具有两组接触元件的开关的制作方法
【专利摘要】本发明涉及具有两组接触元件的开关。一种中压或高压开关(27)具有第一组接触元件(13a,13b,13c)和第二组接触元件(14a,14b,14c)。各接触元件(13a,13b,13c;14a,14b,14c)包括承载导电元件(16)的绝缘载体(15)。在开关(27)的闭合状态下，导电元件(16)对齐而沿轴向(A)在开关(27)的端子(8,9)之间形成一个或多个电流路径(34)。为了断开开关(27)，接触元件借助于一个或两个驱动器(18,19)沿垂直于轴向(A)的方向(D)相互移位。开关装置(12)在高压气体中或液体中布置在流体密封的壳体(1)中。开关(27)具有高电压耐受能力和快速开关时间。
【专利说明】具有两组接触元件的开关
[0001] 本申请是申请日为2012年4月11日， 优先权日:为2011年1月11日中国专利申 请（申请号为201210115012. X) "具有两组接触元件的开关"的分案申请。
【技术领域】
[0002] 本发明涉及一种高压或中压开关，其包括可相互移位的第一组接触元件和第二组 接触元件。本发明还涉及一种包括这样的开关的断流器。
【背景技术】
[0003] US 7 235 751中公开了这种类型的开关。该开关具有第一组接触元件和第二组接 触元件以及适于沿着位移方向使接触元件相互移位的驱动器。各个接触元件承载至少一个 导电元件。在接触元件的第一相互位置，它们的导电元件结合以在横向于位移方向的方向 上在开关的第一和第二端子之间形成至少一个导电路径。在接触元件的第二位置，导电元 件相互移位到交错位置，且因而上述导电路径被中断。
[0004] 当US 7 235 751的开关打开时，即当电流将被切断时，电弧在正在分离的导电元 件之间形成。这些电弧被快速冷却，因为它们与接触元件的固体材料直接接触，而不是与周 围气体接触。这会产生具有有利的电流整流性质的高电弧电压。
[0005] FR2662300公开了一种高压开关，其具有布置在柱状绝缘体中且可沿着该柱状绝 缘体移动的多个触头。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的问题是提供一种改进的这类开关。
[0007] 该问题通过权利要求1的开关解决。因此，该开关包括用于施加将被开关的电流 的第一和第二端子。此外，该开关具有第一组接触元件和第二组接触元件以及适于沿着位 移方向使这两组接触元件相对于彼此相互移位的驱动器。各个接触元件包括承载至少一个 导电元件的绝缘载体。导电元件的位置使得： _在接触元件的第一相互位置，导电元件形成在第一端子和第二端子之间的沿着轴向 的一个或多个导电路径，即开关处于闭合的导电位置；并且 _在接触元件的第二相互位置，导电元件相互移位，使得导电路径不形成，即开关处于 其断开的不导电位置。
[0008] 至少第一接触元件和第二接触元件被进一步封装在流体密封的壳体内，该壳体包 含包围接触元件的电绝缘流体。因此，与US 7 235 751的教导相对比，应当理解，包围接触 元件的流体不起主要作用，并且该流体应为受控的电绝缘流体。该流体可以是在等于或不 同于环境大气压的压力处的气体和/或液体。这种方式允许增加开关的介电强度，即，开关 在其断开状态下能够承受的电压。
[0009] 在一个有利的实施例中，流体是在超过1大气压（atm)(大约101. 325kPa)、特别 是超过2大气压的压力下的气体，以便增加介电击穿电压。典型气体包括SF6和/或空气。 备选地，流体也可包括油。在另一个有利的实施例中，流体可包括一相或可能的两相电介 质，例如在W0 2010/142346中描述的，例如氟化酮，特别是C5-全氟化酮和/或C6-全氟化 酮。WO 2010/142346第4页第4段到第22页第2段通过引用并入本文中。
[0010] 在另一个有利的实施例中，各个导电元件至少延伸跨过承载其的载体。导电元件 沿轴向的延伸超过该载体在轴向上的延伸。这确保在第一位置中触点彼此抵接，而载体则 不是这样，并且在载体之间形成间隙。这提供了仅在触点之间的良好机械接触以及减小的 摩擦力。
[0011] 此外，当导电元件伸出周围载体的表面上方时，可以示出的是，在表面和导电元件 之间的相交处的电场小于在导电元件的表面与载体的表面大致齐平的情况下的装置的电 场。因此，导电元件应有利地伸出到承载它的载体的两个相对表面上方。
[0012] 有利地，各个导电元件相对于承载其的载体在轴向上可轻微移动，以及/或者其 可围绕倾斜轴线轻微倾斜，其中所述倾斜轴线垂直于轴向且垂直于位移方向。这允许导 电元件在开关处于其第一闭合电流传送位置时准确地沿轴向定位其自身，从而改善电流传 导。
[0013] 在另外的又一个有利的实施例中，各个端子形成用于接触导电元件的接触表面， 其中端子中的至少一个包括弹簧构件，该弹簧构件将端子的接触表面弹性地抵靠导电元件 推动。这确保了在导电元件自身之间和在导电元件与接触表面之间的适当接触力。这与在 轴向上可移动的导电元件结合是尤其有利的，因为在这种情况下，电流路径中的所有导电 元件之间的力是基本相等的。
[0014] 开关的另一个有利的实施例包括除第一驱动器之外的第二驱动器。第一驱动器连 接到第一组接触元件，并且第二驱动器连接到第二组接触元件。各个驱动器能够移动归属 于它（attributed)的一组接触元件，其中所述第一驱动器和第二驱动器适于同时地或至 少在相同时间窗中在相反方向上分别移动所述第一组和第二组。通过这种方式，相对触点 分离速度基本上翻倍。
[0015] 该驱动器或多个驱动器(如果存在不止一个）有利地布置在壳体内，从而消除了对 机械衬套的需要。
[0016] 开关有利地在高压应用中使用（即，用于72kV以上的电压)，但其也可以用于中压 应用(在某一 kV和72kV之间)。
[0017] 其它有利实施例在从属权利要求中以及以下描述中列举。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 从本发明的下面的详细描述，将更好地理解本发明，并且除了以上阐述的那些之 外的目的、优点和实施例将变得显而易见。这样的描述对附图进行参照，其中： 图1示出开关的实施例的剖面图； 图2示出接触元件的放大剖面图； 图3示出带有导电元件的载体的第一实施例的截面图； 图4示出载体和导电元件的第二实施例； 图5示出开关的应用； 图6是在断开和闭合开关时行程与时间的关系图； 图7示出在绝缘载体上的导电元件的布置的第一示例； 图8示出在绝缘载体上的导电元件的布置的第二示例； 图9示出在绝缘载体上的导电元件的布置的第三示例； 图10示出在其断开状态下的开关的第二实施例； 图11示出在闭合时的图10的开关；以及 图12示出在其闭合状态下的图10的开关。
[0019] 项目清单
【权利要求】
1. 一种高压或中压开关，包括： 第一端子和第二端子（8, 9)， 布置在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间的第一组接触元件和第二组接触元 件（13a， 13b， 13c;14a， 14b， 14c)， 至少第一驱动器（18)，该至少第一驱动器（18)适于使接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)组沿着位移方向（D)相互移位， 其中，各个接触元件（13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)包括承载至少一个导电元件（16)的 绝缘载体（15),并且 其中，在所述接触元件（13a，13b，13c;14a，14b，14c)的第一相互位置，所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的所述导电兀件（16)在横向于所述位移方向（D)的方向上 在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间沿轴向（A)形成至少一个导电路径（34)，且其 中，在所述接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)的第二相互位置，所述导电元件（16)相 互移位且不形成所述导电路径（34)， 其特征在于，所述第一接触元件和第二接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)封 装在流体密封的壳体（1)中，且其中，所述流体密封的壳体（1)包含包围所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的电绝缘流体，且 各个端子（8, 9)形成用于接触所述导电元件（16)的接触表面（33)，且其中，至少一个 端子（8, 9)包括弹簧构件（20)，所述弹簧构件（20)将所述端子（8, 9)的所述接触表面（33) 弹性地抵靠所述导电元件（16)推动。
2. 根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述绝缘流体为在超过latm、特别是超过 2atm的压力下的气体。
3. 根据权利要求2所述的开关，其特征在于，所述气体包括SF6和/或空气和/或氟化 酮，特别是C5-全氟化酮和/或C6-全氟化酮。
4. 根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述流体包括油或两相电介质，例如氟化 酮，特别是C5-全氟化酮和/或C6-全氟化酮。
5. -种高压或中压开关，尤其是根据前述权利要求中的任一项的高压或中压开关，包 括： 第一端子和第二端子（8, 9)， 布置在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间的第一组接触元件和第二组接触元 件（13a， 13b， 13c;14a， 14b， 14c)， 至少第一驱动器（18)，该至少第一驱动器（18)适于使接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)组沿着位移方向（D)相互移位， 其中，各个接触元件（13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)包括承载至少一个导电元件（16)的 绝缘载体（15),并且 其中，在所述接触元件（13a，13b，13c;14a，14b，14c)的第一相互位置，所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的所述导电兀件（16)在横向于所述位移方向（D)的方向上 在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间沿轴向（A)形成至少一个导电路径（34)，且其 中，在所述接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)的第二相互位置，所述导电元件（16)相 互移位且不形成所述导电路径（34)， 其特征在于，所述第一接触元件和第二接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)封 装在流体密封的壳体（1)中，且其中，所述流体密封的壳体（1)包含包围所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的电绝缘流体，且 各个导电元件（16)延伸跨过承载它的载体（15)，并且其中，所述导电元件（16)沿着所 述轴向（A)的延伸超过所述载体（15)在所述轴向（A)上的延伸。
6. 根据权利要求5所述的开关，其特征在于，所述导电元件（16)轴向地伸出承载它的 所述载体（15)的两个相对表面（15a, 15b)之上。
7. 根据权利要求5或6中的任一项所述的开关，其特征在于，所述载体（15)在导电元 件（16)的位置处的轴向延伸比所述导电元件（16)的轴向延伸小至少10%。
8. -种高压或中压开关，尤其是根据前述权利要求中的任一项的高压或中压开关，包 括： 第一端子和第二端子（8, 9)， 布置在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间的第一组接触元件和第二组接触元 件（13a， 13b， 13c;14a， 14b， 14c)， 至少第一驱动器（18)，该至少第一驱动器（18)适于使接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)组沿着位移方向（D)相互移位， 其中，各个接触元件（13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)包括承载至少一个导电元件（16)的 绝缘载体（15),并且 其中，在所述接触元件（13a，13b，13c;14a，14b，14c)的第一相互位置，所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的所述导电兀件（16)在横向于所述位移方向（D)的方向上 在所述第一端子和所述第二端子（8, 9)之间沿轴向（A)形成至少一个导电路径（34)，且其 中，在所述接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)的第二相互位置，所述导电元件（16)相 互移位且不形成所述导电路径（34)， 其特征在于，所述第一接触元件和第二接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)封 装在流体密封的壳体（1)中，且其中，所述流体密封的壳体（1)包含包围所述接触元件 (13a, 13b, 13c; 14a, 14b, 14c)的电绝缘流体，且 各个导电元件（16)相对于承载它的所述载体（15)能够在轴向（A)上移动和/或能够 围绕垂直于所述轴向（A)和所述位移方向（D)的倾斜轴线倾斜。
9. 根据权利要求1所述的开关，其特征在于，所述开关被构造成在闭合所述开关时减 小所述接触表面（33)在所述轴向（A)上的距离。
10. 根据权利要求9所述的开关，其特征在于，所述载体（15)中的至少一个被构造成具 有凹部（35)的凸轮板，且其中，与所述凸轮板相邻的所述接触表面（33)连接到抵靠所述凸 轮板的凸轮从动件（36)，其中，当所述开关闭合时，所述凸轮从动件（36)与所述凹部（35) 对齐。
11. 根据前述权利要求中的任一项所述的开关，其特征在于，包括除了所述第一驱动器 (18)之外的第二驱动器（19)，其中所述第一驱动器（18)连接到所述第一组，并且所述第二 驱动器（19)连接到所述第二组，并且所述第一驱动器和第二驱动器（18, 19)适于分别在相 反方向上同时移动所述第一组和第二组。
12. 根据前述权利要求中的任一项所述的开关，其特征在于，所述壳体（1)包括： 第一管段（3)，该第一管段（3)终止于相对侧处的第一支承绝缘体（6)和第二支承绝 缘体（7)，其中所述第一端子（8)延伸穿过所述第一支承绝缘体￠)，并且所述第二端子（9) 延伸穿过所述第二支承绝缘体（7);以及 第二管段（4)，该第二管段（4)布置成大致垂直于所述第一管段（3)。
13. 根据权利要求11和12所述的开关，其特征在于，所述第一驱动器（18)和所述第二 驱动器（19)布置在所述第二管段（4)的相对的端部区域中，并且 其中，所述接触元件（13a，13b，13c; 14a，14b，14c)布置在所述第一管段和第二管段 (3, 4)的相交区域处。
14. 根据前述权利要求中的任一项所述的开关，其特征在于，所述驱动器（18)或所述 的这些驱动器（18, 19)布置在所述壳体（1)内。
15. -种包括前述权利要求中的任一项所述的开关（27)的断流器，所述断流器还包 括： 并联的主电支路（28)和副电支路（29)， 布置在所述主电支路（28)中的至少一个固态断路器（30)， 串联地布置在所述副电支路（29)中的多个固态断路器（31)， 其中，所述副电支路（29)中的固态断路器（31)的数量大于所述主电支路（28)中的 固态断路器（30)的数量，且其中，所述开关（27)与所述主电支路（28)的所述固态断路器 (30)串联地布置在所述主电支路（28)中。
【文档编号】H01H33/22GK104505299SQ201510019808
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2012年4月11日 优先权日:2011年4月11日
【发明者】利杰斯特兰 L., E. 琼森 L., 斯卡比 P., 林德霍尔姆 P., 施泰格 U. 申请人:Abb 技术有限公司