专利名称：气体绝缘开关设备的绝缘接地开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压技术，特别是处于地电位的气体绝缘开关设备(全封闭组合电器，简称GIS)的电绝缘技术和连接技术的领域。本发明涉及独立权利要求前序部分所述的一种接地开关和GIS。
背景技术：
现有的GIS内的接地开关可设计成所谓的“绝缘接地开关”。在这类方案中，通过一个绝缘的中间法兰盘把接地开关外壳与GIS的其余壳体隔开。在正常运行中，该绝缘法兰盘通过一根刚性的接地线桥接。在测量时，在接地开关接触系统上施加一个测量信号或通过该接触系统分接而去掉这种桥接。
Hitachi Review(日立评论)51卷(2002)第5期公开的M.Okabe等人撰写的“标准气体绝缘开关设备的系列化”一文中公开了这种绝缘接地开关。本发明参考了这一现有技术。该文提出了一种常规组合的隔离开关/接地开关或三位置隔离开关。在这种三位置隔离开关中，一个移动的接触部分可通过在“隔离开关接通”即隔离开关触头闭合。“隔离开关断开”即隔离开关触头打开和“接地开关接通”即接地开关触头附加地闭合这三个位置之间的直线运动进行运动。接地开关静触头安装在GIS的一个平盖的内侧上。接地开关静触头从GIS外壳拉出后与之电绝缘并可从外面通过一个接触弓与GIS外壳短路。
EP 1 068 624 B1也公开了一种组合的隔离开关/接地开关，这里的接地开关静触头设计成针状触头并安装在一个触头支座上，而触头支座则固定在一个通过GIS外壳壁向外引的、对GIS外壳壁电绝缘的螺栓上。
发明内容
本发明的目的是提出气体绝缘开关设备的一种改进的绝缘接地开关。根据本发明，这个目的是通过独立权利要求的特征部分来实现的。
特别是在气体绝缘的封闭式高压开关设备的本发明的一种接地开关中，包括一个封闭侧的接地开关触头、一个位于内部的接地开关触头和一个接地开关外壳，该接地开关外壳用来容纳一个接地开关传动机构并在气体绝缘开关设备的接地开关安装一侧与GIS外壳机械连接。设置了一个电绝缘的测试电极，以便从外部进行封闭侧的接地开关触头的电接通。此外，封闭侧的接地开关触头、测试电极和接地开关外壳共同布置在接地开关安装侧上，且封闭侧的接地开关触头和测试电极相对接地开关外壳和GIS外壳是电绝缘的。所以接地开关包括传动机构和测试分接头全部都只布置在一侧上或GIS外壳的安装面上并从这一侧可达到。接地开关外壳用来容纳接地开关的元件和典型地安置接地开关传动机构。在接地开关触头中，至少一个是动触头。通过本发明可实现接地开关的很简便的装配和可达性并可实现从同一侧在带电部分上进行电测试的测试电极的很简便的布置和操作。从而也实现了接地开关的很紧凑的结构。
在第一实施例中，测试电极或测试分接头通过GIS外壳或接地开关外壳电绝缘地向外引出和/或通过一根从外部安装的接地线与GIS外壳和/或接地开关外壳短路。所以，为了封闭侧的接地开关触头的电接通和穿通GIS外壳或接地开关外壳，测试分接头是永久设置的。这只引起很小的附加费用。这样就取消了带两侧浇入螺栓的昂贵的特制绝缘法兰盘，为了测量目的，这种绝缘法兰盘往往需要事先装在GIS外壳和接地开关外壳之间。绝缘的和不绝缘的接地开关的先前不同的结构型式现在可做成相同的结构。如果全部接地开关做成绝缘型的，则还可在GIS的不同部位进行测量，并由此获得具有更好说服力的结果。
在另一个实施例中，封闭侧的接地开关触头和测试电极相对接地开关传动机构和/或相对接地开关传动机构必要时存在的电接头和/或相对相邻相、尤其是相对到相邻相的必要时存在的传动杆是电绝缘的。这就简化了电测量的实施，因为只需去掉接地线，但不用去掉其它部分，例如三相或单相封闭式开关设备中的到邻相的传动电缆或传动杆。
按权利要求4的实施例具有这样的优点封闭侧的接地开关触头是一个接地开关动触头还是一个静触头都对本发明的目的无关紧要。所以本发明可用于任意的接地开关型式，而与接地开关动触头从里向外即朝封闭壁方向或从外向内运动无关。
按权利要求5的实施例具有这样的优点接地开关作为一个整体悬挂在一块唯一的法兰上，该法兰同时支承接地开关外壳(承重法兰)并具有测试电极的一个单独的入口(测试法兰)。这种布置方式特别节省空间。
权利要求6～7涉及一种接地开关、尤其是快速接地开关的实施例，在这个实施例中，承重法兰和测试法兰相互正交布置。
权利要求10涉及一种包括一个前述接地开关并具有该处所述诸多优点的电开关设备。
本发明的其他方案、优点和应用可从各项从属权利要求中、从下面的说明和附图中得知。
图1a，1b表示现有技术的一种不绝缘的接地开关的示意横剖面图(图1a)和相应的电路图；图2a～2c表示现有技术的一种绝缘的接地开关的示意横剖面图(图2a)和相应的电路图(图2b，2c)；图3表示一种具有本发明绝缘的接地开关导电杆的单独的接地开关的一个实施例的示意横剖面图；图4表示一种具有本发明绝缘的接地开关静触头的组合式隔离开关/接地开关的一个实施例的示意横剖面图；图中相同的部分用相同的附图标记表示。
图1a表示全封闭气体绝缘开关设备13内的一种常规的不绝缘的接地开关1。气体绝缘的开关设备13的外壳2封闭一个气室9，该气室优选充注低于几巴压力的SF6气体。接地开关附件3用其接地开关外壳3a通过一块安装法兰4a固定在GIS壳2上。为了全封闭气体绝缘开关设备13的带电部分7接地，一个通常布置在接地开关外壳3a内的接地开关传动机构11沿传动方向11a朝接地开关静触头6驱动一根活动的接地开关导电杆5。在开关设备13的正常运行中，导电杆5被拉回，带电部分7保持高压和/或带工作电流或短路电流。带电部分或电导体7被绝缘子8、尤其是支座绝缘子8和盘式绝缘子8夹持在外壳2的充气的内室9中。而绝缘子8则用绝缘子法兰8a支撑在GIS外壳2上。不绝缘的快速接地开关1的纵轴线用A表示。
图1b表示不绝缘的接地开关1的电路图，根据该图，地电位通过GIS外壳2确定，并在接地情况中，整个开关1连同接地开关外壳3a和接地开关触头5、6都与地电位电连接。接地开关外壳3a或接地开关附件3还通过传动导线12和/或传动杆11b与外界电连接。
图2a表示象前述一样的接地开关或快速接地开关1′，但做成绝缘的结构型式。这里带接地开关外壳3a的接地开关附件3通过一个绝缘的中间法兰盘4b与GIS外壳2电绝缘。在正常运行中，中间法兰盘4b通过一个接地弓10桥接，该接地弓短路接地开关外壳3a和GIS外壳2。如要进行电测试，则去掉接地弓10，且接地外壳3a作为测试电极用。所以到接地开关外壳3a的其他电连接、尤其是电接头12和传动杆11b也必须去掉。这是麻烦的和费力的。
图2b或图2c表示在正常运行中或在接地状态下在开关设备13的带电部分7上进行电测试时绝缘的接地开关1′的电路图。所以在取下集电弓10时，接地取消并可进行测试。
在现有的大多数接地开关1、1′中，动触头5从外即从外壳2向内运动到带电部分7。而接地开关静触头6则一般集成在内管的带电部分7中。接地开关1或1′安装在开关设备13的适当的法兰4a上。法兰4a或者是在任意连接时所用的标准法兰，或者是专门为接地开关的安装设计的较小的法兰。
图3和图4分别表示本发明的第一和第二实施例。接地开关1″包括一个封闭侧的接地开关触头50，51；500、一个位于里边的接地开关触头60；600和一个接地开关外壳3a，该外壳用来容纳接地开关传动机构11并在气体绝缘开关设备13的接地开关安装侧上与气体绝缘开关设备的GIS外壳2机械连接，并设置有一个电绝缘的测试电极52，520，以便从外面实现封闭侧的接地开关触头50，51；500的电接接。根据本发明，在接地开关1″中，封闭侧的接地开关触头50，51；500、测试电极52，520和接地开关外壳3a共同布置在相同的接地开关安装侧3b上，且封闭侧的接地开关触头50，51；500和测试电极52，520相对接地开关外壳3a和GIS外壳2是电绝缘的。为此，下面给出一些实施例。
封闭侧的接地开关触头50，51；500和测试电极52，520相对接地开关传动机构11和/或相对接地开关传动机构11的必要时存在的电连接12和/或相对相邻相、尤其是相对到相邻相的必要时存在的传动杆11b进行电绝缘是有利的。最好接地连接53、530是一个可装在测试法兰42或接地开关外壳3a上的接地弓53、530，它在安装的状态中，短路带测试法兰42或接地开关外壳3a的测试电极52、520。所以简化了电测试，因为除了断开接地连接53，530外，无须断开到接地开关外壳3a的电接触。由于操作简单，提高了测试时对人员的保护。
一个被接地开关外壳3a封闭的接地开关附件3可通过一个组合的承重法兰和测试法兰40；41，42；400在接地开关安装侧3b与GIS外壳2机械连接。接地开关外壳3a、组合的承重法兰和测试法兰40；41，42；400和GIS外壳2最好相互导电连接。所以接地开关外壳3a总是直接与GIS外壳2连接，而不需要中间法兰。
按图3，封闭侧的接地开关触头是一个接地开关动触头50，51并包括一根接地开关接触杆50，该接触杆通过一根绝缘操作杆51与接地开关传动机构11电绝缘并通过绝缘操作杆51进行传动。所以只是接触杆50做成绝缘的，而不是整个接地开关1″。位于里面的接地开关触头则设计成接地开关静触头60。如图所示，组合的承重法兰和测试法兰40；41，42具有一个沿接地开关动触头50，51延伸的承重法兰41和一个侧向装在承重法兰41上的测试法兰42，以便容纳和通过测试电极52。到绝缘型的接触杆50上的侧向通路与带GIS外壳2的接地52导电连接。这种接地53在正常运行中安置并在接地开关接触杆50和GIS外壳2以及必要时接地开关外壳3a之间建立接触。在测试时，在接地开关接触系统上施加一个测试信号或通过该接触系统分接，只须去掉接地弓53，而不需要在传动机构11及其电缆12或其传动杆11b上进行任何工作。
为了承重法兰41与接地开关动触头50，51、尤其是与接地开关接触杆50的电绝缘，可在承重法兰41的内部设置一个介电绝缘43。此外，为了测试法兰42与测试电极52的电绝缘，也可在测试法兰42的内部设置一个介电绝缘44。
图4表示本发明的第二实施例，这是一个组合的隔离开关/接地开关1″的示范性实施例。隔离距离14和接地距离15在这里示范性地按串联前后布置。带电部分7除了导体7以外，还包括一个可选择地作为电连接件7a沿横轴B构成的支撑件7a和隔离开关/接地开关的活动接触管113的屏蔽罩7b。同样又是设置了一个接地开关传动机构11、一个接地开关动触头600和一个接地开关静触头500。这里示范性示出的组合式隔离开关/接地开关传动机构除了包括一个电动机单元11以外，还包括一根绝缘轴111和一根驱动接触管113、尤其是驱动接地开关动触头600的轴112。
按图4，封闭侧的接地开关触头也设计成接地开关静触头500，该静触头通过一个介电绝缘540与接地开关外壳3a电绝缘，而位于内部的接地开关触头则是活动的接地开关接触管600。接地开关动触头600和接地开关静触头500都布置在气体绝缘开关设备13的气室9内。接地开关静触头500一般具有一个例如螺旋形弹簧之类的接触系统。
通过接地开关1″包括接地开关外壳3a、传动机构11和绝缘的测试分接头52，520安装在一个唯一的安装侧3b上，亦即安装在GIS外壳2的一个径向位置(图3)或端部的轴向位置(图4)可实现一个很紧凑的结构，并同时可达到测试分接头53，530的简便的操作。这适用于单相或三相封闭式开关设备13。
接地开关1′特别适用于气体绝缘的中压或高压开关设备。用这种接地开关1′的开关设备13也提出了权利要求。
附图标记1常规的不绝缘接地开关1′ 常规的绝缘接地开关1″ 本发明的绝缘接地开关2全封闭组合电器(GIS)外壳3配有接地开关传动机构的接地开关3a 接地开关外壳3b 接地开关安装侧4a 接地开关附件法兰，安装法兰，承重法兰4b 接地开关附件中间法兰，绝缘法兰40，400 接地开关附件的组合式承重法兰和测试法兰，带测试分接头的接地开关法兰41 延伸的承重法兰42 测试法兰，接地开关接触杆的测试套管43 承重法兰和接触杆之间的绝缘44 测试法兰和测试电极之间的绝缘550 外壳侧接地开关触头，绝缘接地开关动接触杆51 接地开关接触杆的绝缘操作杆52 测试电极，在接地开关接触杆上的横向测试分接头53 测试电极的接地，活动接触杆接地500 外壳侧接地开关触头，集成在安装盖内的接地开关静触头501 接触系统520 测试电极，接地开关静触头的轴向测试分接头530 测试电极接地，可取下的静触头接地540 接地开关外壳和接地开关静触头之间的绝缘6接地开关静触头60 接地开关内部触头，接地开关静触头600 接地开关内部触头，活动的接地开关接触管7开关设备的带电部分7a 支架，可选择的电连接
7b 活动接触管的屏蔽罩8 绝缘子，支柱绝缘子，盘式绝缘子8a 绝缘子法兰9 SF6气室10 接地11 接地开关传动机构11a传动运动11b到相邻相的传动杆110传动轴111绝缘轴112轴113接触管12 电连接13 气体绝缘开关设备，全封闭组合电器(GIS)14 隔离距离15 接地距离A 开关设备纵轴B 横轴
权利要求
1.特别是用于气体绝缘的封闭式高压开关设备(13)的接地开关(1″)，包括一个封闭侧的接地开关触头(50，51；500)、一个位于里面的接地开关触头(60；600)和一个接地开关外壳(3a)，该外壳用于容纳接地开关传动机构(11)并在气体绝缘的开关设备(13)的接地开关安装侧(3b)与气体绝缘的开关设备(13)的GIS外壳(2)的机械连接，其中为了从外部进行封闭侧的接地开关触头(50，51；600)的电接通，设置了一个电绝缘的测试电极(52，520)，其特征为a)封闭侧的接地开关触头(50，51；500)、测试电极(52，520)和接地开关外壳(3a)共同布置在接地开关安装侧(3b)上；b)封闭侧的接地开关触头(50，51；500)和测试电极(52，520)相对接地开关外壳(3a)和GIS外壳(2)是电绝缘的。
2.按权利要求1的接地开关(1″)，其特征为测试电极(52，520)a)通过GIS外壳(2)或接地开关外壳(3a)电绝缘地向外引出和/或b) 通过一个可从外部安装的接地(53，530)与GIS外壳(2)和/或接地开关外壳(3a)短路。
3.按前述权利要求任一项的接地开关(1″)，其特征为，封闭侧的接地开关触头(50，51；500)和测试电极(52，520)相对接地开关传动机构(11)和/或相对接地开关传动机构(11)的必要时存在的电接头(12)和/或相对相邻相、尤其是相对到相邻相的必要时存在的传动杆(11b)是电绝缘的。
4.按前述权利要求任一项的接地开关(1″)，其特征为a)封闭侧的接地开关触头(50，51；500)是一个接地开关动触头(50，51)并包括一根接地开关接触杆(50)，该接触杆可通过绝缘操作杆(51)与接地开关传动机构(11)电绝缘并被它驱动，而位于内部的接地开关触头(60；600)则是一个接地开关静触头(60)，或b)封闭侧的接地开关触头(50，51；500)是一个接地开关静触头(500)，该静触头通过一个介电绝缘(540)与接地开关外壳(3a)电绝缘，而位于里面的接地开关触头(60；600)则是一个活动的接地开关接触管(600)。
5.按前述权利要求任一项的接地开关(1″)，其特征为a)一个被接地开关外壳(3a)封闭的接地开关附件(3)通过一个组合的承重法兰和测试法兰(40；41，42；400)在接地开关安装侧(3b)上与GIS外壳(2)机械连接；b)特别是接地开关外壳(3a)、组合的承重法兰和测试法兰(40；41，42；400)以及GIS外壳(2)是相互导电连接的。
6.按权利要求4a和5的接地开关(1″)，其特征为，组合的承重法兰和测试法兰(40；41，42)具有一个沿接地开关触头(50，51)延伸的承重法兰(41)和一个侧向装在承重法兰(41)上的测试电极(52)。
7.按权利要求6的接地开关(1″)，其特征为a)为了承重法兰(41)与接地开关动触头(50，51)，特别是与接地开关接触杆(50)的电绝缘，在承重法兰(41)的内部设置了一个介电绝缘(43)和/或b)为了测试法兰(42)与测试电极(52)的电绝缘，在测试法兰(42)的内部设置了一个介电绝缘(44)。
8.按前述权利要求任一项的接地开关(1″)，其特征为，接地(53，530)是一个可安装在测试法兰(42)或接地开关外壳(3a)上的按地弓(53，530)，该接地弓在安装状态下短路带测试法兰(42)或接地开关外壳(3a)的测试电极(52，520)。
9.按前述权利要求任一项的接地开关(1″)，其特征为a)接地开关(1″)是独立的接地开关(1″)，特别是快速接地开关(1″)或是一个组合式隔离开关/接地开关的组成部分并特别配置一个共同的隔离开关/接地开关传动机构(11)和/或b)接地开关(1″)是为单相或三相封闭式开关设备设计的。
10.电开关设备(13)，特别是高压或中压开关设备(13)，其特征为，配置一个按前述权利要求任一项所述的接地开关(1″)。
全文摘要
本发明涉及封闭式气体绝缘高压开关设备(13)的一种接地开关(1″)。根据本发明，一种绝缘的接地开关(1′)的特征是，封闭侧的接地开关触头(50，51；500)、测试电极(52，520)和接地开关外壳(3a)共同布置一个唯一的接地开关安装侧(3b)上，且封闭侧的接地开关触头(50，51；500)和测试电极(52，520)对接地开关外壳(3a)和GIS外壳(2)是电绝缘的。其中所举出的实施例涉及封闭侧的接地开关触头(50，51；500)和测试电极(52，520)对传动电缆(12)和传动杆(11b)是电绝缘的；封闭侧的接地开关触头(50，51；500)设计成接地开关动触头(50，51)或接地开关静触头(500)；和接地开关外壳(3a)通过组合式承重法兰和测试法兰(40；41，42；400)与GIS外壳(2)永久导电连接。其优点是可方便地操作测试电极(52，520)；可从安装侧(3b)方便地接近接地开关(1″)包括传动机构(11)和测试电极(52，520)；从而达到接地开关(1′)的紧凑的结构。
文档编号H01H33/18GK1661872SQ20051005168
公开日2005年8月31日 申请日期2005年2月25日 优先权日2004年2月27日
发明者C·施维策尔, D·索洛古伦-桑切斯, E·曼茨, W·霍劳斯 申请人:Abb技术有限公司