用于中电压或高电压配电装置中的短路装置的触点系统

申请号 CN200780003629.X 申请日 2007-01-24 公开(公告)号 CN101375362A 公开(公告)日 2009-02-25
申请人 ABB技术股份有限公司; 发明人 罗伯特·埃斯皮塞斯; 奥莱·格兰奥格; 简-亨里克·库勒费尔特; 托尔·恩德雷;
摘要 本 发明 涉及一种用于中 电压 或高电压配电装置中的 短路 装置的触点系统(10),该触点系统包括:每一相有一个固定 接触 件(31),其与 电源电压 (高电压或中电压)连接;以及每一相有一个活动接触件(36,43)。每个固定接触件(31)都被绝缘材料包围,当闭合触点时,活动接触件(36,43)能够穿透所述绝缘材料。
权利要求

1.一种用于中电压或高电压配电装置的短路装置的触点系统 (10),包括:
每一相有至少一个固定接触件(31),所述固定接触件与电源 电压(高电压或中电压)连接;以及每一相有一个活动接触件(36, 43),
其特征在于,所述至少一个固定接触件(31)各自分配有由绝 缘材料制成的遮蔽物(34),当接通触点时,活动接触件(36,43) 能够穿透所述遮蔽物以接触固定接触件(31),遮蔽物(34)设置在 固定接触件(31)与活动接触件(36,43)之间。
2.根据权利要求1或2所述的触点系统,其特征在于,
所述绝缘材料的至少位于活动接触件(36,43)的运动路径上 的部分是软的,使得接触件(10)能够穿透所述材料。
3.根据权利要求1所述的触点系统,其特征在于,
所述绝缘材料是硬材料,以这样的方式确定所述绝缘材料的位 于活动接触件(36,43)的运动路径上的部分的厚度的尺寸,即:使 得活动接触件(36,43)击穿该部分。
4.根据权利要求1所述的触点系统,其特征在于,
所述绝缘材料的位于活动接触件(36,43)的运动路径上的部 分设计成铰链或铰链板(50),所述铰链门或所述铰链板能够被活 动接触件(36,43)推开。
5.根据前述权利要求中任一项所述的触点系统,其特征在于,
活动接触件(36,43)朝向其自由端逐渐变细。
6.根据权利要求5所述的触点系统,其特征在于,
活动接触件(36,43)设计成以锥体形式朝向其自由端逐渐变 细。
7.根据前述权利要求1至4中任一项所述的触点系统,其特征 在于,
所述活动接触件的末端成圆滑的大致半球形式。
8.根据前述权利要求中任一项所述的触点系统,其特征在于,
至少一个固定接触件(31)被管状圆筒(33,39,44,52)包 围,并且在所述管状圆筒上设置有可穿透的材料。
9.根据权利要求9所述的触点系统,具有:
固定接触件,其安装在刚性导体(30)的末端,
其特征在于,管状圆筒(33,39,44,52)延伸超出刚性导体 (30)和所述固定接触件,并且其自由端被可穿透的绝缘材料封闭。
10.根据权利要求9所述的触点系统,其特征在于,
固定接触件(31)所在的固定管状圆筒(33,39,44,52)内 部的空间填充有绝缘流体
11.根据权利要求10所述的触点系统(10),其特征在于,
所述空间填充有液体,例如绝缘油。
12.根据前述权利要求中任一项所述的触点系统,其特征在于,
分配给所述固定接触件的绝缘材料分配有导电涂层,作为电气 遮蔽物和/或电场控制件。
13.根据权利要求12所述的触点系统,其特征在于,
所述导电涂层至少布置在管状圆筒(33,35)的内部或外部。
14.根据前述权利要求中任一项所述的触点系统,其特征在于,
活动接触件(36,43)安装在枢转杆上。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所描述的触点系统。

背景技术

用于从1kV到52kV范围(该范围一般称为中电压范围)内的 电压的电气配电装置被设计成金属封装、气体绝缘的配电装置的形式 (见DE 43 02 416),在该配电装置中容纳有负载隔离开关、接地开 关和熔断器作为功能单元。
当在这种配电装置中发生电弧故障时,必须使电弧故障的影响 保持最小。如果这种电弧故障的燃烧时间相当长,那么配电装置内的 压温度会升高到金属封装能够爆裂或熔化的程度;为了不使人员 因受热气体不受控制地流出到配电装置所在的房间而受伤甚至死亡, 对于许多配电装置来说,在外壳封装中提供所谓的指定破裂点,在发 生破裂的情况下,受热气体可以通过该破裂点沿着预定方向以受控方 式流出,从而不会使房间内的任何操作人员受伤。在市场上可以获得 一种配电装置(还可见DE 31 31 417),在这种配电装置中提供了短 路装置,当发生电弧故障时,该短路装置使各相短路或者使其接地, 从而一发生电弧故障就断开短路,并且限制电弧故障对配电装置内部 的影响。为此,这种配电装置具有压力传感器,该压力传感器借助于 储能弹簧齿轮箱使活动开关接触件与位于相导体上的固定接触件接 触,其中该活动开关接触件设计成接触片的形式,驱动器设计为弹簧 驱动器;压力传感器作用在闭点上,该压力传感器松开驱动弹簧从 而驱使活动接触件高速进入固定接触件中,结果使各相短路,因而抑 制电弧。
对于这种配电装置来说,固定接触件在配电装置内露出,因此 必须在固定接触件与接地封装之间保持预定距离。
由于可用空间有限并因此昂贵,所以基本原则是要求这种配电 装置尽可能紧凑。

发明内容

本发明的目的在于以这样的方式设计存在于高电压或中电压下 的触点系统的固定接触件,即:使得接触件与封装之间的距离或者接 触件本身之间的距离能够保持尽可能小。
根据本发明,可以通过权利要求1所描述的特征解决上述问题。
因此,本发明在于各自分配有由绝缘材料制成的遮蔽物的至少 一个固定接触件,当接通触点时,活动接触件能够穿透所述遮蔽物以 接触固定接触件,所述遮蔽物设置在固定接触件与活动接触件之间。
本发明的具体优点在于,根据本发明实施例制造的用于配电装 置的紧凑型触点系统,使得整个配电装置本身的空间要求更小。
同时,由绝缘材料制成的遮蔽物的布置方式被选为使遮蔽物位 于至少一个固定接触件与活动接触件之间,使得当活动接触件接近所 述至少一个固定接触件时,不会在早期引起接通电弧。
根据本发明优选实施例,遮蔽物可以设计成绝缘材料的至少位 于活动接触件的运动路径上的部分是软的,使得活动接触件能够穿透 所述材料。当然,绝缘材料也可以是硬的,然而,在这种情况下,重 要的是以这样的方式确定所述绝缘材料的位于活动接触件的运动路 径上的部分的厚度的尺寸,即:使得该活动接触件能够击穿该部分。
根据其它优选实施例,遮蔽物也可以由铰链或铰链板形成, 所述铰链门或所述铰链板可以被活动接触件推开。
另外,活动接触件必须设计成可以容易地穿透绝缘材料。在优 选方式下,活动接触件可以设计成朝向其自由端逐渐变细,其中这种 变细可以是锥体形式。
活动接触件的末端(也就是自由端)也可以呈圆滑的大致半球 的形式。
根据本发明特别优选的实施例,至少一个固定接触件可以被管 状圆筒包围,并且在所述管状圆筒上设置有可穿透或者铰接的绝缘材 料。
如果固定接触件安装在刚性导体的一端或者由刚性导体的正面 表面形成,那么管状圆筒可以延伸超出固定接触件并且其自由端可以 被可穿透的绝缘材料封闭。
在这种情况下,固定接触件所在的固定管状圆筒内部的空间填 充有绝缘流体,例如填充有绝缘液体,尤其是填充有绝缘油。
根据本发明特别优选的实施例,分配给固定接触件的绝缘材料 可以具有导电涂层,作为电气遮蔽物和/或电场控制件。
当提供了管状圆筒时,导电涂层可以设置在该管状圆筒内部。
可以在其它从属权利要求中看出本发明的优选实施例和改进形 式。
参考附图,更详细地说明和描述本发明、本发明的其它优选实 施例和改进形式以及本发明的其它优点,附图中示出了本发明的三个 示例性实施例。

附图说明

在附图中:
图1示出实现本发明的配电装置的示意图,
图2示出本发明的第一实施例,以及
图3和图4示出本发明的其它两个实施例。

具体实施方式

配电装置10具有金属外壳11(仅示意性示出),该金属外壳的 内部12填充有绝缘空气,例如填充有SF6气体。输入导体13和14 通过适当的套管输入配电装置中,而在两个输入导体13和14之间设 置有输出导体15。在输入导体13和14以及输出导体15中设置有负 载隔离开关16、17和18。此外,设置有通过闭锁机构23操纵的短 路开关19、20和21,并且闭锁机构23具有可以通过传感器24解除 的闭锁点。在正常操作时,会闭合负载隔离开关16和18;结果,电 流经由输入导体13流入配电装置中,并经由输出导体15从配电装置 中流出,例如流到使中电压转变为低电压变压器
当然,也可以闭合开关17和18,而打开开关16。然后,电流 经由输入导体14流入配电装置,并经由输出导体15从配电装置流出。 当然,用附图标记13和15表示的导体也可以形成输入导体,而导体 14也可以形成从配电装置输出的输出导体;这取决于外部和内部电 路。
这种电路布置方式还被称为所谓的环网主单元(Ring Main Unit),并且可以购自ABB AS公司Kraftprodukter分公司(挪威Skien)。
如果在这种配电装置中发生电弧故障22,那么配电装置10内的 绝缘气体的温度升高,从而其压力升高,所以如果不采取适当措施, 则该配电装置会爆炸。因此,例如根据DE 36 06 770,该配电装置可以 具有指定破裂点,热气体可以借助于这种破裂点以有序、受控的方式 流出。对于根据图1的没有这种指定破裂点的的系统来说,借助于压 力传感器24检测压力的增加,压力传感器24解除闭锁机构23中的闭 锁点,从而闭合在正常状态下打开的开关19、20和21。这在各相之间 产生短路,借助于短路使电弧22断开;由于这样产生的短路,使得上 一级开关(例如,断路器)跳闸。
在由ABB AS公司Kraftprodukter分公司(挪威Skien)生产的环 网主单元配电装置的情况下,各个开关19、20和21设计成片触点开 关;这些片触点开关接合在接触片插座中,因而实现了大量空间的节 省。
可以利用根据本发明的实施例实现所需空间的减小。
与输入导体13和14以及输出导体15连接的是刚性导体30,呈 郁金香花朵式接头形状的固定接触件31借助于螺钉固定件32固定在 该刚性导体的正面一侧。刚性导体30和固定接触件31被圆柱管33 包围,该圆柱管延伸超出固定接触件31并且其自由端被盖子34封闭。 圆柱管由绝缘材料制成,如果需要,可以在绝缘材料外部涂布导电材 料以提高场力线特性。
这里,密封盖34设置在或者放置在凹进部35中。在根据图2 的实施例中,盖子34由材料制成;当然,盖子也可以由刚性材料 制成。
当然,也可以在圆柱管或管状圆筒33内部提供导电材料的涂层, 而且该涂层也可以延伸到凹进部35的区域中。
分配给固定接触件31的是活动接触件36,当接通触点时,沿着 箭头P的方向朝向固定接触件31推动该活动接触件。为了使活动接 触件能够穿透盖子34,将活动接触件36的末端37设计成具有尖部 38的锥体的形式。在这种情况下,活动接触件接地。必须另外指出 的是,在各种情况下,如图2所示,对每一个输入导体和输出导体来 说,每一相总共有一个接触点。借助于活动接触件36,各相可以接 地或者产生相短路,这同样可以被上一级断路器中断。
为了增强电场,活动接触件36被由导电材料制成的圆柱管39 包围,并且该活动接触件可以在该圆柱管中滑动;圆柱管39的面向 固定接触件31的端部外部具有周围卷边40,电场借助于该周围卷边 均匀地分布在图2所示接触点的区域中。
活动接触件36也可以进行圆圈运动。为此,在旋转轴42上固 定有L形臂41,该臂41并入活动接触件43(相当于活动接触件36) 中。在根据图3的接触点的情况下,没有示出如图2所示的电场控制 结构。
对于根据图2的实施例来说,郁金香花朵式接头31固定在接触 件30的正面上;当然也可以以这样的方式设计刚性导体的正面,即: 例如通过在其正面制成锥形凹陷部来使其形成与活动接触件接触的 接触点;在另一个实施例中,该正面可以是平坦的,而活动接触件的 末端为半球形。
在根据图3的实施例中,导体30被具有底部45的圆柱管44包 围,确定该底部的厚度的尺寸,使得活动接触件43(当然也可以是 接触件36)能够容易地穿透该底部。
作为实例,圆柱管33和44可以由可重复使用的热塑性聚合物 制成;例如,盖子34可以由诸如硅橡胶等软材料制成,这可以使活 动接触件36穿透圆柱管33。特别是当以构造简单的方式设计固定接 触件的实施例时,在圆柱管内部设置导电涂层。
已经结合电气配电装置描述了根据本发明的实施例;当然也可 以在其它安装系统中安装和使用本发明。
郁金香花朵式接头31所在的圆柱管33或44内部可以填充有 SF6气体—与环境相同—或者填充有液体绝缘材料,例如绝缘油等。
当然,也可以在具有两个固定接触件的这种触点系统中使用本 发明,一个适当的活动接触件桥接这两个固定接触件以实现触点的闭 合。在这一方面,本发明不限于例如图2或图3所描述的触点系统。
在根据图4的实施例中,盖子设计成铰链板50的形式,该铰链 板由可变形材料制成并且通过一种膜铰链51固定在圆柱管52上;在 发生短路的情况下,活动接触件打开铰链板50并使其旋转到虚线所 示的位置50a。这种布置是有用的,特别是当没有设置例如郁金香花 朵式接头31等郁金香花朵式接头时。这种铰链板也可以设计成由活 动接触件操纵的滑板的形式。
活动接触件所穿过的术语“绝缘材料”与术语“遮蔽物”的含 义相同,术语“遮蔽物”与具有电场控制件的功能的术语“电气遮蔽 物”相对应。
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