CN112771637A - 用于隔离开关的接触臂和接触方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于隔离开关的接触臂(1)和方法，其具有至少一个型材体(2)并且具有至少一个接触元件(3)，所述接触元件与所述至少一个型材体(2)电接触并且设计成产生与配合接触件的电接触。所述至少一个型材体(2)具有平行于至少一个接触元件(3)的第一直径d。所述至少一个接触元件(3)具有带曲率半径r’的凹形表面，所述凹形表面布置在背离型材体(2)的侧面上，其中，曲率半径r'小于具有至少一个型材体(2)的第一直径d的圆弧段的曲率半径r。所述方法包括使隔离开关的接触臂(1)电接触，其中，接触臂(1)的接触元件(3)与配合触点电和/或机械接触，其中，接触元件(3)的朝向配合接触件的凹形表面具有曲率半径r’，曲率半径r'小于具有接触元件(3)最大直径d'的圆弧段的曲率半径r。

Description

用于隔离开关的接触臂和接触方法

本发明涉及一种用于隔离开关的接触臂和方法，其具有至少一个型材体并且具有至少一个接触元件，所述接触元件与所述至少一个型材体电接触并且设计成产生电接触。所述至少一个型材体具有平行于至少一个接触元件的第一直径d。所述至少一个接触元件具有带曲率半径r'的凹形表面，所述凹形表面布置在背离型材体的一侧上。所述方法包括隔离开关的接触臂的电接触(或者说电触点接通)。

隔离开关用于高、中压设备中，以便可见地在电气上将电流路径相互分断。隔离开关是无功率地切换的，就是说没有与隔离开关连接的电气负载。在高压技术中，尤其高达1200kV电压的领域中，例如使用高压断路器断开电气负载和中断电流路径。通过隔离开关的打开使得被中断的电流路径向外部方向可见，以此例如可以在没有危险的情况下进行维护、检查和/或改造工作。

作为隔离开关或者说分离器例如使用转动隔离开关、杠杆隔离开关、肘杆隔离开关、单断口摆动式隔离开关、双断口摆动式隔离开关和/或单柱隔离开关，即折架式单柱隔离开关。在此，通过打开至少一个电触点使电流路径可见地电断开，并且通过闭合一个或者多个电触点使电流路径可见地电连接。一个电触点包括至少两个接触件，其中，至少一个接触件是可移动的以便打开和闭合触点。如文献DE 10 2016 214 372 A1所公开的，可移动的接触件例如设计成接触臂。电触点闭合时，接触臂向例如在空间上固定地布置的配合接触件移动，直至在两个接触件之间存在电气和机械的接触。电触点打开时，可移动的接触臂从配合接触件上移开，直至两个接触件之间没有电接触。

配合接触件例如是在空间上固定的柱形的金属管、金属轨和/或金属导体。接触件例如由如能很好地传导电流的铜、钢和/或铝的材料制成，或包括这些材料。在连接或接通状态中，为了无损耗或至少低损耗地通过触点传导电流，在配合接触件和可移动的接触臂之间必须有良好的电接触。如果接触臂和配合接触件分别由具有圆形横截面的金属管制成，则在接触臂的金属管和配合接触件的金属管之间只有很小的支承或接触面。若接触臂由具有矩形横截面的金属杆制成，则接触面增大。这导致在隔离开关的闭合状态中更好的电接触，即导致电损耗更少，并且也导致无意中断电流路径的风险减小。

接触臂由型材体和接触元件构成，以此可以实现接触的进一步改善。尤其在例如单柱隔离开关或者折架式单柱隔离开关中，接触臂包括具有矩形横截面的金属杆或金属管形式的型材体和固定在型材体上的扁平的、杆状的接触元件，所述接触元件尤其与型材体直接接触，利用该接触臂可以在闭合状态中改进电接触并且更可靠地构成电接触。型材体在成本和机械性能方面是最优的。通过使用例如铝和/或钢实现高的机械稳定性。作为例如杆或者管的形状得到高的机械稳定性，并且尤其在使用空心体，例如空心管时，实现节省材料和重量，即成本。

接触元件针对与配合接触件的良好的电接触而优化。为此，接触元件例如由铜制成并且与型材体良好导电地连接，例如通过钎接、焊接、粘接和/或通过螺旋连接。接触元件的面向型材体的表面与型材体的形状相匹配。例如，矩形的型材体具有与接触元件的平坦的、平整的接触面，并且接触元件的面向型材体的对应的表面同样是平坦的、平整的面。接触元件的背离型材体和面向配合接触件的表面，例如构造具有较小拱曲或略微倒圆地构造。在表面倒圆的情况下，在短路情况中和/或在由风或结冰负荷导致移动中，接触件会相互支承滚动而不改变有效的接触面或失去接触。以此在隔离开关的闭合状态中，在任何时候都能得到良好的电接触并且避免了电损耗或触点(接触部)不受控制地打开。

为了使隔离开关、尤其露天隔离开关的隔离间隔向外部方向能很好地看到，该装置没有封装并且也没有安装在壳体中。因此隔离开关的元件或者部件受天气的影响。冰和/或雪的负荷会导致可动接触臂的移动，尤其是导致远离配合接触件的移动，这恶化了电接触并且从而导致通过触点的更高的电损耗。在触点闭合时，雪和冰会阻止接触臂和配合接触件的电气和机械的接触或者至少使其变难。隔离开关的可靠性以此受到限制，并且高的电损耗会导致高成本。安全的、可控的隔离和连接会受到限制或无法实现。

本发明要解决的技术问题是提供一种用于隔离开关的接触臂和用于使接触臂电接触的方法，它们解决了上述问题。要解决的技术问题尤其是提出一种成本有利的、稳定的接触臂，其尤其甚至在有冰雪的不利的天气条件下也能够实现良好的和安全的电和机械的接触。

上述技术问题按照本发明通过具有按照权利要求1的特征的用于隔离开关的接触臂和/或按照权利要求10的用于使隔离开关的接触臂电接触，尤其使上述接触臂电接触的方法解决。根据本发明的用于隔离开关的接触臂和/或用于使隔离开关的接触臂电接触、尤其使上述接触臂电接触的方法的有利设计方案在从属利要求中说明。在此，独立权利要求的内容相互地并且与从属权利要求的特征可以结合，并且从属权利要求的特征可以相互结合。

按照本发明的用于隔离开关的接触臂包括至少一个型材体和至少一个接触元件，所述接触元件与所述至少一个型材体电接触并且设计成产生尤其与配合接触件的电接触。所述至少一个型材体具有平行于至少一个接触元件的第一直径d并且所述至少一个接触元件具有带曲率半径r'的凹形表面，所述凹形表面布置在背离型材体的一侧上。所述至少一个接触元件的凹形表面的曲率半径r'小于具有至少一个型材体的第一直径d的圆弧段的曲率半径r。

根据本发明的具有型材体和接触元件的接触臂是机械稳定的和成本有利的。型材体在低成本情况下提供了高的机械稳定性并且接触件能够实现与配合接触件良好的、可靠的，即安全的电和机械接触。所述至少一个接触元件的凹形表面的曲率半径r'小于具有至少一个型材体的第一直径d的圆弧段的曲率半径r，该曲率半径r'引起接触元件向配合接触件方向的逐渐变细的轮廓。在接触臂或者接触元件向配合接触件方向的平坦的轮廓的情况下，在例如天气条件不利时冰和雪会沉积或聚集在接触元件上和/或会在接触元件上形成沉积物。在隔离开关闭合时，接触元件压到配合接触件上。在产生接触压力时，例如聚集在接触元件上的雪和/或冰被压实，打破雪层和/或冰层以此变得更难。

为了实现在接触臂和配合接触件之间安全的、良好的电接触，必须增加接触压力，以便例如打破和剥落接触元件上的雪层和/或冰层。为此需要加固的接触臂，例如具有更大壁厚和/或更大直径的型材体。与此相关的更高的材料耗费导致了更高的成本并且需要更强的驱动装置，尤其用于产生足够的接触压力。

通过比具有至少一个型材体的第一直径d的圆弧段的曲率半径r小的至少一个接触元件的凹形表面的曲率半径r'而实现的接触元件朝向配合接触件的逐渐变细的轮廓使得污物构成的层和/或雪层和/或冰层能够或更容易破碎，并且进而实现了可靠的电和/或机械的接触，尤其即使在具有雪和/或冰的不利天气条件下。通过逐渐变细的轮廓，在隔离开关闭合时，污物、雪和/或冰被从逐渐变细的轮廓向侧方挤压离开并且不在平坦的表面上压实。污物、雪和/或冰在逐渐变细的轮廓上滑到侧方，即滑向触点外部方向并且没有被压实。以此防止在接触臂或者接触元件上形成厚的、压实的层，尤其雪层和/或冰层，并且需要较低的接触压力用于安全的接触。因此可以节省材料和成本，因为接触臂或型材体必须设计得不太稳定。

至少一个接触元件可以具有带有倒圆的角部的三角形状，其中，倒圆的角部是背离至少一个型材体的角部和/或具有曲率半径r'。具有倒圆的角部的三角形状通过三角形的边实现污物、冰和/或雪很好地从倒圆的角部向侧方滑落，并且通过倒圆的角部以曲率半径r'的强烈弯曲使得即使在配合接触件上有低的挤压力也能打破沉积的层，尤其雪层和冰层，具有上述优点。

至少一个接触元件可以设计成在内部空心，尤其设计成空心管。以此节省了材料和与之相关的重量，这节省了成本并且能用较低功率的驱动装置。

至少一个接触元件可以尤其在曲率半径r'的区域内构造具有弹性和/或有弹力的表面。尤其与空心的接触元件相关联地，在与配合接触件接触时该表面可以弯曲并且与配合接触件的轮廓匹配。接触元件和配合接触件之间的接触面以此被扩大并且产生改进的、更可靠的电接触。除了接触元件的尖锐的轮廓和将污物、雪和/或冰挤向侧方而不压实雪层和冰层的可能性之外，在触点闭合时接触元件的表面的变形同样辅助污物层、雪层和/或冰层的断裂和剥落。

至少一个接触元件可以由铜、铝或钢制成，或包括铜、铝和/或钢。为了改善电接触，接触元件可以例如额外地涂层，尤其镀银。金属可导致具有高的电流承载能力的良好电接触。尤其例如具有镀银表面的铜得到非常好的电接触连同低的接触电阻。

至少一个型材体可以具有矩形形状，尤其具有倒圆的角部。矩形形状，尤其具有倒圆的角部的矩形形状得到机械上非常稳定的接触臂，其中，矩形形状的侧面可以用作型材体和接触元件之间的接触面。作为接触区域的一个侧面的大面积实现接触元件和型材体之间的良好接触以及接触元件在型材体上安全、机械稳定的固定。

至少一个型材体可以设计成在内部空心，尤其设计成空心管。以此节省了材料和与之相关的重量，这节省了成本并且实现了用较低功率的驱动。

至少一个型材体可以由铜、铝或钢制成，或包括铜、铝和/或钢。钢、铝和尤其铜具有较小的比电阻并且以较小的损耗传导电流。通过针对型材体使用能很好地传导的材料，利用在接触臂或者说型材体上很小的压降实现很好的电流导引。钢在机械上是非常稳定的并且铝很轻，这实现了重量节省。

至少一个型材体和至少一个接触元件可以尤其通过共同的接触面相互直接机械和/或电接触。较大的接触面以及直接的机械和电接触实现很好的低损耗的导电和在接触臂上很小的压降，其中，不仅型材体，而且至少一个接触元件也可以有助于接触臂良好的传导能力。直接的机械接触得到机械上长期稳定的接触臂并且因此尤其在长的时间段上实现了隔离开关的可靠的功能。

根据本发明的用于使隔离开关的接触臂，尤其上述接触臂电接触的方法包括：使接触臂的接触元件与配合触点电和/或机械接触，其中，接触元件的朝向配合接触件的凹形表面具有曲率半径r’，曲率半径r'小于具有接触元件最大直径d'的圆弧段的曲率半径r。

在接触臂上、尤其接触臂的至少一个接触元件上的沉积物，尤其污物、雪和/或冰，可以在与配合接触件接触时从接触元件的凹形表面向侧方挤掉。

接触元件的凹形表面在与配合接触件电和/或机械接触时可以弹性地变形，尤其弹力式地变形和/或完全弹性地变形。

沉积物，尤其污物、雪和/或冰可以通过接触元件的凹形表面的弹性变形而从接触臂上去除，尤其抖掉、刮掉和/或剥落。

根据本发明的按照权利要求10的用于使隔离开关的接触臂，尤其前述接触臂电接触的方法的优点类似于按照本发明的按照权利要求1的用于隔离开关的接触臂的前述优点，反之亦然。

在下文中示出和进一步说明按照图1中现有技术的接触臂和图2示意性示出的本发明的实施例。

在此，附图中，

图1示意性以剖面视图示出按照现有技术的接触臂1，其带有型材体2和接触元件3，

图2示意性以剖面视图示出按照本发明的接触臂1，其带有型材体2和接触元件3，接触元件3具有带有曲率半径r'的凹形表面。

图1中示意性以剖面视图示出按照现有技术的接触臂1，其带有型材体2和接触元件3。图1利用通过接触臂1垂直于接触臂1的纵轴线的剖面示出接触臂1的轮廓。型材体2例如是具有矩形轮廓的空心管或空心杆，其中，角部分别是倒圆的。型材体2例如由钢或铝制成，以保证在通过型材体2的良好的导电性的情况下的高机械稳定性。通过将型材体2设计为空心体可以在重量和成本较低的情况下得到高机械稳定性。

在型材体2的一侧上接触元件3摩擦配合和形状配合地导电地固定在型材体2上。该侧是型材体2或接触臂1的侧面，所述侧面与隔离开关的配合接触件相对，其中，为简洁起见图中未示出配合接触件。接触元件3例如通过焊接、粘接和/或螺旋连接导电地、机械稳定地固定在型材体2上。接触元件3实心地构造成整块的实体，并且例如由铜制成，尤其具有镀银的表面。

型材体2具有平行于型材体2和接触元件3之间的接触面的直径d。接触元件3条形地构造，在背离接触面并且与配合接触件相对的一侧上具有平坦的倒圆部。通过倒圆部或者通过接触元件3的倒圆的表面，在短路情况中和/或在风或冰负荷导致移动的情况中，接触元件3可以在配合接触件上滚动，而不改变有效接触面或失去电接触。以此在隔离开关的闭合状态中，在任何时候都能得到良好的电接触并且避免了电损耗或触点不受控制地打开。

接触元件3的倒圆的表面在型材体2的在接触面一侧上相应的角部处基本上过渡到型材体2的倒圆的角部中，其中，利用半径r构成圆弧。半径r是具有至少一个型材体2的第一直径d的圆弧段(Kreissegment)的曲率半径并且确定倒圆的接触元件3向配合接触件一侧的表面。接触元件3的背侧或朝向型材体2的一侧是平坦的，型材体2的对应侧也是平坦的。接触元件3的两侧构成条状的接触元件3，其具有与型材体2的纵轴线平行布置的纵轴线，在图1中垂直于图平面。接触元件3的曲率半径r引起了在接触元件3的表面上的低曲率，其实现接触臂1在配合接触件上的滚动，但不足以将沉积物，尤其接触臂1或接触元件3上的污物、冰层和/或雪层刮掉、推到一边和/或使它们由于曲率而剥落。

相反，在现有技术中，在接触元件3上的曲率或接触元件3的曲率半径r是这样的，使得在接触臂1向配合接触件移动时，在接触连接之前，例如将雪和/或冰在接触元件3上压实，并且会形成多个层，这些层会如上所述地抑制接触元件3与配合接触件的良好的电和/或机械的直接接触。为了可靠地保证接触元件3与配合接触件的良好的、稳定的、无冰和无雪的电接触，需要很大的力将接触元件3压在配合接触件上并且可以导致接触元件3上的沉积物，尤其污物、雪和/或冰剥落或刮掉。与此相关联的是，驱动装置必须在尺寸方面相应强地设计并且接触臂1必须构造成机械稳定的，例如通过例如型材体2较大的壁厚、直径d和/或稳定的材料。与之关联的是较高的材料耗费和高成本。

图2示意性以剖面视图示出按照本发明的接触臂1，其带有型材体2和接触元件3，接触元件3具有带有曲率半径r'的凹形表面。该接触臂1与图1的接触臂类似地构造，但与图1的实施例不同的是，根据本发明，设有接触元件3的凹形表面的曲率半径r'，其小于图1的接触元件3的凹形表面的曲率半径r。接触元件3的凹形表面的较小的曲率半径r得到更强烈弯曲的表面。此外，在图2中的本发明的实施例中，接触元件3不是实心的，而是空心的或者形成为空心管或空心的条。在相应薄的壁和材料选择中，接触元件3的弯曲的凹形表面构造成弹性的，尤其有弹力的。

接触元件3的凹形表面的曲率半径r'小于图1的接触元件3的凹形表面的曲率半径r，即小于具有至少一个型材体2的第一直径d的圆弧段的曲率半径r，根据本发明的接触臂1以此具有向配合接触件方向的强烈弯曲的表面。沉积物，尤其污物、冰层和/或雪层，在接近配合接触件时通过弯曲部从表面向侧向挤偏。图2的实施例中的接触元件3具有三角形的形状，具有与在型材体2的一侧上的表面形状配合的底部，该侧朝向配合接触件的方向。该底部具有长度d'，该长度小于或尤其等于至少一个型材体2的第一直径d。接触元件3的底部形成型材体2与接触元件3的共同的接触面5，该接触面导致型材体2与接触元件3之间良好的电和机械接触。接触元件3的相对的角部4是倒圆的，具有曲率半径r'。三角形的在拱曲部右侧和左侧的两个边实现或促使沉积物，尤其污物、雪和/或冰在接触臂1接近配合接触件时被挤走。

接触元件3的曲率和尤其弹性的、有弹力的设计以及接触元件3的三角形状的边(以此得到朝向配合接触件方向的具有倒圆的角部4的V形的尖端)，即使在恶劣的天气条件下，例如在雪和/或冰的情况下，也能够实现接触臂1和配合接触件之间良好的和安全的接触。沉积物，例如污物、雪和/或冰，在接触臂1接近配合接触件时不被压实，而是以很小的力耗费向侧向，即垂直于纵轴线并且与型材体2的直径d平行地被挤走，并且通过接触元件3的有弹力的作用尤其可以使冰层和/或雪层从接触元件2上剥落，其中，与配合接触件的接触面可以通过接触元件3的变形而增大。即使在恶劣天气条件下，利用根据本发明的接触臂1，尤其利用很小的力耗费也能实现接触臂1与隔离开关的配合接触件之间具有良好的电气性能、即低电阻的直接接触。力耗费较小实现了可以成本有利地设计接触臂，尤其用较少的材料和较小的直径以及针对隔离开关使用成本更有利的驱动装置。

上述实施例可以相互结合和/或可以与现有技术结合。因此，例如可以使用具有其他形状的接触元件3，尤其半圆形和/或椭圆形或部分椭圆形的接触元件3。例如接触元件3可以由弹簧钢或青铜制成，并且可以镀银或镀铜，以便在配合接触件和型材体2之间有良好的导电性。型材体2例如可以是圆筒形，具有新月形的接触元件3，接触元件3的尖端向配合接触件的方向拉伸。型材体2的其他形状，以实心管或空心管形式，是例如型材体2的垂直于纵轴线的三角形、椭圆形、T形、双T形或六边形的横截面。

附图标记列表：

1用于隔离开关的接触臂

2型材体

3接触元件

4倒圆的角部

5型材体与接触元件的共同的接触面

d至少一个型材体的第一直径

d'接触元件的最大直径

r具有至少一个型材体的第一直径d的圆弧段的曲率半径

r'至少一个接触元件的凹形表面的曲率半径r'

Claims (13)

1.一种用于隔离开关的接触臂(1)，其具有至少一个型材体(2)并且具有至少一个接触元件(3)，所述接触元件与所述至少一个型材体(2)电接触并且设计成产生电接触，其中，所述至少一个型材体(2)具有平行于至少一个接触元件(3)的第一直径d并且所述至少一个接触元件(3)具有带曲率半径r'的凹形表面，所述凹形表面布置在背离型材体(2)的一侧上，其特征在于，

所述至少一个接触元件(3)的凹形表面的曲率半径r'小于具有至少一个型材体(2)的第一直径d的圆弧段的曲率半径r。

2.按照权利要求1所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个接触元件(3)具有带有倒圆的角部(4)的三角形状，其中，所述倒圆的角部(4)是背离至少一个型材体(2)的角部和/或具有曲率半径r'。

3.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个接触元件(3)设计成在内部空心，尤其设计成空心管。

4.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个接触元件(3)尤其在曲率半径r'的区域内构造具有弹性和/或有弹力的表面。

5.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个接触元件(3)由铜、铝或钢制成，或包括铜、铝和/或钢。

6.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个型材体(2)具有矩形形状，尤其带有倒圆的角部的矩形形状。

7.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个型材体(2)设计成在内部空心，尤其设计成空心管。

8.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个型材体(2)由铜、铝或钢制成，或包括铜、铝和/或钢。

9.按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)，其特征在于，

所述至少一个型材体(2)和至少一个接触元件(3)尤其通过共同的接触面(5)相互直接机械和/或电接触。

10.一种用于使隔离开关的接触臂(1)、尤其按照上述权利要求之一所述的接触臂(1)电接触的方法，其特征在于，

所述接触臂(1)的接触元件(3)与配合触点电和/或机械接触，其中，所述接触元件(3)的朝向配合接触件的凹形表面具有曲率半径r’，所述曲率半径r'小于具有所述接触元件(3)的最大直径d'的圆弧段的曲率半径r。

11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于，

在所述接触臂(1)上、尤其接触臂(1)的至少一个接触元件(3)上的沉积物，尤其污物、雪和/或冰，在与配合接触件接触时从所述接触元件(3)的凹形表面向侧方挤掉。

12.按照权利要求10至11之一所述的方法，其特征在于，

所述接触元件(3)的凹形表面在与配合接触件电和/或机械接触时弹性地变形，尤其弹力式地变形。

13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于，

沉积物，尤其污物、雪和/或冰通过所述接触元件(3)的凹形表面的弹性变形而从接触臂(1)上去除，尤其抖掉、刮掉和/或剥落。

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