CN113966541A - 三位置隔离开关 - Google Patents

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托马斯·科策尔
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Abstract

本发明涉及一种三位置隔离开关，包括：接地接触件(1)、电力输出接触件(2)、电力输入接触件(3)、活塞(4)、以及螺纹杆(5)。活塞的长度使得在第一开关位置中，活塞的壁的外表面在电力输出接触件与电力输入接触件之间形成电接触。活塞的长度使得在第二开关位置中，活塞的壁的外表面不与接地接触件或电力输入接触件形成电接触。活塞的长度使得在第三开关位置中，活塞的壁的外表面在接地接触件与电力输出接触件之间形成电接触。活塞包括被配置为与螺纹杆接合的内螺纹段(7)，其中内螺纹段的长度小于活塞的长度。螺纹杆的旋转被配置为与内螺纹段接合，以使开关在不同的开关位置之间移动。

Description

三位置隔离开关
技术领域
本发明涉及用于变电站的低压、中压或高压的三位置隔离开关以及开关设备或控制设备。
背景技术
在现有技术的开关设备和控制设备(也被称为控制装置)设计中，利用了线性三位置隔离开关，但它们可能会受到温升太大的影响。
需要解决这个问题。
发明内容
因此，具有减少用于开关设备或控制设备的三位置开关的过热的手段将是有利的。
本发明的目的利用独立权利要求的主题来被解决，其中另外的实施例被并入在从属权利要求中。
在第一方面，提供了一种三位置隔离开关，包括：
-接地接触件；
-电力输出接触件；
-电力输入接触件；
-活塞；以及
-螺纹杆。
活塞的长度使得在第一开关位置中，活塞的壁的外表面在电力输出接触件与电力输入接触件之间形成电接触。活塞的长度使得在第二开关位置中，活塞的壁的外表面不与接地接触件或电力输入接触件形成电接触。活塞的长度使得在第三开关位置中，活塞的壁的外表面在接地接触件与电力输出接触件之间形成电接触。活塞包括被配置为与螺纹杆接合的内螺纹段。内螺纹段的长度小于活塞的长度。螺纹杆的旋转被配置为与内螺纹段接合，以使开关在不同的开关位置之间移动。
在示例中，内螺纹段被配置为：在螺纹杆旋转时，不相对于螺纹杆旋转。
在示例中，活塞包括与内螺纹段相邻的第二内部段。第二内部段被配置为不与螺纹杆接合。
在示例中，活塞的长度包括第二内部段的长度加上内螺纹段的长度。
在示例中，第二内部段的内截面的直径明显大于螺纹杆的截面的直径。
在示例中，第二内部段的内表面的表面积大于相同长度和内径的光滑柱体的表面积。
在示例中，第二内部段的内表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
在示例中，材料被添加到第二内部段的内部，以提供比相同长度和内径的光滑柱体的表面积更大的表面积。
在示例中，添加的材料是以下材料中的一种：管、片、以及扩展金属或网、波纹片、具有高热辐射率的绝缘材料、导热材料。
在示例中，活塞的外表面的表面积大于相同长度和外径的光滑柱体的表面积。
在示例中，活塞的外表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
在示例中，活塞的壁包括在基本径向方向上延伸的一个或多个孔。活塞被配置为使得空气能够在轴向方向上流入到活塞中，并且能够从一个或多个孔流出，或被配置为使得空气能够通过一个或多个孔流入到活塞中，并且能够在轴向方向上流出。
在示例中，接地接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过接地接触件的外壁。
在示例中，电力输出接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过电力输出接触件的外壁。
在示例中，电力输出接触件和/或电力输入接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过电力接触件的外壁。
在第二方面，提供了一种低压、中压或高压开关设备或控制设备，其包括一个或多个根据第一方面的三位置隔离开关。
附图说明
下面将参考以下附图描述示例性实施例：
图1示出了线性三位置隔离开关的常规设计的截面的示意性表示；
图2示出了线性三位置隔离开关的新设计的示例的截面的示意性表示；
图3示出了线性三位置隔离开关的新设计的具有增加的表面积的活塞的示例的示意性表示；
图4示出了线性三位置隔离开关的新设计的电力输出接触件的示例示意性表示；以及
图5示出了线性三位置隔离开关的新设计的电力输出接触件和活塞的示意性示例。
具体实施方式
图1示出了被用在中压应用的常规三位置隔离开关设计的示例，其具有线性组件移动。
在图1中，以下组件被示出：
1：接地接触件壳体，
2：电力输出接触件壳体，
3：电力输入接触件壳体，
4：管/活塞壳体，被布置成用于所需接触件的导电连接，以及
5：电机操作的螺纹杆，其用于将活塞移动和保持在期望位置。
然而，该设计体积较大，在操作和温升测试期间不易散热，热传输主要通过向周围环境辐射来进行。
新三位置隔离开关设计解决了这些问题。它更小，并且在承载高电流的部件内部的空气流动被使能以提供冷却。
图2至图5涉及新三位置隔离开关设计。在示例中，三位置隔离开关包括接地接触件1、电力输出接触件2、电力输入接触件3、活塞4和螺纹杆5。活塞的长度使得在第一开关位置中，活塞的壁的外表面在电力输出接触件与电力输入接触件之间形成电接触。活塞的长度使得在第二开关位置中，活塞的壁的外表面不与接地接触件或电力输入接触件形成电接触。活塞的长度使得在第三开关位置中，活塞的壁的外表面在接地接触件与电力输出接触件之间形成电接触。活塞包括被配置为与螺纹杆接合的内螺纹段7。内螺纹段的长度小于活塞的长度。螺纹杆的旋转被配置为与内螺纹段接合，以使开关在不同的开关位置之间移动。该旋转可以由适当的电机提供。
在示例中，内螺纹段7被配置为：在螺纹杆的旋转时，不相对于螺纹杆旋转。
以这种方式，在螺纹杆旋转时，活塞的内螺纹段7(其连接到活塞的主体)在螺纹杆上上下移动，并且根据螺纹杆的旋转的方向，将活塞移动到其不同的开关位置。
在示例中，活塞的内螺纹段7被固定连接到活塞的主体。
在示例中，内螺纹段7是被固定在活塞的主体内的螺母。
在示例中，在第二位置中，活塞的壁的外表面与电力输出接触件形成电接触。
根据示例，活塞包括与内螺纹段相邻的第二内部段。第二内部段被配置为不与螺纹杆接合。
根据示例，活塞的长度包括第二内部段的长度加上内螺纹段的长度。
根据示例，第二内部段的内截面的直径明显大于螺纹杆的截面的直径。
根据示例，第二内部段的内表面的表面积大于相同长度和内径的光滑柱体的表面积。
根据示例，第二内部段的内表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
根据示例，材料被添加到第二内部段的内部，以提供比相同长度和内径的光滑柱体的表面积更大的表面积。
根据示例，添加的材料是以下材料中的一种：管、片、扩展金属或网、波纹片、具有高热辐射率的绝缘材料、导热材料。
根据示例，活塞的外表面的表面积大于相同长度和外径的光滑柱体的表面积。
根据示例，活塞的外表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
根据示例，活塞的壁包括在基本径向方向上延伸的一个或多个孔，并且活塞被配置为使得空气能够在轴向方向上流入到活塞中，并且能够从一个或多个孔流出，或使得空气能够通过一个或多个孔流入到活塞中，并且能够在轴向方向上流出。
根据示例，接地接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过接地接触件的外壁。
根据示例，电力输出接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过电力输出接触件的外壁。
根据示例，电力输出接触件和/或电力输入接触件包括一个或多个孔，该一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过电力接触件的外壁。
如上所述的一个或多个三位置隔离开关可以被用在低压、中压或高压开关设备或控制设备中。
以这种方式，提供了三位置隔离开关中温度分布的改进。通过活塞的空心设计以及附加的孔和增加的活塞内/外表面积，实现了改进的冷却。通过允许空气在电力接触件区域中流动，冷却效果的进一步增强成为可能。
继续图2至图5，如图2中所示，三位置隔离开关的较小设计提供了其温度分布的改进。改进的冷却通过活塞的空心设计和空心电力接触件来实现。
参考图2，这示出了一种空心设计，具有电力输入接触件3、活塞4前部的开口并且其中活塞4中存在附加孔6。螺纹杆被配置为通过螺母7内的旋转而移动，螺母7以使活塞前后移动而不自转的方式连接到活塞4。因此，当螺母7旋转时，螺母7在螺纹杆上被上下拉动，并且在这样做时，将活塞移动到三位置隔离开关的不同切换位置。这种设计导致空气10流过活塞4，并且因此明显地提供改进的冷却效果。这种冷却可以改进与活塞接触件或在活塞附近的所有部件的冷却。通过扩大活塞的内表面积，或者也扩大其外表面积，可以进一步改进这种冷却效果。内表面侧的截面的示例在图3中被示出。
图3在a)处示出了扩大的活塞表面积，例如通过成形，在b)处示出了扩大的活塞表面积，其通过在活塞内加工的螺纹来被实现，其中该螺纹不同于螺纹杆接合的螺纹，并且活塞的该部分的内截面比螺母的内截面宽。图3在c)处示出了被插入在活塞内部内的附加材料的示例。图3的所有示例都提供了导致改进的冷却效果的增加的表面积。
在图3a)处示出的内表面积可以通过例如冷成型来完成。可以采用机械加工来在活塞内部提供螺纹(图3b)。可以在活塞区域内部插入附加材料(图3c)，其中这种材料可以是例如管、片或扩展金属或网，或者甚至是波纹片或具有高热发射率的绝缘材料。该附加部件的材料可以是任何种类的导热材料。
电力输出接触件2或电力输入接触件3中的冷却效果的进一步增强还可以通过气流的利用来提供。这通过使用多层接触件(其在接触件区域提供圆形空心空间)以及接触件中的附加孔(其将空气从底部引导到顶部)来实现。这在图4中被示出，在图4中，接触件中的一个接触件的简化3D模型被示出，并且截面图也被示出。该冷却实施例可以被应用于所有接触件类型。然后图5示出了具有如上所述的接触件中的一个接触件的活塞。

Claims (15)

1.一种三位置隔离开关，包括：
-接地接触件(1)；
-电力输出接触件(2)；
-电力输入接触件(3)；
-活塞(4)；以及
-螺纹杆(5)；
其中所述活塞的长度使得在第一开关位置中，所述活塞的壁的外表面在所述电力输出接触件与所述电力输入接触件之间形成电接触；
其中所述活塞的所述长度使得在第二开关位置中，所述活塞的所述壁的所述外表面不与所述接地接触件或所述电力输入接触件形成电接触；
其中所述活塞的所述长度使得在第三开关位置中，所述活塞的所述壁的所述外表面在所述接地接触件与所述电力输出接触件之间形成电接触；
其中所述活塞包括被配置为与所述螺纹杆接合的内螺纹段(7)，其中所述内螺纹段的长度小于所述活塞的所述长度；并且
其中所述螺纹杆的旋转被配置为与所述内螺纹段接合，以使所述开关在不同的开关位置之间移动。
2.根据权利要求1所述的三位置隔离开关，其中所述活塞包括与所述内螺纹段相邻的第二内部段，并且其中所述第二内部段被配置为不与所述螺纹杆接合。
3.根据权利要求2所述的三位置隔离开关，其中所述活塞的所述长度包括所述第二内部段的长度加上所述内螺纹段的所述长度。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的三位置隔离开关，其中所述第二内部段的内截面的直径明显大于所述螺纹杆的截面的直径。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的三位置隔离开关，其中所述第二内部段的内表面的表面积大于相同长度和内径的光滑柱体的表面积。
6.根据权利要求5所述的三位置隔离开关，其中所述第二内部段的所述内表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的三位置隔离开关，其中材料被添加到所述第二内部段的内部，以提供比相同长度和内径的光滑柱体的表面积更大的表面积。
8.根据权利要求7所述的三位置隔离开关，其中所添加的材料是以下材料中的一种：管、片、以及扩展金属或网、波纹片、具有高热辐射率的绝缘材料、导热材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的三位置隔离开关，其中所述活塞的外表面的表面积大于相同长度和外径的光滑柱体的表面积。
10.根据权利要求9所述的三位置隔离开关，其中所述活塞的所述外表面是以下中的一种：带螺纹的、或者具有在轴向方向上延伸的脊。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的三位置隔离开关，其中所述活塞的所述壁包括在基本径向方向上延伸的一个或多个孔，并且其中所述活塞被配置为使得空气能够在轴向方向上流入到所述活塞中，并且能够从所述一个或多个孔流出，或使得空气能够通过所述一个或多个孔流入到所述活塞中，并且能够在轴向方向上流出。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的三位置开关，其中所述接地接触件包括一个或多个孔，所述一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过所述接地接触件的外壁。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的三位置开关，其中所述电力输出接触件包括一个或多个孔，所述一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过所述电力输出接触件的外壁。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的三位置开关，其中所述电力输出接触件和/或电力输入接触件包括一个或多个孔，所述一个或多个孔在基本径向方向上延伸穿过所述电力接触件的外壁。
15.一种低压、中压或高压开关设备或控制设备，包括一个或多个根据权利要求1至14中任一项所述的三位置隔离开关。
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