网络的两个部件之间的接合点处的电气开关设备

申请号 CN201280052753.6 申请日 2012-10-23 公开(公告)号 CN103907167B 公开(公告)日 2016-06-01
申请人 阿尔斯通技术有限公司; 发明人 伯纳德·热洛兹; 布鲁诺·加兰德; 弗里德里克·洛赖; 阿诺·菲舍;
摘要 在形成网络的共享部分的一部分的静止 接触 部(16)与形成诸如 母线 组的网络分开部分的一部分的两个静止接触部(14,15)之间的接合点处,电气 开关 包括单个可动接触部(21),依赖于电气开关的 位置 ,该可动接触部的长度使其能够进入所述静止接触部中的仅一个或者两者的凹部(22)。简化了组件以及减小了其尺寸。
权利要求

1.一种电气开关设备,包括:电网的共享部分(27),一对网络分开部分,以及被放置在所述共享部分与所述分开部分之间的汇合点处的开关(28);
所述开关包括:被连接到所述共享部分的第一静止接触部(16),和被分别连接到所述分开部分的两个静止接触部(14,15),并且每个所述静止接触部包括设置有凹部(22)的连接部分,所述两个静止接触部(14,15)在开关中彼此相对并且所述凹部面向彼此;电连接到所述第一静止接触部(16)的可动接触部(21),其被设置在所述连接部分之间;以及在将所述连接部分连接在一起的线上移动所述可动接触部的控制设备(18,19,20;34);所述设备的特征在于:只具有一个可动接触部,该可动接触部的长度大于所述连接部分之间的距离但小于所述距离与所述凹部之一的深度之和。
2.根据权利要求1所述的设备,其特征在于,所述开关还包括支撑部(17),所述可动接触部(21)贯穿该支撑部并且在其中滑动,所述支撑部在沿连接所述连接部分的线上比沿朝向所述第一静止接触部(16)的垂线上具有更小的尺寸,以及所述控制设备包括:枢轴(18),其穿过所述开关的外壳(13)并且在所述支撑部的一个区域终止以使得所述可动接触部(21)在所述第一静止接触部(16)与所述区域之间延伸;控制杆(19),其可在所述支撑部中移动并且被刚性地连接到所述轴;以及连杆(20),其被铰接到所述控制杆和所述可动接触部(21)。
3.根据权利要求1或2所述的设备,其特征在于,所述分开部分包括断路器(29,30),所述断路器(29,30)安装有与所述开关邻近的接地装置。
4.根据权利要求3所述的设备,其特征在于,所述控制设备(34,73)包括依赖于所述断路器的定机构。
5.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述锁定机构包括:挂锁(74,75),其被以可移动的方式接合在所述控制设备(73)的支撑部(35)上以及被用于阻挡曲柄(44a),该曲柄形成了将所述控制设备的驱动器装置连接到所述可动接触部(21)的传动装置的一部分。
6.根据权利要求4所述的设备,其特征在于,所述锁定机构包括:设置有可动部分(66)的电磁(58,59,60,61)以及按照施加到所述断路器上的状态来激励的线圈(67),所述可动部分(66)用于对形成将所述控制设备的驱动器装置连接到所述可动接触部(21)的传动装置的一部分的元件(39,65)进行阻挡。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,当所述线圈(67)没有被激励时,所述可动部分被展开在一位置处,以阻挡所述传动装置的所述元件(39,65)。
8.根据权利要求6或7所述的设备,其特征在于,所述电磁铁包括:两个中心电磁铁(58,59),其适用于将所述传动装置的所述元件保持在使得两个网络分开部分均通过所述可动接触部(21)被连接到所述共享部分的位置处;以及两个侧面电磁铁(60,61),每个侧面电磁铁适用于将所述传动装置的所述元件(39,65)保持在使得仅一个网络分开部分通过所述可动接触部(21)被连接到所述共享部分的位置处。
9.根据权利要求8所述的设备,其特征在于,所述侧面电磁铁具有可动部分,仅当所述传动装置离开使得仅一个网络分开部分通过所述可动接触部被连接到所述共享部分的所述位置时,所述可动部分适用于阻挡所述传动装置的所述元件(39,65)。

说明书全文

网络的两个部件之间的接合点处的电气开关设备

技术领域

[0001] 本发明提供了一种开关设备,其被设置在一个网络所分成的两个部分之间的接合点处,并且提供了断开这两个部分中的一个或另一个的可能性。

背景技术

[0002] 高压变电站使得在网络上分配能量以及保护所述网络成为可能。如果发生故障或者维护时,断开该网络的一个单独部分同时使其它部分正常运行是有利的。设置了断路器以提供断开功能,但是,在要求网络被部分地拆卸的维护期间,有时必须由取得附加绝缘距离的设备来补充断路器,特别是应用于在处于压之下的绝缘气体(比如,六氟化硫SF6)中运行的设施中时,因为那时需要更高的警惕。这些设备中的一些由中间隔室组成,具有如下功能:保持网络的起作用的部分进一步远离正在被维护的部分,但是这带来了在设备的端部被迫使用昂贵的附加电介质筒的缺点。
[0003] 本文关注于另一种设备,该设备使得沿距离该断路器不远的附加长度临时地断开导线成为可能;这被称为连接杆(joint bar)并且也是众所周知的。被安装在电网的两个部分(比如,两组母线与共享电源部分)之间的接合点处的这样的带有连接杆的设备,是美国专利US-A-3,485,971的主题。连接杆被安装在共享导线与每组母线的断路器之间的电气开关上。每个连接杆包括两个滑动可动接触部,其适合于相互远离地移动以分别到达共享导线和各组母线的导线,从而建立连接,否则通过相反的运动收回到一起。该开关需要两个连接杆,因而较为昂贵。
[0004] 在美国专利US-A-3 553 397中,连接杆被网络的两个部分所共享并且被直接安装在共享部分的端部。然而,这与上述连接杆是一致的,即,包括被对准的两个接触部,每个接触部可向网络的分开部分中的一个的导线移动以将其连接到或不连接到所述共享部分。即使只存在一个连接杆,该设备仍需要具有相当长的长度,这妨碍了在某些现有的网络中(其中,导线被永久性地连接在共享部分与网路分开部分之间)将其用作简单开关的替代物。

发明内容

[0005] 本发明对这种设备构成了改进,即,具有更简单尤其是更紧凑的结构的连接杆的开关设备。在通用方式下,本发明涉及一种电气开关设备,其包括:电网的共享部分,一对网络分开部分(所述分开部分可能是多组母线),以及被放置在共享部分与分开部分之间的汇合点处的开关。该开关包括:连接到共享部分的第一静止接触部,并且分别连接到分开部分的两个静止接触部(每一个静止接触部包括设置有凹部的连接部分),所述两个静止接触部在开关中彼此相对以及凹部面向彼此;电连接到第一静止接触部的可动接触部,其被设置在所述连接部分之间;以及在将连接部分连接在一起的线上移动可动接触部的控制设备。该设备的特征在于:只具有一个可动接触部,并且其长度大于所述连接部分之间的距离,但是其长度小于所述距离与凹部之一的深度之和。
[0006] 与现有技术的设计相比,本发明仅允许三种操作状态,即,同时将两个电网分开部分连接到共享部分或者仅将它们中的一个连接到共享部分,而现有技术的设备使得这两个分开部分被同时断开;但是已经发现完全断开状态几乎没有优点,因为电网通常在使用中,而在维护操作期间通常对网络的感兴趣部分使用连接杆进行断开,该维护与对其它部分的维护不是同时进行的。该发现有可能通过在连接杆中仅保留一个可动接触部、通过减小总运动距离以及通过减小支撑部(可动接触部在其中运动)的宽度来简化现有技术的设备,因为对于现有技术的设备中的两个可动接触部(其必须被相互远离地移动),该设备仅包括一个滑动支撑部,而不是两个。
[0007] 目前,与沿着朝向第一静止接触部的垂线上相比,在沿着对连接部分进行连接的直线上,可动接触部的支撑部可以具有更小的尺寸,在可能的实施例中,控制设备可以包括:穿过开关的外壳并且在支撑部的偏离中心的区域终止的枢轴,以使得可动接触部在第一静止接触部与所述区域之间延伸;可在支撑部中移动并且被刚性地连接到所述轴的控制杆;以及被铰接到控制杆和可动接触部的连杆
[0008] 其它的连接方式也是可能的,比如例如托架系统。
[0009] 本发明的其它重要方面涉及一种用于控制开关从一种状态到另一种状态的运动的设备,其用于多相网络或者以便确保某些安全功能。附图说明
[0010] 下文以纯粹示意性的方式并结合以下附图对本发明进行了详细描述,其中:
[0011] 图1示出了已知的开关;
[0012] 图2a、2b和2c示出了三种主要位置处的本发明的开关;
[0013] 图3示出了包括与开关本身邻近的网络的部分的整个开关设备;
[0014] 图4a示出了显示三个相的三相网络中的整个开关设备;
[0015] 图4b示出了永久性安装的三相网络中的整个开关设备;
[0016] 图4c示出了三相网络中的简化的开关控制设备;
[0017] 图4d示出了带有操作简化的设备所必须的工具的所述简化的设备;
[0018] 图5a示出了简化设备的主要部分;
[0019] 图5b示出了整个设备的主要部分;
[0020] 图6示出了处于两种不同状态的断路器;
[0021] 图7示出了断路器的另一个实施例;
[0022] 图8示出了控制和信令机制;
[0023] 图9和图10示出了两个定电磁;以及
[0024] 图11和图12示出了控制和信令机制的两种其它状态。

具体实施方式

[0025] 简单地参考美国专利文件US-A-3 553 397中所描述的设备。在T形外壳(1)中,具有连接杆的开关包括:连接被连接到形成网路分开部分的导线的端部的静止接触部(2和3)的接头,以及用于连接到共享电力导线的静止接触部(4)。给出总的附图标记(5)的电绝缘筒使得静止接触部(2,3和4)从其中穿过,从而提供对来自邻近的网络隔室的气体的绝缘。两个线性可动接触部(7和8)在连接所述静止接触部(2和3)的方向上被对准,并且它们通过承载曲柄(10)的多个轴(9)(图中仅一个轴是可见的)来进行移动,可动元件(7和8)经由连杆(11)被连接到该曲柄。外壳(1)包括可动接触部(7和8)在其中滑动并且被电连接到静止接触部(4)的另一支撑部(12)。在所示的位置处,可动接触部(7和8)是收缩的并且两个网络分开部分是断开的。去往共享导线的电气连接是通过使多个轴(9)转动(或者通过使单个轴转动)来建立的,以及依靠支撑部(12)使可动接触部(7和8)向外移动以使其进入静止接触部(2和3)来实行所述电气连接。
[0026] 现参考图2a、图2b和图2c,它们示出了本发明一个实施例。在开关上有:外壳(13);用于连接到导线的静止接触部(14,15和16),其分别形成网络分开部分和共享电力部分的一部分;被连接到互相面对的网络分开部分并且具有电气连接部分的静止接触部(14,15),其中,电气连接部分被对准并且设置有相互面对的凹部(22);导电并且以永久性的方式被连接到连接至共享电力部分的静止接触部(16)的中心支撑部(17);包括穿过外壳(13)并且在支撑部(17)中终止的轴(18)的控制机构,该轴(18)包括用于移动穿过支撑部(17)的可动接触部(21)的曲柄(19)和连杆(20)。在该示例中,只存在一个可动接触部(21),并且其适合于与静止接触部(图2a和2c中的14和15)中的一个或另一个建立连接,或者当该可动接触部处于其行程中间时,与这两者同时建立连接(图2b);已进入所述凹部(22),可动接触部(21)的长度就被选择为大于连接到网路分开部分的静止接触部(14和15)之间的距离,但是该长度小于所述距离与凹部(22)的深度之间的总长度,通过该凹部(22)来设置所述两个静止接触部(14和15)并且可动接触部(21)可以穿入该凹部(22),当向其行程的一端移动可动接触部(21)时,这保证在可动接触部(21)与静止接触部(15)中的一个或另一个之间有足够的电气制动距离(如图2所示)。
[0027] 相对于图1,应当注意,可以只在一个区域支撑所述单个可动接触部(21),即,开关的中心,与现有技术的设计中的支撑部(12)相比,这使得大大减小支撑部(17)的尺寸成为可能。当前的支撑部(17)或多或少为球形,而不是像现有技术的设计中那样在连接静止接触部(2和3)的方向上非常细长,并且在被连接到网络分开部分的静止接触部(14和15)的对齐方向上,其甚至可以具有比垂直方向上更小的尺寸。本质上的球形将更好地保证介电强度。为了使其更紧凑,使轴(18)经由偏离中心的位置(偏离静止接触部(14和15)的对齐方向)穿入支撑部(17)是有利的。
[0028] 参考下图对本发明的其它方面进行描述。图3示出了可能使用本发明的电网的部分:两组平行的母线(25和26),位于该组母线之间的共享电力导线(27),以及被设置在共享导线(27)与两组母线(25和26)之间的交叉点处如图2所示的开关(28),而断路器(29和30)被设置在开关(28)与两组母线(25和26)之间。该组母线(25和26)、共享电力导线(27)以及总之电网的所有元件都被包围在具有电气与气体绝缘特性的外壳(33)中,以保护周围环境不触电以及在电导线周围保持绝缘气氛。在开关(28)与断路器(29和30)之间设置绝缘筒(31),在母线组(25和26)中合适的位置设置其它绝缘筒(32)。绝缘筒(31和32)将包含在外壳(33)中的体积分成隔室,该隔室在维护操作期间可以被打开而不必排空其它隔室的气体含量,也不用冒电气事故的危险。
[0029] 对于多相网络中的每一相,应当复制上述设备。相应地构建的三相网络中的一部分如图4a所示。存在三组母线(25a和25b,25c和26a,26b和26c),三个开关(28a,28b和28c),以及平行设置的共享三相电力导线(27a,27b和27c)。通过使用活塞杆联杆由每相都有的一个机构或者由被所有三相共享的单个机构来单独或者同时控制开关(28a,28b和
28c)。下面参考图4a,4b,4c,4d和图5a,5b给出了对单个控制设备(34)的详细描述。所述设备可以通过简单的挂锁系统(如图4c,4d和5b所示)来固定或者可以通过完整的信令和锁定机构(图5a中的36)来固定并且被永久性安装在开关上(如图4a和4b所示)。
描述开始于图4a,4b和5a,涉及最复杂的实施例;图4a示出了简单三相网络,图4b示出了控制设备(34)的安装,以及图5a示出了所述绝缘设备。静止系统包括:被安装在开关中的一个开关(28a)的外壳(13)上的支撑部(35),被安装在支撑部(35)上的信令和锁定机构(36),也被安装在支撑部(35)上的驱动器(37),以及将运动从驱动器传递到所有开关(28)的传动装置(38)。下述信令和锁定结构(36)对形成传动装置(38)的一部分并且被设置在支撑部(35)的中心的轴(39)起作用。驱动器(37)包括手柄(40),以用于依靠扭矩限制器(41)和蜗杆传动装置(42)来转动轴(39)。当轴(39)被阻挡时,扭矩限制器(41)用于按照下面给出的安全规则通过停止传输驱动力来阻挡不能实行的运动命令(当不需要该命令时)。被固定到开关(28a)的外壳(13)上的轴承(43)支撑所述轴(39)。从而在与轴(39)相同的轴线上,驱动开关(28a)的轴(18)。曲柄(44a)被安装在轴(39)上并且通过所述轴来转动曲柄,从而移动连杆(45),该连杆自身移动与上述曲柄类似的其它曲柄(44b和44c):曲柄(44b和44c)被固定到开关(28b,28c)的轴(18)上,以及将曲柄转动与开关(28a)的轴(18)被转动的量相同的量。轴(18)与可动接触部(21)的运动的完全一致将三个开关(28a,28b,28c)保持在相同的状态。
[0030] 下面,参考图4c和4d(其示出了网络的两个状态)以及图5b(其示出了处于隔离状态的控制设备)对控制设备(给出的附图标记为(73))的简化实施例进行描述。省略了信令和锁定机构(36),工具(37)直接转动轴(39)。然而,由在支撑部(35)的孔中设置的两个挂锁(74和75)来阻挡曲柄(44a)。可以将所述曲柄保持在挂锁(74和75)之间或者挂锁(74和75)中的一个挂锁的外侧。因此,可以在控制设备(73)上定义三种主要位置。当曲柄(44a)中的孔与建立在支撑部(35)中的三个孔(77,78,79)中的一个或其它的孔对准时,通过将杆(76)穿过曲柄(44a)中的孔有可能精确地停止在所述主要位置上。挂锁(74和75)被打开以及移除以允许设备从一种状态转换到另一种状态。在两个实施例中,驱动器(37)都是可移动的以便被正常地移除以及防止任何误操作。
[0031] 以下参考图6和图7的描述涉及断路器(29和30)。图6示出了具有三种位置的断路器的实施例以及该实施例被用于剩余的对信令和锁定系统的描述。由于断路器(29和30)是相似并且对称的,所以描述只涉及断路器(30)。断路器(30)包括:穿过筒(31)在朝向开关(28)一侧开口的外壳(47)。具有近似球形形状的导电支撑部(48)包括:穿过筒(31)并且被连接到静止接触部(14)的出口端(49)。位于外壳(47)的相对侧的另一个导电支撑部(57)被电连接到母线组(25)的导线(图3中的50)上。断路器(29)还包括:在铰接到套筒上的曲柄(53)的作用下在支撑部(48)的套筒(52)中滑动的可动接触部(51)。
可动接触部(51)可以占据三种主要位置,在这些位置的一种中,即,在图6中所示的中间位置处,可动接触部被整体容纳在套筒(52)中,这确保了该组母线(25)与开关(28)之间的断开;在可动接触部靠近开关(28)的另一种位置处(未示出),可动接触部部分地退出套筒(52)并且触及接地接触部(56),可动接触部将接地接触部连接到开关(28)的静止接触部(14)。在作为正常服务位置的第三种位置处(未示出),可动接触部穿入支撑部(57)的凹部,从而在该组母线(25)的导线(50)与开关(28)的静止接触部(14)之间建立电气连接。
[0032] 图7给出了另一个实施例,其中,接地接触部(56’)是独立于上述可动接触部(51)(其操作未被改变)而被操作的另一个可动接触部:通过依靠钥匙(71)移动接地接触部(56’)来进行接地,钥匙(71)施加了使得接地接触部向可动接触部(51)靠近的运动。因此,断开和接地功能是独立的。
[0033] 结合最后剩下的附图来对结合断路器(29和30)用于控制开关(28)的控制方式进行描述。下面也给出了与信令和锁定机构(36)的组成有关的细节。该信令和锁定机构包括(图8):在圆的一个扇形上对齐的四个电磁铁(58,59,60和61),其中的两个被设置在中心,而另外两个被设置在侧面;信令接触器(62,63和64);以及轴(39)包括经过电磁铁(58,59,60和61)与信令接触器(62,63和64)的范围的至少一个止挡部(65)。
[0034] 根据下述方法,电磁铁都包括(图9和图10)由线圈(67)所移动的可动部分(66或72),该线圈(67)能够由取决于断路器(29和30)的状态的电路(68)所激励。当线圈(67)静止时,可动部分(66或72)被展开因而适用于阻挡止挡部(65)。当线圈(67)被激励时,可动部分(66或72)被收回以及被从止挡部(65)的路径上移开,止挡部可以从可动部分前面通过而不被阻挡。然而,两端的电磁铁(60和61)的特点在于:它们的可动部分(72)具有各自的铰链(69),通过转动(仅沿一个方向)该铰链可以使得止挡部(65)经过该可动部分。因此,即使当可动部分(72)被展开时,它也仅在一个转动方向上是止挡部(65)的障碍物。
[0035] 开关(28)的三种主要位置是可能的。在如图8所示以及对应于正常服务(其中,可动接触部(21)被连接到静止接触部(14和15))的第一位置处,止挡部(65)在中心电磁铁(58和59)的可动元件(66)之间延伸,可动元件通过充当基台(abutment)来将止挡部(65)保持在适当的位置,以及止挡部(65)在检测其是否存在于该位置的信令接触器(62)的范围内。在图11所示的另一个主要位置处,止挡部(65)已经摆动到一侧,其被第四电磁铁(61)所保持,它在第三信令接触器(64)前面延伸,以及可动接触部(21)只触及静止接触部(15):仅一组母线(26)在使用中,其它组母线(25)被断开。在与前一位置处对称但是未被示出的第三位置处,止挡部(65)被第三电磁铁(60)所保持,由第二信令接触器(63)来检测它的位置,以及仅另一组母线(25)被连接。
[0036] 总之,通过本发明的实施例,本发明旨在确保以下安全特性:只有在断路器(29或30)已经被断开时,才有可能在所述断路器一侧断开开关(28);只有当已经通过有意的动作来对阻挡止挡部(65)的侧面电磁铁(60或61)进行激励以中断锁定时,才有可能接通开关(28);以及,只有在断路器(29或30)旁边的开关(28)断开时,才有可能将所述断路器接地,并且只要保持接地,就不可能对阻挡止挡部(65)的侧面电磁铁(60或61)进行上述激励。
[0037] 这就是怎样在一组母线上进行断开操作,从图8所示的状态到图11所示的状态。参考图12。先通过将断路器从接通状态(其中,一组母线(25)被连接到开关(28))转换到断开状态(其中,该组母线(25)被隔离),来断开断路器(29)。然后,第二电磁铁(59)被激励,其可动部分(66)被收回,从而通过一操作驱动器(40)以转动轴(39)时就将止挡部(65)向图12右侧移动,可以使止挡部(65)通过该可动部分。向左侧的不正确移动是不可能的,因为维持了对第一电磁铁(58)的阻挡。在实际中,增加对断路器(29)的机械锁定(通过挂锁)或电锁定以防止断路器通过相反的运动而接通。然后,止挡部(65)与第四电磁铁(61)的可动元件(72)交叉,使该可动元件围绕其铰链(69)转动。此时,不可能有返回运动,因为第四电磁铁(61)将阻挡止挡部(65),可动部分(72)在该方向上是刚性的。从而得到图11中的状态,通过机械锁定电磁铁(61)的可动元件(72)有可能将该状态保持在合适的位置以将开关(26)保持在断路器(29)断开的位置处。止挡部(65)在第三信令接触器(64)的范围中。此时,有可能顺利地将断路器(29)接地。第三信令接触器(64)可以被集成到断路器(29)的控制机构中,以防止接地(只要开关(28)没有完全将其从网络的共享部分断开)。从而得到图11中的状态。通过具有相同效果的相反运动来在其它方向上断开断路器(30)和开关(28),锁定和信令机构(36)是完全对称的。
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