CN112951668A - 用于低压或中压操作的断路器极 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于低压或中压操作的断路器极,该断路器极包括:‑主体区段;‑第一端部区段;以及‑第二端部区段;第一端部区段被配置为固定地连接至外壳的壁。第二端部区段被配置为固定地连接至外壳的壁。
Description
技术领域
本发明涉及用于低压或中压操作的断路器极。
背景技术
开关设备和控制装置(也称为控制设备)以及通常由一定厚度的金属片形成的一个或多个外壳,当外壳由具有较大表面积的片形成时,这些外壳表现出一定的柔性或者缺乏刚度。因此,外壳可能表现出一定程度的机械不稳定性,从而需要额外的机械加固或支撑结构,或者具有增加厚度的片。外壳必须能够耐受高温(例如由于一个或多个部件的故障导致产生的高温),从而进一步需要开关设备或控制装置的外壳具有适当水平的结构完整性。这全部添加到开关设备或控制装置的成本。此外,当外壳尺寸变大时,可能会出现与机械部件的对准有关的问题。
因此需要解决这些问题。
发明内容
因此,对低压或中压开关设备或控制装置的一个或多个外壳提供机械加固或结构完整性的改进手段将是有利的。
本发明的目标通过独立权利要求的主题而被解决,其中进一步的实施例被合并在从属权利要求中。
在第一方面,提供了用于低压或中压操作的断路器极。该断路器极包括:
-主体区段;
-第一端部区段;以及
-第二端部区段;
第一端部区段被配置为固定地连接至外壳的壁。第二端部区段被配置为固定地连接至外壳的壁。
当第一端部区段被固定地连接至外壳的第一壁并且第二端部区段被固定地连接至外壳的第二壁时,主体区段在第一壁与第二壁之间延伸。
在示例中,第一端部区段被配置为与外壳的壁断开连接;并且第二端部区段被配置为与外壳的壁断开连接。
在示例中,断路器极的轴线从第一端部区段延伸到第二端部区段。第一端部区段包括第一部分和第二部分。第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
在示例中,第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔。
在示例中,第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
在示例中,第二端部区段包括第一部分和第二部分,其中第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
在示例中,第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔。
在示例中,第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
在第二方面,提供了用于低压或中压操作的开关设备或控制设备,该开关设备或控制设备包括:
-一个或多个外壳;以及
-根据第一方面的断路器极;
-第一固定装置;以及
-第二固定装置。
第一端部区段被连接到一个或多个外壳的第一壁。第二端部区段被连接到一个或多个外壳的第二壁。第一固定装置被连接到第一端部区段以固定地将第一端部区段连接到第一壁。第二固定装置被连接到第二端部区段以固定地将第二端部区段连接到第二壁。
在示例中,第一固定装置位于第一壁的针对断路器极的主体区段的相对侧,并且第二固定装置位于第二壁的针对断路器极的主体区段的相对侧。
在示例中,第一固定装置被配置为与第一端部区段断开连接;并且第二固定装置被配置为与第二端部区段断开连接。
在示例中,断路器极的轴线从第一端部区段延伸到第二端部区段,并且第一端部区段包括第一部分和第二部分。第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。第二端部区段包括第一部分和第二部分,并且第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
在示例中,第一端部区段的第二部分延伸穿过第一壁中的孔,并且第一端部区段的第一部分被配置为不延伸穿过第一壁中的孔。
在示例中,第二端部区段的第二部分延伸穿过第二壁中的孔,并且第二端部区段的第一部分被配置为不延伸穿过第二壁中的孔。
在示例中,第一端部区段的第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段,并且第二端部区段的第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。第一固定装置具有与第一端部区段的第二部分进行螺纹连接的螺纹区段,并且第二固定装置具有与第二端部区段的第二部分进行螺纹连接的螺纹区段。
在示例中,开关设备或控制设备包括多个机械加固装置和/或多个支撑结构装置。断路器极形成多个机械加固装置的一部分和/或多个支撑结构装置的一部分。
在示例中,固定壁中的孔被配置为接纳断路器极的一部分;并且其中孔的横截面是非圆形的。
上述方面和示例将参考下文描述的实施例而变得明显并加以说明。
附图说明
示例性实施例将在下文中参考以下附图进行描述:
图1示出了三相开关设备或控制装置的一般概念的示例;
图2示出了新的断路器极的细节的示例;以及
图3示出了固定壁中的孔的几何形状的示例。
具体实施方式
为了放置如图2中所示的新的断路器极,在上下文中值得介绍断路器极的一般概念设计,如图1中所示。
图1示出了三相开关设备或控制装置的示例。
其中:
1=防电弧外壳;
2=主母线系统;
3=三位置隔离开关;
4=断路器单极+可能集成有电流和电压传感器;
5=操作人员可访问的电缆连接盒-具有可移除的盖和/或门;
6=具有隔离开关驱动器的可移除的模块或盒,以及具有到电源和站通信总线的插头和插座连接的辅助设备;
7=具有断路器控制电子器件的可移除的模块或盒,以及具有到断路器驱动器的插头和插座连接的辅助设备、以及具有到电源和站通信总线的插头和插座连接的辅助设备;
8=接地铜。
现有的三相开关设备或控制设备的具体示例具有按相布置的不同相的一次电路(primary circuits)。在这种示例中,所有主要的电气部件在一个平面中,用于实现直的导电路径、良好的可访问性以及易于监测。这种布局导致:在短路的情况下在母线上的较小的机械应力;由于距离会导致较小的电应力;较小的占地面积;较小的热应力(通风较好);在某种程度上减少铜;减少从一个面板到其他部分的连接(长扁铜母线);部件可见。
现有的开关设备或控制装置的另一具体示例具有与可更换模块分离的需要维护的部件。这里,这些部件被划分为两组:
具有不需要维护的部件的第一组(固定部件),被封闭在组合的母线+断路器室中。
部件将需要维护的第二组(可拆卸部件),被放置在可拆卸模块中。
然而,在这种配置中,断路器极结构没有以向壁结构提供结构完整性的方式被固定地连接到壁结构。此外,针对较长的极尺寸或较大的面板尺寸,可能难以在面板组装期间确保机械部件的适当对准,以及还难以在操作期间确保可移动部件的正确对准。面板壁通常由一定厚度的金属片制成,针对较大的表面积会表现出一定的柔性/缺乏刚度。当面板壁的温度增加并且金属片因此降低其机械性能时,在这种情况下机械强度会进一步降低。
当需要面板设计本身提供由来自面板运输、断路器操作、温度、电弧或短路电流力的振动和力导致的全部机械完整性时,需要面板设计具有额外的机械加固。这种加固可以通过较大的面板壁厚度或额外的支撑结构来实现,这会降低可用空间并且增加面板设计的成本、复杂度和重量。
图2涉及解决了这些问题的用于低压或中压操作的断路器极,该断路器极例如用于低压或中压开关设备或控制装置。
在用于低压或中压操作的断路器极的示例中,断路器极包括主体区段、第一端部区段以及第二端部区段。第一端部区段被配置为固定地连接到外壳的壁。第二端部区段被配置为固定地连接到外壳的壁。
当第一端部区段被固定地连接到外壳的第一壁并且第二端部区段被固定地连接到外壳的第二壁时,主体区段在第一壁与第二壁之间延伸。
以这种方式,被固定地附接或连接到外壳的壁的断路器极可以形成用于例如开关设备或控制装置的外壳的机械加固或支撑结构的部分。因此,外壳的壁结构可以比其他情况需要的更薄,因为断路器极本身提供了外壳的机械整体性的部分,而不是目前需要进一步结构完整性来支撑断路器极的情况。因此,外壳的壁结构不仅可以更薄,而且其他情况需要的一些其他支撑结构也不再需要使用,因为断路器极本身提供了外壳的这种所需的机械加固的至少一部分。
在示例中,当第一端部区段被固定地连接到外壳的第一壁并且第二端部区段被固定地连接到外壳的第二壁时,断路器极被配置为在第一壁与第二壁之间维持分离。
在示例中,当第一端部区段被固定地连接到外壳的第一壁并且第二端部区段被固定地连接到外壳的第二壁时,断路器极被配置为向外壳提供结构整体性。
在示例中,当第一端部区段被固定地连接到外壳的第一壁并且第二端部区段被固定地连接到外壳的第二壁时,断路器极被配置为向外壳提供机械加固。
根据示例,第一端部区段被配置为与外壳的壁断开连接,并且第二端部区段被配置为与外壳的壁断开连接。
因此,断路器极不仅能为开关设备或控制装置的一个或多个外壳提供机械完整性,使这些外壳在本质上不那么坚硬和坚固并因此更便宜,而且在发生故障或进行其他更换的情况下,断路器极本身可以从外壳移除。事实上,通过提供可能较薄的外壳壁的机械完整性,当断路器极固定地连接至壁时,相对的壁的结构作为一个整体变得非常坚固和坚硬,并且壁相对于彼此不能移动。然而,因为第一区段(first in section)和第二区段(secondin section)可以与壁断开连接,因此断路器极可以被移除。此外,因为现在外壳的壁在本质上可以更柔软,或者因为材料(诸如金属)更薄或者不需要其他支撑结构,因此当断路器极没有固定地连接到壁时,壁可以弯曲远离断路器极,使得能够移除断路器点。在该阶段,开关设备或控制装置的外壳可能不具有所需的结构完整性。然而,当更换的断路器极随后被固定地重新连接至先前的断路器极所位于的外壳的壁时,外壳的结构完整性恢复到所需水平,因为断路器极为外壳的壁或框架提供了机械加固或支撑结构的一部分。
根据示例,断路器极的轴线从第一端部区段延伸到第二端部区段,并且第一端部区段包括第一部分和第二部分。第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
根据示例,第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔。
根据示例,第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
图3示出了固定壁中的孔以及极的第二部分的相应横截面的示例,从而防止极的旋转并因此确保极在开关设备外壳内的适当放置。不具有完全圆形横截面(即非圆形横截面)是指在紧固固定装置期间,极可能会旋转,这使得在组装过程期间很难紧固。因此,在固定壁中引入小的扁平部分,以防止极在紧固过程期间旋转。
在示例中,第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第二部分是第一端部区段的内螺纹部分。
根据示例,第二端部区段包括第一部分和第二部分,其中第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
根据示例,第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔。
根据示例,第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
在示例中,第一部分被配置为不延伸穿过外壳的壁中的孔,并且第二部分是第二端部区段的内螺纹部分。
清楚的是,断路器可以与开关设备或控制装置一起使用。因此,示例涉及用于低压或中压操作的开关设备或控制设备。开关设备或控制装置包括一个或多个外壳,以及如上文关于图2所述的断路器极。开关设备或控制装置还包括第一固定装置和第二固定装置。断路器极的第一端部区段被连接到一个或多个外壳的第一壁。断路器极的第二端部区段被连接到一个或多个外壳的第二壁。第一固定装置被连接到第一端部区段,以将第一端部区段固定地连接到第一壁。第二固定装置被连接到第二端部区段,以将第二端部区段固定地连接到第二壁。
在示例中,第一壁和第二壁是开关设备或控制设备的同一外壳的壁。
在示例中,第一壁和第二壁是开关设备或控制设备的不同外壳的壁。
在示例中,第一壁和第二壁是开关设备或控制设备的外壁。
在示例中,第一壁和第二壁是开关设备或控制设备的内壁。
在示例中,第一壁是开关设备或控制设备的外壁,并且第二壁是开关设备或控制设备的内壁。
然后,断路器极的主体区段在第一壁与第二壁之间延伸,以及这些壁可以是开关设备的外壁或内壁,并且在第一壁与第二壁之间可以存在中间壁。因此,例如,断路器极的主体可以延伸穿过开关设备或控制装置的外壳的内壁。
根据示例,第一固定装置位于第一壁的针对断路器极的主体区段的相对侧,并且第二固定装置位于第二壁的针对断路器极的主体区段的相对侧。
根据示例,第一固定装置被配置为与第一端部区段断开连接,并且第二固定装置被配置为与第二端部区段断开连接。
根据示例,断路器极的轴线从第一端部区段延伸到第二端部区段,并且第一端部区段包括第一部分和第二部分。第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。此外,第二端部区段包括第一部分和第二部分,并且第一部分在与轴线垂直的方向上的宽度大于第二部分在与轴线垂直的方向上的宽度。
根据示例,第一端部区段的第二部分延伸穿过第一壁中的孔,并且第一端部区段的第一部分被配置为不延伸穿过第一壁中的孔。此外,第二端部区段的第二部分延伸穿过第二壁中的孔,并且第二端部区段的第一部分被配置为不延伸穿过第二壁中的孔。
根据示例,第一端部区段的第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段,并且第二端部区段的第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。第一固定装置具有与第一端部区段的第二部分进行螺纹连接的螺纹区段,并且第二固定装置具有与第二端部区段的第二部分进行螺纹连接的螺纹区段。
换言之,第一固定装置和第二固定装置可以包括具有垫圈(如果需要)的螺母,具有垫圈(如果需要)的螺母拧到断路器极的螺纹轴上,该螺纹轴突出穿过外壳的壁,以便将断路器极牢固地附接至壁,从而为外壳和开关设备或控制装置提供结构完整性。
在示例中,第一端部区段的第一部分被配置为不延伸穿过外壳的第一壁中的孔,并且第一端部区段的第二部分是第一端部区段的内螺纹部分。
换言之,第一固定装置和第二固定装置可以包括具有垫圈(如果需要)的螺栓,具有垫圈(如果需要)的螺栓拧入到断路器极的端部的内螺纹部分。然后,螺栓头位于壁的一侧上,并且螺栓轴拧入到壁的另一侧上的断路器极的端部,以便将断路器极牢固地附接至壁,从而为外壳和开关设备或控制装置提供结构完整性。
根据示例,开关设备或控制设备包括多个机械加固装置和/或多个支撑结构装置。然后,断路器极形成多个机械加固装置的一部分和/或多个支撑结构装置的一部分。因此,没有断路器极的外壳结构可以更柔软、更轻、刚度更低,并且总体上比其他情况所要求的具有更低的机械结构完整性。
继续参考图2,断路器极的新的具体设计还用作面板/开关设备壁或者开关设备或控制装置的框架的机械加固或支撑结构。极以这样的方式来设计:两端部配备有外螺纹或内螺纹,附加螺母或螺栓可以被拧到该外螺纹或内螺纹,并且面板壁被固定在它们之间。然后,可以将极固定至组合式断路器和母线室的后壁,确保所述壁之间的适当对齐和距离,并为壁提供结构完整性,使这些壁具有较低固有强度,并且需要较少的附加支撑结构。
因此,如图2中所示,单个中断单元(SIU)或断路器极的新设计以这种方式提供,即为整个面板提供额外的机械强度,因此面板壁或面板框架不需要被设计为单独承受所有可能的机械力。
参考图2,SIU 4足够长以穿透从前侧11到电缆侧12的所有面板室。它贯穿每侧上的开关设备壁/面板壁。为了加强面板结构并固定到面板(或开关设备或控制装置)的前壁13和后壁14,SIU 4具有:
-SIU的内置法兰形状15和16用于固定到前面板壁和后面板壁,并阻止这些壁朝向彼此移动,并且当被固定至壁时,阻止它们远离彼此移动。
-SIU的区域或部件17和18穿过或延伸穿过壁13和壁14,区域或部件17和18与法兰15和16相比具有更小的直径,并且在外表面上具有内置外螺纹。
为了将SIU 4连接到面板壁13和14以及加强整个面板结构,SIU通过额外的螺母19和20被固定至面板。然后,螺母19和20以及法兰15和16以机械牢固方式紧密地保持面板壁13和14,从而加强整体组装。螺母基本上充当法兰,但是来自面板壁的另一侧。两侧都有两个“法兰状”结构显著加固了面板的机械刚度,特别是沿着从前到后的轴线。
螺母19和20可以由热塑性或热固性材料制成,并且除机械改进外,它们将进一步提高中压部件的介电强度,并且不引入额外的螺钉和销钉。
通过使用内置在法兰15和16中的螺纹插入件,在面板壁13和14中有对应的孔,用螺栓穿过壁并固定到SIU或断路器极的端部,可以实现另一种固定可能性。然而,这种设计可能不是最佳的,因为它会导致大量的螺丝接合,并且在极中以及在面板组装期间引入许多必需部件,这可能会更耗时。该选项是可能的,但不太优选,因为它可能无法像上述设计(在每侧上有单个螺母)那样牢固地固定面板壁,并且它还可能降低电缆侧12上的中压连接的介电强度。
螺母19和/或螺母20的表面上还可能有额外的外螺纹或内螺纹,以便提供在顶部固定/拧入额外的部件的可能性。这些部件还可以备选地被拧到极部件17和18的剩余螺纹件。这种额外的部件例如可以是位于前侧11的极驱动器的盖21(以保护极驱动器免受灰尘、湿气或意外进入的影响)和/或电缆室12中的套管周围的盖22(以改善该区域周围的介电场强/分布)。
Claims (16)
1.一种用于低压或中压操作的断路器极,所述断路器极包括:
-主体区段;
-第一端部区段;以及
-第二端部区段;
其中所述第一端部区段被配置为固定地连接至外壳的壁;并且
其中所述第二端部区段被配置为固定地连接至所述外壳的壁。
2.根据权利要求1所述的断路器极,其中所述第一端部区段被配置为与所述外壳的所述壁断开连接;并且其中所述第二端部区段被配置为与所述外壳的所述壁断开连接。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的断路器极,其中所述断路器极的轴线从所述第一端部区段延伸到所述第二端部区段,并且其中所述第一端部区段包括第一部分和第二部分,其中所述第一部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度大于所述第二部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度。
4.根据权利要求3所述的断路器极,其中所述第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且所述第一部分被配置为不延伸穿过所述外壳的所述壁中的所述孔。
5.根据权利要求3至4中任一项所述的断路器极,其中所述第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的断路器极,其中所述第二端部区段包括第一部分和第二部分,其中所述第一部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度大于所述第二部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度。
7.根据权利要求6所述的断路器极,其中所述第二部分被配置为延伸穿过外壳的壁中的孔,并且所述第一部分被配置为不延伸穿过所述外壳的所述壁中的所述孔。
8.根据权利要求6至7中任一项所述的断路器极,其中所述第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段。
9.一种用于低压或中压操作的开关设备或控制设备,包括:
-一个或多个外壳;以及
-根据权利要求1至8中任一项所述的断路器极;
-第一固定装置;以及
-第二固定装置;
其中所述第一端部区段被连接到所述一个或多个外壳的第一壁;
其中所述第二端部区段被连接到所述一个或多个外壳的第二壁;
其中所述第一固定装置被连接到所述第一端部区段以固定地将所述第一端部区段连接到所述第一壁;并且
其中所述第二固定装置被连接到所述第二端部区段以固定地将所述第二端部区段连接到所述第二壁。
10.根据权利要求9所述的开关设备或控制设备,其中所述第一固定装置位于所述第一壁的针对所述断路器极的所述主体区段的相对侧,并且其中所述第二固定装置位于所述第二壁的针对所述断路器极的所述主体区段的相对侧。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的开关设备或控制设备,其中所述第一固定装置被配置为与所述第一端部区段断开连接;并且其中所述第二固定装置被配置为与所述第二端部区段断开连接。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的开关设备或控制设备,其中所述断路器极的轴线从所述第一端部区段延伸到所述第二端部区段,并且其中所述第一端部区段包括第一部分和第二部分,其中所述第一部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度大于所述第二部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度;并且其中所述第二端部区段包括第一部分和第二部分,其中所述第一部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度大于所述第二部分在与所述轴线垂直的方向上的宽度。
13.根据权利要求12所述的开关设备或控制设备,其中所述第一端部区段的所述第二部分延伸穿过所述第一壁中的所述孔,并且所述第一端部区段的所述第一部分被配置为不延伸穿过所述第一壁中的所述孔;并且其中所述第二端部区段的所述第二部分延伸穿过所述第二壁中的所述孔,并且所述第二端部区段的所述第一部分被配置为不延伸穿过所述第二壁中的所述孔。
14.根据权利要求12至13中任一项所述的开关设备或控制设备,其中所述第一端部区段的所述第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段,并且所述第二端部区段的所述第二部分包括至少部分具有圆形横截面的带螺纹的区段;并且其中所述第一固定装置具有与所述第一端部区段的所述第二部分进行螺纹连接的螺纹区段,并且其中所述第二固定装置具有与所述第二端部区段的所述第二部分进行螺纹连接的螺纹区段。
15.根据权利要求9至14中任一项所述的开关设备或控制设备,其中所述开关设备或控制设备包括多个机械加固装置和/或多个支撑结构装置,并且其中所述断路器极形成所述多个机械加固装置的一部分和/或所述多个支撑结构装置的一部分。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的开关设备或控制设备,其中固定壁中的孔被配置为接纳所述断路器极的一部分;并且其中所述孔的横截面是非圆形的。
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