CN1227663A - 配电网络用sf-6气体绝缘开关设备 - Google Patents

Abstract

SF6—气体绝缘开关设备是为用于数个各带一三极隔离开关和一个接地装置的配电板而提出的。一个配电板装有一作为变压器开关使用的隔离开关。它可以是其相与保险器相连的负载切断开关，或者是一功率切断开关。本开关设备带有用于活动开关触块的支架及电缆和/或者保险器连接的在外壳壁上适当的引线和夹持在外壳壁上的开关主轴和相L1，L2和L3的固定触块的母线以及与母线(9)直接连接的各相的消弧装置。不作为变压器开关使用的负载切断开关的消弧装置为装有隔弧板的消弧室。在所需空间不变的条件下它可改善遮断容量。此外消弧线圈(13；13a)在布置上在断开状态下满足断流条件，为作为变压器开关使用的开关的三个相采用了一种与其余(负载切断)开关相应的触块布置。

Description

配电网络用SF6-气体绝缘开关设备

本发明涉及一种气体绝缘开关设备，用于装有负载切断开关电缆线路板和负载切断开关-保险器组的或用于保护变压器的带有切断距离(功率切断开关)的功率断路器的配电网络。

这样的开关设备已有公开。在配电站中，一般情况下使用装有三个配电板的中压开关设备，其中两个配电板与环型电缆连接，一个配电板装有高压保险器或用于变压器支路的功率切断开关(Leistungstrennschalter)。

DE-OS 38 20 489公开了一种SF6-气体绝缘负载切断开关结构，在该结构中，负载切断开关布置在一封闭的，充有六氟化硫(SF6)的外壳内，每个相有一固定的和活动的接触零件，一接地触块和一由隔弧板构成的消弧装置，而且在这种结构中，相同相的固定接触零件直接固定在母线上，此旁的消弧装置各自直接布置在母线上。

为使这类开关设备更加小巧和便于安装，经过进一步开发，出现了DE 40 11 397 C2的主题，负载切断开关的主要部件合并在一预先加工好的标准组件内，将该标准组件推入事先打开的外壳内并与其相连接。在这种开关设备上，接地装置所属的接地触块固定在开关主轴上，而且安装简便。

布置在负载切断开关或功率切断开关相上的消弧装置的目的，是迅速熄灭断开时由于触块打开而在其上面产生的和由于最后金属搭接而由电热产生的汽化而产生的电弧，以保证开关的断流性能(Schaltfaehigkeit)。若是交流电，目的是在电流过零和回复(Wiederkehrend)电压的起振之间的短时间内有效减少载流子。

除了由隔弧板组成的消弧装置外，电气开关的其他消弧装置也有公开，像消弧线圈，所产生的电弧被导入其中，并由于然后通过线圈的电流产生一个磁场，磁场导致电弧旋转并最终熄灭。EP 0 012 522介绍了一种在固定触块上带消弧线圈的电气开关。EP 0 021 577,EP 0 058007和EP 0 313 106 B1的主题也都是以消弧线圈作为消弧装置的电气开关。

在开头提到的这些SF6-开关设备中，一配电板的负载切断开关与一带撞针的高压保险器的附加保险器相连接，高压保险器可装入盒中，以蓄电池传动的负载切断开关装有释放存储器，它由释放连杆上保险器之一的撞针控制。鉴于保险器与负载切断开关的共同作用，仍然达不到要求。即使考虑到遮断功率(保险器额定电流的强度)和满足与此相关的断流距离条件(Trennstreckenbedingung)，但在作为消弧装置使用的隔弧板布置方面仍存在着局限。

本发明的目的在于，提供一种按权利要求1前序部分所述的，在开关布置占据空间稳定的条件下具有较高遮断容量的SF6-气体绝缘开关设备。

就此而言，不仅负载切断开关，而且功率切断开关的构成都必须满足断开距离条件，也就是说，根据额定电压具有所要求的耐压强度。同样，两个开关的构成必须通过以最短的途径控制和熄灭开关电弧来保证其断流容量。

在按权利要求1前序部分所述的SF6-气体绝缘开关设备上，通过其所具有的特征，这一目的得以达到。这种类型的开关设备包括数个带三极负载切断开关和一个接地装置的配电板，其中一个配电板装有一个作为变压器开关使用的负载切断开关，其相与保险器相连，或者可以是一个功率切断开关，而且在这种开关设备中，相L1,L2和L3的固定触块与母线固定连接，各相的灭弧装置布置在母线上，根据本发明，用于作为变压器开关使用的且带有一与其他开关相应的开关触块布置的开关的相L1,L2和L3的消弧装置是消弧线圈，而且其他断路开关相的消弧装置是所公开的带隔弧板的消弧室。

就此而言，采用功率切断开关满足了断开距离条件并提供了保证断流容量的办法-在为该带消弧室的开关给出空间比例和与其相应的开关触块布置的条件下-如果消弧线圈采用这种布置和构成的话，即其线圈轴与处于断开位置上的开关触块在固定接触侧包含一钝角，处于断开位置上的开关触块的自由端处于线圈轴的范围内，线圈半径至少与处于断开位置上的开关触块和固定触块之间的距离相应，固定接触侧的线圈边缘范围与固定触块和从此旁动作的开关触块的自由端有一最小距离。

采用负载切断开关满足了断开距离条件并提供了保证断流容量的方案，如果消弧线圈采用这种布置和构成的话，即其线圈轴与处于断开位置上的开关触块在固定接触侧包成一直角或钝角，且消弧线圈各有一位于电弧最低点的导向元件，它到达固定触块的近处并与开关触块自由端的运动轨道呈切向布置。为保证负载切断开关的断流容量，导向元件具有重要作用。开关闸刀和触块之间产生的电弧沿着导向元件进入线圈。此时虽然电弧由于距离较短而瞬时存在，但很快并可靠地便到达消弧线圈的内轨。因此导向元件的目的是，与功率切断开关相比，采用负载切断开关可以在距母线触块一定的距离内布置更小的消弧线圈，而且采用这种布置电弧可以进入消弧线圈。

在所给布置空间不变的条件下，消弧线圈布置在变压器开关上提高了开关设备的切断能力(Ausschaltvermoegen)，因而可以考虑提高对负载切断开关-保险器组的要求或还可考虑切断短路电流，由此显示出明显的技术进步。

L1,L2和L3各相的消弧线圈和固定触块在这种情况下可以合理地布置在一个共用的横臂上，横臂与各相的母线相连，活动的开关触块相对横臂可摆动地布置，这样，它可由固定触块上给出的接通位置上摆入与横臂平行的断开位置并经过该位置进入接地位置。

消弧线圈在这种情况下可以这样布置，其线圈轴与处于断开位置上的开关触块在面向固定触块的一侧包成一钝角，最好是165°至175°，或与处于断开位置的开关触块呈垂直布置。

若是后面一种消弧线圈结构，固定触块处于消弧线圈的中心，导向元件对准线圈内部。

为避免断路电流(功率切断开关)较高时触块边缘烧损严重，活动开关触块的自由端和固定触块的燃弧边可以加装由比各自的触块材料更加耐燃的材料构成的罩和燃弧板。

最后，为便于安装和减少在开关设备中安装所需的空间，消弧线圈和消弧室与一可从背面推入预先打开的外壳的标准组件相接。该标准组件可由母线，用横臂固定的固定触块，横臂支座绝缘子和布置在外壳上的支座组成。接地装置所属的三个接地触块固定在开关主轴上。

以下借实施例对本发明加以说明。附图所示为：

图1：依据本发明的SF6-气体绝缘开关设备顶视图(负载切断开关)，

图2：开关设备后视图(功率切断开关)，

图3：结合有保险器的负载切断开关的一个相，

图4：结合有保险器的负载切断开关一个相的另一种结构，

图5：功率切断开关的另一种固定及开关触块结构。

根据图1，气体绝缘开关设备由一气密外壳1组成，其中三个配电板Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ各自装有一个三极负载切断开关和一个接地装置。配电板Ⅰ有一作为变压器开关使用的负载切断开关，其相L1,L2和L3通过引线2与保险器(未标出)相连。

负载切断开关具有活动的开关触块形式的双刀结构的闸刀开关3。在相L2，闸刀开关3各自直接落在各自的引线2上，相L1和L3使用的是特殊的闸刀开关支座绝缘子，它们通过支撑件与所属的引线2相连(未标出)。引线2全部处于外壳1的正面4上。通过支撑在外壳1壁上的开关主轴5完成闸刀开关3的操作，开关主轴5通过一杠杆6和连接杆7与闸刀开关3连接。一接地触块8与开关主轴5直接连接。

闸刀开关3可有三个位置。在接通状态下，各自的闸刀开关3接通与母线9固定连接的固定触块10。配电板Ⅲ所示为该接通状态。在断开状态下，各自的闸刀开关3进入固定触块10和接地触块8之间的位置。配电板Ⅱ所示为该开关状态。在接地状态下，各自的闸刀开关3接通接地触块8，如配电板Ⅰ所示。

在外壳1中有三条母线9，负载切断开关的各相L1,L2和L3的固定触块10各自布置在上面。此外，L1,L2和L3每个相的母线9上布置有消弧装置，其中配电板Ⅱ和Ⅲ的上无保险器的负载切断开关相上的消弧装置为带隔弧板的消弧室12，配电板Ⅰ上有保险器的负载切断开关相上的消弧装置为消弧线圈13a。该消弧线圈(13a)和固定触块(10)布置在与各自母线9相连的横臂14上，处于断开位置中的闸刀开关3与其平行。消弧线圈13a这样布置，其线圈轴A与处于断开位置上的开关触块3在面对固定触块10的一侧上包成一约165°的钝角α(图2)。

消弧线圈13a和消弧室12连同母线9，布置在横臂14上的并通过其与母线9固定连接的固定触块10，横臂14的支座绝缘子15，用于布置在外壳1上的支架16和横梁18，共同组成一个结构单元，在将外壳气密封闭之前，可将该结构单元通过背面19推入外壳1中。

消弧线圈13a在各自固定触块10的附近有一与线圈绕组端电气连接的导向板17，它与闸刀开关3的宽度相同并与闸刀开关自由端的运动轨道呈切向布置。

图2所示为三条母线9和通过母线段9a布置在其上面的消弧线圈13。它们固定布置在也由固定触块10支撑的横臂14上，横臂再由支座绝缘子15，支架16和横梁18固定在外壳上。可以看出，配电板Ⅰ(功率切断开关)在外壳1中不需要比配电板Ⅱ和Ⅲ更大的布置空间。

图3是一个消弧线圈13a在一个相上布置的放大图示。消弧线圈13a夹持在一连接板20上，它不但可与消弧线圈13a的匝头，也可与横臂14并由此与母线9电耦合。

图4所示为同一种开关设备的另一种消弧线圈布置，消弧线圈13a布置在一连接板21上，线圈轴A与处于断开位置上的闸刀开关3有一直角β，消弧线圈13a包含固定触块10。消弧线圈13a在各自固定触块10的附近还有一与线圈绕组端电气连接的导向板17，它与闸刀开关3的宽度相同并与闸刀开关自由端的运动轨道呈切向布置。

在依据本发明的用于更高断路电流的开关设备实施例图示中，为提高抗烧损性，闸刀开关3的自由端可安装罩22，固定触块10可安装燃弧板23。罩22和燃弧板23的材料比各触块3或10的原材料更加耐燃(图5)。

Claims (6)

1．配电网络用SF6-气体绝缘开关设备有一气密外壳，可容纳数个各有一三极负载切断开关和一个接地装置的配电板，其中一个配电板装有一作为变压器开关使用的负载切断开关，其相与保险器相连，或者可以有一功率切断开关，带有用于活动的开关触块的支架和电缆和/或者保险器的接头在外壳的壁上的引线，带有装在其上的开关主轴和相L1,L2和L3的固定触块的母线以及与母线直接连接的各相的消弧装置，不作为变压器开关使用的负载切断开关的消弧装置为装有隔弧板的消弧室，其特征在于，作为变压器开关使用的有一与其他开关相应的开关触块结构的开关的相L1,L2和L3的消弧装置为消弧线圈(13；13a)，它具有在断开状态下能够满足断流距离条件的结构并具有确保断流容量的方案，

其中功率切断开关的消弧线圈(13)的布置和结构为：

-其线圈轴(A)与处于断开位置上的开关触块(3)在固定接触侧包成一钝角(α)且开关触块(3)的自由端处于线圈轴(A)的范围内，线圈半径至少与开关触块(3)和固定触块(10)之间的距离相应，

-并且其固定接触侧的线圈边缘区域与固定触块(10)和在此旁运动的开关触块(3)的自由端有一最小距离；

以及其中负载切断开关的消弧线圈(13a)的布置和结构为：

-其线圈轴(A)与处于断开位置上的开关触块(3)在固定接触侧包成一直角或钝角(β；α)

-它各有一位于电弧最低点的导向元件(17)，它到达固定触块(10)的近处并与开关触块(3)的自由端的运动轨道呈切向布置。

2．按权利要求1所述的开关设备，其特征在于，消弧线圈(13；13a)和L1,L2及L3各相的固定触块(10)布置在一与各母线(9)相连的横臂(14)上，活动开关触块(3)在断开位置时与其平行。

3．按权利要求2所述的开关设备，其特征在于，钝角(α)为165至175°。

4．按权利要求2所述的开关设备，其特征在于，消弧线圈(13a)的布置和结构为，它包含固定触块(10)，而且导向元件(17)对准线圈内部。

5．按权利要求1所述的开关设备，其特征在于，活动触块开关(3)的自由端装有罩(22)，固定触块(10)在灭弧边上装有由比各自的触块材料更加耐燃的材料制成的燃弧板(23)。

6．按权利要求1所述的开关设备，其特征在于，消弧线圈(13；13a)和消弧室(12)与一可推入从背面(19)预先打开的外壳(1)内的标准组件相连，它由母线(9)，用横臂(14)固定在其上的固定触块(10)，横臂(14)的支座绝缘子(15)和布置在外壳(1)上的支架(16)组成，接地装置所属的三个接地触块(8)固定在开关主轴(5)上。

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