于开关中压和/或高压的设备的前面描述的优点，反之亦然。

附图说明

下面在单个附图中示意性示出并且随后详细描述本发明的实施例。附图中：

附图示意性示出了根据本发明的具有主动阻尼元件10的用于开关中压和/或高压的设备1。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的具有液压阻尼器作为主动阻尼元件10的用于开关中压和/或高压的设备。该设备1包括具有电接头3的功率开关2。在接头处特别是可以连接针对电网、耗电器和/或发电机的电流导线。功率开关2包括电触头9，其设计用于分开或者连接电流路径。电触头9的元件，例如额定电流接触件和/或电弧接触件为简单起见在图中未示出。

为了开关功率开关9，至少一个可动接触件或者多个可动接触件从电流路径的接通或者断开位置开始运动，或者运动到电流路径的接通或者断开位置。用于运动接触件的运动能量存储在弹簧储能驱动器5的储能弹簧6中，并且在开关时，例如通过松开储能弹簧6的锁定来释放所存储的运动能量。通过运动链4，运动能量从弹簧储能驱动器5传输到触头9的可动接触件。功率开关2的触头9断开或者接通，并且电流路径通过功率开关2分开或者导电连接。

运动链4为了传输运动能量特别是包括以下元件，例如与至少一个可动接触件连接的驱动杆8和/或传动元件7，例如用于将驱动弹簧6的力转移到驱动杆8的杠杆和轴。阻尼元件10为了特别是在开关过程结束时阻尼运动可以例如设置在储能弹簧6上和/或传动元件7上，和/或驱动杆8上和/或直接设置在可动接触件上。在该图中示例性示出了在设计为杠杆的传动元件7上的阻尼元件10。

可动接触件的运动特征，即接触件的运动和/或针对运动的传输力的时间变化，以及与此相关的开关过程的时间曲线特别是由储能弹簧6的特性和运动链4的元件，例如传动元件7以及触头9的特性确定。设备1的结构，特别是元件6、7、8、9的选择和布置确定了开关时的运动特征。通过特定的结构产生特定的运动特征，除了环境影响和设备1的元件的随时间的劣化之外，该运动特征在没有主动阻尼元件10的情况下在每次的开关过程中是相同的。

通过例如在图中作为液压阻尼器示意性示出的至少一个主动阻尼元件10，可以在任意时间改变运动特征。可以预先确定地，即在开关过程之前进行改变。也可以在开关过程期间进行改变，并在开关过程期间改变运动的时间曲线。为了改变运动特征而改变阻尼常数，即阻尼元件10的阻尼。在图中所示的实施例中，阻尼元件10作为液压阻尼器包括例如圆柱形壳体的壳体11，在壳体中可动地布置有活塞12，例如圆柱形的活塞。活塞12与运动链4的元件连接，例如通过杆与作为传动元件的杠杆7连接。

阻尼元件10的壳体11填充有流体，例如油或者气体。活塞12在流体中的运动被制动地进行，特别是根据流体的粘度和/或几何参量，例如活塞12与壳体11的壁之间的距离被制动地进行。通过改变壳体11中的压力可以改变流体的粘度，并且由此改变阻尼元件10的阻尼。例如，泵15可以被调节地或者受控地改变壳体11中的压力，并且由此设置特定的粘度以及阻尼。替换地或者附加地，压力补偿容器可以与阀结合地用于设置期望的压力。如图所示，流体中的压力的改变也可以通过壁13的移动实现，并且因此通过壳体11的流体填充的体积14的改变实现。

经由附图的实施例中的传动元件7的运动的改变，阻尼元件13的阻尼的改变导致经由运动链4传输的开关运动的改变。阻尼可以在整个开关时间的开关过程之前设置为恒定的，或者在开关期间改变，例如在开关过程结束时增大，以便在开关结束时实现可动接触件的减速。由此，具有特定的驱动特征或者运动特征的驱动运动是可能的，在开关之前预先确定或者在开关期间可改变。

前面描述的实施例可以相互组合和/或可以与现有技术组合。因此，例如可以使用不同类型的阻尼元件10。例如可以使用主动的液压阻尼元件10、主动的弹簧阻尼元件，特别是具有被调节或者控制地可移动的弹簧悬架的主动的弹簧阻尼元件、电磁阻尼元件作为主动阻尼元件，或者使用其他类型的主动阻尼元件，特别是用于机械能的主动阻尼元件。可以使用，特别是还与被动阻尼元件组合地使用不同数量的主动阻尼元件。对阻尼的调节或者控制，特别是对具有与时间相关的阻尼常数的阻尼的调节或者控制可以经由至少一个控制装置，特别是利用计算机来进行。测量设备和/或传感器以及接收器的数据可以用于调节或者控制，其中例如根据环境参数或者开关情况的类型来设置阻尼或者运动特征。

一个或者多个主动阻尼元件10可以布置在设备中的不同位置处。不同类型的主动阻尼元件10还可以布置在设备中的不同位置处和/或相同位置处。通过主动阻尼元件10实现的阻尼特别是可以根据一个或多个储能弹簧5来实现。因此，通过储能弹簧5产生的运动特征例如可以通过主动阻尼元件10补偿。特别是在利用储能弹簧5多次开关的情况下，在弹簧5在此期间没有张紧的情况下，其中弹簧力例如减小，例如可以通过在每次开关过程时减小阻尼，通过主动阻尼元件10进行补偿。不同的运动特征特别是可以由用于接通和断开过程的储能弹簧5产生。在使用用于接通和断开的不同的储能弹簧5时，主动阻尼元件10可以用于两个弹簧5，或者每个储能弹簧5与至少一个主动阻尼元件10相关联。

附图标记列表

1 用于开关中压和/或高压的设备

2 功率开关

3 电接头

4 运动链

5 弹簧储能驱动器

6 储能弹簧

7 传动元件，例如杠杆和轴

8 驱动杆

9 电触头

10 主动阻尼元件

11 壳体

12 活塞

13 可移动的壁

14 流体体积，例如油或者气体体积

15 泵

Claims (15)

1.一种用于开关中压和/或高压的设备(1)，其具有用于驱动运动链(4)的弹簧储能驱动器(5)，其中包括至少一个储能弹簧(6)和至少一个用于产生具有特定的驱动特征的驱动运动的阻尼元件(10)，

其特征在于，所述至少一个阻尼元件(10)是主动阻尼元件(10)。

2.根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，至少一个主动阻尼元件(10)包括液压阻尼器。

3.根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，包括至少一个控制单元和/或至少一个主动阻尼元件(10)可通过控制单元调节或者控制。

4.根据权利要求3所述的设备(1)，其特征在于，包括传感器和/或接收器，所述传感器和/或接收器设计为用于确定控制单元的输入参量，用以调节或者控制至少一个主动阻尼元件(10)的阻尼。

5.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，包括高压开关装置，特别是中压和/或高压功率开关(2)，特别是用于1kV至70kV和/或70kV至1200kV的电压范围的功率开关。

6.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，至少一个主动阻尼元件(10)布置在弹簧储能驱动器(5)中，特别是布置在共同的壳体中。

7.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述弹簧储能驱动器(5)包括至少一个用于接通运动的储能弹簧(6)和/或至少一个用于断开运动的储能弹簧(6)。

8.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，所述弹簧储能驱动器(5)的每个储能弹簧(6)分别具有至少一个主动阻尼元件(10)。

9.根据权利要求7所述的设备(1)，其特征在于，弹簧储能驱动器(5)的储能弹簧(6)具有共同的主动阻尼元件(10)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)，其特征在于，包括电绝缘流体，特别是液体和/或气体，特别是SF₆，和/或所述设备，特别是至少一个高压开关装置填充有电绝缘流体，特别是液体和/或气体，特别是SF₆。

11.一种用于特别是利用根据上述权利要求中任一项所述的设备(1)产生具有特定的驱动特征的驱动运动的方法，其中，在弹簧储能驱动器(5)中产生驱动运动并且经由运动链(4)的元件传递驱动运动，至少一个储能弹簧(6)和至少一个阻尼元件(10)引起特定的驱动特征，

其特征在于，至少一个阻尼元件(10)主动地，特别是根据环境参量和/或开关情况的类型实现阻尼。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述至少一个阻尼元件(10)的阻尼根据温度、压力、开关情况的类型，特别是短路的进程来设置。

13.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，开关和/或驱动运动的时间曲线通过在开关期间和/或在驱动运动期间改变至少一个阻尼元件(10)的阻尼来调节或者控制，特别是通过控制单元调节或者控制。

14.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，具有预先确定的驱动特征的驱动运动通过设置至少一个阻尼元件(10)的阻尼特别是被调节地或者受控地产生，特别是根据由传感器和/或接收器确定的输入参量，借助控制单元，特别是根据温度、压力、电压和/或电流来产生。

15.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过设置至少一个阻尼元件(10)的阻尼来实时进行驱动特征的调整。