專利名稱：一種氣體絕緣開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于中高電壓即電壓大于1000伏特的氣體絕緣開關(guān)裝置，具有改進了的性能和特征。具體地說，根據(jù)本發(fā)明的裝置由于其創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，可按照一種簡單、有效且緊湊的解決方案使所要求的電氣開關(guān)的運行最優(yōu)化。
此外，必需的開關(guān)動作是通過執(zhí)行裝置來完成的，執(zhí)行裝置包括用機械方法連接到活動觸頭的機械或液壓類型的執(zhí)行元件，活動觸頭借助于適當?shù)牟僮鞑考磉\動。
已知技術(shù)的執(zhí)行裝置中通常需要有復雜的傳動系統(tǒng)將運動傳遞到活動觸頭。尤其是，隔離的開關(guān)動作需要一個或多個活動觸頭的協(xié)調(diào)運動，因此隔離觸頭的斷開/閉合以預定的順序發(fā)生。這樣通常就必須要有復雜的聯(lián)接機構(gòu)和/或復雜的執(zhí)行和控制系統(tǒng)，尤其是在多棒系統(tǒng)上進行隔離時。
由于運動部件的機械復雜性，必須要進行維護以保持標準性能和確保運動的可重復性，補償由系統(tǒng)磨損和老化所引起的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標是要提供一種氣體絕緣開關(guān)裝置，其中的電氣開關(guān)操作尤其是隔離操作是以一種簡單和易于控制的方式進行的。
在此目標范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個目的是要提供一種相對于已知技術(shù)的裝置來說機械復雜性較低和結(jié)構(gòu)較簡單的氣體絕緣開關(guān)裝置。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種氣體絕緣開關(guān)裝置，其中隔離的開關(guān)動作是利用數(shù)目較少的機械部件來實現(xiàn)的。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種尺寸較小、占據(jù)空間較少的氣體絕緣開關(guān)裝置。
本發(fā)明的另一個目的是要提供一種高可靠性的、比較容易制造且成本具有競爭力的氣體絕緣開關(guān)裝置。
在下文中將變得更加清楚的目標、以及這些和其它目的通過一種氣體絕緣開關(guān)裝置來實現(xiàn)，該開關(guān)裝置包括用來容納第一端子的第一套管和容納第二端子的第二套管，以及里面裝有一斷路單元的第一殼體，其特征在于，所述第一殼體中包含至少一個第一隔離單元，所述第一隔離單元帶有電連接到所述斷路單元的第一固定觸頭和處于接地電位的第二固定觸頭，以及電連接到第一端子并可與所述第一和第二固定觸頭連接的第一活動觸頭，所述活動觸頭固定到一旋轉(zhuǎn)操作部件上并可剛性地與其一起轉(zhuǎn)動，可以與所述第一活動觸頭連接的固定觸頭位于所述活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可以是用于單棒或多棒系統(tǒng)、帶有單極或三極執(zhí)行裝置的單部或多部類型。
因此在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，隔離動作是通過活動觸頭繞旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的。實際上構(gòu)成第一端子的轉(zhuǎn)動延長部分的活動觸頭通過轉(zhuǎn)動與兩個對應(yīng)固定觸頭中的一個連接/分開，以實現(xiàn)第一端子的隔離和接地開關(guān)動作，或使其保持電氣連接?；顒佑|頭還可以處于一中間位置，使第一端子只是被隔離而不接地。為了達到上述目的，活動觸頭和固定觸頭的相互位置布置成可使要與活動觸頭末端接合的固定觸頭末端位于由所述活動觸頭末端旋轉(zhuǎn)所形成的平面上。為了簡單起見，當在本發(fā)明中提到固定觸頭和活動觸頭的相對位置時，總是指固定觸頭末端和可與之連接的活動觸頭末端的相對位置。
通過適當?shù)剡x定固定觸頭和活動觸頭的位置，可以使隔離單元以及整個裝置所需要的空間減到最小，同時保持隔離的開關(guān)動作易于進行。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的另一個優(yōu)點在于它實際上形成一個可方便地運送到安裝現(xiàn)場的預制組件。
在根據(jù)本發(fā)明的裝置中，第一隔離單元100設(shè)在輸入套管40和殼體1之間，并位于套管40本身的底部。如圖3和4中所詳細示出的，隔離單元100包括一殼體99，帶有基本上是球形的中間部分和兩個相對的端部97、98，其中端部97和98在結(jié)構(gòu)上分別連接到殼體1和第一套管40上。所述隔離單元100還包括電連接到斷路單元4的第一固定觸頭96、設(shè)置在球形殼體99上并處于接地電位的第二固定觸頭95、以及第一活動觸頭94。與輸入端子2電連接的活動觸頭94固定在旋轉(zhuǎn)操作部件93上，且剛性地與之一起轉(zhuǎn)動。具體地說，旋轉(zhuǎn)操作部件93是由用絕緣材料制成的轉(zhuǎn)軸93構(gòu)成，并通過在圖3中以標號90示意性表示的執(zhí)行元件如受到適當控制的電動機驅(qū)動轉(zhuǎn)動。其優(yōu)點在于，絕緣轉(zhuǎn)軸93的一端連接到輸入端子2，并充當所述端子2的支撐結(jié)構(gòu)，因此可避免使用額外的支撐件。
在一優(yōu)選實施例中，根據(jù)一種在結(jié)構(gòu)和功能上簡單及有效的方案，活動觸頭94由一旋片構(gòu)成，旋片用鍵固定在絕緣轉(zhuǎn)軸93上并基本上垂直于所述轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)軸線；此外，活動觸頭94、第一固定觸頭96和第二固定觸頭95布置成可使得所述固定觸頭的末端位于由活動觸頭94的末端旋轉(zhuǎn)所形成的旋轉(zhuǎn)平面上。在正常工作狀態(tài)下，活動觸頭94與固定觸頭96連接從而確定輸入端子2和斷路單元4之間的電氣連接。通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸93來進行輸入端子2的隔離和接地開關(guān)操作；于是，剛性連接在轉(zhuǎn)軸93上的活動觸頭94與固定觸頭95連接，從而實現(xiàn)接地連接。根據(jù)結(jié)構(gòu)非常緊湊的這種技術(shù)方案，這種方式可使開關(guān)操作十分簡單，而且只需有限的部件。
這種解決方案的另一個優(yōu)點在于，布置在保護殼體中的隔離單元100處于與空氣介質(zhì)隔絕的狀態(tài)，因此可減少所需要進行的維護；此外，基本上是球形的殼體99可以使所述隔離單元100中的電場分布最優(yōu)化，而無需笨重的結(jié)構(gòu)件。
在與固定觸頭96連接的位置和與固定觸頭95連接的位置之間的活動觸頭94的旋轉(zhuǎn)角可以介于30度至150度之間，更好是在60度和120度之間，在80度和100度之間就最好；尤其是，如圖4所示，所述旋轉(zhuǎn)角大約為90度。此外還可以使活動觸頭94處于既不與固定觸頭95又不與固定觸頭96連接的中間位置，這樣輸入端子2可以在不接地的情況下被隔離。
有利的是，在根據(jù)本發(fā)明裝置的一優(yōu)選實施例中設(shè)有位于殼體1里面并電連接到斷路單元4的第二隔離單元5；如圖所示，隔離單元5布置在斷路單元4相對于第一隔離單元100的另一側(cè)。第二隔離單元5包括與輸出端子3相連的第三固定觸頭6和處于接地電位的第四固定觸頭7。在

圖1所示的情況下，固定觸頭7與處于接地電位的殼體1相連。隔離單元5包括最好是轉(zhuǎn)軸8的第二操作部件，通過用裝置9示意性表示的執(zhí)行元件進行運動，如一受適當控制的電動機。
電連接到斷路單元4的第二活動觸頭10固定在轉(zhuǎn)軸8上，并剛性地與之一起轉(zhuǎn)動。在圖1的實施例中，第二活動觸頭10由一旋片構(gòu)成，該旋片具有扇形外形并用鍵固定在轉(zhuǎn)軸8上?；顒佑|頭10和第三、第四固定觸頭6、7布置成可使得所述固定觸頭的末端位于由活動觸頭10的末端旋轉(zhuǎn)所形成的旋轉(zhuǎn)平面上。在這種情況下，通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸8來進行隔離操作；因此剛性地連接在轉(zhuǎn)軸8上的活動觸頭10與固定觸頭6或7連接，從而分別實現(xiàn)輸出端子3的線路或接地連接。圖1中，活動觸頭10連接到固定觸頭7；因此接地連接是閉合的，而輸出連接是斷開的。
根據(jù)未在圖中示出的另一個可供選擇的實施例，可以有兩個固定在轉(zhuǎn)軸8上的活動觸頭，每個活動觸頭都可以與相應(yīng)的固定觸頭連接。在這種情況下，固定觸頭6位于兩個活動觸頭中一個可與之連接的活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，而固定觸頭7位于可與之連接的另一個活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。此外，兩個活動觸頭以相關(guān)的角度位置固定在轉(zhuǎn)軸8上，使它們不能同時與固定觸頭6和7連接。這樣，借助于轉(zhuǎn)軸8的旋轉(zhuǎn)，可以使比如固定觸頭6與第一活動觸頭之間分開，然后使固定觸頭7與第二活動觸頭連接，從而實現(xiàn)接地連接。如果想要斷開接地連接觸頭和閉合線路觸頭，可以同樣的方式進行。
現(xiàn)在參見圖2介紹用于雙棒系統(tǒng)的氣體絕緣開關(guān)裝置。如前面所介紹的，圖2所示裝置包括其中裝有一隔離單元5和一斷路單元4以及絕緣氣體的殼體1、容納輸入端子2的第一套管40、容納第一輸出端子11的第二套管41。在套管40和殼體1之間有一隔離單元100；此外，該裝置還包括容納第二輸出端子13的第三套管43。在這種情況下，隔離單元5包括與輸出端子11相連的第三固定觸頭21、處于接地電位的第四固定觸頭22、以及與第二輸出端子13相連的第五固定觸頭23。與圖1中的一樣，固定觸頭22與處于接地電位的殼體1相連。隔離單元5包括一轉(zhuǎn)軸8，通過用裝置9示意性表示的執(zhí)行元件如一受到適當控制的電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
電連接到斷路單元4的第二活動觸頭31、第三活動觸頭32和第四活動觸頭33固定在轉(zhuǎn)軸8上，并剛性地與之一起轉(zhuǎn)動。在圖2的實施例中，活動觸頭31、32和33由旋片構(gòu)成，這些旋片具有扇形外形并用鍵固定在轉(zhuǎn)軸8上?；顒佑|頭31、32、33和固定觸頭21、22、23布置成可使得對于每一對觸頭(21、31)、(22、32)和(23、33)來說，固定觸頭都位于相應(yīng)活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。此外，活動觸頭31、32和33以一定的角度設(shè)置固定在轉(zhuǎn)軸8上，要使得當活動觸頭31和/或活動觸頭33與相應(yīng)的固定觸頭21和23連接時，活動觸頭32不能與固定觸頭22連接。通過轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸8來進行輸出端子側(cè)的隔離開關(guān)操作，剛性地連接在轉(zhuǎn)軸8上的活動觸頭31、32和33可與相應(yīng)的固定觸頭21、22和23連接。在圖2中，活動觸頭32與固定觸頭22連接，而活動觸頭31和33與相應(yīng)的固定觸頭21和23分開；因此接地連接是閉合的，而輸出連接是斷開的。
在圖5a-5d中示意性地示出了工作原理，其中活動觸頭由用鍵固定在轉(zhuǎn)軸8上的旋片構(gòu)成。
參見圖5a，示出了活動觸頭32與相應(yīng)的固定觸頭22連接，而活動觸頭31和33與相應(yīng)的固定觸頭分開的情況。通過沿箭頭方向轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸8，接地觸頭斷開，接著活動觸頭31與固定觸頭21連接，使得至輸出端子11的連接閉合(圖5b)。通過沿同一方向進一步轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸8，在觸頭21與31分開之前，活動觸頭33與固定觸頭23連接。這樣，使得至輸出端子13的連接閉合，而同時又使至端子11的連接保持閉合(圖5c)。如果轉(zhuǎn)軸8繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，可以將觸頭31從觸頭21上分開，從而斷開至端子11的連接，并保持至端子13的連接閉合(圖5d)。還可以進行未在圖中示出的一種開關(guān)操作，其中所有活動觸頭都與相應(yīng)的固定觸頭分開，因此可以在不接地的情況下隔離輸出端子。
根據(jù)未在圖中示出的另一個可供選擇的實施例，第二隔離單元5只包含兩個固定在轉(zhuǎn)軸8上的活動觸頭。固定接地觸頭22和其它兩個固定觸頭中的一個如固定觸頭21位于所述活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，該活動觸頭可以交替地與固定觸頭21或固定觸頭22連接；第三個固定觸頭23位于另一個活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上并可與之連接。這兩個活動觸頭以相關(guān)的角度位置固定在轉(zhuǎn)軸8上，可使它們不能同時與觸頭22和23連接，而它們的相關(guān)角度位置卻可以使它們同時與固定觸頭21和23連接。
如前面所指出的，在圖1和2的兩個實施例中，根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置包含一斷路單元4，其中有一容納固定觸頭14和活動觸頭15的斷路室，斷路室的縱向軸線基本上與第二操作部件8的旋轉(zhuǎn)軸線對準。在這種情況下，斷路單元4的斷開/閉合開關(guān)操作是通過該斷路單元的活動觸頭沿該裝置的縱向軸線平移運動來進行的，而輸出端子側(cè)的隔離是通過隔離單元5的活動觸頭繞所述縱向軸線的旋轉(zhuǎn)來進行的。
根據(jù)未在圖中示出的一特定實施例，隔離單元5的操作部件由斷路室的殼體80構(gòu)成。在這種情況下，第二隔離單元5的活動觸頭用鍵固定在斷路室的外表面上，可相對于該裝置的殼體1轉(zhuǎn)動。這種運動是通過執(zhí)行元件如一受到適當控制的電動機來施加的。取決于是單棒還是雙棒系統(tǒng)，固定觸頭和活動觸頭的相互布置方式類似于圖1或2中所示的情況。通過采用這一技術(shù)方案，根據(jù)本發(fā)明的裝置特別緊湊，因為隔離單元5所占的空間沿斷路室分布在殼體1的里面。
如上所述，隔離元件通過適當?shù)膱?zhí)行裝置產(chǎn)生運動，該執(zhí)行裝置最好由一可控的電動機構(gòu)成。尤其是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)對于第一隔離單元100和第二隔離單元5，以及斷路單元4中活動觸頭的運動來說，使用伺服電機在開關(guān)操作的精度和速度方面具有顯著的優(yōu)點?；蛘?，可以使用機械或液壓執(zhí)行裝置。作為選擇或作為補充，也可以給上述執(zhí)行裝置提供手動執(zhí)行裝置，尤其是用于進行緊急情況的手動開關(guān)操作。
根據(jù)本發(fā)明的裝置可以是單極執(zhí)行類型，其中在每個單部上設(shè)有執(zhí)行裝置以進行隔離開關(guān)操作；或者作為選擇，該裝置可以是三極執(zhí)行類型，其中用來在該裝置的三個部上進行隔離開關(guān)操作的動力由單個執(zhí)行裝置提供，該執(zhí)行裝置與各個部的隔離單元機械連接。
這樣構(gòu)思設(shè)計的氣體絕緣開關(guān)裝置可以在本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)進行各種修改和變化；而且所有的構(gòu)造細節(jié)還可以用技術(shù)上等效的元件來替代。實際上，只要與具體的應(yīng)用相適合，根據(jù)需求和技術(shù)狀況，所考慮的構(gòu)造方式以及單獨的部件都可以具有任何形式。
權(quán)利要求
1.一種氣體絕緣開關(guān)裝置，包括用來容納第一端子的第一套管和容納第二端子的第二套管，以及里面裝有一斷路單元的第一殼體，其特征在于，所述第一殼體包含至少一個第一隔離單元，所述第一隔離單元帶有電連接到所述斷路單元的第一固定觸頭和處于接地電位的第二固定觸頭，以及電連接到所述第一端子并可與所述第一和第二固定觸頭連接的第一活動觸頭，所述活動觸頭固定到一旋轉(zhuǎn)操作部件上并可剛性地與其一起轉(zhuǎn)動，可與所述第一活動觸頭連接的所述固定觸頭位于所述活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一隔離單元包括一殼體，帶有基本上是球形的中間部分和兩個相對的端部，所述端部在結(jié)構(gòu)上分別與所述第一殼體和所述第一套管相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述處于接地電位的第二固定觸頭布置在所述球形部分上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一活動觸頭由用鍵固定在所述操作部件上并基本上垂直于所述操作部件的旋轉(zhuǎn)軸線的旋片構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一活動觸頭可以在與所述第一固定觸頭連接的第一位置以及與所述第二固定觸頭連接的第二位置之間轉(zhuǎn)動，所述第一位置和所述第二位置之間的旋轉(zhuǎn)角介于30度至150度之間，更好是在60度和120度之間，在80度和100度之間就最好。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)操作部件包括用絕緣材料制成的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的一端連接到所述第一端子，而且適合在結(jié)構(gòu)上支撐所述第一端子。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括設(shè)置在所述第一殼體里面的第二隔離單元，其帶有連接到所述第二端子的第三固定觸頭和處于接地電位的第四固定觸頭，以及至少一個可以與所述第三和第四固定觸頭中的至少一個相連接并電連接到所述斷路單元的第二活動觸頭，所述第二活動觸頭固定在第二旋轉(zhuǎn)操作部件上并可剛性地與其一起轉(zhuǎn)動，與所述第二活動觸頭連接的所述固定觸頭布置在所述第二活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第二隔離單元包括單個活動觸頭，且所述第三和第四固定觸頭位于所述活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第二隔離單元包括固定在所述第二操作部件上的第二活動觸頭和第三活動觸頭，且所述第三和第四固定觸頭分別位于所述第二和第三活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，所述第二和第三活動觸頭以相關(guān)的角度位置固定在所述第二操作部件上，使它們不能同時分別與所述第三和第四固定觸頭連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括用來容納第三端子的第三套管，且所述第二隔離單元包括連接到所述第三端子的第五固定觸頭，以及固定在所述第二操作部件上的第二活動觸頭和第三活動觸頭，所述第三和第四固定觸頭布置在所述第二活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，所述第五固定觸頭布置在所述第三活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，所述第二和第三活動觸頭以相關(guān)的角度位置固定在所述第二操作部件上，使得它們不能同時分別與所述第四和第五固定觸頭連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述開關(guān)裝置包括用來容納第三端子的第三套管，且所述第二隔離單元包括連接到所述第三端子的第五固定觸頭，以及固定在所述第二操作部件上的第二活動觸頭、第三活動觸頭和第四活動觸頭，所述第三、第四和第五固定觸頭分別布置在所述第二、第三和第四活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上，所述活動觸頭以相關(guān)的角度位置固定在所述操作部件上，使得當所述第二和/或第四活動觸頭與相應(yīng)的所述固定觸頭連接時，所述第三活動觸頭不能與所述第四固定觸頭連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，屬于所述第二隔離單元的所述活動觸頭中的至少一個是由用鍵固定在所述第二操作部件上并基本上垂直于所述第二操作部件的旋轉(zhuǎn)軸線的旋片構(gòu)成。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述斷路單元包括容納一固定觸頭和一活動觸頭的斷路室，所述斷路室的縱向軸線基本上與所述第二操作部件的旋轉(zhuǎn)軸線對準。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述斷路室的殼體構(gòu)成所述第二操作部件。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一和/或第二隔離單元中的所述旋轉(zhuǎn)操作部件由一旋轉(zhuǎn)伺服電動機驅(qū)動。
全文摘要
一種氣體絕緣開關(guān)裝置,包括用來容納第一端子的第一套管和容納第二端子的第二套管,以及里面裝有一斷路單元的第一殼體,該第一殼體中還包含至少一個第一隔離單元,帶有電連接到斷路單元的第一固定觸頭和處于接地電位的第二固定觸頭,以及電連接到第一端子并可與第一和第二固定觸頭連接的第一活動觸頭,該活動觸頭固定到一旋轉(zhuǎn)操作元件上并可剛性地與其一起轉(zhuǎn)動,可與第一活動觸頭連接的固定觸頭位于該活動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
文檔編號H02B13/035GK1373921SQ00812773
公開日2002年10月9日 申請日期2000年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月15日
發(fā)明者C·皮爾扎, L·斯豐德里尼, A·夏卡 申請人:Abb服務(wù)有限公司