CN1581617A - 接地开关 - Google Patents

Abstract

一种高压或中压气体绝缘接地开关，包括至少一根位于一壳体(5)中的导电条(1)，所述导电条带有一个相应的接地触点(2)和一个固定在该导电条上的相触点(1A)，所述相触点将电连接在所述接地触点上以把所述导电条接地。所述接地触点(2)朝向所述相触点(1A)安装固定在所述壳体(5)中，在所述相触点和所述接地触点之间留有自由空间(E)。在所述壳体内安装有一个切换元件(6)，该切换元件可以在所述相触点和所述接地触点之间自由移动，该切换元件首先包括一个开关触点(8)，该开关触点在所述接地开关闭合时短路所述相触点和所述接地触点之间所留下空间(E)，以使所述接地触点与所述相触点电连接，该切换元件其次包括一个至少部分地电绝缘的支持件(7)，所述开关触点固定在该支持件上，使得在所述接地开关处于开路位置时所述开关触点与所述相触点电绝缘，并且与所述接地触点电绝缘。

Description

接地开关

技术领域

本发明涉及一种高压或中压气体绝缘接地开关，该开关包括至少一个位于充以介电绝缘气体的紧闭密封的壳体中的导电条，带有相应的接地触点、固定在所述条上的相触点，所述的条电连接在接地触点上以把所述条接地。

本发明尤其可以用于称之为高速接地开关的那种接地开关上，这种接地开关由于有避免电弧形成的弹簧控制而具有非常短的开关时间。

背景技术

文献WO96/17420说明了与以上所述相似的现有三相接地开关。在这种公知的接地开关中，三个导电条在外壳中径向地弯曲，使其末端绕旋转接地的导电部件的路径的周边安排。这种结构的缺点是制造复杂而昂贵。而且，由于必须弯曲导电条，这种结构较大。而且，用这样的结构，不可能分别地测量每个导电条的电阻。

一种与WO96/17420中说明的接地开关相似的接地开关说明于SE420 033中。这种接地开关包括沿平行于条的轴纵向每个导电条移动的接地触点。这种安排的另一个缺点是它较大。

发明内容

本发明旨在通过提出一种更紧凑的接地开关克服上述的缺点，所述更紧凑的接地开关在机械上简单，并且可以用于在接地开关闭合时测量每个导电条上的电阻。

本发明通过采用一种高压或中压气体绝缘接地开关达到该目的，所述接地开关含至少一个在充满介电绝缘气体的紧闭密封壳体中的导电条，带有相应的接地触点、固定在所述条上的相触点，所述的条电连接在接地触点上以把所述条接地，其特征在于，所述的接地触点安装后固定在所述的壳中，朝向所述相触点，在所述相触点和接地触点之间留有自由空间，其特征还在于，在壳内安装有一个可以在所述相触点和接地触点之间自由移动的切换元件，该切换元件首先包括一个开关触点，在接地开关闭合时短路所述相触点和接地触点之间所留下空间，电连接所述相触点和接地触点，其次包括至少部分地电绝缘的支持件，所述开关触点固定在该支持件上，使得所述开关触点与相触点电绝缘并且在所述接地开关处于开路状态时与接地触点电绝缘。

根据如本发明所述的三相接地开关的第一实施形式：

三个平行的导电条安排成等边三角形，并且所述切换元件在安装后可以自由地绕安排在所述三角形的中心的旋转轴转动；该结构的优点是，它最大地利用导电条之间留出的空间，这对减少接地开关尺寸起到作用；

所述切换元件可以包括按照三角构形安装在电绝缘材料制造的旋转支持件上的三个开关触点，所述的支持件有利地安排成有三个臂的星形；

所述切换元件安装后可以能够在封闭所述壳体的罩上自由转动；

根据本发明中三相接地开关的第二实施形式：

三个平行的导电条安排成一排，并且所述切换元件安装得可以在壳内垂直于所述导电条自由滑动；

所述切换元件包括三个在一电绝缘材料制滑动支持件上排成一排的触点；

所述滑动支持件是一个绝缘材料制成的棒。

本发明中的接地开关还可以具有以下的特征：

所述切换元件的触点可以弹性地形变；

所述切换元件的触点是U形的，并且包括可弹性形变的触针；

所述切换元件的触点是封闭的曲线式的，并且包括可弹性地形变的触点元件，

所述切换元件的触点带有两个切换杆，这两个切换杆的每个都将插入在所述两个触点之一的漏斗形塞孔接点(female tulip-shapedcontact)中，并且与所述接地触点对应的切换杆比其它的杆长。

所述切换元件触点的这种安排有助于实现这些触点较好地插入到所述接地触点与相触点之间所留出的空间，同时增大对大电流值有利的接触压力。

附图说明

下面参照附图说明本发明中接地开关的几个实施形式。在所述附图中：

图1是侧视图，示出带有旋转切换元件的三相接地开关的纵向部分，

图1A、1B、1C更详细地示出固定在壳内的一个接地触点，

图2是一个非常示意性的视图，示出在所述接地开关闭合时所述切换构件沿图1中A-A线的剖面，

图3与图2相似，不同的是所述接地开关处于开路位置，

图4是与图2的接地开关相似的非常示意性的视图，图中所述切换元件处于闭合位置，且一个开关构件平移运动。

图5与图4相似，只不过示出处于开路位置的接地开关。

图6示出如本发明所述的带有旋转开关元件的单相接地开关的纵向侧视图。

图7是沿图6的A`-A`线的非常示意性的剖视图，示出当所述接地开关闭路时的开关元件。

图8与图7相似，但是所述接地开关处于开路位置。

图9示出如本发明所述接地开关的另一种方案，其中所述接地触点和相触点垂直于所述导电条对齐。在图9中，所述接地开关处于闭合位置。

图10示出图9中所示的接地开关，然而处于开路位置。

图11是图1中所示的接地开关的顶视图。

具体实施方式

图1示出一个本发明的带有旋转切换元件的三相接地开关，作为非限定性的示例。该接地开关包括三根位于充满诸如SF6之类介电气体的密封壳体5中的平行的导电条1，并且所述导电条1成等边三角形排列，在图1中只示出了两根导电条1。在此图中，示出一个位于每个导电条1的轴向延长线上的接地触点2，其朝向一个电连接到对应导电条上的相触点。所述接地触点与相触点由留出的空间E相互隔开，该空间E足以提供介电绝缘。所述接地触点和相触点可以稍偏离对应导电条的轴线，而这未脱离本发明的范围，例如如果所述相触点装配在固定在导电条上的小接片上并且垂直于所述导电条延伸。在此例中，接地触点和相触点还是与对应导电条的轴线对齐。

如从图1中可见，固定在壳中的三个接地触点2与导电条1的三个相触点相联。每个接地触点穿经一个固定在所述壳上的典型金属罩3安装，并且借助于在1A中看得较清楚的绝缘管T与所述罩绝缘。尺寸(尤其是所述管壁的厚度)设置为，在典型的数千伏特的电压脉冲作用在所述接地触点上时可保持所述接地触点与罩之间的绝缘。在罩3的外部，每个接地触点2形成一个接地导线4，所述的接地导线4将连接到地，并且还将用于在接地开关闭路时测量与之相关联的导电条的电阻。

用与所述壳相同的材料(典型地是铝)制造的罩3紧密地密封接地开关的壳5，在此例中是一管状的金属壳。从图1可见，罩3安排在管状壳5的一端，这便于本发明接地开关的维修保养操作。

在本发明的此类型接地开关中，接地触点2与罩3之间电绝缘并非绝对必须的。由于该罩一般是金属的并且与接地开关的壳5处于相同的接地电位，所以它可以用于在接地开关闭合时从三相向地排泄电流。显然，以这样的构形，在接地开关处于闭合位置时，不能通过在对应于所述导电条的相应接地触点上连接一个检测仪器来测量导电条的电阻。

图1中所说明的接地开关还包括一种切换元件6，所述切换元件6在壳中可以在垂直于条1的平面中自由地旋转运动，并且包括一个可以绕轴线R自由旋转的支持件7和三个电开关触点。触点8优选地用耐电弧的材料(譬如覆钨的铜)制造，支持件7是至少部分电绝缘的三臂星形支持件，触点8固定在支持件臂7的臂末端上从而在接地开关处于开路位置时它们与地和所述相触点电绝缘。带有穿过罩3的轴线R的旋转轴可以是金属的。

图1中，接地开关闭合且触点8插入在接地触点2与固定在连接条1的相应端上的相触点之间的空间E中。在此例中，所述导电条的这一端有利地由适当的金属覆盖，以形成相触点1A。触点8设置为可以弹性地形变(在该例中沿所述导电条的轴线方向)以便插入到所述导电条的相触点1A与接地触点2之间。

有利地，这些开关触点8是U形的，在U的臂每个末端上有弹性的触针，从而在一个臂中流动的电流与在另一个臂中流动的电流相反，在高电流值时倾向于使各个臂相互移开。这增加了U形一个臂的触针与所述触针所触压的固定相触点或者接地触点之间的接触压力，从而防止触点烧蚀。一个开关触点8的触针的边缘出于介电原因和机械原因而倒圆角。

图1B和1C描述开关触点8实施形式的两个变例。在图1B中，每个开关触点18都是固定在支持件7上的封闭曲线(例如局部卵形)。每个开关触点18都可以用细沟分开以提高其弹性。基础材料是优良导电体，例如铜-铬。弯曲的部分可以用钨制造，而接触点可以置于接触位置无钨的区域中。封闭的或者卵状可以不相对于接触点对称，也可以对称。采用这种类型的开关触点8，电流可以取两个由箭头所示的不同路径，在该封闭形状的每一侧，降低了电流对切换元件的反作用力。采用O形的形状时，电流可以对称地取两个相同的路径。

图1C示出接触元件形状的变例。这些接触元件28具有固定在一导电支持件上的两个杆28A和28B。当接地开关闭合时，这些杆28A和28B分别穿入一个漏斗形塞孔接点26，固定在导电条1````和接地触点2````的空腔中。第一杆28A较第二杆28B长，从而在第二杆28B与导电条1````的塞孔接点26接触之前，杆28A就与其接地触点2````的塞孔接点26接触。因为这两根杆28A和28B绕切换元件6的旋转轴线R转动，其相对于其对应塞孔接点的位置可以稍有变化。还有，漏斗形塞孔接点26是弹性的或者是固定的，从而可以相对杆28A和28B作小的径向运动。

图2和图3中示出触针D，但是在图1A中对其表现得更加清楚，触针D由耐电弧的材料(譬如钨)制造，使得钨不到达所述相触点和接地触点的表面，但是安排在触针的前面，以先承受电弧。在固定的接地触点和相触点上的触针的接触区域用铜或者青铜制造，或者优选地用电解银制造。类似地，这些相触点和接地触点1A和2分别地覆盖以耐电弧的材料(譬如钨)例如，通过在前面的边缘上固定(通过焊接或者其它方式)钨环，并且还用银电镀，如对这类触点所采用的公知处理方式。

图2示出当接地开关闭合时的切换元件6，图3示出当接地开关开路时的切换元件6。图2和图3示出三臂星形的支持件7和在支持臂末端安排成三角形的触点8。

为了把导电条1连接到地，移动的切换元件6绕轴线R的旋转并且由元件6支承的开关触点8垂直于导电条1的轴线装配进导电条1的相触点与接地触点2之间留出的空间中。所述切换元件由从壳外侧连接到旋转轴R(控制杆)上的控制装置(图未示)转动。这样，开关触点8就实现导电条1与接地触点2之间的电连接。图2和图3示出带有几个可弹性形变的触针的触点8。

图2和图3还显示，切换元件6的旋转轴R位于由导电杆1的等边三角形确定的三角形的中心。

图3示出处于开路位置的接地开关。开关触点8安排在两个相邻的导电条之间的空间中。有利地，弹性的触点CE可以固定在所述罩上并与所述罩电气接触，从而在接地开关开路时把每个开关触点电气连接至所述罩。固定在所述罩上的单个片簧足以在所述开关触点和罩之间进行可靠的电气连接。结果，这防止开关触点8在所述开路情况下处于可导致局部放电的浮动电位。

图4和图5示出一种三相接地开关，这种三相接地开关与图2、3所示接地开关的区别在于，它包括成排排列的平行导电条1，换言之，是以重叠的方式排列。从这些图中可见，切换元件6`安装得能够在壳5中垂直于导电条1`自由地滑动，且由切换元件6`支持的开关触点8`装配进每个导电条1和每个接地触点之间的留下的空间内(这些图中未示出)。图4示出所述接地开关闭合时的切换元件6`，而图5示出所述接地开关开路时的切换元件6`。

切换元件6`包括一个滑动支持件7`，在此例中，滑动支持件7`是由绝缘材料制造的棒，其上成排地固定有三个与图1至图3所示触点类似的开关触点8`。

图4和图5示出把绕杠杆11`旋转轴线R`的转动变换成连接杆10`的横向运动的机构9`，所述的机构9`带有对支持件7`的关节连接，所述的关节连接由引导件12`引导在垂直于条1`的平面中平移。在该示例实施形式中，旋转轴线R`和所述接地触点(图未示)安装在封闭壳5末端的罩中。

为了把导电条1`接地，可移动的切换元件61平移，并且开关触点8`垂直于导电条1`的轴线插在导电条1`的相触点与所述接地触点之间留下的空间中。触点8`可以实现导电条1与接地触点2`之间的电连接。

图6至图8示出一个带可旋转切换元件6``的单相接地开关。

该接地开关的工作原理与参照图1至图3所作的说明相同。从图6至图8可见，该接地开关包括位于壳5(带有相触点1A``)中与管状壳5同轴的单个导电条1``，和一个沿着导电条1``的轴向延伸处设置且安装后穿经封闭壳5``的罩3``的单个接地触点2``。切换元件6``如同以上所描述地支持单个开关触点8``，并且装配在支持件7``上，所述的支持件7``用绝缘材料制造，在此例中有一绝缘材料制造的臂安装在穿过罩3``的旋转轴R``上。

图7至图8示出单个导电条1``的中心位置和旋转轴R``偏离中心的位置。

很容易理解，本发明接地开关的控制装置驱动旋转轴R、R`、R``并且优选地安排在关闭壳的罩的外侧，从而安排在壳的纵向延伸线上，这进一步地对使本发明接地开关的结构紧凑。

图9至图11示出本发明所述单相接地开关的另一种技术方案，其设置为安装在导电条的一段上。这种接地开关可以是一模块，其的圆柱形壳足够地短，能够在组装或者拆卸时处理操作所述接地开关的元件。该壳包围一根导电条，所述导电条可以常规地由绝缘支持件支持定位，譬如由两个固定到壳两端的绝缘锥体支持定位。然后以密封的方式把这种接地开关插入到两个屏蔽的单元(气体绝缘的)之间，或者插入到一个屏蔽的线路段与一个屏蔽的仪器之间。

根据这个接地开关技术方案，接地触点2```和相触点1```A不对齐导电条1```的轴线。相触点1```A固定在导电条旁而接地触点2````在壳5中朝向相触点固定，这两个触点垂直于所述导电条对齐，在其间留下自由空间E```。可以自由转动的切换元件6```包括一个固定在支持件7```上的开关触点8```，所述支持件7```绕穿经所述壳的圆柱形壁的轴R```转动。所述可旋转支持件7```至少部分地由绝缘材料构成。

图9示出闭合的接地开关和插入在所述相触点与接地触点之间自由空间E```中的开关触点。图10示出处于开路位置的图9中接地开关，而图11从上方示出处于开路位置的该接地开关。从图11中可见，旋转支持件7```的旋转轴R```自然地偏离导电条1```的轴线，并且旋转支持件7```由固定在壳内侧的轴承P和密封的交叉件TR固定在位，旋转支持件7```经所述交叉件TR穿出所述壳以连接到一控制装置。穿过所述壳的支持件7```在密封的交叉件TR处没有必要用绝缘材料制造，并且优选地该部分与支持件7```的其余部分是可分离的，以方便从壳内侧组装该支持件的大部分。

接地触点2```由一根与图1A中所示的管T相似的绝缘管T```与壳电绝缘。图11示出弹性触点CE```，当所述接地开关完全开路时开关触点8```与之电连接。如同前文对图2和图3中弹性触点CE的描述，这避免了在所述接地开关完全开路时开关触点8```处于浮动电位。

显然，所述接地开关的此种方案可以方便地适用于三相接地开关，并且尤其是可以更方便地适用于支持在同一壳中的三个导电条。以与前述用于单相接地开关的方案相同的方式，可以使用部分地由绝缘杆形成的旋转支持件，所述的绝缘杆偏离含有三根导电条的轴线的平面。然后三个开关触点的每个由固定在该杆上的绝缘臂支持，并且从而可以在垂直于所述导电条的平面中移动。这样的三相接地开关的模块化方案具有用单个控制装置把三相接地而同时保持相对紧凑性的优点。

显然，本发明不限于以上所说明和图示并且只作为例子给出的实施形式；特别是可以对结构进行修改而不超出本发明的范围，或者用等效手段替换某些手段，或者用具有相同功能或者等效功能的其它元件替换某些元件。

Claims (18)

1.一种高压或中压气体绝缘接地开关，所述接地开关包括至少一根位于一个充满介电绝缘气体的紧闭密封壳体(5)中的导电条(1、1′、1″、1、1″″)，所述导电条带有一个相应的接地触点(2、2″、2、2″″)和一个固定在该导电条上的相触点(1A、1′A、1A)，所述相触点将电连接在所述接地触点上以把所述导电条接地，其特征在于：所述接地触点(2、2″、2、2″″)朝向所述相触点(1A、1′A、1A)安装固定在所述壳体(5)中，在所述相触点和所述接地触点之间留有自由空间(E、E)；并且安装有一个切换元件(6、6′、6″、6)，该切换元件可以在所述壳体内在所述相触点和所述接地触点之间自由移动，该切换元件首先包括一个开关触点(8、8′、8″、8、18、28)，该开关触点在所述接地开关闭合时短路所述相触点和所述接地触点之间所留下空间(E、E)，以使所述接地触点与所述相触点电连接，该切换元件其次包括一个至少部分地电绝缘的支持件(7、7′、7)，所述开关触点固定在该支持件上，使得在所述接地开关处于开路位置时所述开关触点与所述相触点电绝缘并且与所述接地触点电绝缘。

2.如权利要求1所述的接地开关，其特征在于，所述接地触点(2、2″)和所述相触点(1A、1′A)与所述导电条的轴线对齐。

3.如权利要求2所述的接地开关，其特征在于，所述接地触点(2、2″)和所述相触点(1A、1′A)沿每个导电条的轴线延伸线设置。

4.如权利要求2或3所述的接地开关，其特征在于，所述开关触点(8、8′、8″)可以垂直于所述导电条自由移动。

5.如前述权利要求中任一项所述的接地开关，其特征在于，包括三根平行的呈等边三角形排列的导电条(1)，其中所述切换元件(6)在安装后可以自由地绕设在所述三角形中心的旋转轴线(R)转动。

6.如权利要求5所述的接地开关，其特征在于，所述切换元件(6)包括呈三角形排列在一旋转支持件(7)上的三个开关触点(8)

7.如权利要求6所述的接地开关，其特征在于，所述旋转支持件是带有三个臂的星形支持件，所述臂每个都是用电绝缘材料制造的。

8.如权利要求1至7中任一项所述的接地开关，其特征在于，所述切换元件(6)安装后能够在一个封闭所述壳体的罩(3、3″)上自由转动。

9.如权利要求1至4中任一项所述的接地开关，其特征在于，包括排列成一排的三个平行的导电条(1′)，并且，所述切换元件(6′)安装为可以在所述壳体内垂直所述导电条(1′)自由滑动。

10.如权利要求9所述的接地开关，其特征在于，所述切换元件(6′)包括在一个滑动支持件(7′)上排列成一排的三个开关触点(8′)。

11.如权利要求10所述的接地开关，其特征在于，所述滑动支持件(7′)是一根由绝缘材料制成的棒。

12.如以上权利要求中任一项所述的接地开关，其特征在于，所述开关触点(8、8′、8″)包括可弹性形变的触针。

13.如权利要求12所述的接地开关，其特征在于，每个开关触点(8、8′、8″)都是U形的，带有设置在U形一个臂的每个末端上的弹性触针，从而当所述切换元件把一个接地触点连接到一个相触点时，在一个臂中流动的电流与在另一个臂中流动的电流相反。

14.如权利要求12所述的接地开关，其特征在于，每个开关触点(18)都是封闭曲线形式的，在该封闭曲线的两个位置上设置有弹性接触元件，从而从所述触点一侧向另一个侧流动的电流分摊在该封闭曲线的两半上。

15.如权利要求12所述的接地开关，其特征在于，每个开关触点带有两根固定在所述切换元件(6)的一个导电的支持件(28)上的切换杆(28A、28B)，并且所述两根切换杆中的每一根都可插入到两个触点(1″″、2″″)之一的漏斗形塞孔接点(26)中。

16.如权利要求15所述的接地开关，其特征在于，与所述接地开关(22)对应的切换杆(28A)比另一根杆长。

17.如权利要求1至16中任一项所述的接地开关，其特征在于，每个接地触点(2、2″、2)用一根绝缘管(T、T)固定到所述壳体(5)上，从而使所述接地开关与所述壳体电绝缘。

18.如权利要求1至17中任一项所述的接地开关，其特征在于，在所述壳体(5)上固定有一个弹性触点(CE、CE)，以在所述接地开关处于完全打开状态时把一个开关触点(8、8′、8″、8)电连接到所述壳体(5)上，从而避免该开关触点处于浮动电位。

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