分流斷路系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種分流斷路系統，用于中壓開關設備，該系統被設計為在所述設備內產生并聯或二次電路，其中包括在所述系統中的聯動機構允許基于所述開關裝置中的可用空間將真空斷流器放置在任何期望位置。
【專利說明】
分流斷路系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種分流斷路裝置，其被設計為切斷包含該裝置的中壓負荷開關(medium voltage switch disconnector)中的電路。
【背景技術】
[0002]通常，電氣負荷開關被設計為提供指定電流的接通或切斷。如已知的，其主要包括填充有高介電強度氣體的密封外殼，其中布置有一對主觸頭，一個為靜觸頭，另一個可移動，被連接到操作驅動件。一對弧觸頭有時并聯地電連接到主觸頭，例如以在切斷期間在主觸頭之后打開弧觸頭以及在接通期間在主觸頭之前閉合弧觸頭。
[0003]具有各種方法來實現負荷開關中所需的開斷容量。為了處理切斷操作期間的起弧，一些設計使用分弧器，如FBX環網柜中的，一些使用噴射系統(puffer system)，如RM6環網柜中的。諸如EP2182536和EP2479769的現有技術公開了并聯開關，其具有主電路和包含真空斷流器的二次電路。在負荷開關正常工作期間使用主電路。在負荷開關的打開操作期間，電流通過動觸頭從主電路傳送到二次電路，并且在真空環境中進行電流切斷。
[0004]EP2182536描述了具有觸頭的旋轉運動的負荷開關的應用。操作真空斷流器(圖1)的聯動機構在桿7和真空斷流器的動觸頭5之間具有滑動接頭10。真空斷流器的動觸頭的端部位置和運動(速度)取決于桿7的長度比率，S卩，樞軸11和桿7的自由端9之間的距離與樞軸11至滑動接頭10之間的距離的比率。
[0005]EP2479769公開了具有動觸頭的負荷開關的應用，該動觸頭具有旋轉和滑動或線性運動。如在圖2中所見，與主動觸頭相互作用的桿18在兩個位置11和21被樞接。該桿在負荷開關打開和閉合期間圍繞不同的樞軸鉸接/旋轉。在打開過程中，桿18圍繞樞軸21旋轉。該桿具有長方形狹槽，該長方形狹槽允許其在負荷開關閉合期間圍繞樞軸11旋轉。操作真空斷流器的聯動機構具有圍繞銷21樞轉的桿18。該桿通過鉸鏈11被連接到真空斷流器的動觸頭。真空斷流器的動觸頭的端部位置和運動(速度)取決于桿18的長度比率，即，樞軸11和桿18的自由端之間的距離與樞軸11至樞軸銷21之間的距離的比率。
[0006]在將以上教導應用到現有負荷開關(圖3)時；發現上述現有技術的聯動機構設計需要將真空斷流器放置為靠近負荷開關的動觸頭。因此，真空斷流器的放置、聯動機構樞軸和聯動機構長度提供非常少的靈活性。進一步，在現有負荷開關中采用這些設計需要更多空間，并將要求增加外殼的尺寸。此外，考慮到中壓水平(產品的額定電壓24KV和125kV的脈沖電平被設計)的應用，就帶電的真空斷流器21和接地箱20之間的介電耐受性(dielectric withstand)而言，真空斷流器的放置及其操作機構將留出非常小的空間。圖4示出當以Flux 2D分析進行模擬時真空斷流器的這種布置的介電臨界性。已知負荷開關的動觸頭行程和速度取決于其操作驅動件。由于二次電路由負荷開關的動觸頭機械驅動，所以其運動的任何改變將需要修改大部分的聯動機構以獲得真空斷流器的期望的觸頭運動。
[0007]現有技術DE10047032涉及具有動觸頭的負荷開關的應用，該動觸頭具有旋轉運動(圖5)。二次電路(真空斷流器及聯動機構)被安裝在負荷開關的動觸頭上。凸輪12操作與真空斷流器的動觸頭剛性連接的銷11。然而，這里，二次電路連同真空斷流器被安裝在動觸頭上，這增加了動觸頭的質量，并將要求更多的能量來移動負荷開關的觸頭。
[0008]因此，感受到對于真空斷流器的替代位置和能容納在可用空間中的適合的聯動機構的迫切需要。
【發明內容】
[0009]本發明提供一種用于中壓開關設備的分流斷路系統，該系統被設計為在所述設備內產生并聯或二次電路，其中包括在所述系統中的聯動機構允許基于所述開關裝置中的可用空間將真空斷流器放置在任何期望位置處。
【附圖說明】
[0010]當結合附圖閱讀時從優選實施例的以下說明可獲得對本發明的充分理解，其中:
[0011]圖1描述現有技術EP2182536中的并聯開關機構。
[0012]圖2描述現有技術EP2479769中的并聯開關機構。
[0013]圖3例示在目前的負荷開關中的現有技術方案的真空斷流器的不可行的定位。
[0014]圖4示出以Flux 2D分析的圖3的布置的介電臨界狀態。
[0015]圖5描述現有技術DE10047032中的并聯開關機構，其中二次電路被安裝在負荷開關的動觸頭上。
[0016]圖6描繪放置在本發明的中壓負荷開關中的真空斷流器裝置。
[0017]圖7例示本發明的聯動機構。
[0018]圖7a、7b和7c分別示出聯動支撐件、牽引桿和引導銷的分解視圖。
[0019]圖8示出聯動機構關于真空斷流器裝置的組裝。
[0020]圖9示出聯動機構與動觸頭的相互作用。
[0021]圖10和圖12例示負荷開關的初始位置(AO)的剖視圖，同時示出動觸頭朝向引出母線的向上運動。圖10的剖視圖示出區域“D”、“E”和“F”。
[0022]圖11示出其中固定有本發明的聯動機構的固定支撐件。
[0023]圖13描繪開關的打開位置(Al)。
[0024]圖14示出開關的分離位置(A2)。
[0025]圖15不出開關的斷開位置(A3)。
[0026]圖16示出真空斷流器開關的閉合位置(A4)。
[0027]圖17示出在一個行程完成之后負荷開關的最終閉合。
[0028]圖18示出具有三個區域和“C”的固定支撐件的引導狹槽的主視圖。
【具體實施方式】
[0029]本發明旨在起到用于現有負荷開關的并聯或二次電路的作用。考慮到現有外殼的尺寸，真空斷流器必須被定位就位，以便使新的聯動機構適于在較小的空間或者相當可用的空間中將運動傳送到真空斷流器。
[0030]此后本文中提供的詳細描述是針對靜觸頭I連接到引入母線并且動觸頭18連接到引出母線的實施例。本發明也設想到靜觸頭連接到引出母線并且動觸頭連接到引入母線的實施例。參見圖6-8，描繪本發明的分流斷路系統30，其包括:主電路，由靜觸頭I和動觸頭18組成；二次電路，由在端子12處利用諸如螺釘的合適的連接構件4電連接到靜觸頭I的真空斷流器5組成；和聯動機構，包括支撐在聯動支撐件6上的多個聯動構件，具有頂部聯動構件8和底部聯動構件10，頂部聯動構件8在其第一端連接到牽引銷7，底部聯動構件10在其第二端借助能滑動到提供在聯動支撐件6中的切口中的滑動銷9。而底部聯動構件10的第二端通過固定地放置在提供在固定支撐件19中的凹進中的靜止銷11被連接。在本實施例中，具有8個剪刀形狀的聯動構件。
[0031]被配置為穿過固定支撐件19中的凹進的套環3在套環的第一端利用靜止銷11被連接到底部聯動構件10，并在套環的第二端被連接到真空斷流器5的動觸頭13。如圖11和圖18中所見，聯動支撐件6包括在其中引導引導銷17、牽引銷7和棘爪基座14的倒“F”形狹槽，能夠支撐聯動機構并將帶電部件與最靠近的地/箱(earth/tank)和其它相位導體隔離開。固定支撐件19包括棘爪基座14，棘爪基座14帶有剛性固定到棘爪基座14的棘爪觸頭15。固定支撐件6包括區域和“C”，區域和“C”共同包括引導狹槽。
[0032]動觸頭端13通過柔性金屬線20被電連接到棘爪觸頭15，所述棘爪觸頭與從動觸頭的臂伸出的突起22相互作用。絕緣蓋2被套在真空斷流器5上，以在TRV期間提供必要的絕緣。棘爪觸頭15被剛性固定到棘爪基座14。被配置為穿過牽引桿16的引導銷17在兩端連接到棘爪基座14。
[0033]本發明的分流斷路系統為適于放置在諸如負荷開關的中壓開關設備中的中壓類型。在一個實施例中，操作驅動件為線性操作驅動件，而在另一實施例中，操作機構為旋轉操作機構。
[0034]本發明的系統30被設計為在所述開關設備中產生并聯或二次電路。被設計為致動動觸頭18的本發明的操作驅動件采用打開位置Al、斷開位置A2、分離位置A3和閉合位置A4四個位置。在到達位置A1-A4之前，本發明的系統保持在初始位置A0。圖10和圖12示出系統的初始位置A0，在初始位置A0，電流從靜觸頭I通過主電路流到動觸頭18。二次電路不工作，并且真空斷流器5處于閉合位置。圖示出:區域“D”，即棘爪觸頭15上的異形區域；區域“E”，即動觸頭18上的異形區域；和區域“F”，即牽引桿16上的異形區域。
[0035]參見圖13，打開位置Al為當動觸頭18被電連接到棘爪觸頭15以建立不同于主電路(1-18)的二次電路(1-12-13-20-15-18)時用于在突起22和棘爪觸頭15之間進行連接的位置。動觸頭豎直向上行進以使區域“E”與區域“D”相互作用。連接到棘爪基座的引導銷17與牽引桿16的區域“F”相互作用，不將運動傳送到真空斷流器5，導致真空斷流器處于閉合位置。
[0036]參見圖14，分尚位置A2為下述位置，在該位置，動觸頭18尚開靜觸頭1，以使主電路(1-18)不工作并且使電流僅流過二次電路。引導銷17在牽引桿16的區域“F”和固定支撐件19的區域“A”中行進，不將運動傳送到真空斷流器，導致真空斷流器5處于閉合位置。引導銷17在達到足夠的介電距離時附接到牽引桿16 ;受牽引桿16約束的牽引銷7牽引聯動支撐件6以附接到套環3。在固定支撐件19的區域“A”中同時移動的引導銷17和棘爪樞軸21連同棘爪基座14操作真空斷流器5，導致二次電路中的電流斷路。頂部聯動構件8和底部聯動構件10的長度的比率基于期望等級(rating)、打開動觸頭18所需的行程和速度而被修改。在本實施例中，頂部聯動構件8和底部聯動構件10的長度是相等的，使得牽引銷7和聯動支撐件6的速度比為2:1。聯動支撐件6接合套環3和真空斷流器動觸頭，真空斷流器觸頭與動觸頭18相比將以一半的速度打開。用于打開真空斷流器觸頭的聯動構件的長度取決于期望的速度。
[0037]斷開位置A3為下述位置，在該位置，引導銷17和棘爪樞軸21與固定支撐件6的區域“B”相互作用，同時將真空斷流器5的速度降低至期望水平。棘爪觸頭15和動觸頭18之間的接合被配置為將真空斷流器5保持打開，以防止棘爪觸頭15和動觸頭18彼此分離時在它們之間重新觸發或重新激起電弧。
[0038]閉合位置A4為下述位置，在該位置，將動觸頭18從棘爪觸頭15松開使得主電路和二次電路不工作。聯動機構由于其重量和真空斷流器5的觸頭閉合力而下降。棘爪樞軸21和引導銷17穿過區域“B”和“A”退回到其初始位置，以閉合真空斷流器5。動觸頭18沿線性軸線從其打開位置向下移動，突起22與棘爪基座14相互作用，所述棘爪基座14在區域“C”中圍繞棘爪樞軸21關于引導銷17樞轉，以允許動觸頭18向下移動。動觸頭18與靜觸頭I電接合以閉合主電路，所述動觸頭18完成其行程，導致棘爪基座14返回到其初始位置AO。閉合位置A4為到達初始位置AO之前的中間位置。
[0039]有利地，即使在線性運動負荷開關中，輸入運動也可被傳送到真空斷流器以允許其用作二次電路，同時滿足給定負荷開關的斷路需要。對于給定設計，能夠通過改變牽引桿中的狹槽寬度以及改變固定支撐件中的狹槽輪廓來改變真空斷流器的行程。對于給定設計，能夠通過改變剪刀形聯動件的長度來改變真空斷路器的觸頭速度。真空斷流器的打開與動觸頭的運動方向相同，這消除了 VI移動桿損壞/扭曲的可能性。
[0040]有利地，RM6環網柜中的負荷開關具有線性觸頭運動，并且考慮其外殼尺寸，二次或并聯電路的新設計是合適的。像Flusarc之類的其它斷路器和負荷開關也具有實施以上設計的可能性。聯動機構也可被制造為適于具有旋轉觸頭的負荷開關。通過僅改變聯動構件的長度，可以在等級、打開觸頭所需的行程和速度要求方面適應真空斷流器將來的修改。在真空斷流器的規格或等級改變的情況下，可預期到尺寸的改變、其動觸頭速度的改變或者其動觸頭位移的改變。所有這些可通過使用凸輪或傳送桿設計參數中一個或更多個特征而實現。
[0041]在替代實施例中，提供附加的阻尼器可來連接突起22和棘爪觸頭。為了避免在打開行程結束時引導銷的卡住(jamming)和粘滯(sticky)運動，扭力彈簧可被提供以具有推回力。在另一替代實施例中，本發明可作為子組件添加到現有負荷開關。
[0042]盡管已經詳細描述了本發明的特定實施例，但是本領域技術人員將理解，按照本公開的全部教導可開發出對這些細節的各種更改和替代。因此，所公開的具體布置對于本發明的范圍意味著僅為例示性的而并非限制，本發明的范圍將由所附權利要求書的全部范圍及其任何和所有等同物給出。
【主權項】
1.一種分流斷路系統(30)，包括: (a)主電路，由靜觸頭⑴和動觸頭(18)組成，所述靜觸頭⑴連接到引入母線，并且動觸頭(18)連接到引出母線； (b)二次電路，由在端子(12)處利用合適的連接構件(4)電連接到所述靜觸頭(I)的真空斷流器(5)組成； (c)聯動機構，包括支撐在聯動支撐件(6)上的多個聯動構件，具有頂部聯動構件(8)和底部聯動構件(10)，所述頂部聯動構件(8)在其第一端連接到牽引銷(7)，所述底部聯動構件(10)在其第二端借助能滑動到提供在所述聯動支撐件(6)中的切口中的滑動銷(9)，底部聯動構件(10)的第二端通過固定放置在提供于固定支撐件(19)中的凹進中的靜止銷(11)被連接。2.如權利要求1所述的分流斷路系統(30)，其中被配置為穿過固定支撐件(19)中的槽的套環(3)在套環的第一端利用靜止銷(11)被連接到底部聯動構件(10)，并在套環的第二端被連接到真空斷流器(5)的動觸頭端(13)。3.如權利要求1和2所述的分流斷路系統(30)，其中所述聯動支撐件(6)包括在其中引導引導銷(17)、牽引銷(7)和棘爪基座(14)的倒“F”形狹槽，能夠支撐聯動機構并將帶電部件與最靠近的地/箱和其它相位導體隔離開。4.如前述權利要求中任一項所述的分流斷路系統(30)，其中動觸頭端(13)通過柔性金屬線(20)被電連接到棘爪觸頭(15)，所述棘爪觸頭與從所述動觸頭(18)的臂伸出的突起(22)相互作用并包括用于與所述動觸頭(18)的異形區域“E”相互作用的異形區域“D”。5.如前述權利要求中任一項所述的分流斷路系統(30)，其中所述固定支撐件(19)包括棘爪基座(14)，所述棘爪基座(14)帶有剛性固定到所述棘爪基座(14)的棘爪觸頭(15)，所述固定支撐件(19)具有包括在引導狹槽中的區域和“C”。6.如前述權利要求中任一項所述的分流斷路系統(30)，其中被配置為穿過所述牽引桿(16)的所述引導銷(17)在兩端被連接到棘爪基座(14)，所述牽引桿包括用于與引導銷(17)相互作用的異形區域“F”。7.如前述權利要求中任一項所述的分流斷路系統(30)，被設計為致動所述動觸頭(19)的所述聯動機構采用打開位置(Al)、斷開位置(A2)、分離位置(A3)和閉合位置(A4)四個位置，所述動觸頭在位置(A1-A4)之前占據初始位置(AO)。8.如權利要求7所述的分流斷路系統(30)，其中在初始位置(AO)，所述主電路保持閉合，所述二次電路保持不工作，并且真空斷流器(5)處于閉合位置。9.如權利要求7所述的分流斷路系統(30)，其中所述打開位置(Al)為當所述動觸頭被電連接到所述棘爪觸頭以建立不同于主電路(1-18)的二次電路(1-12-13-20-15-18)時用于在所述突起(22)和所述棘爪觸頭之間進行連接的位置，所述動觸頭(18)豎直向上行進以使區域“E”與區域“D”相互作用，并且連接到棘爪基座(14)的所述引導銷(17)與所述牽引桿(16)的區域“F”相互作用，不將運動傳送到所述真空斷流器(5)，導致所述真空斷流器處于閉合位置。10.如權利要求7所述的分流斷路系統(30)，其中分離位置(A2)為下述位置，在該位置，所述動觸頭(18)離開所述靜觸頭(I)，以使所述主電路(1-18)不工作并且使電流僅流過所述二次電路，所述引導銷(17)在所述牽引桿(16)的區域“F”和所述固定支撐件(19)的區域“A”中行進，不將運動傳送到所述真空斷流器(5)，導致所述真空斷流器處于閉合位置，所述引導銷(17)在達到足夠的介電距離時附接到所述牽引桿(16)，受牽引桿(16)約束的所述牽引銷(7)牽引所述聯動支撐件(6)以附接到套環。11.如權利要求10所述的分流斷路系統(30)，其中在固定支撐件(19)的區域“A”中同時移動的引導銷(17)和棘爪樞軸(21)連同所述棘爪基座(14)操作所述真空斷流器(5)，導致所述二次電路中的電流斷路，并且所述聯動支撐件(6)接合所述套環(3)和動觸頭(13)，所述觸頭與動觸頭(18)相比以一半的速度打開。12.如權利要求11所述的分流斷路系統(30)，其中頂部聯動構件(8)和所述底部聯動構件(10)的長度的比率基于期望等級、打開所述動觸頭(18)所需的行程和速度而被修改。13.如權利要求7所述的分流斷路系統(30)，其中所述斷開位置(A3)為下述位置，在該位置，所述引導銷(17)和棘爪樞軸與所述固定支撐件的區域“B”相互作用，同時將真空斷流器的速度降低至期望水平，棘爪觸頭(2)和動觸頭(I)之間的接合被配置為將真空斷流器(5)保持打開，以防止棘爪觸頭(2)和動觸頭⑴彼此分離時在它們之間重新觸發或重新激起電弧。14.如權利要求7所述的分流斷路系統(30)，其中閉合位置(A4)為到達所述初始位置(AO)之前的中間位置，并且為下述位置，在該位置，將所述動觸頭(I)從所述棘爪觸頭(2)松開使得所述主電路和二次電路不工作，所述聯動機構由于其重量和真空斷流器的觸頭閉合力而下降；棘爪樞軸(21)和引導銷(17)穿過區域“B”和區域“A”退回到它們初始位置，以閉合所述真空斷流器(5)。15.如權利要求14所述的分流斷路系統(30)，所述動觸頭(18)沿線性軸線從其打開位置向下移動，所述突起(22)與所述棘爪基座相互作用，所述棘爪基座(14)在區域“C”中圍繞棘爪樞軸(21)關于引導銷(17)樞轉，以允許所述動觸頭(18)向下移動；所述動觸頭(18)與靜觸頭(I)電接合以閉合主電路，所述動觸頭完成其行程，導致棘爪基座(14)返回到其初始位置。
【文檔編號】H01H33/666GK105990068SQ201510069667
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月10日
【發明人】阿希什·阿格拉瓦
【申請人】施耐德電器工業公司