CN112041960A - 具有合闸电阻装置的高压功率开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压功率开关(10)、优选是呈落地罐式结构形式的高压功率开关，所述高压功率开关(10)具有开关单元(12)和合闸电阻单元(22)，所述开关单元(12)具有开关装置(14)和相对于所述开关装置(14)的纵轴线(20)能够轴向移动的操作元件(36)用以操作所述开关装置(14)，所述合闸电阻单元(22)具有合闸电阻装置(24)和相对于此合闸电阻装置(16)的纵轴线(28)能够轴向移动的调节元件(38)用以操作所述合闸电阻装置(24)，其中，为了移动所述调节元件(38)，所述操作元件(36)与所述调节元件(38)耦合。在此规定，所述开关单元(12)的纵轴线(20)和所述合闸电阻单元(22)的纵轴线(28)相互间隔开，其中，所述操作元件和所述调节元件(36、38)的耦合通过所述高压功率开关(10)的耦合装置(30)实现。

Description

具有合闸电阻装置的高压功率开关
本发明涉及一种高压功率开关、优选是呈落地罐式的结构形式(Dead-Tank-Bauform)的高压功率开关，所述高压功率开关具有开关单元和合闸电阻单元，所述开关单元具有开关装置和相对于所述开关装置的纵轴线能够轴向移动的操作元件用以操作所述开关装置，所述合闸电阻单元具有合闸电阻装置和相对于此合闸电阻装置的纵轴线能够轴向移动的调节元件用以操作所述合闸电阻装置，其中，为了移动所述调节元件，所述操作元件与所述调节元件耦合。
由功能决定地将合闸电阻装置的合闸电阻在连接电路之前不久通过高压功率开关的开关装置连通，并且在短时间(还被称为作用时间)之后短路。这里原则上可能有两个实施方式，其中，合闸电阻可以与开关单元并联或者串联。在并联的情况下，通过额外的接触系统在时间上先于开关单元连通合闸电阻，然后通过开关单元短路。此接触系统必须是耐高压的设计，但其尺寸无需设计用于较高的载流能力。在串联的情况下，首先连接开关装置，并且因此连通合闸电阻。事后使所述合闸电阻通过额外的接触系统短路，所述额外的接触系统设计用于较高的载流能力，但无需满足较高的介电需求。在金属封装的高压功率开关的情况下，对于两种变形设计已经建立了解决方案，所述解决方案将功率开关和合闸电阻合并在气体容器中。在此，由于轴对称的偏差，没有最佳地利用可用的结构空间。在此，缺点是不必要的较大的气体容积，所述气体容积在大多数情况下填充有对环境有害的SF6气体。
具有合闸电阻装置的该类型的高压功率开关由专利文献US 5 245 145A已知。该文献表示一种呈落地罐式的结构形式的高压功率开关，所述高压功率开关具有开关单元和合闸电阻单元，所述开关单元具有称为断路器的开关装置和相对于所述开关装置的纵轴线能够轴向移动的操作元件用以操作所述开关装置，所述合闸电阻单元具有合闸电阻装置(EWID装置)和相对于此合闸电阻装置的纵轴线能够轴向移动的调节元件用以操作所述合闸电阻装置，其中，所述操作元件与所述调节元件耦合用以移动所述调节元件。两个纵轴线基本上同轴地布置，使得所述操作元件和调节元件通过共同的轴耦合。耦合可以直接进行，或者通过某类型的耦合装置进行，但所述耦合装置仅由中间元件组成，所述中间元件位于高压功率开关的包封的气体空间内。所述的两个单元在此共同位于高压功率开关壳体之内。
本发明所要解决的技术问题在于提供不同设计的高压功率开关，尤其是结构更紧凑的高压功率开关。
所述技术问题通过独立权利要求的技术特征解决。其他有利的设计方式在从属权利要求中给出。
在根据本发明的高压功率开关中，所述高压功率开关具有(i)开关单元和(ii)合闸电阻单元，所述(i)开关单元具有开关装置和相对于所述开关装置的纵轴线能够轴向移动的操作元件用以操作所述开关装置，所述(ii)合闸电阻单元具有合闸电阻装置和相对于此合闸电阻装置的纵轴线能够轴向移动的调节元件用以操作所述合闸电阻装置，其中，为了移动所述调节元件，所述操作元件与所述调节元件耦合(或者说连接)，在此规定，所述开关单元的纵轴线和所述合闸电阻单元的纵轴线彼此间隔开，其中，操作元件和调节元件的耦合通过所述高压功率开关的耦合装置来实现。因此，开关单元和合闸电阻单元不以其纵轴线共轴地依次布置在共同的轴线上并且现在可以紧凑地并排布置。然而，为此需要耦合装置用于操作和调节元件的耦合。
在该类型的紧凑的并排布置中，两个单元(开关单元和合闸电阻单元)相对于两个相应的纵轴线的至少一个纵轴线并排地布置，或者换句话说，相对于两个纵轴线的至少一个纵轴线存在两个单元的轴向重叠。
高压功率开关或者至少其开关单元优选具有落地罐式结构形式。在第二种情况下，开关单元就是落地罐式开关。
根据本发明的优选设计方案规定，开关装置和合闸电阻装置(EWID装置)的纵轴线具有轴线偏移。两个纵轴线在此尤其平行布置。然后，为平衡开关单元和合闸电阻装置的纵轴线之间的轴线偏移使用耦合装置，并且该耦合装置基本上横向于、例如垂直于此轴线延伸。通常而言，开关装置的纵轴线也是整个开关单元的纵轴线，并且合闸电阻单元的纵轴线也是整个合闸电阻单元的纵轴线。
高压功率开关有利地具有支架或者其他的承载开关单元和合闸电阻单元的基座。通过该基座明确定义了术语例如“在...的上方”，“在...的下方”和“在...旁边”。
根据本发明的优选设计方案规定，开关单元和合闸电阻单元并排布置。在此尤其规定，两个单元相对于支架/底座基本上具有相同的高度。
根据本发明的其他的优选设计方案备选地或者额外地规定，开关单元布置在合闸电阻单元的上方。以这样的方式无需太多的基面面积。
对此备选地有利地规定，合闸电阻单元布置在开关单元的上方。以这样的方式也无需太多的基面面积。
根据本发明的另外的优选的实施方式，开关单元和合闸电阻单元分别具有自身的壳体。壳体在此设计为，使得可以将一个壳体(开关壳体)清楚地分配给开关单元并且将另一个壳体(合闸电阻壳体)清楚地分配给合闸电阻单元。
在此尤其规定，壳体的内部空间通过至少一个横向连接部、即通过壳体的横向连接部互相连接。由此提供了共同的气体空间。
根据本发明的优选设计方案规定，耦合装置具有耦合机械装置。即，相应的耦合是机械的耦合。
在此设计方案中尤其规定，耦合机械装置具有至少一个杠杆和/或至少一个连杆和/或至少一个轴。
以下在附图中示出并且后续更详细地描述本发明的实施例。在附图中：
图1示出根据本发明的第一优选实施方式的高压功率开关，
图2示出根据本发明的第二优选实施方式的高压功率开关，
图3由其他视角示出图2所示的高压功率开关，
图4示出根据本发明的第三优选实施方式的高压功率开关，
图5示出根据本发明的第四优选实施方式的高压功率开关，和
图6由其他视角示出图5所示的高压功率开关。
图1示出呈落地罐式的结构形式的高压功率开关10。此高压功率开关10包括具有开关装置14的开关单元12和包封所述开关装置14的开关壳体16，所述开关壳体16具有两个连接法兰18。高压功率开关10的开关单元12通常还称为断路器单元(UE)。相应的开关装置14具有纵轴线20。开关壳体16设计为，使开关壳体16接收此纵轴线20，从而纵轴线20也是整个开关单元12的纵轴线。除了开关单元12，高压功率开关10另外还具有合闸电阻单元(EWID单元)22，所述合闸电阻单元22具有合闸电阻装置24(EWID装置)和包封所述合闸电阻装置24的合闸电阻壳体26。合闸电阻装置24也具有纵轴线28。合闸电阻壳体26设计为，使合闸电阻壳体26接收此纵轴线28，从而合闸电阻装置24的纵轴线28也是整个合闸电阻单元22的纵轴线。
开关单元12的纵轴线20和合闸电阻单元22的纵轴线28平行定向并且在此相互间隔开。换句话说，开关装置14和合闸电阻装置24的纵轴线20、28具有轴线偏移A。
此外，高压功率开关10具有耦合装置30，所述耦合装置30将合闸电阻装置24的操作与开关装置14的操作耦合。为此，耦合装置30从开关单元12导引到合闸电阻单元22并且设计为耦合机械装置34。为平衡开关单元12和合闸电阻装置22的纵轴线20、28之间的轴线偏移，耦合装置30基本上垂直于此轴线20、28延伸。两个壳体16、26的内部空间通过横向连接部32、也就是说通过壳体的横向连接部相互连接。由此提供了共同的气体空间。横向连接部32允许两个单元12、22的部件之间的相应的电气接触。
与开头所述的现有技术中不同的是，开关装置14和合闸电阻装置24不以其纵轴线20、28共轴地依次布置在共同的轴线上，而是紧凑地并排布置。在该类型的紧凑的并排布置中，两个单元(开关单元和合闸电阻单元)12、22也相对于其纵轴线20、28并排布置。
在开关单元12的壳体16中设置了操作元件36用以操作开关装置14，所述操作元件36相对于开关装置14的纵轴线20能够轴向移动。在合闸电阻单元22的壳体26中设置了调节元件38用以操作合闸电阻装置24，所述调节元件36相对于合闸电阻装置24的纵轴线28基本上能够轴向移动。耦合机械装置34具有杠杆40和杠杆40之间的连杆42。因此，耦合机械装置与传统的汽车挡风玻璃刮水器的刮水器连杆有一定程度的相似性。
在图1所示的高压功率开关10的方案中，两个单元12、22相叠地布置，其中，这里准确地说是开关单元12布置在合闸电阻单元22之上。
图2至图6示出高压功率开关10的其他方案，所述高压功率开关在许多方面与图1的方案一致，因此以下仅讨论与图1的方案的区别。
图2示出高压功率开关10的方案，其中，两个单元12、22在侧面上并排布置。在开关单元12的端部上还可以识别出用于操作元件36的相应的执行器，并且间接地通过耦合装置30还可以识别出用于调节元件38的相应的执行器。
这里，在图2和图3中，在开关单元12的开关壳体16上还可以识别出完全用于该类型的高压功率开关10的典型的套管46。所述套管46(用法兰)连接在开关壳体16的由图1已知的连接法兰18上。
此外，高压功率开关10具有承载开关单元12和合闸电阻单元22的支架48(或者备选地具有用于两个单元12、22的其他底座)。通过此支架48现在明确定义了术语“在...的上方”，“在...的下方”或“在...旁边”用以描述单元12、22的布置。
在图2和图3的示例中，正如已经提到的，开关单元12和合闸电阻单元22平行并排地布置，其中，两个单元12、22相对于支架48基本上具有相同的高度。
图4示出高压功率开关10的方案，其中，合闸电阻单元22布置在开关单元12的上方。这里，套管46用法兰连接在合闸电阻壳体26上。开关装置14的接触通过合闸电阻壳体26和壳体的横向连接部32实现。
在图5和图6的示例中，开关单元12和合闸电阻单元12也并排布置，其中，合闸电阻单元22比开关单元12布置地更高。图5从一侧示出高压开关10，图6从另一侧示出所述高压开关10。
在此示例中，两个单元12、22通过中间元件50相互连接并且分别与套筒46连接。中间元件50是例如T形的横向连接部32，其各自实现套筒46的额外的连接。
以下再次根据所示示例用其他的语言阐述本发明的一些方面：
通过开关单元12和合闸电阻单元22的不共轴的布置形成了非常紧凑的功率开关10。通过开关单元12和合闸电阻开关22在专用容器中的平行布置实现最高的“封装密度”。
两个单元12、22可以彼此不同地定位，其中，每个单独的安装位置具有积极的方面和稍有问题的方面。
图1的示例-EWID壳体26位于开关壳体16的下方：
积极方面：
-EWID壳体26可以集成在开关10的支架48中；
-紧凑的结构方式；节省空间；
-成本低廉的机械的耦合，因为开关单元12和EWID单元22的驱动轴彼此平行地布置并且外部的驱动杠杆位于一个平面内。
有问题的方面：
-功率开关壳体中的颗粒物和燃烧产物可能落入EWID壳体26中；
-气体空间的运输高度增加(带有装配的套管的开关极通常预填充有SF6并且无支架48地运送出，从而气体空间在安装现场上保持封闭并且不会被污物污染)。
图2和图3的示例-EWID壳体26位于开关壳体16的旁边、在同一高度上：
积极方面：
-运输高度不改变并且可以如迄今将功率开关10装配有EWID单元22地运送出；
-功率开关壳体16中的颗粒物和燃烧产物不会落入EWID壳体26中；
有问题的方面：
-两个驱动轴(EWID和功率开关)的机械耦合较复杂，例如，万向轴或者利用杠杆连杆42的额外偏转。
图4的示例-EWID壳体26位于开关壳体16的上方：
积极方面：
-相同的开关壳体16可以用于具有EWID单元22和不具有EWID单元22的方案；
-功率开关壳体16中的颗粒物和燃烧产物不会落入EWID壳体26中；
有问题的方面：
-开关10的总高度随EWID单元22增加(运输问题；跨距中的集成性)
图5和图6的示例-具有中间模块50的EWID壳体在开关壳体16的上方在侧面偏移：
积极方面：
-相同的开关壳体16可以用于具有EWID单元22和不具有EWID单元22的方案；
-功率开关壳体16中的颗粒物和燃烧产物不会落入EWID壳体26中；
-总高度仅受到最小的影响。
有问题的方面：
-高压功率开关10的重心在总体上不利地转移，需要加强机械结构。
附图标记列表
10 高压功率开关
12 开关单元
14 开关装置
16 开关壳体
18 连接法兰
20 纵轴线(开关单元)
22 合闸电阻单元
24 合闸电阻装置
26 合闸电阻壳体
28 纵轴线(合闸电阻单元)
30 耦合装置
32 横向连接部
34 耦合机械装置
36 操作元件(可移动)
38 调节元件(可移动)
40 杠杆
42 连杆
44 电阻片堆
46 套筒
48 支架
50 中间元件
A 轴线偏移

Claims (10)

1.一种高压功率开关(10)，优选是呈落地罐式结构形式的高压功率开关，其具有：
-开关单元(12)，所述开关单元(12)具有开关装置(14)和相对于所述开关装置(14)的纵轴线(20)能够轴向移动的操作元件(36)用以操作所述开关装置(14)，和
-合闸电阻单元(22)，所述合闸电阻单元(22)具有合闸电阻装置(24)和相对于此合闸电阻装置(16)的纵轴线(28)能够轴向移动的调节元件(38)用以操作所述合闸电阻装置(24)，
其中，为了移动所述调节元件(38)，所述操作元件(36)与所述调节元件(38)耦合，
其特征在于，所述开关单元(12)的纵轴线(20)和所述合闸电阻单元(22)的纵轴线(28)相互间隔开，其中，所述操作元件和所述调节元件(36、38)的耦合通过所述高压功率开关(10)的耦合装置(30)实现。
2.根据权利要求1所述的高压功率开关，
其特征在于，所述开关装置(12)和所述合闸电阻装置(22)的纵轴线(20、28)具有轴线偏移(A)并且尤其平行布置。
3.根据权利要求1或2所述的高压功率开关，
其特征在于，高压功率开关具有支架(48)或者其他的承载所述开关单元(12)和合闸电阻单元(22)的基座。
4.根据权利要求1至3之一所述的高压功率开关，
其特征在于，所述开关单元(12)和所述合闸电阻单元(22)并排布置。
5.根据权利要求1至4之一所述的高压功率开关，
其特征在于，所述开关单元(12)布置在所述合闸电阻单元(22)的上方。
6.根据权利要求1至4之一所述的高压功率开关，
其特征在于，所述合闸电阻单元(22)布置在所述开关单元(12)的上方。
7.根据权利要求1至6之一所述的高压功率开关，
其特征在于，所述开关单元(12)和所述合闸电阻单元(22)分别具有自身的壳体(16、26)。
8.根据权利要求7所述的高压功率开关，
其特征在于，所述壳体(16、26)的内部空间通过至少一个横向连接部(32)连接。
9.根据权利要求1至8之一所述的高压功率开关，
其特征在于，所述耦合装置(30)具有耦合机械装置(34)。
10.根据权利要求9所述的高压功率开关，
其特征在于，所述耦合机械装置(34)具有至少一个杠杆(40)和/或至少一个连杆(42)和/或至少一个轴。
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