專(zhuān)利名稱(chēng)：真空開(kāi)關(guān)及用這種開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空開(kāi)關(guān)及采用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置，具體涉及具有導(dǎo)電真空容器的真空開(kāi)關(guān)及采用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置。發(fā)明背景在擁擠的市區(qū)電力消耗越來(lái)越大，這造成一些問(wèn)題，例如很難找到一個(gè)地方建立配電變電站，缺乏鋪設(shè)電纜管道的地方，并要求送電設(shè)備具有更有效的運(yùn)行特性。為解決這些問(wèn)題，需要增加電壓，即將負(fù)載有效地并入每線具有大容量的電壓系統(tǒng)中。增加配電電壓涉及形成更有效的電力輸送系統(tǒng)。因此需要使配電部件以及配電和變壓設(shè)備作得更為緊湊。
關(guān)于作得更為緊湊的配電和變壓部件，在例如日本專(zhuān)利申請(qǐng)NO.3-273084中公開(kāi)了SF6氣體絕緣開(kāi)關(guān)裝置。這種開(kāi)關(guān)裝置的構(gòu)成是，將各別制造的斷路器、兩個(gè)絕緣子和接地裝置裝在一個(gè)單一室中，而使電力配送容器的公共室充滿(mǎn)絕緣氣體。在用真空斷路器作斷路器的情況下，可用真空斷路器的驅(qū)動(dòng)器使活動(dòng)電極相對(duì)于固定電極進(jìn)行垂直運(yùn)動(dòng)，由此進(jìn)行電線的接通或斷開(kāi)，或者使活動(dòng)電極繞作為支點(diǎn)的軸垂直地或水平地轉(zhuǎn)動(dòng)，使其與固定電極接觸。從而接通和斷開(kāi)電路，如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)NO.55-143727所述。
具有氣體絕緣開(kāi)關(guān)裝置的配電和變壓設(shè)備可以利用氣體絕緣斷路器等接受例如電力公司轉(zhuǎn)送的電力，并將該電力變壓到適合于負(fù)載的電壓，然后將電力輸送到負(fù)載例如馬達(dá)等。在維修和檢查配電和變壓設(shè)備時(shí)，使氣體絕緣斷路器斷開(kāi)，之后打開(kāi)與氣體絕緣斷路器分開(kāi)設(shè)立的絕緣子。然后使接地設(shè)備接地，使殘留電荷和感應(yīng)電流入大地，并要防止再接上電源，以確保工人的安全。另外，因?yàn)樵诮拥卦O(shè)備接地而總線帶電時(shí)會(huì)發(fā)生事故，所以在斷路器和接地設(shè)備之間設(shè)置聯(lián)鎖裝置。
因?yàn)樵诮^緣開(kāi)關(guān)裝置中用作絕緣氣體的SF6氣體產(chǎn)生整體變熱的不良效果，所以正在整個(gè)地減小SF6氣體的用量。因此需要不用SF6氣體的開(kāi)關(guān)裝置，現(xiàn)在正在開(kāi)發(fā)現(xiàn)行用真空作絕緣介質(zhì)的方法。作為用真空作絕緣介質(zhì)的開(kāi)關(guān)裝置有真空泡。在常規(guī)真空泡中的真空容器是通過(guò)插入絕緣子筒體的兩個(gè)端部形成的，該絕緣子筒體用于使電極之間絕緣，或使電位處于兩個(gè)絕緣筒體之間的浮動(dòng)電位的金屬容器絕緣，因?yàn)檫@樣，所以造成工人不能直接觸及真空泡的問(wèn)題。因?yàn)榧词乖诓煌娏鲿r(shí)，處于浮動(dòng)電位的金屬容器也是帶電的，所以工人不能直接觸摸真空泡，除非連續(xù)地用接地桿等裝置進(jìn)行接地。
本發(fā)明的目的之一是提供一種高可靠性的真空開(kāi)關(guān)，該真空開(kāi)關(guān)由于使用接地的金屬真空容器而可以確保工人在維修和檢查時(shí)的安全，該真空開(kāi)關(guān)裝有一種可以避免斷路時(shí)電弧發(fā)射的離子或電子流入處于接地電位的金屬容器的裝置，并且提供一種采用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置。因?yàn)榱魅虢拥亟饘袤w的電流量正比于真空容器表面積而增加，所以在增加容量使真空容器變大時(shí)，這種措施變得不可避免。發(fā)明概述本發(fā)明涉及采用接地真空容器的真空開(kāi)關(guān)及采用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置。更詳細(xì)地講，本發(fā)明提供一種真空開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)的特征在于，在接地真空容器的內(nèi)表面上噴涂一層絕緣層，該真空容器的內(nèi)部具有一對(duì)可分開(kāi)的電極；本發(fā)明還提供一種采用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置。
在本發(fā)明中，接地真空容器意指一種真空容器，該容器是接地的，因而在維修和檢查本發(fā)明的開(kāi)關(guān)或開(kāi)關(guān)裝置時(shí)工人可以安全地觸摸該真空容器。而且絕大部分的真空容器必須用導(dǎo)電材料或具有導(dǎo)電涂層的材料制作。
在本發(fā)明中通過(guò)在真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層可以防止在斷路時(shí)電弧中發(fā)射的離子或電子從真空容器流入地。在本發(fā)明中，絕緣層最好是陶瓷，可以用Al2O3或ZrO2作陶瓷。絕緣層可以噴涂、熔噴、涂敷或粘接上。另外，絕緣層不需要覆蓋整個(gè)表面，可以涂在真空容器的靠近電弧屏蔽罩開(kāi)口部分的內(nèi)表面上。作為本發(fā)明的實(shí)施例，下面說(shuō)明用等離子體熔噴法形成薄膜的例子。等離子體熔噴法是在2000℃以上的高溫下溶化陶瓷，然后將熔化的陶瓷噴涂在真空容器的內(nèi)表面上，由此形成膜。內(nèi)表面要用噴砂進(jìn)行預(yù)處理，使其糙化。膜的厚度大于0.1mm，最好在0.1～2.0mm的范圍內(nèi)。雖然膜厚一點(diǎn)好，但是如果膜太厚則會(huì)引起問(wèn)題，即在重復(fù)接通和斷開(kāi)電流時(shí)膜可能會(huì)破裂。也可以采用離子束輻照法來(lái)形成膜而不用等離子體熔噴法。
在本說(shuō)明中，開(kāi)關(guān)意指一種機(jī)器，它的作用是使固定電極和活動(dòng)電極接通和斷開(kāi)。而開(kāi)關(guān)裝置意指一種包含控制裝置的機(jī)器，它由一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)單元、在操作單元、測(cè)量單元、保護(hù)單元和調(diào)節(jié)單元中的一個(gè)或多個(gè)單元以及密封箱內(nèi)的內(nèi)部連接件組成。
另外，在本發(fā)明的中真空度低于10-4乇，低于10-6乇特別是低于10-8乇比較好。對(duì)附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置一個(gè)實(shí)施例的垂直截面圖。
圖2是本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置另一實(shí)施例的垂直截面圖。
圖3是本發(fā)明的真空開(kāi)關(guān)裝置再一實(shí)施例的垂直截面圖。
圖4是本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置又一實(shí)施例的垂直截面圖。
圖5是圖1所示真空開(kāi)關(guān)裝置的前視圖，示出下側(cè)門(mén)打開(kāi)的狀態(tài)。
圖6是電路示意圖，說(shuō)明圖4真空開(kāi)關(guān)的操作。
圖7是側(cè)視橫截面圖，示出用在本發(fā)明中真空開(kāi)關(guān)的主要部分，還示出活動(dòng)電極的接地狀態(tài)。
圖8是側(cè)視橫截面圖，示出用在本發(fā)明中的真空開(kāi)關(guān)的主要部分，還示出活動(dòng)電極的接通狀態(tài)。
圖9是透視圖，示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施例。
圖10是縱向截面圖，示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施例。
圖11是側(cè)視截面圖，示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)的另一實(shí)施例。對(duì)推薦實(shí)施例的說(shuō)明圖1示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置一個(gè)實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)。真空容器101的圓筒形側(cè)壁102用導(dǎo)電材料例如不銹鋼制作。通過(guò)固定在圓筒側(cè)壁上的導(dǎo)電安裝座103將圓筒側(cè)壁102固定于操作隔間104，再通過(guò)導(dǎo)電操作隔間104和支承部分116使圓筒側(cè)壁102接地E。保護(hù)真空開(kāi)關(guān)的保護(hù)板117配置在操作隔間104的上面。另外，還可以將未示出的輪子裝在操作隔間104和支承部分116的底部分，以便可以移動(dòng)操作隔間104和支承部分116。
絕緣子107和107′裝在真空容器101的上部分和下部分，而固定電極105和活動(dòng)電極106分別穿過(guò)絕緣子107和107′?；顒?dòng)電極106經(jīng)伸縮軟管113由絕緣子107′支承。利用操作桿112可以垂直移動(dòng)活動(dòng)電極106。另外，活動(dòng)電極106通過(guò)柔性導(dǎo)體110和柔性導(dǎo)體114電連接于外部電路115。電弧屏蔽罩111靠近固定電極105和活動(dòng)電極106配置，以預(yù)防由于斷路時(shí)產(chǎn)生的電弧碰到真空容器而造成的接地故障。圓筒側(cè)壁102涂有絕緣層120。該絕緣層最好是陶瓷，最好是Al2O3或ZrO2陶瓷。在本發(fā)明的中，用等離子體熔噴法形成薄膜。使陶瓷在2000℃以上的高溫下熔化，然后將熔化的陶瓷噴涂在真空容器的內(nèi)表面上，由此形成膜。內(nèi)表面用噴砂進(jìn)行預(yù)處理，使其糙化，然后再進(jìn)行熔噴。膜的厚度大于0.1mm，最好在0.1～0.2mm的范圍內(nèi)。膜的厚度太薄時(shí)，絕緣性能不充分。膜厚一些比較好，但是當(dāng)厚度太厚時(shí)，由于不斷地接通和斷開(kāi)電流，膜可能會(huì)破裂。還可以用離子束輻照方法代替等離子體熔噴法來(lái)形成膜。固定電極105和活動(dòng)電極106氣密地密封于真空容器101內(nèi)。由于在接地的真空容器內(nèi)安裝電極，所以可以縮短其它部件例如操作機(jī)構(gòu)的絕緣距離。
圖2示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置另一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)。
圖2的結(jié)構(gòu)是在圓筒側(cè)壁102內(nèi)配置陶瓷圓筒102′，而不是在圖1真空容器101的圓筒側(cè)壁102的內(nèi)表面上熔噴陶瓷120。本實(shí)施例的效果與圖1的效果相同。
圖3示出本發(fā)明真空開(kāi)關(guān)裝置再一實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施例中，絕緣子108、108′裝在真空容器101的圓筒側(cè)壁102上，另外，柔性導(dǎo)體110和伸縮軟管113配置在真空容器101內(nèi)?；顒?dòng)電極106和伸縮軟管由絕緣子109絕緣。電弧屏蔽罩111連接于絕緣子109。在電弧屏蔽罩111和圓筒側(cè)壁102上噴涂絕緣層120。絕緣層最好是陶瓷，最好是Al2O3或ZrO2陶瓷。另外，絕緣子108、108′配置在容器的側(cè)面。
如圖4所示，開(kāi)關(guān)裝置包括真空容器4，該容器4包含固定電極5、活動(dòng)電極7和負(fù)載導(dǎo)體9；操作隔間17，具有用于操作活動(dòng)葉板30和活動(dòng)電極7的操作機(jī)構(gòu)部分；導(dǎo)體隔間18，包括負(fù)載側(cè)的導(dǎo)體9和電纜接頭10等；包含這些部分的金屬開(kāi)關(guān)柜16。
接地的真空容器4用例如不銹鋼制作，其橫截面形狀最好為球面或曲面。其內(nèi)表面噴涂一絕緣涂層120。這樣，增加了真空容器4的機(jī)械強(qiáng)度，而且真空容器的厚度可以作得薄一些，減小了真空容器的重量。真空開(kāi)關(guān)1裝在開(kāi)關(guān)柜16內(nèi)。開(kāi)關(guān)柜16在真空開(kāi)關(guān)1的上側(cè)和下側(cè)分別具有操作隔間17和導(dǎo)體隔間18。操作隔間17位于真空開(kāi)關(guān)1的上面，可打開(kāi)的門(mén)19裝在前側(cè)。導(dǎo)體隔間18配置在真空容器4的左下側(cè)。
操作隔間17和電纜接頭10位于通過(guò)真空容器的對(duì)角線上。操作隔間17包含用于轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)葉板30和活動(dòng)電極7的操作機(jī)構(gòu)部分。因?yàn)榫S修和檢查操作隔間的工具可以放在操作隔間17的真空容器4上，所以可以容易地進(jìn)行維修和檢查。
開(kāi)關(guān)裝置是一種將斷路功能、絕緣功能、接地功能和總線統(tǒng)一在一個(gè)單元內(nèi)的機(jī)器。即開(kāi)關(guān)裝置主要由固定電極5、接地裝置2的接地電極6和可在它們之間活動(dòng)的活動(dòng)電極7組成。固定電極5連接于內(nèi)部總線8。對(duì)于三相的UVW，有三個(gè)內(nèi)部總線8。內(nèi)部總線8中的各個(gè)總線連接于各個(gè)對(duì)應(yīng)相的總線?；顒?dòng)電極7連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9，負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9連接于伸到真空容器外面的電纜接頭10。另外，活動(dòng)電極7機(jī)械上連接于下面要說(shuō)明的活動(dòng)葉板30上。利用該活動(dòng)葉板30的運(yùn)動(dòng)可使活動(dòng)電極7沿垂直方向或水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該活動(dòng)葉板30可用裝在操作隔間17中的操作機(jī)構(gòu)部分驅(qū)動(dòng)。
圖5是圖4開(kāi)關(guān)裝置的前視圖，在可開(kāi)門(mén)19中的接地裝置的接地導(dǎo)體6通過(guò)柔性導(dǎo)體38連接于公共接地導(dǎo)體24。公共接地導(dǎo)體24的兩個(gè)端部均固定于配電盤(pán)16。圖5的開(kāi)關(guān)裝置由三個(gè)電路開(kāi)關(guān)裝置組成，對(duì)電路開(kāi)關(guān)裝置中的各個(gè)開(kāi)關(guān)裝置配置用于UVW相的三個(gè)真空開(kāi)關(guān)。因此，圖4的開(kāi)關(guān)裝置總共由9個(gè)真空開(kāi)關(guān)組成。電纜接頭10連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9，此點(diǎn)圖中未示出。第二電路開(kāi)關(guān)裝置各個(gè)相的各個(gè)電流互感器配置在電纜接頭10上。如果需要還可以在其它的第一和第三電路開(kāi)關(guān)裝置上設(shè)置電流互感器。
下面參照?qǐng)D6說(shuō)明本發(fā)明開(kāi)關(guān)裝置的操作。當(dāng)活動(dòng)電極7從固定電極5移到接地電極39時(shí)，它可以停在圖6所示的四個(gè)位置上。在接通位置Y1電流導(dǎo)通，活動(dòng)電極7在此位置接觸固定電極5。用操作機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)葉板30時(shí)，活動(dòng)電極7可轉(zhuǎn)到如圖所示的比接通位置Y1更低的一側(cè)，與固定電極5分開(kāi)，并可以停在位置Y2。在此斷開(kāi)位置Y2，活動(dòng)電極7停在此位置上，直至接觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧熄滅。在理想地完成斷開(kāi)后，操作者另外地操作，使活動(dòng)電極7移到可以進(jìn)行檢查的絕緣位置。停止時(shí)間等于電弧從產(chǎn)生到熄滅的時(shí)間。使活動(dòng)電極7進(jìn)一步向下側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，與固定電極5分開(kāi)，以保持足夠的分開(kāi)距離，不致造成雷電擊穿和使位于負(fù)載導(dǎo)體側(cè)的工人受到電擊，并停在絕緣位置Y3。
在活動(dòng)電極停在Y2和Y3位置的狀態(tài)下，可以利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力使活動(dòng)接觸點(diǎn)轉(zhuǎn)到位置Y2或轉(zhuǎn)到接地位置。活動(dòng)電極7可以進(jìn)一步向下側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，而在接地位置Y4與接地電極接觸。然后可向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，使活動(dòng)電極7再定位于位置Y3、Y2或Y1。活動(dòng)電極可以從斷開(kāi)位置Y2移到接地位置Y4，除去絕緣位置Y3。
當(dāng)活動(dòng)電極7在高度絕緣的真空中從固定電極5轉(zhuǎn)到接地電極39時(shí)，通過(guò)一次轉(zhuǎn)動(dòng)操作，活動(dòng)電極7可以定位于4個(gè)位置?？梢詫蓚€(gè)或多個(gè)功能(斷開(kāi)、絕緣、接地)賦與一個(gè)真空開(kāi)關(guān)。結(jié)果是，雖然傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)裝置對(duì)應(yīng)于每個(gè)功能需要許多部件，但是可以用一個(gè)真空開(kāi)關(guān)執(zhí)行許多功能，因而減少了部件數(shù)目。
因?yàn)楣潭姌O5、活動(dòng)電極7和接地電極39均放在一起，處于一個(gè)地方，所以和常規(guī)工藝比較，真空開(kāi)關(guān)的尺寸可以作得比較小。在不同的電力輸送連接系統(tǒng)例如具有雙電力線系統(tǒng)的雙線電力接收系統(tǒng)中設(shè)置絕緣位置Y3的情況下，當(dāng)線系統(tǒng)中的一個(gè)線系統(tǒng)的相開(kāi)關(guān)裝置操作在接通位置Y1，而其中另一個(gè)線系統(tǒng)的相開(kāi)關(guān)裝置位于絕緣位置Y3，處于備用狀態(tài)時(shí)，如果工人觸及負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9則是安全的。另外，因?yàn)榭梢赃B續(xù)地進(jìn)行從備用到工作或從工作到備用的開(kāi)關(guān)操作，所以操作速度快，容易操作。而且，不需要裝備防止錯(cuò)誤操作的稱(chēng)作聯(lián)鎖件的機(jī)構(gòu)。
而且，由于利用電流互感器13來(lái)檢測(cè)傳導(dǎo)電流并操作保護(hù)繼電器14使未示出的操作機(jī)構(gòu)部分脫開(kāi)，所以可以適應(yīng)電力線系統(tǒng)中發(fā)生的事故。
下面參照?qǐng)D7和8說(shuō)明本發(fā)明開(kāi)關(guān)裝置一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作。活動(dòng)電極7配置在接地電極39和固定電極5之間，而活動(dòng)電極通過(guò)活動(dòng)連接的金屬件44由陶瓷作的活動(dòng)絕緣圓筒45支承?；顒?dòng)絕緣圓筒45的一個(gè)端部由活動(dòng)支承金屬件46支承，該活動(dòng)支承金屬件46又由活動(dòng)葉板30支承。該活動(dòng)葉板30穿過(guò)支承板47、并伸到外邊。支承板47固定于真空容器4?；顒?dòng)葉板30由可膨脹的活動(dòng)伸縮軟管48包圍。活動(dòng)伸縮管48的一端連接于支承金屬件46，而其另一端連接于活動(dòng)支承板47?；顒?dòng)葉板30能夠水平地和垂直地轉(zhuǎn)動(dòng)?；顒?dòng)電極7配置在活動(dòng)葉板30的頂端部，它通過(guò)裝在操作隔間17中的操作機(jī)構(gòu)部分的驅(qū)動(dòng)而可以繞作為支點(diǎn)的主軸49轉(zhuǎn)動(dòng)。操作軸50連接在活動(dòng)葉板30和操作機(jī)構(gòu)部分之間。活動(dòng)電極7的兩端具有接觸固定電極5和接地電極39的接觸點(diǎn)。
活動(dòng)電極7的頂端和負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9由柔性導(dǎo)體22連接。負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9穿過(guò)負(fù)載側(cè)的由陶瓷材料作的襯套21，并連接于電纜接頭10。負(fù)載側(cè)的密封金屬件53配置在負(fù)載側(cè)襯套21的端部分，該負(fù)載側(cè)密封金屬件53被焊接在金屬容器4的開(kāi)口上，從而受到支承。在曝露在真空容器4外部分和電纜接頭10之間的負(fù)載側(cè)襯套21的陶瓷表面上形成一層接地金屬層54，使得漏電流可以經(jīng)真空容器4流入地。由于采取這種安全措施，即使工人觸摸到電纜接頭的附近也不會(huì)有危險(xiǎn)。柔性導(dǎo)體可以是束狀導(dǎo)體、編織的導(dǎo)體或成層的導(dǎo)體。最好用薄銅板疊層件作的導(dǎo)體，這種導(dǎo)體易于防止真空中金屬與金屬的粘接。
為在接通活動(dòng)電極7時(shí)防止電流從活動(dòng)電極7流到驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在活動(dòng)電極7和活動(dòng)葉板30之間配置絕緣陶瓷。這樣，電流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的熱量還可經(jīng)陶瓷發(fā)散，該陶瓷具有相當(dāng)高的熱導(dǎo)率。
在這種結(jié)構(gòu)中按如下方法形成接地裝置2。接地電極6和接地側(cè)導(dǎo)體37連接于接地側(cè)金屬件31的一個(gè)端側(cè)面。開(kāi)口的用陶瓷材料作的接地側(cè)襯套32連接于接地側(cè)金屬件31的另一個(gè)端側(cè)面。在接地側(cè)襯套32的外周面上形成凸出部33；連接于該凸出部33的接地側(cè)密封金屬件34焊接在真空容器4上。接地側(cè)伸縮軟管35、彈簧36和接地側(cè)導(dǎo)體37配置在接地側(cè)襯套內(nèi)。接地側(cè)導(dǎo)體37穿過(guò)接地側(cè)底部金屬件31伸到外邊，接地側(cè)底部金屬件31的端部分通過(guò)接地導(dǎo)體38用螺釘連接于上述公共接地導(dǎo)體24。接地導(dǎo)體38由柔性導(dǎo)體組成，因而即使接地側(cè)導(dǎo)體37移動(dòng)，也能使真空容器接地。接地電極39固定于接地側(cè)導(dǎo)體37的相對(duì)端部。當(dāng)接地側(cè)底部金屬件31推動(dòng)接地電極39時(shí)，接地側(cè)伸縮管35便隨彈簧36壓縮。此時(shí)可利用彈簧的壓縮力將接地電極39推向活動(dòng)電極7。
在固定電極5和接地電極39之間的接觸表面最好在活動(dòng)電極的沖程邊緣是傾斜的。這樣便可以減小固定電極5和接地電極39之間的間隙，因而真空容器的尺寸也可以作得較小。
固定電極5經(jīng)連接端子的連接金屬件41固定于用陶瓷材料作的絕緣圓筒42。用于支承固定絕緣圓筒42另一端部的固定金屬件用焊接材料固定于真空容器。固定連接金屬件41和固定支承金屬件43均預(yù)先固定于固定絕緣圓筒42的兩端，將連接端子板27配置在真空容器4的內(nèi)表面上，然后再使固定支承金屬件43連接于該端子板27。
參照?qǐng)D7，活動(dòng)電極7接觸接地電極39的位置是接地位置Y4，接地電極總是受到彈簧36向活動(dòng)電極的方向的推壓。參考圖8，活動(dòng)電極7與固定電極5接觸的位置是接通位置Y1，在此位置，活動(dòng)電極7也連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9。
在接通位置Y1，活動(dòng)電極7接觸固定電極5，而且也連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9。在這種情況下，因?yàn)殡娏?jīng)固定電極5和柔性導(dǎo)體22從活動(dòng)電極7輸送到負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9，所以電流路徑與常規(guī)電流路徑相比顯著縮短。結(jié)果，電阻減小，電力損失及產(chǎn)生的熱量也減小相應(yīng)于電阻減小的量。
另一方面，當(dāng)活動(dòng)電極位于接通位置Y1時(shí)，電力總是被輸送到負(fù)載，而且操作時(shí)間長(zhǎng)于在其它位置的時(shí)間。當(dāng)活動(dòng)電極7與負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9接觸時(shí)，活動(dòng)電極7和負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9很可能會(huì)熔化接合在一起。
在本發(fā)明中，活動(dòng)電極7不在負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9上滑動(dòng)，而且負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9和活動(dòng)電極7彼此用柔性導(dǎo)體22連接。所以活動(dòng)電極7和負(fù)載側(cè)導(dǎo)體不會(huì)熔化接合在一起。
可以用本發(fā)明的開(kāi)關(guān)裝置而沒(méi)有接地位置和絕緣位置。當(dāng)去掉這些位置時(shí)，真空容器和操作機(jī)構(gòu)部分其尺寸可以作得較小，因而整個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的尺寸可以作得較小。
因?yàn)榛顒?dòng)電極7和負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9彼此用柔性導(dǎo)體22連接，所以活動(dòng)電極7以最短的距離連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9和電纜接頭10。結(jié)果，電阻減小，因而在真空容器內(nèi)產(chǎn)生的熱量也減小相應(yīng)量。另外，因?yàn)椴捎萌嵝詫?dǎo)體22，所以即使活動(dòng)電極7電連接于負(fù)載側(cè)導(dǎo)體9，活動(dòng)電極7也能水平地移動(dòng)。
在圖7和8所示的實(shí)施例中，絕緣子42配置在活動(dòng)電極7的沖程方向。因此即使活動(dòng)電極7打擊在固定接觸點(diǎn)5上，固定接觸點(diǎn)5也能反抗碰撞力推壓活動(dòng)電極7。
在圖9～11中示出本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖9～11所示的真空開(kāi)關(guān)包括分隔成兩部分的真空容器。圖9是透視圖，示出本實(shí)施例的真空開(kāi)關(guān)。圖10是縱向截面圖，示出本實(shí)施例的真空開(kāi)關(guān)。圖11是側(cè)視截面圖，示出本實(shí)施例的真空開(kāi)關(guān)。
第一真空容器201的圓筒側(cè)壁203用導(dǎo)電材料制作，例如用不銹鋼制作，該側(cè)壁固定于絕緣隔離件207的部分和絕緣隔離件208的部分，并由該兩部分支承。第二真空容器202的圓筒側(cè)壁204用導(dǎo)電材料例如不銹鋼制作，該側(cè)壁204固定于絕緣隔離件208的部分和絕緣隔離件209的部分，并由該兩部分支承。金屬固定框架207a、208a和209a配置在絕緣隔離件207、208和209的外周面上，側(cè)壁203由固定框架207a和208a固定，而側(cè)壁204由固定框架208a和209a固定。接地支承部分207b、208b、208c和209b配置在固定框架207a、208a和209a上，側(cè)壁204經(jīng)未示出的操作隔間接地。
導(dǎo)體214配置在絕緣隔離件208的中央部分，固定電極210裝在第一真空容器201的內(nèi)部?；顒?dòng)電極211對(duì)著固定電極210配置，從而形成斷路器。用絕緣材料作的活動(dòng)葉板215連接于未示出的操作隔間，從而可使活動(dòng)電極211繞支點(diǎn)215a轉(zhuǎn)動(dòng)。活動(dòng)葉板215連接于伸縮管218。
設(shè)置電弧屏蔽件216，使其包圍固定電極210和活動(dòng)電極211的外圍，電弧屏蔽件216延伸到靠近絕緣隔離件207的位置。帽沿部分22配置在活動(dòng)葉板215和伸縮軟管218的連接部分和電弧屏蔽罩216之間，以防止電弧串游到伸縮軟管218后側(cè)。另外，圓筒部分217的內(nèi)表面和電板屏蔽罩216的開(kāi)口部分噴涂一層絕緣膜290，用熔噴法噴涂從陶瓷、氧化鋁(Al2O3)和氧化鋯(ZrO2)中選出的至少一種材料來(lái)形成這種膜，以保護(hù)內(nèi)表面，防止電弧從電弧屏蔽罩216的開(kāi)口部分漏出。
在本實(shí)施例中，用等離子體熔噴法噴涂此膜。等離子體熔噴法是，在高于2000℃的溫度下熔化陶瓷，然后再將熔化的陶瓷噴涂到真空容器的內(nèi)表面上形成膜。內(nèi)表用噴砂進(jìn)行預(yù)處理，使其糙化。膜的厚度設(shè)定為1.0mm。膜的厚度最好在0.1～2.0mm之間。還可以用離子束輻射方法來(lái)形成膜，代替等離子體熔噴法。
配置負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219，使其延伸方向與活動(dòng)葉板215的延伸方向相同，負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219和活動(dòng)電極211彼此用柔性導(dǎo)體213連接。在對(duì)著鍘載側(cè)導(dǎo)體的位置形成凸出部分205，當(dāng)負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219需要在相對(duì)側(cè)接地時(shí)，用此凸出部分205配置負(fù)載側(cè)導(dǎo)體。
因?yàn)閿嗦菲魇怯墒够顒?dòng)葉板215繞上述支點(diǎn)215a轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的，所以可將負(fù)載側(cè)導(dǎo)體配置在第一真空容器的一側(cè)，而將包含絕緣子和接地裝置的第二真空容器配置在另一側(cè)。這樣，真空開(kāi)關(guān)裝置的尺寸可以作得更小。另外，因?yàn)榘瑪嗦菲鞯牡谝徽婵杖萜骱桶ń^緣子及接地裝置的第二真空容器彼此用絕緣隔離件連接，所以提高了絕緣性能的可靠性。又因?yàn)閿嗦菲?、絕緣子和接地裝置是分開(kāi)組裝的，所以增加了組裝開(kāi)關(guān)裝置的自由度。
負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219固定于陶瓷材料作的負(fù)載側(cè)襯套220和側(cè)壁203的固定頂部，并由該二者支承。電流互感器221配置在負(fù)載側(cè)襯套220的外周面上。端子222形成在負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219的延長(zhǎng)線上，該端子的外側(cè)固定于陶瓷材料作的絕緣子并由該絕緣子支承。負(fù)載側(cè)導(dǎo)體219連接于電纜接頭223，該電纜接頭223在導(dǎo)體214、活動(dòng)電極210和固定電極211的準(zhǔn)直方向延伸。導(dǎo)體224穿過(guò)絕緣隔離件207的中央部分，以便形成測(cè)量電壓的端子。如上所述，連接端子225便可以測(cè)量電壓。
測(cè)量第一真空容器真空度的真空計(jì)226固定于接地側(cè)壁203。該真空計(jì)是硫控式真空計(jì)，固定于金屬容器的側(cè)壁203。
接地裝置230和絕緣子240配置在第二真空容器202內(nèi)。接地裝置230的固定電極231連接于導(dǎo)體214，該固定電極231經(jīng)柔性導(dǎo)體235電連接于絕緣子240的固定電極242。該固定電極242固定于絕緣子241并由其支承，該絕緣子241固定于裝在總線側(cè)導(dǎo)體250上的凸出部206和側(cè)壁204上?；顒?dòng)電極232與固定電極231相對(duì)配置，該活動(dòng)電極通過(guò)桿234的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以接觸和脫離固定電極，該桿234由未示出的驅(qū)動(dòng)器操作。伸縮軟管233配置在側(cè)壁204上的圓筒部分236和活動(dòng)電極232之間，以保持第二真空容器202的氣密性。絕緣子240的活動(dòng)電極242與固定電極241相對(duì)配置，該活動(dòng)電極利用桿244的往復(fù)運(yùn)動(dòng)可以接觸和脫離固定電極241，該桿由未示出的驅(qū)動(dòng)器操作。伸縮軟管243配置在側(cè)壁204上的圓筒部分246和活動(dòng)電極242之間，以保持第二真空容器202的氣密性。測(cè)量第二真空容器202真空度的真空計(jì)250固定于側(cè)壁204。真空計(jì)250由共軸電極251和圍繞共軸電極配置的磁場(chǎng)發(fā)生線圈或環(huán)形磁鐵252組成，與真空計(jì)226相似。共軸電極251的內(nèi)電極連接于一個(gè)電源電路，利用該電源電路將一個(gè)負(fù)直流電壓加在內(nèi)電極上。在此實(shí)施例中，因?yàn)榈谝徽婵杖萜?01和第二真空容器裝有真空計(jì)226和250，所以可以監(jiān)測(cè)供電期間的真空度。當(dāng)真空度下降到10-4以下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生警報(bào)，或?qū)⒁粋€(gè)信號(hào)送到監(jiān)測(cè)單元，因?yàn)榻^緣性能下降，此時(shí)，真空度下降到低于10-4乇的意義是真空度變成例如10-3乇。
在本實(shí)施例的真空開(kāi)關(guān)中，因?yàn)榛顒?dòng)葉板215和桿234、244配置在同一方向，所以驅(qū)動(dòng)器均可以裝在操作隔間中，這樣，機(jī)器的制作簡(jiǎn)單，尺寸小。另外，從組裝的角度看，因?yàn)轵?qū)動(dòng)器均從操作隔間一側(cè)進(jìn)行組裝，所以組裝工作易于進(jìn)行。再則，因?yàn)闇y(cè)量裝置例如真空計(jì)、電流互感器等配置在活動(dòng)葉板一側(cè)，所以它們也能組裝在操作隔間一側(cè)，因而可以組裝機(jī)器，提高了組裝效率。
總線側(cè)導(dǎo)體262經(jīng)連接部分261連接于總線連接部分262。該總線連接部分262由三相的連接部分組成，配置在第一真空容器201和第二真空容器202排列的方向。真空計(jì)內(nèi)的空間與真空容器相通，因而通過(guò)測(cè)量或經(jīng)常監(jiān)測(cè)真空容器的真空壓力可以提高真空開(kāi)關(guān)的安全性和可靠性。作為真空計(jì)本身，還可以應(yīng)用用在真空斷路器中的常規(guī)裝置以及類(lèi)似的裝置。絕緣隔離件207、209和襯套220可以作成同樣形狀，因而使部件具有通用性?？梢猿ソ^緣隔離件208。在這種情況下，為保護(hù)伸縮軟管233、234不受活動(dòng)電極211與固定電極分開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧的損害，可使電弧屏蔽罩237、247配置在位于內(nèi)周側(cè)的伸縮軟管233、234的內(nèi)表面上。電弧屏蔽罩上噴涂絕緣層，用熔噴法噴涂至少一種從陶瓷、氧化鋁(Al2O3)或氧化鋯(ZrO2)中選出的材料。下面說(shuō)明按上述方式制作的開(kāi)關(guān)裝置的操作。在送電期間，從連接部分262得到的電力經(jīng)總線側(cè)導(dǎo)體260、導(dǎo)體245、導(dǎo)體214、固定電極210、活動(dòng)電極211、柔性導(dǎo)體213和襯套220輸送到負(fù)載側(cè)。
當(dāng)總線側(cè)或負(fù)載側(cè)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)未示出的檢測(cè)器送出的信號(hào)便從控制單元輸出一個(gè)斷開(kāi)斷路器的信號(hào)；使驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)葉板215。由于活動(dòng)葉板215的轉(zhuǎn)動(dòng)，活動(dòng)電極210便從接通位置轉(zhuǎn)到斷開(kāi)位置，使電路斷開(kāi)。此時(shí)，在固定電極210和活動(dòng)電極211之間產(chǎn)生電弧。然而因?yàn)樵诘谝徽婵杖萜?02中配置了電弧屏蔽罩216，所以電弧屏蔽罩216可以屏蔽大部分電弧，從而可以保護(hù)側(cè)壁203。雖然電弧屏蔽罩216在活動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的部分具有開(kāi)口部分，但該開(kāi)口受到用熔噴法形成的絕緣層的保護(hù)，使得電弧不會(huì)經(jīng)該開(kāi)口漏出。因?yàn)閿嗦菲魇菙嚅_(kāi)的，所以根據(jù)控制單元來(lái)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)器可以移動(dòng)絕緣子240的桿244。使活動(dòng)電極242與固定電極241分開(kāi)，電路變成絕緣狀態(tài)。然后使接地裝置230的桿234移動(dòng)；使活動(dòng)電極232與固定電極接觸而接地。另外，因?yàn)閿嗦菲?、絕緣子和接地裝置可以分開(kāi)組裝，因而組裝開(kāi)關(guān)裝置的自由度增加。在上述實(shí)施例的真空開(kāi)關(guān)中，因?yàn)榛顒?dòng)葉片和桿配置在同一方向，或者因?yàn)闇y(cè)量裝置例如真空計(jì)、電流互感器等配置在活動(dòng)葉片側(cè)，所以它們可以在操作隔間一側(cè)進(jìn)行組裝，因而可以組裝機(jī)器，提高了組裝效率。
本發(fā)明的實(shí)施例如下(1)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，只在靠近電弧屏蔽罩開(kāi)口部分的部分噴涂有絕緣層。
(2)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，絕緣層是陶瓷。
(3)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，凸出位置部分配置在連接于活動(dòng)電極的陶瓷中，以防止金屬粒子和電子進(jìn)入伸縮軟管側(cè)。
(4)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，絕緣層是Al2O3或ZrO2。
(5)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，伸縮軟管由具有絕緣層的屏蔽件覆蓋。
(6)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，用等離子體熔噴法形成的涂層膜的厚度在0.1～2.0mm的范圍內(nèi)。
(7)一種真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，僅靠近電弧屏蔽件開(kāi)口部分的部分才噴涂絕緣層。
(8)一種真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，絕緣層是陶瓷。
(9)一種真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，凸出位置部分配置在連接于活動(dòng)電極的陶瓷中，以防止金屬粒子和電子進(jìn)入伸縮軟管側(cè)。
(10)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，絕緣層是Al2O3或ZrO2。
(11)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，伸縮軟管由具有絕緣涂層的屏蔽件覆蓋。
(12)一種真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，用等離子體熔噴法形成的涂層膜厚度在0.1～2.0mm之間。
按照本發(fā)明的開(kāi)關(guān)和開(kāi)關(guān)裝置，制作金屬材料作的真空容器，使該容器接地和使其內(nèi)表面具有絕緣涂層，由此可形成一種具有高可靠性的開(kāi)關(guān)裝置，此開(kāi)關(guān)裝置可以確保工人在維修和檢查期間的安全，并可以減小斷路時(shí)流入接地容器的電流。
權(quán)利要求
1.一種真空開(kāi)關(guān)，包括一對(duì)可以在接地真空容器內(nèi)分開(kāi)的電極，其特征在于，在上述真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
2.如權(quán)利要求1所述的真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，圍繞該一對(duì)電極配置電弧屏蔽罩，在靠近上述電弧屏蔽罩開(kāi)口部分的真空容器內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
3.一種真空開(kāi)關(guān)，包括用于裝入斷路器的第一接地真空容器和用于裝入絕緣子和接地裝置的第二接地真空容器，上述第一真空容器和上述第二真空容器用絕緣隔離件進(jìn)行電絕緣，其特征在于，在上述第一接地真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
4.一種真空開(kāi)關(guān)，包括位于接地真空容器內(nèi)的固定電極和接地電極，以及接觸和脫離上述兩種電極的活動(dòng)電極，上述活動(dòng)電極可被操作而定位在以下四個(gè)位置活動(dòng)接觸點(diǎn)接觸固定接觸點(diǎn)的接通位置Y1；活動(dòng)接觸點(diǎn)脫離與固定接觸點(diǎn)接觸的斷開(kāi)位置Y2；活動(dòng)接觸點(diǎn)保護(hù)絕緣的絕緣位置Y3；和活動(dòng)接觸點(diǎn)接觸接地電極的接地位置；或者，活動(dòng)電極在上述固定電極和上述接地電極之間移動(dòng)時(shí)可以定位在除位置Y4外的三個(gè)位置，其特征在于在上述真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的真空開(kāi)關(guān)，其特征在于，上述絕緣層是陶瓷。
6.一種真空開(kāi)關(guān)裝置，包括真空開(kāi)關(guān)和控制單元，該開(kāi)關(guān)具有裝入斷路器的第一接地真空容器以及裝入絕緣子和接地裝置的第二接地真空容器，上述第一真空容器和上述第二真空容器用絕緣隔離件使其相互電絕緣；該控制單元用于控制上述操作機(jī)構(gòu)，其特征在于，在上述第一接地真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
7.一種真空開(kāi)關(guān)裝置，包括位于一個(gè)接地真空容器內(nèi)的固定電極和接地電極；可接觸和可脫離上述兩種電極的活動(dòng)電極；上述活動(dòng)電極可被操作而定位在以下四個(gè)位置活動(dòng)接觸點(diǎn)接觸固定接觸點(diǎn)的接通位置Y1；活動(dòng)接觸點(diǎn)脫離與固定接觸點(diǎn)接觸的斷開(kāi)位置Y2；活動(dòng)接觸點(diǎn)保持絕緣的絕緣位置；活動(dòng)接觸點(diǎn)接觸接地電極的接地位置Y4，或者，上述活動(dòng)電極在上述固定電極和上述接地電極之間移動(dòng)時(shí)可以定位在除位置Y4的三個(gè)位置上，其特征在于，在上述真空容器的內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
8.如權(quán)利要求6～7中任一項(xiàng)所述的真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，圍繞斷路器的一對(duì)電極配置電弧屏蔽罩，并在靠近上述電弧屏蔽罩開(kāi)口部分的真空容器內(nèi)表面上噴涂絕緣層。
9.如權(quán)利要求6～8中任一項(xiàng)所述的真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，圍繞接地電極或接地裝置形成絕緣層。
10.如權(quán)利要求6～9中任一項(xiàng)所述的真空開(kāi)關(guān)裝置，其特征在于，上述絕緣層是陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種真空開(kāi)關(guān),這種開(kāi)關(guān)可以確保工人在維修和檢查時(shí)的安全,并具有高可靠性;再一個(gè)目的是提供用這種真空開(kāi)關(guān)的真空開(kāi)關(guān)裝置。利用一種真空開(kāi)關(guān)和真空開(kāi)關(guān)裝置可以達(dá)到上述目的,在這種真空開(kāi)關(guān)中,一對(duì)可分開(kāi)的電極配置在接地的真空容器內(nèi),并且在該真空容器的內(nèi)表面上噴涂一層絕緣層。
文檔編號(hào)H01H1/58GK1272950SQ99801009
公開(kāi)日2000年11月8日 申請(qǐng)日期1999年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月2日
發(fā)明者森田步, 辻雅薰, 谷水徹, 梶原悟, 小室勝博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所