專利名稱：功率開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的功率開關(guān)。
由兩份德國公開說明書DE196 13 568A1及DE196 13 569A1公知了一種功率開關(guān)，它可用于高壓電網(wǎng)，尤其是，也可作為發(fā)電機(jī)開關(guān)。該功率開關(guān)具有一個(gè)構(gòu)成圓柱形的滅弧室，其中充有作為滅弧及絕緣介質(zhì)的SF6氣體。該滅弧室具有一個(gè)功率電流通路，其中設(shè)有耐燒損的消耗性觸頭，它在接通狀態(tài)通過跨接觸頭連接，它還具有一個(gè)分開的、設(shè)有額定電流觸頭的額定電流通路。在兩個(gè)電流通路中的觸頭將通過杠桿由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器操作，其中杠桿被這樣地設(shè)計(jì)，即額定電流觸頭總是以比跨接觸頭小的速度運(yùn)動(dòng)。在斷開時(shí)，額定電流觸頭及跨接觸頭一起分離開，但總是額定電流通路首先斷開，接著待關(guān)斷的電流被換流到功率電流通路上。然后功率電流通路繼續(xù)傳導(dǎo)電流直到它被確定地?cái)嚅_。這種功率開關(guān)通常需要相對高的驅(qū)動(dòng)能量。在觸頭關(guān)斷行程結(jié)束時(shí)，運(yùn)動(dòng)部分的動(dòng)能、尤其是具有相對大質(zhì)量的額定電流觸頭的動(dòng)能必須以昂貴的代價(jià)進(jìn)行阻尼。
如獨(dú)立權(quán)利要求特征部分所述的本發(fā)明所解決的任務(wù)是，提供一種功率開關(guān)，它可成本合理地被制造。
通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)則在于，該功率開關(guān)需要較小的驅(qū)動(dòng)能量，因此能裝備較弱的并由此成本合理的驅(qū)動(dòng)裝置。
所述功率開關(guān)設(shè)有至少一個(gè)充有絕緣介質(zhì)尤其是SF6氣體的、構(gòu)成旋轉(zhuǎn)對稱體沿一個(gè)縱軸延伸的滅弧室。該滅弧室具有一個(gè)帶中心開關(guān)銷的功率電流通路及一個(gè)分開的帶有額定電流觸頭的額定電流通路。該滅弧室由一個(gè)驅(qū)動(dòng)連桿操作，該連桿使開關(guān)銷及額定電流觸頭運(yùn)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)杠桿操作是這樣設(shè)計(jì)的，在關(guān)斷過程開始時(shí)，開關(guān)銷一直保持在第一死點(diǎn)位置上，直到額定電流通路斷開為止。隨后該開關(guān)銷以比額定電流觸頭實(shí)質(zhì)上更高的速度朝斷開方向運(yùn)動(dòng)。額定電流觸頭向著它開斷行程的終點(diǎn)進(jìn)入第二死點(diǎn)位置。僅當(dāng)額定電流觸頭結(jié)束其斷開運(yùn)動(dòng)后開關(guān)銷才達(dá)到其斷開位置。在接通過程開始時(shí)額定電流觸頭一直保持在第二死點(diǎn)位置，直到接通電弧預(yù)點(diǎn)燃發(fā)生時(shí)為止。額定電流觸頭將以此方式有利地被保護(hù)免受電弧損傷。
功率開關(guān)至少具有一個(gè)與額定電流觸頭耦合運(yùn)動(dòng)的第一活塞-汽缸裝置，其中充在滅弧室中絕緣介質(zhì)的一部分在關(guān)斷時(shí)通過一個(gè)活塞在一個(gè)壓縮容積中被加壓。這樣被加壓的絕緣介質(zhì)-通常為SF6氣體-被用來支持電弧的吹斷，由此有利地改善功率開關(guān)的關(guān)斷能力，尤其是對于小關(guān)斷電流的情況。
作為特別有利的結(jié)果是，在該功率開關(guān)中至少一部分動(dòng)能，即向著其關(guān)斷行程終點(diǎn)的額定電流觸頭具有的動(dòng)能借助驅(qū)動(dòng)連桿可用于加速開關(guān)銷及與開關(guān)銷相連接的壓縮活塞的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)利用該優(yōu)點(diǎn)時(shí)，該驅(qū)動(dòng)裝置實(shí)質(zhì)上可取較弱的尺寸參數(shù)，這在成本上也起到有利作用。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)為從屬權(quán)利要求的主題。
以下將借助僅描繪可能實(shí)施例的附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明、其進(jìn)一步構(gòu)型及由此產(chǎn)生的優(yōu)點(diǎn)。附圖為

圖1一個(gè)很簡化地表示所述的功率開關(guān)的第一實(shí)施例在關(guān)斷狀態(tài)下的部分截面圖；圖2很簡化地表示的所述功率開關(guān)實(shí)施例的接通狀態(tài)；圖3,4及5該功率開關(guān)的第一實(shí)施例在其關(guān)斷運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)特征位置；圖6該功率開關(guān)第一實(shí)施例關(guān)斷時(shí)的運(yùn)動(dòng)曲線；圖7a,7b及7c一個(gè)很簡化地表示所述的功率開關(guān)的第二實(shí)施例在接通狀態(tài)下局部截面圖；圖8a，及8b該功率開關(guān)的第二實(shí)施例的很簡化的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)；圖9a,9b,10a及10b該功率開關(guān)的第二實(shí)施例在其關(guān)斷運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)特征位置。
在所有附圖中相同的功能部件用相同的標(biāo)號表示。對于理解本發(fā)明不需要的所有部件未被示出或未作描述。
圖1是一個(gè)很簡化地表示所述的功率開關(guān)1的第一實(shí)施例在關(guān)斷狀態(tài)下的部分截面圖。該功率開關(guān)1具有一個(gè)滅弧室2，在這里它沿一個(gè)公共的縱軸3延伸地安裝并對該軸同心地布置。該滅弧室2由一個(gè)未示出的驅(qū)動(dòng)裝置通過一個(gè)驅(qū)動(dòng)連桿4驅(qū)動(dòng)。作為驅(qū)動(dòng)裝置例如可以是傳統(tǒng)的力儲存驅(qū)動(dòng)裝置。在驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)滅弧室2設(shè)有一個(gè)對縱軸3同心布置的壓力密封的金屬殼體5，它包圍著驅(qū)動(dòng)連桿4及在該殼體背離滅弧室2的一側(cè)上設(shè)有未示出的用于傳輸電流的端子。該殼體5包圍著第一排氣容積6。
在背離驅(qū)動(dòng)裝置的一側(cè)上，滅弧室2與一個(gè)對縱軸3同心設(shè)置的、壓力密封的金屬排氣殼體7相連接，該殼體在其背離滅弧室2的側(cè)上設(shè)有未示出的用于傳輸電流的端子。該排氣殼體7包括第二排氣容積8。殼體5及排氣殼體7通過一個(gè)壓力密封的對縱軸3同心地設(shè)置的絕緣管9剛性地及壓力密封地彼此相連接，其中由該構(gòu)件包圍的容積中充有SF6氣體，它以壓力作用在室內(nèi)。對于該功率開關(guān)1，視期望的外部溫度而定，充氣壓力在約5巴至8巴的范圍中。殼體5及排氣殼體7通過未示出的絕緣支架支承及對地絕緣。由驅(qū)動(dòng)裝置向驅(qū)動(dòng)連桿4的力傳遞通過一個(gè)電絕緣的構(gòu)件來產(chǎn)生。
滅弧室2具有一個(gè)額定電流通路及一個(gè)與其平行的布置在中心的軸向延伸的功率電流通路。在功率開關(guān)1的接通狀態(tài)下，額定電流通路從排氣殼體7通過一個(gè)整體成型的環(huán)形接觸面10，經(jīng)過軸向運(yùn)動(dòng)的額定電流觸頭11到整體成型在殼體5上的接觸面12上及通過殼體5傳導(dǎo)。在功率開關(guān)1的接通狀態(tài)下，功率電流通路從排氣殼體7通過一個(gè)接觸指裝置13，一個(gè)作為跨接觸頭布置在中心的軸銷14，經(jīng)過與殼體5導(dǎo)電連接的、其中置有螺旋觸頭16的觸頭保持器15到殼體5上及通過該殼體傳導(dǎo)。但僅當(dāng)額定電流通路斷開時(shí)通過該功率電流通路才流過可觀的電流。
額定電流觸頭11的操作是通過一個(gè)與驅(qū)動(dòng)連桿4連接的環(huán)17實(shí)現(xiàn)的，這里該環(huán)被概要地表示。環(huán)17通過多個(gè)在圓周上分布的推桿18與可移動(dòng)地布置在外滅弧室容積19中的額定電流觸頭11機(jī)械地連接。在相應(yīng)的孔中推桿18被引導(dǎo)到殼體5朝著滅弧室2的端壁上。環(huán)17與活塞桿20相連接，后者同樣地在相應(yīng)的孔中被引導(dǎo)到殼體5朝著滅弧室2的端壁上。每個(gè)活塞桿20與一個(gè)活塞21相連接，該活塞使一個(gè)圓柱構(gòu)型的壓縮容積22與外部滅弧室容積19隔開。具有多個(gè)單活塞21與相應(yīng)的壓縮容積22繞縱軸3同心地布置，但也可設(shè)想，單個(gè)環(huán)形構(gòu)型的活塞分隔單個(gè)環(huán)形構(gòu)型的壓縮容積，其中一個(gè)活塞被多個(gè)活塞桿操作，以免活塞傾斜。
每個(gè)壓縮容積22借助一個(gè)氣流通道23與總的儲氣容積24相連接。該儲氣容積24被看成內(nèi)滅弧室容積，它借助于一個(gè)構(gòu)成圓柱形的電絕緣隔板25氣密地與外滅弧室容積19隔開。在儲氣容積24的中心在耐燒損觸頭指裝置13及開關(guān)銷14的頂端之間的區(qū)域中設(shè)有電弧區(qū)26。在觸頭指裝置13的中心設(shè)有一個(gè)孔27，它使電弧區(qū)26與排氣容積8相連接。穿過殼體5的背離驅(qū)動(dòng)裝置的端壁的另一孔28使電弧區(qū)26與排氣容積6相連接。在直接與電弧區(qū)26相連接的區(qū)域中該孔28具有一個(gè)構(gòu)成噴嘴狀的、由絕緣材料如PTFE(聚四氟乙烯)作的內(nèi)襯29，它在接通位置中相對窄地包圍開關(guān)銷14。
在驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)開關(guān)銷14與一個(gè)活塞30相連接，后者在一個(gè)汽缸31中滑動(dòng)。該汽缸31整體成型在殼體5的背離驅(qū)動(dòng)裝置的端壁上。在活塞30的驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)上設(shè)有壓縮容積32，它用于在達(dá)到關(guān)斷位置的近前時(shí)刻阻尼開關(guān)銷14的運(yùn)動(dòng)。在開關(guān)銷14關(guān)斷運(yùn)動(dòng)的其余期間，該壓縮容積32通過氣流通道33與儲氣容積24相連接。
驅(qū)動(dòng)杠桿4具有四個(gè)位置固定的轉(zhuǎn)軸34,35,36及37，它們彼此平行地布置。這些轉(zhuǎn)軸34,35,36及37垂直于圖1的截平面及由此垂直于縱軸3。轉(zhuǎn)軸34是一個(gè)由電絕緣材料作的未示出的旋轉(zhuǎn)軸的軸線，它將一個(gè)彎角杠桿38的角頂固定地與未示出的、位于地電位的驅(qū)動(dòng)裝置相連接。該電絕緣轉(zhuǎn)軸借助一個(gè)壓力密封的可轉(zhuǎn)套管穿過殼體5的壁。
金屬彎角杠桿38在它兩個(gè)曲柄的端部具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)39及40。在轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)39上鉸接著第一分連桿的杠桿41，后者使彎角杠桿38與一個(gè)彎角杠桿43的一個(gè)角頂轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)42相連接，該角頂可繞一個(gè)位置固定的轉(zhuǎn)軸35轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)42位于彎角杠桿43的一個(gè)曲柄的端部，它的另一個(gè)曲柄的端部具有第二轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)44，在該轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)上鉸接著一個(gè)杠桿45。杠桿45的另一側(cè)借助一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)46鉸接在環(huán)17上。為了保證環(huán)17不傾斜地操作，該所述的與環(huán)17的杠桿連接將設(shè)置在彼此對立的兩個(gè)位置上。由圖3可更好地看出該所述的與環(huán)17的杠桿連接。
在彎角杠桿38的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)40上鉸接著第二分連桿的杠桿47，后者使彎角杠桿38與一個(gè)彎角杠桿49的一個(gè)角頂轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)48相連接，該角頂可繞一個(gè)位置固定的轉(zhuǎn)軸36轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)48位于彎角杠桿49的一個(gè)曲柄的端部，它的另一個(gè)曲柄的端部具有第二轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)50，在該轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)上鉸接著一個(gè)杠桿51，后者使彎角杠桿49與一個(gè)彎角杠桿53的可運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)52相連接，該彎角杠桿53可繞一個(gè)位置固定的轉(zhuǎn)軸37轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸37與彎角杠桿53一個(gè)曲柄的端部相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)52位于彎角杠桿53的角頂上，而另一轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)54設(shè)在彎角杠桿53的另一曲柄的端部。在該另一轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)54上鉸接著一個(gè)杠桿55，該杠桿使彎角杠桿53與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)56相連接。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)56被設(shè)置在可軸向運(yùn)動(dòng)的開關(guān)銷14的驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)上。
該驅(qū)動(dòng)連桿4是這樣設(shè)計(jì)的，即在關(guān)斷時(shí)總是通過第一分連桿操作的額定電流觸頭11首先打開并斷開額定電流通路，隨后才由第二分連桿操作起初保持在一個(gè)死點(diǎn)位置上的開關(guān)銷14。開關(guān)銷14的總行程及平均速度總是大于額定電流觸頭11的總行程及平均速度。開關(guān)銷14在加速階段后以比額定電流觸頭11更大的最大速度運(yùn)動(dòng)，該最大速度在約10m/sec至20m/sec的范圍中，而額定電流觸頭11的最大速度在約2m/sec至6m/sec的范圍中。
在接通時(shí)總是首先開關(guān)銷14運(yùn)動(dòng)及接通電流回路，然后才使起初保持在一個(gè)死點(diǎn)位置上的額定電流觸頭11接通。在關(guān)斷時(shí)的運(yùn)動(dòng)曲線與時(shí)間相關(guān)地表示在圖6上。圖6的曲線A表示驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)，它移動(dòng)行程H3，曲線B表示額定電流觸頭11或活塞21的運(yùn)動(dòng)，它移動(dòng)行程H1，曲線C表示開關(guān)銷14的運(yùn)動(dòng)，它移動(dòng)行程H2。可清楚地看出，開關(guān)銷14實(shí)質(zhì)上移動(dòng)了比額定電流觸頭11大的行程，及它以實(shí)質(zhì)上比額定電流觸頭11大的最大速度運(yùn)動(dòng)。
圖2是很簡化地表示所述的功率開關(guān)1的第一實(shí)施例在接通的狀態(tài)。在圖6中其狀態(tài)相應(yīng)于時(shí)刻T1。彎角杠桿38由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)在逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以使功率開關(guān)1從圖1中所示的關(guān)斷位置運(yùn)動(dòng)到圖2所示的接通位置。當(dāng)彎角杠桿38順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將使得功率開關(guān)1關(guān)斷。通過彎角杠桿38曲柄長度及曲柄之間角度的變化可使驅(qū)動(dòng)連桿4能適配于滿足所驅(qū)動(dòng)開關(guān)類型要求的行程及其速度。對于其它的適配，也可以對驅(qū)動(dòng)連桿4的其它構(gòu)件作出相應(yīng)修改。
圖3、4及5表示該功率開關(guān)1在其關(guān)斷運(yùn)動(dòng)過程中的各個(gè)特征位置。圖3表示功率開關(guān)1在額定電流通路剛剛斷開后的位置，即額定電流觸頭11正好與接觸面10分開，在圖6中它相應(yīng)于時(shí)刻 T2。彎角杠桿38逆時(shí)針地轉(zhuǎn)動(dòng)了一點(diǎn)，環(huán)17、及額定電流觸頭11和活塞21與其一起在平行于縱軸3的箭頭57的方向上移動(dòng)。力的傳遞是由彎角杠桿38通過杠桿41、彎角杠桿43及杠桿45傳遞到與環(huán)17剛性連接的一個(gè)接片58來實(shí)現(xiàn)的，在該接片中設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)46。如已描述的，與該接片58對稱地設(shè)有另一這樣的接片及與其相連的相同杠桿連接。雖然額定電流觸頭11已在關(guān)斷方向上運(yùn)動(dòng)，但功率電流通路的開關(guān)銷14仍在接通位置上?；钊?1與額定電流觸點(diǎn)11同時(shí)地運(yùn)動(dòng)及絕緣介質(zhì)開始在壓縮容積22中壓縮。如箭頭59所示，受壓力加載的介質(zhì)的氣流從壓縮容積22通過氣流通道23流到起初存儲介質(zhì)的儲氣容積24。但操作開關(guān)銷14的第二分連桿起初還保持在一個(gè)死點(diǎn)位置上。
額定電流觸點(diǎn)11及一個(gè)或多個(gè)活塞21相對慢地在關(guān)斷方向上繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，但一旦超過了第二分連桿的死點(diǎn)，開關(guān)銷14將以相對大的最大速度開始其關(guān)斷行程，如從圖4所看到的。在圖6中它相應(yīng)于時(shí)刻T3?；钊?0壓縮其壓縮容積32中的絕緣介質(zhì)。如箭頭60所示，受壓力加載的介質(zhì)從壓縮容積32通過氣流通道33流到起初存儲介質(zhì)的儲氣容積24。
當(dāng)額定電流觸點(diǎn)11達(dá)到它的行程H1時(shí)，由于它相對大的質(zhì)量仍具有可觀的動(dòng)能。該動(dòng)能通過驅(qū)動(dòng)連桿4傳給開關(guān)銷14，在該時(shí)刻T3開關(guān)銷遠(yuǎn)未達(dá)到其最大斷開速度、以便其繼續(xù)加速。因此功率開關(guān)1的驅(qū)動(dòng)裝置可以弱些及由此結(jié)構(gòu)成本可低些，因?yàn)樵陂_關(guān)銷14加速時(shí)能有利地利用否則不可利用的動(dòng)能。
圖5表示在功率電流通路中觸頭剛剛分離時(shí)所述的功率開關(guān)1，在耐燒損觸頭指裝置13及開關(guān)銷14之間燃起一個(gè)電弧61并使電弧區(qū)26加熱及儲氣容積24加熱。但一部分的熱氣體已通過孔27從電弧區(qū)26流到排氣容積8。在圖6中它相應(yīng)于時(shí)刻T4。額定電流觸頭11及活塞21已到達(dá)其確定的關(guān)斷位置，由此無受壓力加載的絕緣介質(zhì)從壓縮容積22流到儲氣容積24中。與開關(guān)銷14相連接的活塞30使壓縮容積32中的絕緣介質(zhì)壓縮及使其通過氣流通道33流到儲氣容積24，以便當(dāng)那里占優(yōu)勢的壓力特性允許時(shí)支持電弧61的吹斷。
開關(guān)銷14現(xiàn)在繼續(xù)在關(guān)斷方向上移動(dòng)及隨之使孔28打開，由此使熱氣體的另一氣流從電弧區(qū)26能流到排氣容積6。在該區(qū)域中電弧61的冷卻性特別強(qiáng)，以使得通常在開關(guān)銷14到達(dá)其確定的關(guān)斷位置以前就發(fā)生電弧的熄滅。在到達(dá)該關(guān)斷位置前的瞬間活塞30關(guān)斷了氣流通道33的入口，以致剩余的壓縮容積32從現(xiàn)在起將作為氣動(dòng)阻尼容積使用，以便使開關(guān)銷14的剩余動(dòng)能在到達(dá)關(guān)斷位置時(shí)被有效地阻尼。在圖1中所示的關(guān)斷位置將在時(shí)刻T5上確定地到達(dá)。
該功率開關(guān)1的接通運(yùn)動(dòng)與上述關(guān)斷運(yùn)動(dòng)相反地進(jìn)行。在接通過程開始時(shí)額定電流觸頭11保持在其死點(diǎn)位置上，直到已移動(dòng)的開關(guān)銷14及耐燒損接觸指裝置13之間的接通電弧預(yù)點(diǎn)燃時(shí)為止。隨后才開始向接通方向移動(dòng)，但當(dāng)接通電弧不再點(diǎn)燃，即當(dāng)開關(guān)銷14插入到接觸指裝置13中時(shí)，額定電流回路才閉合。
圖7a,7b及7c表示在接通狀態(tài)下所述的功率開關(guān)1的第二實(shí)施例。該位置相應(yīng)于圖6中的時(shí)刻T1。滅弧室2及排氣室7具有與第一實(shí)施例中相同的結(jié)構(gòu)。在該殼體5中附加地插有一個(gè)部分穿透的隔板62，它垂直于縱軸3地延伸。排氣容積6由此一直延伸到隔板62的背離滅弧室2的一側(cè)上。排氣容積6通過一個(gè)壓力密封的整體成型在殼體5上的壁63封閉，該壁垂直于縱軸3延伸。
如圖7a所示，在隔板62及壁63中設(shè)有彼此對準(zhǔn)及平行的導(dǎo)槽64及65，用于引導(dǎo)滑板66。這些導(dǎo)槽64及65對縱軸3徑向地延伸?；?6借助一個(gè)電絕緣的拉桿與未示出的驅(qū)動(dòng)裝置相連接，及在箭頭68的方向上向上運(yùn)動(dòng)。該拉桿67壓力密封地穿過殼體5的壁。在滑板66上設(shè)有導(dǎo)向槽69及70，其中引導(dǎo)一個(gè)螺栓71的端部。該螺栓71一方面固定在與開關(guān)銷14剛性連接的定位叉72上。如圖7c中可看出的，定位叉72圍著滑板66，以使得螺栓71可從上方插入導(dǎo)向槽69及70。定位叉72這樣地構(gòu)型，即螺栓71不會(huì)脫離與導(dǎo)向槽69及70的嚙合。定位叉72在隔板62中在軸向上被引導(dǎo)。
如圖7b及7c所示，在隔板62及壁63中設(shè)有平行于導(dǎo)向槽64及65并與其隔開的導(dǎo)向槽73及74，它用于滑板75的導(dǎo)向?；?5通過電絕緣拉桿76與未示出的驅(qū)動(dòng)裝置相連接，及在箭頭77的方向上向上運(yùn)動(dòng)。該拉桿76壓力密封地穿過殼體5的壁。在滑板75上設(shè)有導(dǎo)向槽78及79，其中引導(dǎo)一個(gè)螺栓80的端部。該螺栓80一方面固定在與環(huán)17剛性連接的定位叉81上。如圖7c所示，定位叉81圍著滑板75，以使得螺栓80可從上方插入導(dǎo)向槽78及79。定位叉81這樣地構(gòu)型，即螺栓80不會(huì)脫離與導(dǎo)向槽78及79的嚙合。定位叉81在隔板62中在軸向上被引導(dǎo)。
為了在操作額定電流觸頭11及活塞21時(shí)避免環(huán)17的傾斜，在滑板66的另一側(cè)與它和滑板75相同的距離上設(shè)有另一相同的滑板82，它與滑板75及其保持裝置的結(jié)構(gòu)相同并相同地導(dǎo)向及操作。
在圖8a中概要地表示出用于操作開關(guān)銷14的滑板66。在導(dǎo)向槽69中的箭頭83給出當(dāng)功率開關(guān)1關(guān)斷情況下滑板66被向上拉時(shí)螺栓71的運(yùn)動(dòng)方向。借助螺栓71使定位叉72及開關(guān)銷14與其一起在軸向關(guān)斷方向上運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置的速度及導(dǎo)向槽69的曲線形狀這樣地選擇，即開關(guān)銷14將完成以圖6中曲線C所示的運(yùn)動(dòng)。
在開關(guān)銷14達(dá)到其關(guān)斷位置前的瞬間，一個(gè)被未示出的彈簧加載的閥板84將克服該彈簧的力被壓到導(dǎo)向槽69的壁凹陷中以使螺栓71通過。一旦螺栓71通過閥板84，閥板84將封閉導(dǎo)向槽69及螺栓71將借助未示出的彈簧力在圖8a中所示位置上向回運(yùn)動(dòng)。在接通時(shí)，當(dāng)滑板66被向下壓時(shí)，螺栓71在導(dǎo)向槽70中在箭頭85的方向上運(yùn)動(dòng)。因此，該功率開關(guān)1的第二實(shí)施例的接通運(yùn)動(dòng)的曲線不同于功率開關(guān)1的第一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)曲線。在開關(guān)銷14達(dá)到其接通位置前的瞬間，一個(gè)被未示出的彈簧加載的閥板86將克服該彈簧的力被壓到一邊上，以使螺栓71通過。一旦螺栓71通過閥板86，閥板86將封閉導(dǎo)向槽70，及開關(guān)銷14及螺栓71與其一起現(xiàn)在將位于它們確定的接通位置上。
在圖8b中概要地表示用于操作額定電流觸頭11及活塞21的滑板75。導(dǎo)向槽78中的箭頭87給出了當(dāng)功率開關(guān)1關(guān)斷情況下滑板75被向上拉時(shí)螺栓80的運(yùn)動(dòng)方向。借助螺栓80使定位叉81及環(huán)17與其一起在軸向關(guān)斷方向上運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置的速度及導(dǎo)向槽78的曲線形狀這樣地選擇，即環(huán)17及額定電流觸頭11將完成以圖6中曲線B所示的運(yùn)動(dòng)。在額定電流觸頭11達(dá)到其關(guān)斷位置前的瞬間，一個(gè)被未示出的彈簧加載的閥板88將克服該彈簧的力被壓向一邊，以使螺栓80通過。一旦螺栓80通過閥板88，閥板88將封閉導(dǎo)向槽78。在接通時(shí)，當(dāng)滑板75被向下壓時(shí)，螺栓80在導(dǎo)向槽79中在箭頭89的方向上運(yùn)動(dòng)。因此，該功率開關(guān)1的第二實(shí)施例的接通運(yùn)動(dòng)的曲線不同于功率開關(guān)1的第一實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)曲線。在額定電流觸頭11達(dá)到其接通位置前的瞬間，一個(gè)被未示出的彈簧加載的閥板90將克服該彈簧的力被壓到一邊上，以使螺栓80通過。一旦螺栓80通過閥板90，閥板90將封閉導(dǎo)向槽79，及額定電流觸頭11及螺栓80與其一起將位于它們的接通位置上。如已描述的，滑板82與這里所述的滑板75具有相同的結(jié)構(gòu)。
為了減小用于拉桿67及76的壓力密封的穿孔套管的數(shù)目，這些操作單元可在殼體5內(nèi)部組合成以便共同操作，以致僅需要一個(gè)穿孔套管穿過殼體5的壁。但原則上開關(guān)銷14及額定電流觸頭11也可用兩個(gè)分開驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)多種可調(diào)節(jié)的運(yùn)動(dòng)曲線。
圖9a及9b表示與圖6中的時(shí)刻T4相對應(yīng)位置上所述的功率開關(guān)1。圖9a表示開關(guān)銷14的操作及圖9b表示在一個(gè)死點(diǎn)位置上的額定電流觸點(diǎn)11。在耐燒損接觸指裝置13及開關(guān)銷14之間起燃一個(gè)電弧61及使電弧區(qū)26及使儲氣容積24一起加熱。但熱氣體的一部分已由電弧區(qū)26排出，如前所述。圖10a及10b很簡化地表示處于確定的關(guān)斷狀態(tài)所述的功率開關(guān)1的第二實(shí)施例。
功率開關(guān)1用于特別大的電流，尤其為了大的額定電流及短路電流而設(shè)計(jì)，例如它可用在發(fā)電廠位于發(fā)電機(jī)后面的區(qū)域中。尤其當(dāng)故障狀態(tài)流過大的短路電流時(shí)，在電流通路附近的所有金屬部分中可能產(chǎn)生泄漏電流。被證明有意義的是，為了避免由泄漏電流引起的損壞后果，驅(qū)動(dòng)連桿4的金屬部分這樣地構(gòu)成，即它們之間無金屬接觸。
所述的運(yùn)動(dòng)過程也可以借助一個(gè)液力驅(qū)動(dòng)裝置很簡單地實(shí)現(xiàn)。這種驅(qū)動(dòng)裝置在以下情況下特別有利對于另外的用途已使用了液力控制，如在許多發(fā)電廠中的情況，以致不必設(shè)置分開的液力設(shè)備，由此可以利用另一種成本合理的驅(qū)動(dòng)方案。
權(quán)利要求
1．功率開關(guān)，設(shè)有至少一個(gè)充有絕緣介質(zhì)尤其是SF6氣體的、構(gòu)成旋轉(zhuǎn)對稱體沿一個(gè)縱軸(3)延伸的滅弧室(2)，該滅弧室具有一個(gè)帶中心開關(guān)銷(14)的功率電流通路及一個(gè)分開的帶有額定電流觸頭(11)的額定電流通路，它由一個(gè)驅(qū)動(dòng)連桿(4)操作，該連桿使開關(guān)銷(14)及額定電流觸頭(11)運(yùn)動(dòng)，其特征在于-該驅(qū)動(dòng)連桿(4)操作是這樣設(shè)計(jì)的，在關(guān)斷過程開始時(shí)，開關(guān)銷(14)一直保持在第一死點(diǎn)位置上，直到額定電流通路斷開為止，-隨后該開關(guān)銷(14)以比額定電流觸頭(11)實(shí)質(zhì)上更高的平均速度朝斷開方向運(yùn)動(dòng)，-額定電流觸頭(11)向著它斷開行程的終點(diǎn)進(jìn)入第二死點(diǎn)位置，及-僅當(dāng)額定電流觸頭(11)結(jié)束其斷開運(yùn)動(dòng)后開關(guān)銷(14)才達(dá)到其斷開位置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率開關(guān)，其特征在于-在接通過程開始時(shí)，額定電流觸頭(11)一直保持在第二死點(diǎn)位置，直到接通電弧預(yù)點(diǎn)燃發(fā)生時(shí)為止。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率開關(guān)，其特征在于-至少具有一個(gè)與額定電流觸頭(11)耦合運(yùn)動(dòng)的第一活塞-汽缸裝置，其中絕緣介質(zhì)的一部分在關(guān)斷時(shí)通過一個(gè)活塞(21)在一個(gè)壓縮容積(22)中被加壓。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項(xiàng)所述的功率開關(guān)，其特征在于-至少一部分動(dòng)能，即向著其關(guān)斷行程終點(diǎn)的額定電流觸頭(11)具有的動(dòng)能借助驅(qū)動(dòng)連桿(4)可用于加速開關(guān)銷(14)。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至4中任何一項(xiàng)所述的功率開關(guān)，其特征在于-開關(guān)銷(14)的總行程及平均速度始終大于額定電流觸頭(11)的總行程及平均速度。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的功率開關(guān)，其特征在于-開關(guān)銷(14)以在約10m/sec至20m/sec范圍中的最大接通或關(guān)斷速度被驅(qū)動(dòng)，及-額定電流觸頭(11)以在約2m/sec至6m/sec范圍中的最大接通或關(guān)斷速度被驅(qū)動(dòng)。
7．根據(jù)權(quán)利要求3至6中任何一項(xiàng)所述的功率開關(guān)，其特征在于-至少具有一個(gè)第二活塞-汽缸裝置，其中絕緣介質(zhì)的一部分在關(guān)斷時(shí)通過一個(gè)與開關(guān)銷(14)相耦合的活塞(30)在一個(gè)壓縮容積(32)中被加壓，以使得它可用于電弧的吹斷，及此外其中壓縮容積(32)在開關(guān)銷(14)關(guān)斷行程的終點(diǎn)上被用作氣體阻尼容積。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的功率開關(guān)，其特征在于-驅(qū)動(dòng)連桿(4)具有兩個(gè)分連桿，其中第一分連桿被設(shè)置來操作額定電流觸頭(11)及活塞(21)，及其中第二分連桿被設(shè)置來操作開關(guān)銷(14)。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率開關(guān)，其特征在于-這兩個(gè)分連桿被鉸接在一個(gè)以頂點(diǎn)可繞位置固定的轉(zhuǎn)軸(34)轉(zhuǎn)動(dòng)的彎角杠桿(38)的各一個(gè)曲柄，及-這兩個(gè)分連桿無論在關(guān)斷時(shí)還是在接通時(shí)總是在相反方向上經(jīng)過相同的路徑。
10．根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率開關(guān)，其特征在于-在第一分連桿中，一個(gè)杠桿(41)使彎角杠桿(38)與一個(gè)第二彎角杠桿(43)的第一曲柄相連接，該第二彎角杠桿的角頂可繞第二位置固定的轉(zhuǎn)軸(35)轉(zhuǎn)動(dòng)，及第二彎角杠桿(43)的第二曲柄通過一個(gè)杠桿(45)與一個(gè)環(huán)(17)上的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)(46)相連接，及-在第二分連桿中，一個(gè)杠桿(47)使彎角杠桿(38)與一個(gè)第三彎角杠桿(49)的第一曲柄相連接，該第三彎角杠桿的角頂可繞第三位置固定的轉(zhuǎn)軸(36)轉(zhuǎn)動(dòng)，及第三彎角杠桿(49)的第二曲柄通過一個(gè)杠桿(51)與一個(gè)第四彎角杠桿(53)的頂點(diǎn)上的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)(52)相連接，其中第四彎角杠桿(53)的第一曲柄可繞第四位置固定的轉(zhuǎn)軸(37)轉(zhuǎn)動(dòng)，而其第二曲柄通過一個(gè)杠桿(55)鉸接地與一個(gè)裝在開關(guān)銷(14)上可軸向移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)(56)相連接。
11．根據(jù)權(quán)利要求8所述的功率開關(guān)，其特征在于-第一分連桿設(shè)有第一運(yùn)動(dòng)滑板(66)，及-第二分連桿設(shè)有至少一個(gè)第二運(yùn)動(dòng)滑板(75)，及-第一滑板(66)及至少一個(gè)第二滑板(75,82)以共同或分開驅(qū)動(dòng)方式構(gòu)成。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的功率開關(guān)，其特征在于-至少兩個(gè)分連桿中的一個(gè)在接通或在關(guān)斷時(shí)總是經(jīng)過至少一部分不同的路徑。
13．根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的功率開關(guān)，其特征在于-第二滑板(75,82)被雙重地設(shè)置，其中在對第一滑板(66)相同的距離的兩側(cè)上設(shè)有兩個(gè)滑板(75,82)。
14．根據(jù)權(quán)利要求11至13中任何一項(xiàng)所述的功率開關(guān)，其特征在于-在滑板(66,75,82)中設(shè)有導(dǎo)向槽(69,70,78,79),-每個(gè)滑板(66,75,82)用一個(gè)螺栓(71,80)與導(dǎo)向槽(69,70,78,79)相嚙合，-螺栓(71,80)被固定在定位叉(72,81)中，及-定位叉(72,81)被引導(dǎo)成平行于縱軸(3)運(yùn)動(dòng)。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的功率開關(guān)，其特征在于-導(dǎo)向槽(69,70,78,79)中設(shè)有閥板(84,86,88,90)，它們保證在接通及關(guān)斷時(shí)螺栓(71,80)在不同路徑上被引導(dǎo)。
全文摘要
功率開關(guān)設(shè)有至少一個(gè)充有SF
文檔編號H01H33/28GK1310460SQ01116300
公開日2001年8月29日 申請日期2001年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月11日
發(fā)明者O·亨格爾, L·澤恩德爾, L·里菲爾 申請人:Abb高壓技術(shù)股份公司