带有合闸电阻的断路器技术领域的制作方法

专利名称：带有合闸电阻的断路器技术领域的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种依照权利要求1前述部分所述的断路器。
已有技术在专利说明书EP0152583B1中对一种带有合闸电阻的断路器做了说明，该断路器可在高压电网中加以应用。它具有两个串联的消弧室和一个合闸电阻，该电阻由两个分电阻构成。在合闸后，该合闸电阻经一电阻触头被跨接。合闸电阻设置在两个消弧室的中间。在接通消弧室时，电阻触头闭合；在断开消弧室时，电阻触头断开。该电阻触头由一相应昂贵的驱动机构控制。美国专利说明书4421962记载了另一种带有合闸电阻的断路器。在该断路器中，合闸时合闸电阻利用一辅助触头接入电路并且此后由自动闭合的消弧室触头跨接。
本发明简述如在权利要求1中对本发明的限定，本发明的任务在于，提出一种带有合闸电阻和电阻触头的断路器，该断路器结构简单并且体积小，并且在该断路器中采用简单的器件，即可实现对电阻触头的时间精确的控制。
本发明的断路器可不经改装安装在任何装置位置。它尤其适用于露天开关器，而且该断路器的配备有合闸电阻的消弧室非常便于嵌装入具有金属外壳的气体绝缘的开关设备内。
可通过补充装备这种带有合闸电阻及附属的电阻触头的断路器大大改进已投入使用的断路器的关合特性。只需要付出相应较少的代价，即可实现这种补充装备，这是因为对此仅需要很少量的器件。另外，非常有益的是，断路器的这种实施方式体积很小，因而这种实施并不需要对已有的开关设备进行昂贵的改装。
下面将对照附图对本发明的实施例及实现的优点加以详细说明，该附图示出的仅是一种可能的实施途径。
附图简述图中示出

图1本发明断路器的第一局部剖面图，其中上半图示出断开状态并且下半图示出合闸状态；图2断路器在断开状态时的第一耦合件剖面图，图3断路器在合闸状态时的第二耦合件剖面图，图4采用消弧室实施的断路器的等效电路图。
在所有图中对作用相同的器件用相同的附图标记标示。图中未绘入所有对直接理解本发明不必要的器件。
实施本发明的方法断路器具有一圆柱形的、沿中心轴1伸展的消弧室q，而且该消弧室仅由一将消弧室容积向外密封的绝缘的外壳3连同金属连接法兰3a和一输送废气的金属壳4构成。消弧室腔内充注有绝缘气体，通常充注的是SF6气体。消弧室2具有一对自耗触头。正如在专利说明书EP0313813B1中所述，消弧室2的两个自耗触头在这里被移位，确切地说，被图中示出的传动机构结合两个径向相对设置的齿条移动。在本发明的断路器中，这两个齿条分别与一个钢制的控制杆5，6机械耦合。控制杆5和6沿轴7和8伸展，其中轴7和8同样径向相对并以相同的间隔平行于中心轴伸展。在金属壳14范围内，每个控制杆5和6都配备有相同结构的耦合件9，10，对该耦合件的结构下面还要加以说明。在图1中仅能看到耦合件10的一部分，在图2和图3中对耦合件9和10完全示出。金属壳4具有一端法兰11，该端法兰具有两个分别配备有一个塑料导向件12的孔。控制杆5和6穿过塑料方向件12。端法兰11与一金属支座13导电连接。
外壳3与金属的中间法兰14密封连接。中间法兰14起着消弧室2此侧的电流连线作用。在中间法兰14中嵌装有一个由绝缘材料制成的圆片15。被圆片15具有透孔16，该透孔用于通流SF6气体。圆片15在一侧与中间法兰14连接，在另一侧利用法兰形固定环17与金属支座13刚性连接。此外，固定环17还用于固定两个弹性的减震件18。控制杆5和6穿过端法兰11，支座13的凸缘和减震件18。在支座19的与端法兰11相背侧顶有一锁闭件19，其面向端方兰11的凸肩抵住一环形弹性的止挡件20。支座13在与端法兰11的相背侧与一圆柱形柱塞21连接，螺旋触头22和与触头配合的塑料导向环部分地嵌入柱塞的外表面。在螺旋触头22和导向环上滑移着一个金属接触缸23。接触缸23在与端法兰11相背侧具有一径向向外的圆柱头24。圆柱24例如可以用镀银的钨铜合金制成。在面向端法兰11侧，接触缸23备有一个缸盖25，控制杆5和6旋入缸盖内。此螺旋连接分别用一锁紧螺母26固定。断开时，此锁紧螺母26与减震件18相配合；而在合闸时，缸盖25将撞击止档件20。在接触柱塞23与支座13间的空间内有一螺旋弹簧27，该弹簧以一个面向端法兰11的力作用于接触缸23。
中间法兰14与金属壳28密封并导电连接，金属壳同心环绕该接触缸23。在外壳28与中间法兰14相背侧设置有一个法兰29，一个闭合的金属电阻外壳30密封并导电法兰连接在该法兰上。在外壳28内部一触头支座31法兰连接在法兰29上，该触头支座用于固定被弹性固定的滑触头32的圆柱结构的笼形配置。触头支座31具有图中未示出的透孔，这些透孔把外壳28内的腔室与被电阻外壳30环包的腔室连接在一起，从而在这里可以进行SF6气体的变换。滑触头32与接触缸23共同构成可开释的接触配置，该接触配置被称作电阻触头33。在电阻触头33处于接通状态时滑触头32与接触缸23的主头24嵌接在一起并利用其弹力将接触缸23固定在其接通位置。电阻触头33的设计应使其可以在无限的时间通过断路器的满额定电流。在接触头支座31的与法兰29相背侧固定有一个绝缘体34，该绝缘体具有一个中心孔35。绝缘体34支承有一块金属接触片37。在该中心孔37的壁上嵌有一个螺旋触头38，该螺旋触头与柱塞杆39表面建立电触接，该柱塞杆在柱塞21上成形并在轴向上把柱塞加长。柱塞杆39穿过触头支座31，绝缘体34和接触片36。柱塞杆39在接触片后由一中心导向螺栓40加长，该螺栓由一绝缘管41环绕。一个由圆柱形的、带有中心孔的电阻体42的组件套在绝缘管41上，该中心孔的直径稍大于绝缘管41的直径。电阻体42的外表面的覆层应使SF6气体的分解产物不致侵蚀其表面。在组件的接触片36的相对侧套入一带有中心孔的、圆柱形金属压力垫圈43，该中心孔的直径稍大于绝缘管41的直径。此外，盘形弹簧44组件在绝缘管41上推入，该组件同样套在绝缘管41上，并且抵在金属电阻外壳30上。当电阻外壳30与法兰29密封螺接时，盘形弹簧44的应力应保证由接触片36向电阻体42并且在其之间以及由其经压力垫圈43和盘形弹簧44向电阻外壳30的完善的电流传导。
图2示出在消弧室2被断开时沿轴7伸展的耦合件。耦合件9具有一个铝合金制的圆柱形外壳45，该外壳在其左边的、面向消弧室2的自耗触头的一侧由一相应的护板46闭合。在护板46的中心旋入直接与消弧室2上齿条连接的控制杆5并用锁紧螺母47固定。外壳45具有一个中心孔48，该中心孔在面向护板46的一侧具有一稍大一些的直径。在大一些的直径范围内嵌入一盘形弹簧束49，该弹簧束抵住护板46和在护板46对面的中心孔48的锁闭件50。在较小直径的范围内中心孔48至少部分用滑动套筒51加衬，该套筒通常由合金钢制成。滑动套筒51稍短于中心孔48的较小的直径范围，其中在滑动套筒51的与护板46的相背端与中心孔48的外壳45的端部分5 2有一第二盘形弹簧束53。一备有例如由聚四氟乙烯制成的导向环54的中心孔嵌入端部分52内。由外壳45右侧伸出的控制杆5穿过该导向环54。控制杆5在面向护板46端有一柱塞55，该柱塞至少具有一个柱塞环56，该柱塞环例如由聚四氟乙烯制成并可在滑动套筒51内移动。柱塞55由断开点到接通点的行程为H1。
图3示出在消弧室2接通时沿轴8伸展的耦合件10。耦合件10与耦合件9的结构完全相同。控制杆6在面向消弧室2的自耗触头侧旋入护板46内。在在滑动套筒51内移动的柱塞57上控制杆6的延长件成形，该延长件由外壳45右侧伸出。在消弧室2的接通点，如图3所示，柱塞57触及盘簧束49。柱塞57在与盘簧束49的相背侧有一凸肩58。
耦合件9将控制杆5断开，确切地说，被控制杆5与沿着其移动的轴7对控制杆5的两个部分都有效。而且在合闸时电阻触头33的接触缸23的移动被迟延，这是因为只有在外壳45经行程H1之后由齿条经控制杆5和护板46传递到外壳45上的轴向移动才传递到柱塞55上并随之经控制杆5的右延长件才传递到接触缸23上。
耦合件10将控制杆6断开，确切地说，被控制杆6沿着其移动的轴8对控制杆6的两个部分有效。而且在断开时电阻触头33的接触缸23的移动被迟延，这是因为只有在外壳45经行程H2之后由齿条经控制杆6和护板46传递到外壳45的向左的轴向移动才传递到柱塞55上并随之经控制杆5的右延长件传递到接触缸23上。据此只有在盘形弹簧束53撞击在柱塞55的凸肩58上时，接触缸23才开始移动。
上面对两个耦合件9和10在合闸和断开时的不同的作用已做了说明，它们始终相互并列工作，从而将可靠地避免了移动件的倾斜。据此，可以有益地把消弧室的传动机构设计成相对小的传动能量，这是因为移动被耦合的电阻触头33附加消耗的能量相对很少。
图4示出被断开的带有唯一一个消弧室2的断路器的等效电路图。断路器具有一个输入端59和一个输出端60，在输入和输出端之间加有存在的电网电压。此外，断路器还具有一功率断路点61和与此并联的带有端子63的额定电流断路点62。输入端59经额定电流断路点62与端子63连接并经功率断路点61与端子64连接。同样两个端子63和64相互导电连接。端子63经合闸电阻65与输出端60连接。端子64经电阻触头33与输出端60连接。合闸电阻65由多个电阻体42构成。端法兰11在端子63和64的电位上。由端子63至输出端60的连接通过支座13、柱塞21、柱塞杆39、螺旋触头38、接触片36、电阻体42、压力垫圈、盘形弹簧44、电阻外壳30、外壳28和中间法兰14加以实现。由端子64经闭合的电阻触头33至输出端60的连接通过支座13、柱塞21、螺旋触头22、接触缸23、滑触头32、触头支座31、外壳28和中间法兰14实现。
为对工作方式加以说明，首先对图4将做进一步的探讨。合阐时，功率断路点61首先把电路接通，确切地说，电流由输入端59经功率断路点61和与其串联的合闸电阻65流向输出端60。额定电流断路点稍迟一些闭使。只要该电流受到合闸电阻65的限制，在电网中就不会形成不希望出现的由于合闸过程造成的合闸过压。但合闸电阻65不能在电路中过长地存在，这是因为否则它将会热过载。所以电阻触头33在预定的时延后将把合闸电阻65短路，即将合闸电阻65跨接，以便使其热卸载。这个在合闸时所需要的时延是由耦合件9和10产生的。通过改变行程H1和/或盘形弹簧束49的簧特性即可对不同的时延加以调整。
断开时，额定电流断路点62首先断开并且电流换流至经功率断路点61的电流路径，只有在这时功率断路点61才断开并且在功率断路点内燃烧的光弧接着熄灭，从而使电流回路断开。只有在此后电阻触头33同样时延时断开关且断开过程结束。该在断开时所需的时延同样是自耦合件9和10产生的，其中通过改变行程H2可调整不同的时延。
如图1和2所示，合闸时与齿杆直接连接的控制杆5和6分别与其连接的外壳5和6一起向右移动。在进行该移动时，消弧室2，即额定电流断路点62和功率断路点61闭合，从而使合闸电阻65在电流回路中。这时电流从端法兰11开始，经支座、柱塞21、柱塞杆39、螺旋触头38、接触片36、电阻体42、压力垫圈43、盘形弹簧44、电阻外壳30、外壳28并经中间法兰14，由断路器流出。只要两个外壳尚未完全经过行程H1，柱塞55或57就停留在图2所示的位置。只有在两个盘形弹簧束49撞击柱塞55或57时，其间该撞击被盘形弹簧束49缓冲，柱塞55或57才随动并且同样通过控制杆5或6与其连接在一起的接触缸23也随动，该接触缸23然后向滑触头32移动。一旦在接触缸23和滑触头32之间出现预燃光弧，合闸电阻65即被跨接。一旦接触缸23接触到滑触头32，预燃光弧熄灭。滑触头32的设计应使其可以在接触缸23的圆柱头24上滑动并且此后把接触缸23嵌接保持在位置上。当接触缸23在完全的接通位置时，接触缸23由弹性上档件20制动，缸底25撞击在该止档上。在接触缸23接通移动时螺旋弹簧27被加有预应力。在接通位置时，电流由端法兰11开始，经支座13、柱塞21、螺旋触头22、触头支座31、外壳28和中间法兰14，由断路器流出。当断路器在此位置时流经电阻体42的仅仅是无足轻重的杂散电流，该杂散电流并不会对电阻构成热加载。
在断开之前，柱塞55或57在图3中所示的位置。在断开时，与齿条直接的控制杆5和6与某与其连接的外壳45一起向左移动。在该移动时，消弧室2断开，即额定电流断路点62和功率断路点61断开。接触缸23自始至终由滑触头32夹持，保持固定在其接通位置。加有预应力的螺旋弹簧27的力本身不足以释放滑触头32与接触缸23间的嵌接。甚至在立式结构时，当接触缸23的自重再加上夹持滑触头32的其它力时，该嵌接也是不会自动开释的。只有当外壳45经过行程H2，此时刻在消弧室2内燃烧的断路光弧早已熄灭时，盘形弹簧束53才撞击柱塞55或57的凸肩58并使与接触缸23连接的柱塞55或57随动。该撞击被盘形弹簧束53有效地缓冲。接触缸23被由滑触头32内抽出。一旦滑触头32在圆柱头24上滑移开，消弧室2的断路行程结束并且耦合件9和10的外壳45不再向左移动。但接触缸23将被加有预应力的螺旋弹簧27继续向左朝着端法兰11方向移动，确切地说，其移动一直延续到，直至缸底25及两个锁紧螺母26撞在两个弹性的减震件18上。减震件18将接触缸23的行程限定在其断开位置上。柱塞55及57然后在图2所示位置上，断路过程结束并且耦合件9和10又重新准备下一个接通。
在此加以详述的实施例示出一个带有两个逆向移动的自耗触头的消弧室。但也可以为消弧室仅配备一个带有合闸电阻的移动自耗电阻，其中在图4中所示的等效电路在这里也是适用的。但在这种断路器中，必要时控制杆5和6必须至少部分地由绝缘材料制成，尤其是当端法兰11与固定自耗触头连接，从而使消弧室2的整个消弧段必须经控制杆5和6过载时，就是这种情况。在此情况时，控制杆5和6必须至少在消弧段范围内由耐温的绝缘材料制成。
附图标记对照表1中心轴2消弧室3外壳3a 连接法兰4金属壳5，6 控制杆7，8 轴9，10耦合件11 端法兰12 塑料导向件13 支座14 中间法兰15 圆片16 孔17 固定环18 减震件19 锁闭件20 止档件21 柱塞22 螺旋触头23 接触缸24 圆柱头25 缸盖26 锁紧螺母27 螺旋弹簧28 外壳29 法兰30 电阻外壳31 触头支座32滑触头33电阻触头34绝缘体35孔36接触片37中心孔38螺旋触头39柱塞杆40导向螺栓41绝缘管42电阻体43压力垫圈44盘形弹簧45外壳46护板47锁紧螺母48中心孔49盘形弹簧束50锁闭件51滑动套筒52端件53盘形弹簧束54导向环55柱塞56柱塞环57柱塞58凸肩59输入端60输出端61功率断路点62额定电流断路点63、64端子65合闸电阻H1、H2行程
权利要求
1.断路器，带有至少一个沿心轴(1)伸展的消弧室(2)，该消弧室至少具有一个带有至少一个由传动机构移动的触头，带有至少一个与功率断路点(61)串联的合闸电阻(65)，带有一电阻触头(33)，该电阻触头与合闸电阻(65)并联，并且该合闸电阻在接通功率断路点(61)时闭合并且在断开功率断路点时断开，其特征在于—电阻触头(33)线性的沿至少一个轴(7，8)与至少一个移动触头机械连接，—分别有一耦合件(9，10)中间接入线性机械连接中，并且—耦合件(9，10)的设计应使其不管是在合闸过程还是断开过程中都起着迟延作用。
2.依照权利要求1的断路器，其特征在于—耦合件(9，10)在合闸过程中和断开过程中分别具有不同的迟延时间。
3.依照权利要求1，或2的断路器，其特征在于—在至少一个移动触头和电阻触头(33)之间备有双重连接，并且—这两个连接的任一个分别沿轴(7，8)伸展，并且—两个轴(7，8)相对并以相同的间隔平行于消弧室(2)的中心轴(1)伸展。
4.依照权利要求1至3中的任一项的断路器，其特征在于—功率断路点(61)具有两个逆向移动的触头。
5.依照权利要求4的断路器，其特征在于—电阻触头(33)与移动触头连接，移动触头与消弧室(2)的传动机构直接连接。
6.依照权利要求1至5中的任一项的断路器，其特征在于—耦合件(9，10)具有一个带有中心孔(48)的外壳(45)，中心孔的一侧由护板(46)闭合；—在中心孔(48)的每一端插入盘形弹簧束(49，53)并且在盘形弹簧束之间插入滑动套筒(51)，—在护板(46)上固定有一个控制杆(5，6)，并且—在滑动护套(51)上移动设置有一个柱塞(55、57)，在柱塞上有一成形的控制杆(5，6)，控制杆在与护板(46)相对的一侧由外壳(45)伸出。
全文摘要
断路器至少备有一个沿心轴(1)伸展的消弧室(2)，消弧室至少具有一个带有至少一个由传动机构移动的触头的功率断路点(61)。合闸电阻(65)用电阻触头(33)。与功率断路点(61)串联，电阻触头与合闸电阻(65)并联，并且合闸电阻在接通功率断路点(61)后时闭合并且在断开功率断路点(61)时断开。推荐一种带有合闸电阻和电阻触头的断路器，该断路器结构简单并且体积小，并且在该断路器中用简单的器件即可实现对电阻触头时间精确的控制。此点的实现方案是，电阻触头(33)线性沿至少一个轴(7，8)与至少一个移动触头机械连接，在线性机械连接中，分别中间连接有一个耦合件(9，10)，并且耦合件(9，10)的设计应使其不管是合闸过程还是断开过程中都起着迟延作用。
文档编号H01H33/16GK1165385SQ9612336
公开日1997年11月19日 申请日期1996年12月16日 优先权日1995年12月16日
发明者R·米勒, J·塔利尔 申请人:亚瑞亚·勃朗勃威力有限公司