CN1892950B - 伸缩式开关 - Google Patents

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Abstract

适于用在分相母线管中一种高压高电流伸缩式断路开关(10)具有两个固定导体(14，16)和共轴设置在第一固定导体(14)内的可移动伸缩式导体，该可移动伸缩式导体可移动到桥接第一和第二固定导体(14，16)的闭合位置。多个接触片(26)安装至固定导体(14，16)，并且具有接触表面(42)，所述接触表面延伸成与伸缩式导体(22)接合，以通过处于闭合位置的伸缩式导体(22)在固定导体(14，16)之间建立电接触。每个接触片(26)的接触表面都包括第一尖端部分(38)，该第一尖端部分延伸超出固定导体，并且具有稍大于伸缩式导体(22)的半径的第一半径，从而第一尖端部分(38)呈现出在擦拭电接触处于闭合位置的伸缩式导体(22)时叠置于其上的弧形宽度。

Description

伸缩式开关
技术领域
本发明整体涉及电气开关，更具体地涉及适于用在分相母线管中的高电压高电流伸缩式断路开关。
背景技术
公共事业公司发电厂具有通常以例如13,800伏到34,000伏的中压和5,000安培到30,000安培的额定电流发电的大型发电机。通常，为了远距离传输电能，该电压通过变压器升压到高得多的电压。常常利用分相母线管形成发电机和升压电力变压器之间的连接。该母线管常常包括三相导体，每个导体都包括内导体和围绕内导体并与内导体电绝缘的外传导壳体。
断路器通常设置在分相母线管中，以通过在发生短路时或升压变压器故障时使发电机断开保护发电机。为了服务于发电机，打开断路器，接着打开断路开关，使发电机断开。
用于使发电机断开的断路开关可包括伸缩式开关。该伸缩式断路开关也在抽水蓄能电站中作为倒相开关使用。该伸缩式开关包括两个固定或静止导体和中空的可移动柱形导体，该可移动柱形导体存在于第一固定导体和第一和第二位置之间的套筒之间，用于分别接合和松开第二固定导体上的接触片。通过安装在两个固定导体的周边上的接触片形成两个固定导体和移动的柱形导体之间的接触。移动导体具有比两个固定导体小的直径，并且沿与固定导体相同的轴线移动，以在其中一个固定导体内部滑动，直到它到达完全打开的位置。接触片具有两个平坦的接触表面部分。第一平坦的接触表面部分沿接触接合点接触其中一个固定的柱形导体，且第二平坦的接触表面部分延伸过该固定导体，以沿与可移动柱形导体接合的另一接触片进行滑动擦拭接合和接触。接合接触点提供了有效的电接合，然而，这些点也限制了该表面在伸缩式导体和固定导体之间形成电接触。
在需要伸缩式开关的主要维护之前，这些现有的带有具有平坦接触表面部分的接触片的伸缩式断路开关能在打开和闭合位置之间工作约500个操作的循环。现在对于在需要维护服务之前这些伸缩式开关工作超过500个操作存在市场推动的需求。因此，提高工作循环数量的伸缩式开关中的任何改进都是有利的。
发明内容
本发明涉及用在分相母线管中的高电压高电流伸缩式断路开关。伸缩式开关具有两个静止或固定导体和与第一固定导体共轴设置并且可移动到桥接第一和第二固定导体的闭合位置的可移动伸缩式导体。多个导电接触片安装至固定导体，并且具有接触表面，该接触表面延伸成与伸缩式导体接合，以通过处于闭合位置的伸缩式导体在固定导体之间建立电接触。接触片的每个的接触表面都包括第一尖端部分，该第一尖端部分延伸过固定导体，并且具有稍大于伸缩式导体的半径的第一半径，从而第一尖端部分具有在擦拭电接触处于闭合位置的伸缩式导体时叠置于其上的弧形宽度。
在另一实施例中，每个接触片都具有接合固定导体中的槽的固定接触表面尖端部分。该固定接触表面尖端部具有稍大于固定导体的槽的半径的第二半径，从而尖端部分的弧形宽度延伸进与其电接触的槽。
本发明增加了由每个接触片的每个尖端部分与伸缩式导体和固定导体之一形成的接触表面。接触表面从接合点到接合线的增加减少了接触阻力，并且提高了电流容量，同时在接触点保持可接受的温度升高。通过本发明获得接触片导电性和电流容量的增加，同时改善了接触表面尖端部分上的磨损效果，形成维护服务期间伸缩式开关的更多工作循环。
在一个实施例中，提供了一种用于分相母线管中的伸缩式断路开关。该开关包括第一和第二隔开的并且轴向对准的固定导体。第一和第二固定导体具有相邻端部，每个相邻端部都支承周向绕相邻端部的多个单独的接触片。该开关进一步包括伸缩式导体，该伸缩式导体与第一固定导体共轴设置，并且可在伸缩式导体与第二固定导体隔开的打开位置和伸缩式导体桥接第一和第二固定导体的闭合位置之间轴向移动。该伸缩式导体包括具有第一预定半径的第一外侧接触壁表面部分。单独的接触片的每个都包括第一和第二接触片接触表面部分。第二接触片表面部分保持与第一和第二固定导体的相邻端部的相应之一接合。第一接触片接触表面部分包括延伸超出第一和第二固定导体的相邻端部的相应之一的第一接触表面尖端部，第一接触表面尖端部具有第一凹弧形宽度，所述第一凹弧形具有稍大于第一预定半径的第一半径。第一接触表面尖端部在擦拭电接触处于闭合位置的伸缩式导体的第一外侧接触壁表面部分的其中之一时叠置于其上。
附图说明
为了更好地理解本发明的特性和目的，借助于实例参看附图，其中在附图中：
图1是实现本发明的伸缩式开关的透视图；
图2示出本发明的一个固定导体、伸缩式开关、和接触片的透视图；
图3是图2的伸缩式开关的部分的放大的透视图；
图4是处于闭合位置的伸缩式开关的部分侧视图；
图5是处于打开位置的伸缩式开关的部分侧视图；
图6是图4中所示的接触片的其中之一的端视图；
图7是接触片的底部透视图。
具体实施方式
参看图1，示出例示实现本发明的开关的伸缩式开关10的实施例。开关10适于用在分相母线管的一个相。尽管图1中没有示出，应理解，与开关10类似的三个开关可适于插在三相分相母线分配系统的相应相中希望具有电路打开和闭合能力的点处。类似地，适合的连接器(未示出)用于将开关10连接至分配系统的相应导体。进一步应理解，本发明的伸缩式开关可用于采用封装母线或封闭母线的任何类型的系统。
参看图1，所示出的包括外壳12的伸缩式开关10部分被剖去。外壳12大致为柱形形状，为中空的，并且包括传导材料。外壳12具有可用于安装伸缩式开关10的支架18。伸缩式开关10进一步包括第一和第二静止或固定导体14和16。导体14和16位于中空外壳12内，并且每个都通过绕导体14、16隔开120度的三个绝缘支承腿20相对中空外壳12被支承。
第一和第二固定导体14、16彼此隔开，并且沿轴线21轴向对准。第一和第二固定导体14、16大致为柱形形状，并且是中空的。
如图1中所示，伸缩式导体22桥接第一和第二固定导体14和16。伸缩式导体22是也沿轴线21延伸并且与第一固定导体14共轴的中空柱形导体。伸缩式导体22的外径选择为小于第一固定导体14的内侧表面的半径，以允许导体22沿轴线21轴向移动，缩进第一固定导体14。在收缩时，伸缩式导体22与第二固定导体16隔开，以有效打开开关10的电路。伸缩式导体22的移动由传动或齿轮机构(未示出)控制。图1和4中示出伸缩式导体22处于闭合电路和桥接第一固定导体14和第二固定导体16之间的空间的闭合位置中。图5中示出伸缩式导体22处于打开位置中。
固定导体14和16的每个都具有支承多个单独的导电接触片26的相邻端部24，所述导电接触片26周向围绕第一和第二固定导体14、16的相邻端部24设置。如在图2至图5中更好地看到的，接触片26通过螺栓28紧固至固定导体14或固定导体16，其中所述螺栓28穿过接触片26中的孔口27(图7)和固定导体14、16中的孔口29。每个螺栓28都具有头部(未示出)，所述头部埋入固定导体14、16的内表面，从而螺栓头部不会接触伸缩式导体22。压缩弹簧30被放置在螺栓28的螺纹端部上，并且螺母31在螺栓28的螺纹端部上紧，以控制弹簧30在接触片26上的压缩力。单独的接触片26安装至第一或第二导体14、16呈现出与伸缩式导体22进行电接触的爪形构造32(图2)。
参看图4至7，单独的接触片26的每个都分别具有第一和第二接触片接触表面部分32和34。接触表面部分32和34通过中间的连接臂60和61隔开。连接臂60弯曲，以提供向着伸缩式导体22会聚的接触片端部62。总的来说，安装至每个相邻端部24的所有接触片26的接触片端部62呈现出爪形构造32。
每个接触片26的第一接触表面部分32包括延伸超出导体14或16的接触尖端部38。接触尖端部38与伸缩式导体22的壁部分42(图4)外面的相应凸起的接触表面接触。接触尖端部38(如图7中最佳示出的)具有宽度为W1的第一凹弧形线。与宽度W1相关的接触弧具有图6中所示的半径R2，所述半径稍大于伸缩式导体22的第一接触表面壁部分42的半径R1。这允许第一接触表面尖端部38在擦拭电接触处于闭合位置的伸缩式导体22的第一外壁接触表面部分42时叠置于其上。在图6和7中最佳示出接触接触表面尖端部38的弓状线。仅为了例示目的以图3中的区域75示出与伸缩式导体22的外壁部42接触线的擦拭效果。
用于每个接触片26的第二接触片表面部分34包括第二接触尖端部40。在图7中的侧视图中示出变圆的第二接触片表面部分34。应理解，所述圆形部分可以具有任何形状，例如三角形等，只要该形状提供下面更详细地描述的弧形尖端部40即可。所示出的第二接触片表面部分34安装在槽35中或延伸进槽35。槽35形成在固定导体14和16的相邻端部24的每个中。第二接触片表面部分34的侧弯曲允许接触表面部分34被塞入槽35。因此，当伸缩式导体22移动到图4中所示的闭合位置中时，导体22把接触片26压在弹簧30上。这提高了导体14、15的端部24处的槽35与接触表面尖端部40之间的接触配合力。接触表面部分34和槽35之间的这种配合结构也防止由于在开关10的闭合操作期间第一接触表面部分32的不平衡负荷造成的接触片26绕螺栓28的轴线的任何旋转。
参看图6，第二外壁部36中的槽35具有从所示出的轴线21起算的半径R3。第二接触片表面尖端部分40是宽度为W2的弧形线或第二凹弧形线。与宽度W2相关的凹弧形线具有相应于图6中所示的R4的半径。半径R4选择为稍大于半径R3。因此，第二接触表面尖端部分40沿尖端部分40的弧形宽度延伸进与其电接触的槽35。应理解，用于第一和第二固定导体14和16的半径R3可以不同，造成用于连接至第一固定导体14的接触片28的半径R4与连接至第二固定导体16的接触片26的半径不同。应理解，伸缩式导体22的端部可以隆起成为如所示出的升高的凸缘，或可选地成为周向上隔开的隆起垫以便于或改变伸缩式导体22的接触表面壁部分42的半径。类似地，第一和第二导体14和16的相邻端部24可包括如所示出的凸起的轴环，或可选地，周向隔开的凸起的轴环垫，其中接触片26使用螺栓28连接至所述轴环垫。
所示出的实施例中的接触片26包括镀银的铜。在装配至固定导体14、16之前，接触片26的接触表面尖端部分38、40被机械加工，并且被镀银，以分别提供半径R2和R4。应理解，第一和第二接触表面尖端部38、40的弧形宽度W1和W2的每个的半径分别被选择为稍大于伸缩式导体的相应外表面壁部分42和固定导体的槽35的宽度的半径，因为已经发现在接触片26镀银期间，镀银没有均匀分布在接触尖端部分上。镀银往往在接触片26的侧壁附近沉积得较厚，产生凸起点。结果，如果接触尖端部分38、40的半径被选择为匹配伸缩式导体或槽的半径，则所述部分之间的接触受限于凸起点。通过选择接触表面尖端部分38、40的半径为稍大，接触不限于凸起点，而是接触到接触片的接触尖端部分38、40的弧形线宽度的较大表面部分。该接触线随着接触尖端部分38、40的磨损而增加。
应进一步理解，尽管本发明以弧形接触线的形式提供了具有弧形宽度的接触表面尖端部分38、40，但在打开和闭合触点期间，发生一些磨损，这使得尖端部分38、40的接触线变粗，从而提高了接触表面接合。
已经测试了用在本发明中的具有半径为R2、R4的凹弧形弯曲接触表面尖端部分38、40的接触表面32、34的使用，并将其与平坦表面接触表面的使用作比较。根据现有技术的开关，利用平坦接触片接触表面部分构造第一伸缩式开关。用具有平坦接触表面区域的接触片构造的第一开关额定值为12000安培。根据本发明用弯曲的接触表面尖端部分38、40的接触片构造的第二开关也为测试而构造。这两种开关使用相同的导体和外壳尺寸。这两种开关都进行了发热试验和机械磨损试验，结果在下表1中示出：
                               表1
  开关1-直接触片   开关2-本发明的弯曲接触片
  额定值(安培数)   12,000   13,000
  导体温度升高[℃]   49   43
  机械磨损能力-[行程的最大数量(条件)]   3,000   ＞10,000
根据试验结果，可看到，与使用平坦接触表面接触片相比，根据本发明制造的伸缩式开关具有较高的安培额定值、发热较少以及改善的机械磨损。
尽管已经就多个具体实施例描述了本发明，但本领域的技术人员将认识到，可在所披露的精神和范围内通过修改实施本发明。

Claims (10)

1.一种用在分相母线管中的伸缩式开关(10)，包括：
第一和第二隔开的且轴向对准的固定导体(14，16)，所述第一和第二固定导体(14，16)的每个都具有支承多个单独的接触片(26)的相邻端部(24)，所述接触片(26)周向围绕所述相邻端部(24)设置；
伸缩式导体(22)，与所述第一固定导体(14)共轴设置，并且可在所述伸缩式导体(22)与所述第二固定导体(16)分开的打开位置和所述伸缩式导体(22)桥接所述第一和第二固定导体(14，16)的闭合位置之间轴向移动，并且所述伸缩式导体(22)包括具有第一预定半径(R1)的第一外侧接触壁表面部分(42)；以及
所述单独的接触片(26)的每个都包括第一和第二接触片表面部分(32，34)，所述第二接触片表面部分(34)保持与所述第一和第二固定导体(14，16)的相邻端部(24)的相应之一接合，且所述第一接触片接触表面部分(32)包括延伸超出所述第一和第二固定导体(14，16)的相邻端部(24)的相应之一的第一接触表面尖端部(38)，所述第一接触表面尖端部(38)具有第一凹弧形宽度，所述第一凹弧形具有稍大于第一预定半径(R1)的第一半径(R2)，所述第一接触表面尖端部(38)在擦拭电接触处于闭合位置的伸缩式导体(22)的第一外侧接触壁表面部分(42)的其中之一时叠置于其上。
2.根据权利要求1所述的开关(10)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)的相邻端部(24)分别具有第二外侧壁部分(36)，每个所述第二外侧壁部分(36)分别具有围绕它延伸的槽(35)，其中所述槽(35)具有第二预定半径(R3)，其中所述第二接触片表面部分(34)包括具有第二凹弧形宽度的第二接触表面尖端部(40)，所述第二凹弧形具有稍大于第二预定半径(R3)的第二半径(R4)，且所述第二接触表面尖端部(40)延伸进与其电接触的槽(35)。
3.根据权利要求2所述的开关(10)，包括用于每个接触片(26)的螺栓(28)、压缩弹簧(30)、和螺母(31)，所述螺栓(28)穿过所述固定导体(14，16)之一和所述接触片(26)，所述螺栓(28)具有延伸过所述接触片(26)的螺纹部分，所述压缩弹簧(30)被放在所述螺纹部分上，且所述螺母(31)上紧到所述螺纹部分上，以迫使所述第二和第一接触表面尖端部(40，38)分别与所述槽(35)和所述伸缩式导体(22)的第一外侧接触壁表面部分(42)电接触。
4.根据权利要求1所述的开关(10)，进一步包括用导电材料围起的外壳(12)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)通过绝缘体安装在所述外壳内。
5.根据权利要求2所述的开关(10)，进一步包括用导电材料围起的外壳(12)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)通过绝缘体安装在所述外壳内。
6.根据权利要求1所述的开关(10)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)是中空的，且所述第一和第二固定导体(14，16)的相邻端部(24)为柱形。
7.根据权利要求6所述的开关(10)，其中所述伸缩式导体(22)是中空的，并且为柱形。
8.根据权利要求7所述的开关(10)，进一步包括用导电材料围起的外壳(12)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)通过绝缘体安装在所述外壳内。
9.根据权利要求2所述的开关(10)，其中所述第一和第二固定导体(14，16)是中空的，且所述第一和第二固定导体(14，16)的相邻端部(24)为柱形。
10.根据权利要求9所述的开关(10)，其中所述伸缩式导体(22)是中空的，并且为柱形。
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