CN113906531A - 电流断路器系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电流断路器系统，该电流断路器系统具有至少两个断路器单元(4，6)的串联布置，其中，其中的至少一个断路器单元(4，6)是真空管，并且至少两个断路器单元(4，6)与驱动系统(8)机械连接，其中，该驱动系统(8)包括动力装置(9)。本发明的特征在于，驱动系统还具有驱动轴，该驱动轴被设计为具有至少两个曲柄(12，14)的曲轴(10)，其中，至少两个曲柄(12，14)具有两个不同高度的曲柄行程(16，18)。

Description

电流断路器系统

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的电流断路器系统。

背景技术

在将真空开关管用于高压应用时，为了达到所需的耐压强度，将两个或更多个真空开关管(Vakuumschaltrohr)串联连接通常在经济上更有利。在该串联连接中，由结构形式所决定，导致必须同时切换结构不同的真空开关管。为此，每个开关管通常配备有自己的驱动器或自己的驱动系统，其中驱动系统彼此同步。当真空开关管与用于不同应用的气体管线并联连接时，就会出现类似的挑战。为了同步切换两个断路器单元，在此分别还需要不同的驱动器。然而，在使用两个串联连接的真空管或在串联连接真空管和气体管线时，具有多个动力装置的多个驱动系统的使用再次给经济平衡带来负担。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种电流断路器系统，该电流断路器系统具有至少两个不同结构的断路器单元，其由共同的驱动系统驱动。

该技术问题在具有权利要求1的特征的电流断路器系统中解决。

根据权利要求1的电流断路器系统具有至少两个断路器单元的串联布置。在其中，至少一个断路器单元是真空管，其中至少两个断路器单元与驱动系统机械连接。驱动系统具有动力装置，其特征在于，存在作为驱动轴的曲轴，该曲轴具有至少两个曲柄，其中，至少两个曲柄具有两个不同高度的曲柄行程。

由于曲轴的不同高度的行程，可以经由单个驱动轴操作两个不同结构的断路器单元，并且因此也可以利用一个动力单元和一个驱动系统操作不同的行程。这提供了经济优势，因为对于两个断路器单元只需要一个驱动系统，特别是一个动力装置。

术语“曲柄”被理解为施加到曲轴并且基本上垂直于曲轴的旋转轴线延伸的偏心。在此，在最简单的情况下，曲柄可以设计成几乎棒状。在实践中，为了避免不平衡，通常将其设计为不对称偏心盘的形式。术语“曲柄”也被理解为曲柄对，其沿曲轴彼此间隔地布置并且相对于旋转轴线偏心地经由曲柄销彼此连接，该曲柄销相对于旋转轴线基本平行地延伸。

术语“曲柄行程”被理解为曲柄销相对于曲轴的旋转轴线的偏心，其中，在曲轴的旋转运动中，曲柄销描述围绕曲轴的旋转轴线的圆周运动。因此曲柄行程也对应于曲柄销的所描述的圆周运动的半径。

术语“断路器单元的串联布置”被理解为断路器单元电气串联连接。

在本发明的有利的设计方案中，曲轴在断路器单元的断开过程期间执行单向运动。这具有的优点是，驱动器又可以被设计为在技术上相对于现有技术更简单，因为该驱动器仅须在一个方向上可旋转。通过使用根据本发明的曲轴，在断开过程中、特别是在170至170°、优选地180°的旋转的断开过程中，能够实现单向旋转运动的可能性。

当断路器单元的断开过程和随后的闭合过程进行350°与360°+10°之间的单向运动时，使用曲轴作为驱动系统的驱动轴由此提供了进一步的优点。在此，曲轴以完整的一圈(优选为360°)执行断开和闭合过程，通过设置特定的接触过量行程，曲轴进行与360°略有不同、即偏差+/-10°的旋转运动也可以是适宜的。

在此，在本发明的优选的设计方案中，两个不同的断路器单元分别与曲轴的各个不同的曲柄机械上处于连接，这些曲柄具有不同的曲柄行程，其中，两个断路器单元的不同之外在于，其具有不同的额定电压。断路器单元的额定电压在此是如下电压，直至该电压断路器单元能够中断技术上允许的电流流动。以该方式，具有不同额定电压的断路器单元可以彼此串联连接，由此产生下一个更高的额定电压等级。为此，使用不同的断路器单元是适宜的。

术语“机械上处于连接”被理解为，为了在两个系统之间传递力、脉冲或动作，存在如下机械连接，其例如可以经由可动连接、例如轴承或关节来实现，但是也可以经由固定连接、例如材料配合连接或力配合连接，或由可动连接和固定连接构成的组合来实现。

在本发明的另外的设计方案中，将三对类似的断路器单元机械上彼此串联连接也是适宜的。三对断路器单元形成电网的三相，使得通过该设计方案，可以分别利用两个串联连接的断路器单元以直至预先给定的额定电压利用单个驱动系统来操作三个相。

在电流断路器系统的一个结构设计方案中，曲轴与相应断路器单元之间的机械连接具有曲柄销，该曲柄销布置在两个曲柄之间，使得曲柄销与曲柄的旋转轴线间隔开地延伸，其中曲柄销被滑动轴承围绕，该滑动轴承又布置在推杆上。通过这种结构设计方案，可以将曲轴的旋转运动转换为断路器系统的运动触点的平移运动。在此，推杆基本上与接触螺栓机械上处于连接，这尤其再次可以通过推杆上的另外的滑动轴承来实现，该滑动轴承又连接到接触螺栓上的销。所描述的在两个端部具有滑动轴承的推杆也可以被称为连杆。

在本发明的另外的设计方案中，曲轴被设计为使得两个相邻曲柄的曲柄行程的径向取向沿曲轴错开了180°地布置。这导致与曲轴的相应曲柄销处于机械连接的各个断路器单元相对于沿曲轴的线彼此错开地布置，这导致结构空间的节省。因此，断路器单元的这种布置需要较少的结构空间，这在断路器单元布置在封闭空间中时尤其重要。

附图说明

根据以下附图，将更详细地阐述本发明的另外的设计方式和另外的特征。在此，这是纯示意图，其不意味着对保护范围的限制。在不同设计方式中示出相同符号的特征在此设置有相同的附图标记，该附图标记在必要时以附加的撇号来标识。

在此附图中：

图1示出了电流断路器系统，其具有驱动单元和两个以真空开关管形式的不同的断路器单元；

图2示出了处于断开状态的根据图1的电流断路器系统；

图3示出了在曲柄销区域中穿过驱动系统的曲轴的横截面；

图4示出了电流断路器系统的示意图，针对三个相，该电流断路器系统分别具有两个串联连接的断路器单元，即具有总共六个断路器单元；

图5示出了与图4中类似的示意图，具有相对于线错开地布置的断路器单元以及在径向上不同的方向上的曲柄行程。

具体实施方式

图1中示出了电流断路器系统2，其一方面具有驱动系统8，其共同驱动两个不同断路器单元4和6。驱动系统8在此包括动力装置9以及曲轴10。在该设计方案中，曲轴10示例性地安装在两个曲轴轴承34上并且沿着箭头20进行单向旋转运动。在此，曲轴10具有两个曲柄12和14，其分别具有不同的曲柄行程18和16。术语“曲柄12”在此也被理解为一对曲柄12和12'或14和14'，在其之间布置有曲柄销24。曲柄销24在此平行于曲轴10的旋转轴线26延伸。在进行旋转运动20时，曲柄销24在此描述围绕旋转轴线26的圆周运动。滑动轴承28又连接到曲柄销24，这些滑动轴承与推杆30处于连接。另外的滑动轴承50又布置在推杆30的端部处，该另外的滑动轴承与断路器单元的接触螺栓32处于连接。

断路器单元4、6在此具有触点系统36，其包括两个触点：运动触点38和固定触点40。触点系统36由壳体42包围地布置在真空室44中。根据图1和图2的图示可以纯粹示意性地看到，在此未示出以真空开关管的形式设计的断路器单元4、6的细节。运动触点38在此与已经提到的接触螺栓32连接，其中，在接触螺栓32的平移运动时，触点系统36断开，如这一点在图2中所示的那样。曲轴10的旋转运动20由以连杆形式设计的推杆30传递，转换为接触螺栓32的平移运动并且因此转换为运动触点38的平移运动。该运动学流程同样地适用于两个断路器单元4、6。按照该图示，触点系统36或36'断开期间的流程之间的差异在于，用于较小断路器单元6的曲柄行程18小于用于较大断路器单元4的曲柄行程16。以该方式，具有不同额定电压并在此彼此串联连接的不同断路器单元4、6可以以一个驱动系统8操作。

两个断路器单元4、6的串联连接通过经由母线48的接触来产生，母线48与柔性导电带46电气上处于连接，该柔性导电带又与接触螺栓50接触。此外，经由固定触点40和与其相关联的螺栓以及断路器单元6的运动触点32'进行经由母线48和导电带46的另外的连接。在此，可以有两个真空开关管，其例如具有170kV的额定电压(断路器单元4)和145kV的额定电压(断路器单元6)。通过具有不同额定电压的真空开关管的这种串联布置，整个电流断路器系统的额定电压由各个断路器单元的额定电压累加。

图1中描述了在电流断路器单元4和6的闭合状态下的电流断路器系统2的基本位置，然而，示出曲轴10的单向旋转运动20的箭头20也表明了图1中的图示是动态图示，在沿箭头20旋转180°的情况下，其导致处于根据图2的电流断路器系统2的断开位置。在根据图2的断开位置之后的沿箭头20的进一步的单向旋转又导致闭合运动并最终导致图1中所示的状态。曲轴10的360°旋转因此导致断路器单元4、6被断开一次并再次闭合。约180°的进一步的旋转又导致断开运动。

由动力装置9所驱动的、曲轴10的连续单向运动的优点在于，除了通过单个驱动系统8简化传动外，还可以选择关于动力装置9的成本更低的驱动变形方案。在此可以省去技术上复杂的双向驱动运动，其中这不是强制必要的。如图1和图2中所示，断路器单元4、6的断开位置和闭合位置的转变原则上也可以利用双向运动来实现，但是首先由于使用曲轴10使得能够实现单向运动，并且导致可以使用技术上不太复杂的动力装置9，例如电动机或具有螺旋弹簧的弹簧储能器。

图3中示出了穿过曲轴10的横截面，其中曲柄区域中的横截面走向穿过曲柄销24并穿过滑动轴承28。可以以曲柄12或14的形式设计的曲柄在此示例性地是偏心盘，为了避免不平衡，该偏心盘在曲轴10的旋转轴线26的另一侧具有配重。相应可能的曲柄行程16或18以双箭头表示，该双箭头在旋转轴线26的中心点与曲柄销24的中心点之间延伸。当曲柄12、14围绕旋转轴线26旋转时，曲柄销24在此围绕旋转轴线26进行圆周运动。围绕曲柄销24布置的滑动轴承28在此一同旋转，因为其与推杆30连接，在其端部，如图1所示，存在另外的滑动轴承50，然而其分别沿平移运动定向，该另外的滑动轴承将平移运动传递至在此未示出的接触螺栓。

在本发明的另外的设计方案中，三对22串联连接的断路器单元4和6分别布置在曲轴10上。一对22的断路器单元4和6分别实现已经参照图1和图2描述的功能。这样的结构上相同的三对断路器单元4、6的布置代表电网的三相，其必须同时由各自的断路器单元或在此由断路器单元4、6的对22分开。在此可以利用一个驱动单元8来操作所有三个相，其中，如已经提到的，每相具有两个不同的断路器单元4、6。每对22断路器单元4、6在此分别与一对曲柄14、16处于连接，其分别又具有不同的接触行程16和18。其他方面，对22具有与已经参照图1、图2和图3描述的相同的技术特征。

在类似于图4中的另外的设计方案中，根据图5的示意图具有串联连接的三对22断路器单元4、6的布置。相对于图4，区别在于，在该设计方案中，两个断路器单元4或6分别相对于彼此错开地布置，这导致能够沿着曲轴10线性地节省结构空间，这在许多结构空间紧张的应用中可以带来决定性的成本优势。根据图5的曲轴10被设计为曲柄14和12相对于旋转轴线26径向地指向不同的方向、特别是错开了180°的方向。然而，应该注意的是，在该实施方式中，至少每两个曲柄12或14以及与其连接的推杆30需要机械偏转机构，其在根据图5的这个纯示意图中没有更详细地描述。

附图标记列表：

2 电流断路器系统

4 断路器单元U_B1

6 断路器单元U_B2

8 驱动系统

9 动力装置

10 曲轴

12 第一曲柄

14 第二曲柄

16 第一曲柄行程

18 第二曲柄行程

20 单向旋转运动

22 串联连接的断路器单元的对

24 曲柄销

26 旋转轴线

28 滑动轴承

30 推杆

32 接触螺栓

34 曲轴轴承

36 触点系统

38 运动触点

40 固定触点

42 壳体

44 真空室

46 导电带

48 母线

50 另外的滑动轴承

Claims (10)

1.一种电流断路器系统，所述电流断路器系统具有至少两个断路器单元(4，6)的串联布置，其中，其中的至少一个断路器单元(4，6)是真空管，并且至少两个断路器单元(4，6)与驱动系统(8)机械连接，其中，所述驱动系统(8)包括动力装置(9)，其特征在于，所述驱动系统还具有驱动轴，所述驱动轴被设计为具有至少两个曲柄(12，14)的曲轴(10)，其中，至少两个曲柄(12，14)具有两个不同高度的曲柄行程(16，18)。

2.根据权利要求1所述的电流断路器系统，其特征在于，所述曲轴(10)在断路器单元(4，6)的断开过程期间进行单向旋转运动(20)。

3.根据权利要求2所述的电流断路器系统，其特征在于，所述曲轴(10)在断路器单元(4，6)的断开过程期间进行170°和190°之间的、优选地180°的单向旋转运动(20)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电流断路器单元，其特征在于，所述曲轴在断路器单元(4，6)的断开过程期间以及随后的闭合过程期间进行位于350°和360°+10°之间的单向旋转运动(20)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的电流断路器系统，其特征在于，至少两个彼此电气串联连接的断路器单元(4，6)分别与具有不同的曲柄行程(16，18)的曲柄(12，14)机械上处于连接，其中，两个断路器单元(4，6)具有不同的额定电压。

6.根据权利要求5所述的电流断路器系统，其特征在于，三对(22)类似的串联连接的断路器单元(4，6)与曲轴(10)机械连接。

7.根据上述权利要求中任一项所述的电流断路器系统，其特征在于，曲轴(10)与相应断路器单元(4，6)之间的机械连接包括曲柄销(24)，所述曲柄销与曲轴(10)的旋转轴线(26)间隔地布置在两个曲柄(12，12'，14，14')之间，其中，所述曲柄销(24)被滑动轴承(28)围绕，所述滑动轴承又布置在推杆(30)上。

8.根据权利要求7所述的电流断路器系统，其特征在于，所述推杆(30)与接触螺栓(32)机械上处于连接。

9.根据权利要求5所述的电流断路器系统，其特征在于，所述推杆(30)与接触螺栓(32)之间的机械连接包括另外的滑动轴承(50)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的电流断路器系统，其特征在于，两个相邻曲柄(12，14)的曲柄行程(16，18)的径向取向沿曲轴(10)错开了180°。

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