TW476080B - A high voltage disconnector having a moving contact that is moved at high speed - Google Patents

Description

476080 五、發明說明（1 ) 本發明係關於一種斷路器，包含第一接點，其安裝爲 在一軸向方向相對於一固定第二接點移動，並且其與其合 作’以建立電連接，及一棒，其沿該軸向方向延伸，並且 其被驅動使第一接點相對於第二接點移動。 本發明更特別適用於一種有一金屬外殻之高壓斷路器 活動及固定接點位於其中，該外殼予以塡滿一種介電質氣 體諸如S F 6。用以驅動滑動接點之棒，以密封方式通過金 屬外威’並且通常藉一種機械式控制裝置使其以平移方式 移位。 專利申請案E P 〇 3 4 8 6 4 5號揭示一種斷路器， 有二滑動接點，由二同軸圓柱體所形成，並移位以便連續 連接至一固定發弧接點及連接至一固定永久接點（供永久 電流通過）。供控制滑動接點之控制機構，使用二對準之 螺旋形彈簧’其藉一固定至一在軸向與該彈簧對準之驅動 棒之套環分開。所揭示之斷路器配置，使滑動接點能有一 行進速率遠快於在電連接之開啓或關閉操作時驅動棒者。 通常’在斷路器在電容性電流操作時（在很高電壓下 之低安培數）’在滑動接點與固定接點之間造成電弧，並 產生有害於連接設備之很高頻率線暫態（Μ Η z級者）。 齪嚴嚴·袁.怯、所觸.'發/之電 申請案使用一種滑動弧接點，其以高速移動，以使一也可 稱爲”暫態電流接點”之固定弧形接點連接或分開。恰在 該發弧電流巳連接後’永久接點可向彼此移動，並且連接 在一起，而不觸發電弧。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4 公釐） 丨I ;---------裝————訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4 - 476080 A7 B7 五、發明說明（） 然而’在此種裝置之二滑動接點所提供之二階段連接 ，不應付某些問題： 首先’儘管由於增加切換速率，而減低所觸發電弧之 數，但每一vJ^波肅履然保嚴直暮、於龙4堯嚴屬y。爲了減低 該波前之陡削度及高度，巳知爲使用電阻器連接至固定發 弧接點。如果觸發之電弧所產生之電流經由該電阻器完全 通過，波前便大爲衰減。 由於其固定接觸之配置，上述裝置不能使電弧僅在固 定發弧接點觸發。如果電壓超過一定之界限，在滑動發弧 接點與固定永久接點間之絕緣距離，可能變成不足，在該 情形，在該等接點之間可能觸發電弧，由於該電壓未被任 何電阻器所衰減，而導致有害； 另外，具有二滑動接點之此種裝置，意味在等待永久 接點連接時，一暫態電流將會流動。由於滑動發弧接觸之 有限剖面’暫態電流必須保持在一臨界界限以下，超過此 界限，所產生之熱量將會有害於發弧接點，特別是由於此 電流持續長時間。此問題特別發生在切換在匯流排條傳送 可能大至數千安培之電流之斷路器時。 爲補救先前技藝之缺點，本發明提供一種斷路器，包 含一第一接點’其安裝爲沿一軸向方向相對於一固定第二 接點移動，並且其與其合作，以建立一電連接，及一棒， 其沿該軸向方向延伸，並且其被驅動使滑動接點相對於固 定接點移動，斷路器之特徵爲，滑動接點爲一中空管，有 一面向固定接點之第一端，及一相反於第一端之第二端， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----··----訂·--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -5- 476080 A7 B7 五、發明說明（3 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其包含一可在滑動接點內滑動之活塞，活塞予以安裝在棒 ，並有一面向固定接點之第一端及一與第一端相反之第二 端，第一彈簧予以插置在滑動接點之第一端與活塞之第一 端之間，第二彈簧予以插置在滑動接點之第二端與活塞之 第二端之間，提供一第一鎖定系統，以在與第一彈簧在活 塞及滑動接點之第一端之間被壓縮之相同時間，在關閉操 作時，將滑動接點鎖定在軸向方向，該第一鎖定系統在第 一彈簧巳壓縮一定量後退回，因而滑動接點在第一彈簧鬆 驰之效應下連接至固定接點，以及提供一第二鎖定系統， 以在第二彈簧在活塞與滑動接點之第二端之間被壓縮時， 在開啓操作時，防止滑動接點在軸向方向移動，在第二彈 簧巳壓縮一定量後，該第二鎖定系統退回，因而滑動接點 在第二彈簧鬆弛之效應下，與固定接點分開。 該裝置使高壓能以高速切換，同時使高電流能通過。 參閱如圖式中所示，本發明之一種斷路器實施例之下 列說明，將會較佳明白其他諸多特徵及優點。 圖1 a至1 e爲略圖，示本發明之斷路器在電連接關 閉時之操作。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖2 a至2 e爲略圖，示本發明之斷路器在電連接開 啓時之操作。 圖3爲縱向剖面圖，示本發明之一種斷路器，其實施 例之細節，其中驅動棒爲一蝸桿螺釘。 圖4爲縱向剖面圖，示本發明之一種斷路器，其實施 例之細節，其中固定接點與電阻器配合。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 - 476080 A7 _ B7 五、發明說明（4 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照表 1 固 定 接 點 2 滑 動 接 點 2 A 第 一 端 2 A A 凸 肩 2 B 第 二 端 2 B B 凸 肩 3 棒 4 導 向 管 5 活 塞 6 彈 簧 7 彈 簧 8 第 一 鎖 定 系 統 9 第 二 鎖 定 系 統 1 〇 圓 柱 形 滑 塊 1 1 徑 向 開 □ 1 2 A 徑 向 端 肋 1 2 B 徑 向 端 肋 1 3 iftrt- 7¾¾ 簧 1 4 rfjru 簧 1 5 凹 座 1 6 凹 座 1 7 第 一 凹 座 —.--------------„----訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 476080 A7 B7 五、發明說明（5 ) 1 8 第二凹座 2 0 電弧 2 1 發弧接點或蓋 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 22 永久接點 2 3 導體 2 4 發弧接點 本發明之斷路器爲一筒壓斷路器，包含一沿一軸向方 向A延伸，並塡滿一種絕緣氣體諸如s ρ 6之圓柱形金屬 盒（在圖式中未示）。該盒包含一接點i，其予以固定， 並例如爲中空，及一接點2，其予以安裝爲沿軸向方向， 相對於固定接點移動。意在作爲實例，滑動接點係成一棒 之形式，在軸向與固定接點1對準，並予以插入在中空固 定接點，以便建立電連接。 斷路器也有一棒3，在軸向與接點1及2對準，沿軸 向方向A延伸，並適合予以驅動，以使接點2相對於接點 1移動。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖1及2中，滑動接點2藉一繞驅動棒3同軸配置 之固定管4，予以導引沿軸向方向行進。 根據本發明，滑動接點2爲一中空圓柱形管，有一面 向固定接點1之第一端2A，及一與末端2A相反之第二 端2 B，並有驅動棒3通過。一活塞5予以可滑動式安裝 在接點2內；其有一面向接點1之第一端5 A，及一與其 末端5 A相反之第二端5 B。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476080 Α7 Β7 五、發明說明（6 ) 在圖1及2中’活塞5予以固定至在接點2滑動之棒 3之末端。如以下參照圖3所說明，棒3可爲一蝸桿螺釘 ，在該情形，活塞5可爲一螺帽。 第一彈簧6，例如一盤簧，予以插置在接點2之第一 端2 A與活塞之第一端5 A之間。第二彈簧7，例如一盤 簧，予以插置在接點2之第二端2 B與活塞之第二端5 B 之間。 棒3之另一端予以連接至斷路器（未示）之控制裝置 ，其在此情形作用使棒3沿軸向方向A平移式移動。特別 是，在關閉斷路器之操作時，控制裝置作用使棒3移動， 並因此使活塞5向固定接點1移動，並且在開啓斷路器之 操作時，控制裝置作用使棒3移動，並因此使活塞5在相 反之方向移動。 斷路器也有一可退回球型之第一鎖定系統8，其在關 閉斷路器之操作時，在棒3被驅動時，防止接點2在軸向 方向移動，.並且在相同時間使第一彈簧6在活塞與接點2 之末端2 A之間被壓縮。此第一鎖定系統在第一彈簧6巳 壓縮一定量後退回，因而接點2然後在彈簧6鬆弛之效應 下，以高速與接點1連接，同時靠在活塞5。 斷路器也有一第二鎖定系統9，其在開啓斷路器之操 作時，在棒3被驅動時，防止接點2在軸向方向移動，並 且在相同時間，彈簧7在活塞5與接點2之第二端2 B之 間被壓縮。此第二鎖定系統在彈簧7巳壓縮一定量後退回 ，因而接點2在彈簧7鬆弛之效應下，以高速自接點1分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Λ ---.---------裝-----r---訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476080 A7 B7 五、發明說明（7 ) 開，同時靠在活塞5。 以下參照圖1 a至1 e ，說明本發明之斷路器供關閉 ί栄作’及爹照圖2 a至2 e說明供開啓操作之操作。 在圖1 a中，本發明之斷路器係在其完全開啓位置。 彈簧7在活塞5與接點2之末端2 B之間被壓縮。彈簧6 在接點2之末端2 A與活塞5之間完全鬆弛。在此情形爲 貼合之可退回球鎖定系統8，防止接點2在軸向方向A在 導向管4內移動。 在圖1 b中，棒3如在活塞5之箭頭所指示，向固定 接點1平移式移動；棒在此方向驅動活塞5，藉以導使彈 簧6被活塞5壓縮抵靠接點2之末端2 A，同時使彈簧7 鬆驰。 在圖1 c中，在活塞5巳在接點2內移動一定距離後 ，並因此在一定量之壓縮巳儲存在彈簧6後，球鎖定系統 8退回，藉以釋放接點2在管4內移動。 在圖1 d中’在活塞5與接點2之末端2 A之間鬆弛 之彈簧6之驅動下，接點2以高速貫穿進入固定接點1。 活塞5繼續向固定接點1移動，並使第二球鎖定系統9貼 合’以防止接點2在導向管4內在軸向方向A移動。 在圖1 e中，活塞5繼續向固定接點1移動，藉以導 使彈簧6在活塞5與接點2之末端2 A之間被壓縮。斷路 器係在其以確實方式受到保證之完全關閉位置，因爲棒3 及因此活塞5巳移位，直到彈簧6被壓縮，並因此在一機 械式強制滑動接點插入在固定接點之位置。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝-----^—訂---------' 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 476080 A7 B7 五、發明說明（8 ) 在此關閉操作時，滑動接點2因此獨立於驅動棒3及 獨立於活塞5移動。驅動棒3及因此活塞5平移之行進速 率，可因此遠慢於滑動接點2之行進速率。另外，驅動棒 3及因此活塞5之行進速率，可爲固定，不同於滑動接點 2之行進速率。關閉斷路器操作之結束，可藉檢測活塞5 及棒3之極端位置予以監視。 在圖2 a中，斷路器爲在其對應於在圖1 e中所示位 置之完全關閉位置。因爲鎖定系統9貼合，故防止接點2 沿軸向方向A在導向管4內移動。 在圖2 b中，棒3如在活塞5之箭頭所示，自固定接 點1平移式移開；其在相同方向帶走活塞5，其導致彈簧 7被活塞5壓縮抵靠接點2之末端2 B，同時使彈簧6鬆 驰。 在圖2 c中，在活塞5巳在接點2內移動一定距離， 並因此導致一定量之壓縮儲存在彈簧7後，使球鎖定系統 9退回，藉以釋放接點2，因而其可在管4內移動。 在圖2 d中，在活塞5與接點2之末端2 B間鬆弛之 .彈簧7之驅動下，接點2以高速自固定接點1分離。同時 ，活塞5繼續移動離開固定接點1，並使第一球鎖定系統 8貼合，以防止接點2在導向管4內在軸向方向a移動。 在圖2 e中，活塞5繼續自固定接點1移開，藉以在 活塞5與接點2之末端2 B之間壓縮彈簧7。斷路器爲在 其完全開啓位置，並且此以確實方式受到保證，因爲棒3 及因此活塞5巳移動，直到彈簧7被壓縮，亦即其爲在一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 了 _ §1 an n emm§ - y · 0 I MM ·! MB · - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -11 - 476080 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 必要使滑動接點自固定接點機械式退回之位置。· 在此開啓斷路器之操作時，滑動接點2因此再次獨立 於驅動棒3及活塞5移動。斷路器開啓操作之結束可藉檢 測活塞5及棒3之極端位置予以監視。 圖3爲縱向剖面，包括軸線A，並更詳細示本發明之 一斷路器之實施例。在此實施例，驅動棒3爲一安裝爲在 軸線A旋轉之蝸桿螺釘。活塞5爲一螺帽，蝸桿螺釘3予 以螺合在其中。依蝸桿螺釘3之旋轉方向而定，被防止旋 轉之螺帽5，在滑動接點2內，在一方向或另一方向沿軸 線A平移式移動。盤簧6及盤簧7配置在螺帽5之各別側 面。圖3不斷路器在其完全開啓位置，彈簧7在螺帽5與 滑動接點2之末端2 B間被壓縮。 一圓柱形滑塊1 0位於在接點2內繞螺帽5同軸。此 滑塊在螺帽5上面滑動，並作用於在接點2容納在徑向開 口 1 1中之鎖定系統之可退回球8及9。更特別是，滑塊 係由二可沿軸線A獨立移位之半滑塊1 〇 a及1 〇 B所構 成。 半滑塊1 OA有一徑向端肋1 2A，在向固定接點1 移位時，螺帽5 c開始緊靠此端肋。半滑塊1 〇 b也有一 徑向端肋1 2 B，在移動離開固定接點1時，螺帽5開始 緊靠此端肋。再者，一盤簧1 3配置在半滑塊1 q a之端 肋1 2A與一提供在接點2之末端2A之凸肩2AA之間 ，及另一盤簧1 4配置在半滑塊1 〇 B之端肋1 2 — 提供在接點2之末端2 B之凸肩2 B B之間。此二盤賽 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I J---------Φ ^ —— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-12- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476080 A7 _____B7_ 1Π 五、發明說明（） 1 3及1 4用以在螺帽5軸向位於肋1 2 A及1 2 B之間 時，使半滑塊1 〇 A及1 〇 B返回。 如在圖3中可看出，導向管4有一球8可貼合在其中 之第一凹座1 5，及一球9可貼合在其中之第二凹座1 6 。此二凹座1 5及1 6在軸向方向A彼此間開。再者’半 滑塊1 0 A有一球8可退回至其中之第一凹座1 7 ’及半 滑塊1 0 B有一球9可退回至其中之第二凹座1 8。此二 凹座1 7及1 8沿軸向方向A彼此間開。 在球8貼合在管4之凹座1 5中時，其將接點2之運 動沿軸向方向A鎖定，並且在關閉斷路器時，在半滑塊 1 Ο A之肋1 2 A被螺帽5推動時，球8開始與其可退回 至其中之凹座1 7配準，俾釋放滑動接點2以供移動。而 且，在球9貼合在管4之凹座1 6中時，其將接點2鎖定 以防沿軸向方向A移動，並且在開啓斷路器時，在滑塊 1〇B之肋1 2 B被螺帽5推動時，球9開始與其可退回 至其中之凹座1 8配準，俾釋放滑動接點2以供移動。 在圖3中，球8貼合在管4之凹座1 5中，同時使球 9在半滑塊1 Ο B之凹座1 8退回。斷路器之此構形對應 於圖1 a中所示者。 在關掘操作時，在螺帽5向接點1移動時，螺帽5開 始緊靠半滑塊1 0 A之徑向肋1 2 A，並使半滑塊1 〇 A 移動，使凹座1 7與球8配準’俾使該球能退回。斷路器 之此位置對應於圖1 c中所示之位置。再者，在球9與凹 座1 6開始配準時，回動彈簧1 4推動半滑塊1 〇 B，藉 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨L!丨.^裝！丨訂---------· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13- 476080 A7 B7 11 五、發明說明（） 以導使球9貼合至凹座1 6及凹座1 8中，以移動超過球 9之位置，藉以將接點2與導向管4鎖定。斷路器之此位 置對應於圖1 d中所示者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 自斷路器之關閉位置開始，在螺帽5遠離接點1時， 其開始緊靠滑塊1 0 B之肋1 2 B，並使半滑塊1 0 B移 動，俾使凹座1 8與球9配準，藉以使該球能退回。斷路 器之此位置對應於圖2 c中所示者。再者，在球8開始與 凹座1 5配準時，回動彈簧1 3推動半滑塊1 0 A，if導 致球8貼合在凹座1 5及凹座1 7中，以移動超過球8之 位置，藉以將接點2相對於導向管4鎖定。斷路器之此位 置對應於圖2 d中所示者。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在圖4中，在本發明之斷路器一種較佳實施例，使固 定接點1 ’與電阻器R配合，使能獲得特定有效之裝置， 以保護連接設備以防在電容電流在切換斷路器時之很高頻 率線暫態。爲引導電弧2 0，固定接點1 ’包含一發弧接 點或蓋2 1，其直接連接至電阻器R，並且僅連接至電阻 器。蓋有彎曲角度，造成一種電暈保護效應，及一內徑略 大於滑動接點2之直徑，因而滑動接點不觸及蓋。在滑動 接點2之末端2A與蓋21之間觸發一電弧20時，其被 完全引導至電阻益R ’並且電流i通過該電阻器’以便向 一般爲連接至一匯流排條之導體2 3抽空。電弧2 0因此 被蓋2 1所導引’直到與永久接點2 2作成連接。 另外，爲了能保證切換高匯流排條傳送電流，而無熔 化接點之危險’永久接點2 2習知爲沿其對稱軸線容納一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14- 476080 A7 —----- B7___ 五、發明說明（12 ) 由一導電棒耦合至一彈簧所形成之可退回發弧接點2 4。 也在圖3中之固定接點1所示之棒，係由一種對加熱不敏 感’並在該棒被滑動接點2推動時，可支承高電流之材料 所構成。再者，滑動接點在稍後連接至永久接點2 2很短 時間，使所產生之熱量受到限制。 丨丨---------0 SilIl·---訂---------Φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15-

Claims (1)

1. 476080 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 #、申請專利範圍 1 · 一種斷路器，包含一第一接點（2 )，其予以安 裝爲沿一軸向方向（A)，相對於一固定在該方向之第二 接點（1 )移動，並且其與其合作，以建立一電連接，及 一棒（3 )，其沿該軸向方向延伸，並且其被驅動使滑動 接點相對於固定接點移動，斷路器之特徵爲，滑動接點爲 一中空管，有一面向固定接點之第一端（2A)，及一相 反於第一端之第二端（2B)，其包含一可在滑動接點內 滑動之活塞（5 )，活塞（5 )予以安裝在棒（3 )，並 有一面向固定接點之第一端，及一與第一端相反之第二端 ’一第一彈簧（6 )予以插置在滑動接點之第一端與活塞 之第一端之間，一第二彈簧（7 )予以插置在滑動接點之 第二端與活塞之第二端之間，提供一第一鎖定系統（8 ) ，以在與第一彈簧在活塞及滑動接點之第一端之間被壓縮 之相同時間，在關閉操作時，將滑動接點鎖定在軸向方向 ，該第一鎖定系統在第一彈簧巳壓縮一定量後退回，因而 滑動接點在第一彈簧鬆弛之作用下，連接至固定接點，以 及提供一第二鎖定系統（9 )，以在第二彈簧在活塞與滑 動接點之第二端之間被壓縮時，在開啓操作時，防止滑動 接點在軸向方向移動，在第二彈簧巳壓縮一定量後，該第 二鎖定系統退回，因而滑動接點在第二彈簧鬆弛之作用下 ，自固定接點分開。 2 ·如申請專利範圍第1項之斷路器，其中第一及第 二鎖定系統爲可縮回球。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之斷路器，其中驅動 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 it 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16 - 476080 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 ____ D8 六、申請專利範圍 棒爲一蝸桿螺釘及活塞爲一螺帽，蝸桿螺釘予以螺合在其 Cju 〇 4 .如申請專利範圍第1或2項之斷路器，其中驅動 棒平移式移動，並且活塞予以固定至棒之一端。 5 ·如申請專利範圍第丨項之斷路器，其中周定接點 包含一永久接點（2 2 )及一連接至電阻器之發弧接_ ( 21)，並且在滑動接點移動至接觸時，被觸發之電弧f 2 0 )所產生之電流完全地通過該等電阻器。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）