CN113889361A

CN113889361A - 开关装置的触点反弹减轻装置

Info

Publication number: CN113889361A
Application number: CN202011071112.8A
Authority: CN
Inventors: J·舒克拉; K·福伦特; R·拉贾格帕兰; P·欣德; P·斯特拉克; U·苏雷什
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2020-07-03
Filing date: 2020-10-09
Publication date: 2022-01-04

Abstract

本文公开了一种具有至少一个极模块单元（101）的开关装置（100）。极模块单元（101）包括具有第一电触点（102A）和第二电触点（102B）的断续器单元（102）。第二电触点（102B）是可移位的，以用于形成和断开与第一电触点（102A）的电连接。极模块单元（101）还包括可操作地连接到断续器单元（102）的第二电触点（102B）的绝缘单元（103）。绝缘单元（103）在其中包围多个减震模块（103B），其减小电触点（102A、102B）的反弹持续时间。

Description

开关装置的触点反弹减轻装置

技术领域

本公开涉及诸如断路器的开关装置。更具体地，本公开涉及断路器的触点的反弹。

背景技术

通常，开关装置主要包括一个或多个功能导向单元，所述功能导向单元包括基础模块单元、极模块单元和驱动模块单元。所述极模块单元包括断续器单元（interrupterunit），诸如包括固定构件和可移动构件的真空断续器。通常，断路器是开关，其用于通过它们的自动操作导致流过其中的电流中断来保护连接到其的电路免受由于过载而造成的损坏。例如，真空断路器通常具有布置在真空室内的一对电气开关触点。真空断路器通过在真空中断开这些开关触点来中断电流，这有助于熄灭在这些触点的运动期间产生的电弧。真空断路器是必要的部件，尤其是在中压电气保护设备中。对于高压应用，断续器单元可以填充有气体，诸如SF6或清洁空气，用于绝缘和中断两者。

在断路器的闭合操作期间，弹簧加载的操作机构将电触点中的一个（即，可移动触点）快速移动到闭合位置，从而与另一个电触点（即，固定触点）接合。当断路器跳闸时，重要的是，可移动触点快速加速到断开位置以启动快速且有效的电弧中断。然而，可移动触点具有相当大的惯性，因此重要的是可移动触点停止在期望的断开位置而不朝向固定触点回弹，回弹通常被称为反弹，反弹可引起电弧的重新起弧，电弧的重新起弧可随着时间导致触点劣化。此外，这将使断路器操作无效并且影响装置可靠性。此外，存在由各个国家定义的标准规定，其要求断路器制造商将反弹时间限制到几毫秒。

解决可移动触点的反弹的常规已知技术通常涉及改变固定触点的固定质量、调整运动学，即，引起电触点的断开和闭合的弹簧加载机构、优化可移动触点的速度等。然而，这些技术中没有一个提供了限制反弹持续时间的简单而可靠的手段。

发明内容

因此，本发明的目的是提供开关装置，即，适用于空气绝缘以及气体绝缘应用的断路器，其解决了在开关装置的断开和闭合操作期间由电触点的反弹引起的问题，而不增加设计复杂性和成本。

本文公开了一种开关装置。开关装置例如是真空绝缘断路器或气体绝缘断路器，其具有电触点，所述电触点形成或断开电路以允许或中断电流在其间流动。根据一个方面，开关装置包括断续器单元，诸如真空断续器单元，其在真空中将其已知具有高介电强度的电触点分离。开关装置包括至少一个极模块单元，即，每个电相一个极模块单元。极模块单元包括前述的断续器单元和绝缘单元。断续器单元具有第一电触点和第二电触点。第二电触点是可移位的，以便形成和断开与第一电触点的电连接。绝缘单元可操作地连接到断续器单元的可移动触点，并且提供可移动触点处存在的高电压与极模块单元安装在其上的基座处存在的地电位之间的隔离。因此，绝缘单元是与安装基座和可移动触点物理接触的中空构件。

该开关装置实现了上述目的，在于绝缘单元将多个减震模块包围在其中。有利地，这种装置排除了在断续器单元的操作期间为了减少反弹效应而要结合的任何昂贵的和附加的部件。

根据本公开的一个方面，每个减震模块的形状是球形的，并且由包括但不限于钢、玻璃、花岗岩、陶瓷等的硬金属制成。有利地，球形形状提供最大的减震特性。

根据本公开的另一方面，每个减震模块由诸如硅石和/或其它这样的流体的软材料和柔性形状制成，其在绝缘单元内部的移位期间可以容易地变形并且恢复它们的形状，从而提供期望的减震。

根据本公开的又一方面，减震模块可以具有硬和软、球形和柔性形状模块的组合。

根据本公开的一个方面，每个减震模块由包括金属、陶瓷和绝缘材料中的一种或多种的材料制成。例如由金属制成的坚韧材料，用于减震以及防止磨损和拉伤，从而确保最小的更换和维护。例如由凝胶或流体制成的更软的材料，以便有效地减震。例如，陶瓷或任何其它绝缘材料，其将为开关装置提供附加的介电强度。

根据本公开的一个方面，基于开关装置的一个或多个物理特性来限定包围在绝缘单元中的减震模块的数量。物理特性包括例如第二电触点的重量、第二电触点的几何形状、第二电触点的移动速度、绝缘单元的几何形状和极模块单元的几何形状。这种物理尺寸通常影响电触点的反弹持续时间，因此，可以相应地调节减震模块的数量以实现期望的结果。

在第二电触点的移位期间，减震模块在绝缘单元内可自由移位。由于绝缘单元内部是中空的，减震模块在绝缘单元内部反弹，随后可移动触点移动，从而减震并防止可移动触点来回反弹。然而，减震模块在绝缘单元内的这种移位至少由绝缘单元的绝缘盖约束。

根据本公开的一个方面，所述绝缘盖是将所述减震模块紧密地密封在所述绝缘单元内的帽。

根据本公开的另一方面，所述绝缘盖由细网状结构制成。有利地，这不仅将减震模块保持在绝缘单元内，而且允许介电强度增加，尤其是当减震模块由诸如陶瓷或任何其它绝缘材料的材料制成时。

根据本公开的又一方面，绝缘盖与绝缘单元的主体联接，使得该联接允许盖以受控的方式反弹，以便允许在可移动触点的运动期间进一步增强减震能力。

此外，本文公开了一种开关设备装置，其包括电缆隔室、母线隔室和开关隔室，开关隔室具有包括绝缘单元的前述开关装置。开关设备装置是空气绝缘开关设备、真空绝缘开关设备或气体绝缘开关设备。

现在将参考本发明的附图来阐述本发明的上述特征和其它特征。所图示的实施例旨在说明而不是限制本发明。

附图说明

下面将参照附图中所示的图示实施例进一步描述本发明，在附图中：

图1A图示了断路器装置的极模块单元，其具有真空断续器和连接到所述真空断续器的绝缘单元。

图1B图示了图1A中所示的断路器装置的绝缘单元的截面正视图。

图2图示了具有图1A中所示的断路器装置的开关设备装置。

具体实施方式

参考附图描述了各种实施例，其中相同的附图标记始终用于指代相同的元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些实施例。

图1A图示了断路器装置100的极模块单元101，其具有真空断续器（vacuuminterrupter）102和连接到所述真空断续器的绝缘单元103。断路器装置100是真空断路器。断路器装置100的极模块单元101经由极绝缘体104和绝缘联接器106可操作地连接到驱动模块单元105，该绝缘联接器是驱动传递轴，所述驱动传递轴提供用于真空断续器单元102的断开和闭合的驱动。

真空断续器单元102具有固定触点102A和通常处于闭合操作状态（即，与固定触点102A接合）的可移动触点102B。附图标记102B用于表示可移动触点，即，与固定触点102A以及可移动触点固定地连接到的可移动触点杆接合的部分。当故障发生时，可移动触点102B从其闭合状态移动到断开状态，以便断开与固定触点102A的电连接。真空管102C熄灭在可移动触点102B的该运动期间产生的电弧。

可移动触点102B还连接到绝缘单元103。

绝缘单元103是由绝缘材料制成的中空构件，其确保可移动触点102B处存在的高电压与极模块单元101安装于其上的基座（未示出）之间的隔离。基座维持在地电位。绝缘单元103具有覆盖绝缘单元103的绝缘盖103A。

图1B图示了图1A中所示的断路器装置100的绝缘单元103的截面正视图。绝缘单元103具有中心地定位在其中的轴103C。该轴103C允许在真空断续器102的断开操作期间在其中容纳可移动触点102B。轴103C是涂覆有绝缘材料的金属轴。绝缘单元103还在其中包括围绕轴103C的多个减震模块103B。这些减震模块103B是由硬金属和/或绝缘材料制成的球形球。减震模块103B在绝缘单元103内自由移动。绝缘盖103A防止减震模块103B溢出到绝缘单元103的外部。

图2图示了具有图1A中所示的断路器装置100的开关设备装置200。开关设备装置200包括彼此联接的母线隔室201、具有前述断路器装置100的开关隔室202以及电缆隔室203。

尽管已经参考某些实施例详细描述了本发明，但是应当理解的是，本发明不限于这些实施例。鉴于本公开，对于本领域技术人员来说，在不背离如本文所述的本发明的各种实施例的范围的情况下，许多修改和变化本身将是存在的。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由前面的描述来指示。在权利要求的等同含义和范围内的所有改变、修改和变化都被认为在其范围内。

Claims

1.一种开关装置（100），包括：

-至少一个极模块单元（101），所述极模块单元包括：

断续器单元（102），其具有第一电触点（102A）和第二电触点（102B），其中，所述第二电触点（102B）能够移位以用于建立和断开与所述第一电触点（102A）的电连接；

绝缘单元（103），其可操作地连接到所述断续器单元（102）的所述第二电触点（102B）；

特征在于：

-所述绝缘单元（103）在其内包围多个减震模块（103B）。

2.根据权利要求1所述的开关装置（100），其中，所述减震模块（103B）中的每一个减震模块的形状是球形的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置（100），其中，所述减震模块（103B）中的每一个由包括金属、陶瓷和绝缘材料中的一种或多种的材料制成。

4.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置（100），其中，基于所述开关装置（100）的一个或多个物理特性来限定包围在所述绝缘单元（103）中的所述减震模块（103B）的数量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置（100），其中，在所述第二电触点（102B）的移位期间，所述减震模块（103B）能够在所述绝缘单元（103）内自由地移位。

6.根据权利要求5所述的开关装置（100），其中，所述减震模块（103B）在所述绝缘单元（103）内的移位至少由所述绝缘单元（103）的绝缘盖（103A）约束。

7.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置（100），其中，所述断续器单元（102）是真空断续器单元和气体断续器单元中的一种。

8.根据前述权利要求中任一项所述的开关装置（100），其是真空断路器和气体断路器中的一种。

9.一种开关设备装置（200），至少包括：

-母线隔室（201）；

-开关隔室（202），其包括根据权利要求1-8所述的开关装置（100）；以及

-电缆隔室（203）。

10.根据权利要求9所述的开关设备装置（200），其是空气绝缘开关设备、真空绝缘开关设备和气体绝缘开关设备中的一种。