CN1324128A - 带真空开关的气体隔离开关设备 - Google Patents

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Abstract

在气体隔离开关设备,特别是三相结构的开关设备中,在一充满隔离气体的容器(1)内设有真空开关(5,6,7)。真空开关分别通过绝缘体固定在容器(1)前壁(19)上。作为用于各真空开关(2,3,4)的绝缘体至少设有两个相互错开180°设置的、支承真空开关(2,3,4)两个电流接线头支架(14,16)的绝缘管(21,22),它们这样地支承固定在前壁(19)上的绝缘杆(23,24),使它们在夹紧电流接线头支架(14,16)的同时夹紧在绝缘管(21,22)上。本发明与电压大小无关地用在其容器只安装一个或两个真空开关的开关设备中。

Description

带真空开关的气体隔离开关设备
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的特别是三板结构的气体隔离开关设备。
在US5521567中已知一种气体隔离开关设备，其中一真空开关用绝缘的紧固元件安装在一支架上，开关设备应该可以由尽可能少的模块以简化的结构拼装成。
由DE4419380C1得到另一种气体隔离开关设备，其中做成真空开关的功率开关的真空开关室安装在一充满隔离气体的容器内，真空开关室通过绝缘体固定在容器前面的壁上。这里作为绝缘体采用两个镜像对称设置的，用来安装和屏蔽真空开关室的绝缘支承装置，它通过螺钉与前面的壁连接，前面的壁还支承开关驱动装置。每个真空开关室在所属的绝缘支承装置之间通过一极端头装置径向支承在位于外部的末端区域内，同时每个真空开关室在位于内部的末端区域内通过一极支承装置作止推支承。极端头装置和极支承装置与绝缘支承装置的连接通过第一个和第二个相互倾斜成一直角设置的螺纹支承进行。
真空开关室固定在容器前壁上时其缺点是，极支承装置和极端头装置连同所属的螺纹支承要求真空开关室在轴向有较大的空间，这导致比较大的充满隔离气体的容器，以便得到在容器前壁和引导电势的构件，例如与前壁靠得最近的真空开关室的电气接头之间的耐压强度。此外必要的空间还由于绝缘支承装置通过螺钉与前壁连接而进一步加大，因为前壁的电势通过螺钉继续向容器内扩展。最后极端头装置和极支承装置通过螺纹支承与绝缘支承装置连接造成较高的费用。
本发明的目的是，创造一种相应于权利要求1前序部分的气体隔离开关，通过它从一在装入容器前在容器之外完整地装好的真空开关出发，通过真空开关整体的和节省空间的固定，并同时减少为此所必需的时间消耗达到其合围空间的进一步减小。改进的结构在从属权利要求中表述。
按照本发明这通过这样的方法达到，即作为用于至少一个真空开关的绝缘体设有两个将真空开关的两个电流接线头支架固定起来的绝缘管，它们这样地固定在设在容器壁(尤其是在前壁上)的极支架上的绝缘杆上，使绝缘杆在纵向在同时夹紧电流接线头支架的情况下夹紧在绝缘管上，或者在电流接线头支架与绝缘管力锁合地连接后与绝缘管夹紧在一起。
对于本发明决定性的是，容器的机械稳定性不受到削弱，因此本发明的具体内容特别在于提高机械强度。后面还要指出，还必须考虑磁场力(Stromkraft)。也就是说在本发明的结构中采用了提高机械强度的特别的数值。
作为极支架适宜于设置固定在容器壁上的支承元件，最好是焊在上面的套筒，螺纹套或螺母。绝缘杆可以在那里销连接或螺纹连接。如果应该从这个极支架出发使绝缘杆弹性夹紧在绝缘管上，并同时夹紧电流接线头支架，那么按照本发明一种优良的结构将支承绝缘杆的绝缘管在电流接线头支架最靠近容器壁的区域内分开，并在此断开部位支承在可插在绝缘杆上的电流接线头支架上，而第二个电流接线头支架在背向极支架的一侧可插在绝缘杆上。这里仅仅通过可拧在绝缘杆上的螺母夹紧。
但是如果设置电流接线头支架和绝缘管的力锁合的连接，那么按照本发明的另一种结构电流接线头支架通过粘接和/或螺钉连接与支承绝缘杆的绝缘管相连，其中同样采用可拧在绝缘杆上的螺母将绝缘杆夹紧在绝缘管上。
在夹紧电流接线头支架的同时将绝缘杆在轴向夹紧在绝缘管上当然也可以通过其他类似的构件达到。例如极支架也可以由焊在容器壁上的套组成，绝缘杆可插在此套内，并可通过螺栓或销钉与它连接。从这一点出发，同样将螺栓或销钉插入绝缘杆自由端上的一孔内，在此之前在电流接线头支架上离绝缘杆自由端最近的地方施加一个压力，通过这样的方法也可以实现夹紧。
为了保证隔离气体在容器内的散热循环不管是绝缘杆还是绝缘管都应该有圆形横截面。
如果要求相互平行设置的带有其电流路径的真空开关的磁场力，那么绝缘杆和绝缘管也可以做成矩形或椭圆形横截面(除了用来固定在极支架上的区域之外)，这带来有利的横截面的扩大。由此与通过本发明进行的夹紧相结合提高了在纵向和横向的刚性，使得不仅可以可靠地承受作用在电流路径上的磁场应力，而且还可以可靠地承受在开关过程中作用在开关触头上的力。
为了在绝缘杆和绝缘管结构中用尽可能小的横截面就足够一这也对隔离气体的散热循环具有有利的影响，不管是绝缘管还是绝缘杆都由一种高机械强度的绝缘材料制成，其中可以采用玻璃纤维强化的环氧树脂。
为了加快隔离气体的散热循环，电流接线头支架在其朝上的侧面上具有与电流接线头支架导电连接的冷却体和/或其表面具有加大的冷却筋。电流接线头支架用冷却体和/或冷却筋加强了其结构，由此产生了所要求的机械刚性强化的有益的进一步提高。
设置在容器壁上的，其上固定着绝缘杆的极支架同时用来提高容器壁克服隔离气体压力的刚性。通过容器壁一次或几次折弯和/或配备加强筋的方法，这种加强还可以更加提高。
其次在按本发明的气体隔离开关设备中给每个真空开关的可驱动的开关触头配设一接触力弹簧以及一极断开弹簧，它们支承在一设置在容器壁和与它靠得最近的电流接线头支架之间的接触杆上的冲击体上，冲击体作为一控制电极做在朝向容器壁的一侧上，此控制电极减小电场，并由此减小容器壁和离它最近的电流接线头支架之间的绝缘距离。
按照本发明的另一个特征对于在容器之外带有一开关驱动装置的三相开关设备建议，两个与开关驱动装置相连的开关杆气体密封地伸入容器内，以操作三个真空开关的可驱动的开关触头，开关杆中的一个与真空开关的接触杆绝缘连接，第二个开关杆通过一由绝缘材料制成的开关传送器(Schaltuebertrager)与第二和第三个真空开关的接触杆连接。由此可以施加影响，使一个真空开关先于另外两个切换。一个真空开关的相位比另外两个真空开关的相位提前，使得在断开过程中减小过压，从而提高气体隔离开关设备的安全性。
通过只有一个与开关驱动装置连接的开关杆穿过容器壁，此开关杆通过一由绝缘材料制成的开关传送器与三个真空开关的接触杆连接的方法，插入容器内的开关杆的数量还可以进一步减少。
为了对按本发明所采取的固定真空开关的方法施加进一步的影响，开关杆通过一柔性圈气体密封地插入容器，柔性圈(例如橡胶圈、金属薄膜或金属波纹管)一面与开关杆另一面与容器壁连接，并且在真空开关轴向要求一个小的空间。
在气体隔离开关设备方面本发明既可以用在中压领域又可以用在高压领域，也可以用在在充满隔离气体的容器内只设有一个或两个真空开关的这种气体隔离开关设备中，如果代替两个相互错开180°设置的带所属绝缘杆的绝缘管采用例如四个相互错开90°设置的、带所属绝缘杆的绝缘管的结构，那么也能达到通过本发明想要达到的效果。
借助于两个实施例对本发明作较详细的说明。所属的附图表示：
图1一带有三个真空开关的气体隔离开关设备的充满隔离气体的容器的顶视图，
图2按图1结构的真空开关的侧视图，
图3按图1和2的真空开关在容器前壁上的固定的实施方案，
图4真空开关固定的另一种实施方案，
图5三个按图1的真空开关的接触杆与开关杆的连接的示意图，
图6接触杆与开关驱动装置连接的另一种方案的示意图。
按图1从上向下看在气体隔离开关设备的充满隔离气体的容器1内设有三个并排排列在一水平线上的、做成真空开关5,6,7的功率开关。是真空开关管主要组成部分的真空开关室2,3,4，如特别地由图2可见，在其基本上由绝缘缸9限定的真空腔8内既安装着固定不动的开关触头10，又安装着可驱动的开关触头11，并在开关触头10,11区域内有一冷凝屏12。固定不动的开关触头10通过接触杆13与电流接线头支架14导电接触，而可驱动的开关触头11通过接触杆15在中间连接没有具体画出来的接触元件的情况下与第二个电流接线头支架16连接。其中接触杆15通过一波纹管17气体密封地穿过同样限定真空腔8的护板18
此外由图1和2可见，真空开关室2,3,4固定在容器1前壁19上，该前壁在容器1之外支承有开关驱动装置20。为了将真空开关室2,3,4固定在前壁19上设有两个平行于真空开关主要轴线分布的、相互错开180°设置的、支承电流接线头支架14,16的绝缘管21,22，它们本身又支承绝缘杆23,24，绝缘杆固定在设在前壁19上的极支架25,26上。每个绝缘杆23,24伸入一个绝缘管21,22的内部，绝缘杆在每一端有一螺纹。绝缘杆23,24这样地通过绝缘管21,22支承，使绝缘杆23,24在同时夹紧电流接线头支架14,16的情况下或在电流接线头支架14,16与绝缘管21,22力锁合地连接后沿纵向夹紧在绝缘管21,22上。
为了在夹紧电流接线头14,16的同时将绝缘杆23,24夹紧在绝缘管21,22上，如由图3可见，绝缘管21,22在电流接线头支架16区域内有一断开部位27,28，并在这个部位将可插在绝缘杆23,24上的电流接线头支架16支承在它们之间。在电流接线头支架14也插在绝缘杆23,24上以后，绝缘杆23,24通过可拧在绝缘杆23,24上的螺母29,30在夹紧电流接线头支架14,16的同时夹紧在绝缘管21,22上。为了将绝缘杆23,24固定在前壁19上在这种结构中采用作为极支架25,26的焊在前壁19上的螺纹套，绝缘杆23,24拧在螺纹套内。
按图4同样通过事先可拧在绝缘杆上的螺母29,30将绝缘杆23，24弹性夹紧在绝缘管21,22上。但是与按图3的结构不同这里电流接线头支架14,16通过粘接连接31,32和33,34与绝缘管21,22力锁合地连接。这里绝缘杆23,24在前壁19上的固定同样通过极支架25,26进行，它们做成焊在前壁19上的螺纹套，绝缘杆23,24拧在它们里面。
由图2还可看出，电流接线头支架14,16一侧设有冷却筋38，另一侧具有与电流接线头支架14,16导电连接的冷却体39,40，它们用来加快隔离气体的散热循环。
最后由图2还可以看出，容器1的前壁19具有折弯41和加强筋42，通过它们达到前壁19刚性的加大，并且(参见图1)在每个真空开关5,6,7的电流接线头支架16和前壁19之间分别支承一冲击体43，它既支承接触力弹簧44又支承极关断弹簧45，并且在其朝向前壁的一侧做成控制电极46。这里通过控制电极46减小前壁19和电流接线头支架16之间的绝缘距离。
由图5可见，在按图1的带三个真空开关5,6,7的开关设备中只有两个与开关驱动装置20相连的开关杆47,48气体密封地穿过前壁19。其中一根开关杆47与真空开关7的接触杆49绝缘地连接，另一根开关杆48通过一由绝缘材料制成的开关传送器50与真空开关5,6的接触杆15,51连接。通过一橡胶圈52,53使开关杆47,48可以气体密封地穿过前壁19，橡胶圈一侧和开关杆47,48连接，另一侧和前壁19相连。
按图6从三个真空开关5,6,7出发为了操作真空开关5,6,7的可驱动的开关触头11,54,55只需要一个与开关驱动装置作用连接的开关杆56。在其气体密封地穿过前壁19后(这里同样采用一个橡胶圈57)开关杆56通过一由绝缘材料组成的开关传送器58与每个接触杆15,49,51连接。
附图标记表1容器                     25,26极支架2,3,4真空开关室           27,28断开部位5,6,7真空开关             29,30螺母8真空腔                   31,32,33,34粘接连接9绝缘缸                   38冷却筋10固定不动的开关触头      39,40冷却体11,54,55可驱动开关触头    41折弯12冷凝屏                  42加强筋13,15,49,51接触杆         43冲击体14,16电流接线头支架       44接触力弹簧17波纹管                  45极断开弹簧18护板                    46控制电极19前壁                    47,48,56开关杆20开关驱动装置            50,58开关传送器21,22绝缘管               52,53,57橡胶圈23,24绝缘杆

Claims (11)

1．特别是三板结构的气体隔离开关设备，其中在一充满隔离气体的容器(1)内设有用于至少一相的真空开关(5,6,7)，其中真空开关(5,6,7)分别通过绝缘体(21,22,23,24)固定在容器(1)的壁(19)上，其特征在于：作为用于每个真空开关(5,6,7)的绝缘体(21,22,23,24)至少设有两个将真空开关(5,6,7)的两个电流接线头支架(14,16)夹持在它们之间的绝缘管(21,22),它们这样地夹紧在固定在设置在容器壁(19)上的极支架(25,26)上的绝缘杆(23,24)上，使得在夹紧电流接线头支架(14,16)的同时或在电流接线头支架(14,16)与绝缘管(21,22)力锁合地连接后将绝缘杆纵向夹紧在绝缘管(21,22)上。
2．按权利要求1的开关设备,其特征在于：极支架(25,26)由固定在容器壁(19)上的支承元件组成,绝缘杆(23,24)固定在它们上面。
3．按权利要求2的开关设备,其特征在于：支承绝缘杆(23,24)的绝缘管(21,22)在电流接线头支架(16)最靠近容器壁(19)的区域内断开,并在此断开部位将可套在绝缘杆(23,24)上的电流接线头支架(16)夹紧在它们之间,而第二个电流接线头支架(14)在背向极支架(25,26)的一侧可套在绝缘杆(23,24)上,为了将绝缘杆(23,24)夹紧在绝缘管(21,22)上，同时又夹紧电流接线头支架(14,16)设有可拧在绝缘杆(23,24)上的螺母(29,30)。
4．按权利要求2的开关设备，其特征在于：电流接线头支架(14,16)通过粘接连接或螺钉连接(31,32,33,34)与支承绝缘杆(23,24)的绝缘管(21,22)力锁合地连接，为了将绝缘杆(23,24)夹紧在绝缘管(21,22)上设有可拧在绝缘杆(23,24)上的螺母(29,30)。
5．按权利要求3或4的开关设备，其特征在于：不管绝缘杆(23,24)还是绝缘管(21,22)都具有圆形、四边形或椭圆形横截面。
6．按权利要求4或5的开关设备，其特征在于：不管绝缘杆(23,24)还是绝缘管(21,22)都由高机械强度的绝缘材料组成。
7．按上述权利要求之任一项的开关设备，其特征在于：电流接线头支架(14,16)在其朝上的一侧具有与电流接线头支架(14,16)导电连接的冷却体(39,40)和/或表面具有加大的冷却筋(38)。
8．按上述权利要求之任一项的开关设备，其特征在于：容器壁(19)至少折弯一次和/或设有加强筋(42)。
9．按上述权利要求之任一项的开关设备，其特征在于：给每个真空开关(5,6,7)的可驱动的开关触头(11,54,55)配设一接触力弹簧(44)以及一极断开弹簧(45)，它们支承在设在接触杆(15)上容器壁(19)和与它离得最近的电流接线头支架(16)之间的冲击体(43)上，冲击体在朝向容器壁(19)的一侧上做成控制电极(46)。
10．按上述权利要求之任一项的开关设备，其特征在于：开关设备做成三相的，在容器(1)之外带有一开关驱动装置(20)，为了操纵三个真空开关(5,6,7)可驱动的开关触头(11,54,55)两个与开关驱动装置相连的开关杆(47,48)气体密封地穿过容器壁(19)，其中一个开关杆(47)与真空开关(7)的接触杆(49)绝缘连接，第二个开关杆(48)通过由绝缘材料组成的开关传送器(50)与第二(5)和第三(6)个真空开关的接触杆(15,51)连接。
11．按权利要求1至9之任一项的开关设备，其特征在于：开关设备做成三相的，容器(1)之外带有一开关驱动装置(20)，为了操纵三个真空开关(5,6,7)可驱动的开关触头(11,54,55)一个与开关驱动装置(20)连接的开关杆(51)气体密封地穿过容器壁(19)，此开关杆通过一由绝缘材料组成的开关传送器(58)与真空开关(5,6,7)的接触杆(15,49,51)连接。
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