專(zhuān)利名稱(chēng)：用于斷路器裝置的真空中斷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種真空中斷器，特別是用于斷路器裝置的真空中斷器，所述真空中斷器包括圓筒形的絕緣部件，一對(duì)電接觸部件同軸地布置在該絕緣部件內(nèi)，并且被該絕緣部件同心地圍繞，其中電接觸部件包括用于在開(kāi)始中斷過(guò)程之后僅僅在相應(yīng)的內(nèi)部接觸元件之間啟動(dòng)中斷弧的裝置，并且相應(yīng)的外部接觸元件包括用于使所述中斷弧從內(nèi)部接觸元件轉(zhuǎn)向至外部接觸元件、直至中斷過(guò)程完成的裝置。另外，本發(fā)明還涉及一種中壓斷路器，其包括所述真空中斷器中的至少一個(gè)作為插入部件。
背景技術(shù)：
這種類(lèi)型的真空中斷器特別用于IkV至72kV的高電流水平之間的范圍內(nèi)的應(yīng)用中的中壓斷路器。這些斷路器在電氣網(wǎng)絡(luò)中用來(lái)中斷短路電流和在困難的負(fù)載阻抗下中斷負(fù)載電流。真空中斷器通過(guò)在封閉的真空容器中產(chǎn)生電弧以及使電弧熄滅而中斷電流?，F(xiàn)代的真空斷路器趨于比傳統(tǒng)的空氣斷路器具有更長(zhǎng)的壽命預(yù)期。然而，本發(fā)明不僅適用于真空斷路器，還適用于具有被六氟化硫氣體填充的腔室的現(xiàn)代的SF6斷路器。另外，通過(guò)真空裝置的電流中斷是能夠在高壓水平下使用的技術(shù)中的一種。現(xiàn)代的真空斷路器通過(guò)減小的接觸行程、減小的接觸速度以及小質(zhì)量的移動(dòng)電接觸部件而大大改善了中斷過(guò)程。這些電接觸部件通常包括特殊的接觸元件裝置，這種特殊的接觸元件裝置正是本發(fā)明的主題。US 4，847，456公開(kāi)了一種具有一對(duì)內(nèi)部電接觸部件的真空中斷器，所述一對(duì)內(nèi)部電接觸部件是被外部電接觸元件圍繞的RMF (徑向磁場(chǎng))接觸元件的形式。外部電接觸元件并聯(lián)地電連接，并且與內(nèi)部電接觸元件緊鄰地布置。內(nèi)部電接觸元件中的一個(gè)安裝成能夠沿軸向方向移動(dòng)而相應(yīng)的外部電接觸元件被固定地安裝。相應(yīng)的電接觸部件的兩個(gè)外部電接觸元件都是AMF (軸向磁場(chǎng))接觸元件的形式。在中斷過(guò)程期間，在內(nèi)部電接觸元件之間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)電弧，該旋轉(zhuǎn)電弧然后從內(nèi)部電接觸元件換向至外部電接觸元件。這使得初始?jí)嚎s的電弧變?yōu)樵贏MF狀電接觸元件之間燃燒的擴(kuò)散物，直至熄滅。這種方案能夠?qū)崿F(xiàn)真空中斷器室中的高中斷速度。WO 2006/002560 Al公開(kāi)了一種最開(kāi)始提到的類(lèi)型的電接觸裝置和真空中斷器室，其同樣能夠?qū)崿F(xiàn)增大的切換速度。特別地，公開(kāi)了具有高電弧燃燒電壓的高短路中斷性倉(cāng)泛。用于真空中斷器室的已知的接觸裝置具有一對(duì)外部電接觸元件和RMF接觸元件形式的一對(duì)內(nèi)部電接觸元件。外部電接觸元件與內(nèi)部電接觸元件并聯(lián)地電連接并且與內(nèi)部電接觸元件緊鄰地布置。內(nèi)部電接觸元件中的至少一個(gè)安裝成能夠軸向移動(dòng)。外部電接觸元件也是RMF狀接觸元件的形式。內(nèi)部電接觸元件為盤(pán)形。內(nèi)部電接觸元件和外部電接觸元件布置并設(shè)計(jì)成在中斷過(guò)程期間在內(nèi)部電接觸元件之間產(chǎn)生的電弧能夠在外部電接觸元件之間完全地或者部分地?fù)Q向。這種接觸布置具有低電阻并且能夠載送高電流。如已經(jīng)提到的，電弧能夠轉(zhuǎn)向至外部電接觸元件上。究竟是一個(gè)還是兩個(gè)電弧燃燒取決于電流水平。在負(fù)載上的初始接觸的電接觸元件斷開(kāi)之后，首先發(fā)生集中的中斷。隨著電接觸元件進(jìn)一步打開(kāi)，在RMF狀接觸元件的情況下，在接觸件之間形成壓縮電弧。隨著接觸元件分離在中斷過(guò)程期間進(jìn)一步增大，發(fā)生部分換向，或者在適當(dāng)?shù)奈锢碓O(shè)計(jì)的情況下發(fā)生完全換向。如果已經(jīng)在內(nèi)部接觸元件之間產(chǎn)生的電弧完全轉(zhuǎn)向至外部電接觸元件上，則中斷器室能夠載送和開(kāi)關(guān)至少與具有僅僅一個(gè)RMF狀接觸元件對(duì)的中斷室相同的電流。對(duì)稱(chēng)地圍繞內(nèi)部電接觸部件的真空中斷室為圓筒形。一個(gè)電接觸部件安裝成能夠軸向移動(dòng)，而相應(yīng)的電接觸部件固定地安裝。兩個(gè)電接觸部件的外部電接觸元件設(shè)置有槽，使得外部電接觸元件能夠形成RMF狀接觸元件。因此，當(dāng)電流流過(guò)外部電接觸元件時(shí)，產(chǎn)生徑向磁場(chǎng)。兩個(gè)相應(yīng)的電接觸部件的內(nèi)部電接觸元件也是RMF狀接觸元件并且設(shè)置有用于相同目的的槽。這種特殊的電接觸設(shè)計(jì)顯著地增加了制造的工作量。另一方面，在電弧放電階段產(chǎn)生的熱量有必要在電接觸元件上擴(kuò)散，以實(shí)現(xiàn)高電流中斷性能。本發(fā)明的目的是以容易的制造用于高開(kāi)關(guān)性能的一對(duì)電接觸部件的過(guò)程提供一種用于斷路器裝置的真空中斷器方案。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)內(nèi)部電接觸元件設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)的TMF (橫向磁場(chǎng))接觸元件，并且每個(gè)外部電接觸元件設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)的AMF (軸向磁場(chǎng))接觸元件。這些電接觸元件的特定組合確保了高電流中斷性能。另外，根據(jù)本發(fā)明的電接觸元件相對(duì)容易制造。此外，特殊的電接觸元件組合提供了電物理效應(yīng)，即:在電弧放電階段產(chǎn)生的熱量在接觸表面上擴(kuò)散。另外，根據(jù)本發(fā)明的包括特殊的電接觸元件的真空中斷器具有比已知的真空斷路器相對(duì)較長(zhǎng)的使用壽命，因?yàn)槌跏茧娀》烹婋A段和后續(xù)電弧放電階段互不相干。由于電弧在AMF狀接觸元件上持續(xù)所必需的較低的電壓，電弧將始終至少部分地?fù)Q向。為了實(shí)現(xiàn)如上所述的顯著的電物理效應(yīng)，每個(gè)電接觸部件的外部AMF接觸元件優(yōu)選地包括用于產(chǎn)生強(qiáng)軸向磁場(chǎng)的電線圈。相比之下，每個(gè)電接觸部件的內(nèi)部TMF狀接觸元件優(yōu)選地具有盤(pán)、柄或銷(xiāo)、螺旋形或星形形狀，用于至少支持橫向磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，每個(gè)電接觸部件的內(nèi)部電接觸元件同軸地布置在具有罐形或管形幾何形狀的相應(yīng)的外部電接觸元件內(nèi)。當(dāng)然，對(duì)于這種特殊的同軸布置，中間形式也是可以的。兩種不同的電接觸元件能夠以多種方式附接于作為支撐元件的公共接觸桿。根據(jù)第一優(yōu)選實(shí)施例，提供了一種單接觸系統(tǒng)。在一個(gè)電接觸部件上，內(nèi)部電接觸元件相對(duì)于外部電接觸元件固定地布置，而在另一個(gè)電接觸部件上，僅僅內(nèi)部電接觸元件相對(duì)于外部電接觸元件并且相對(duì)于相應(yīng)的電接觸部件可移動(dòng)地布置。因此，兩個(gè)相應(yīng)的外部AMF狀接觸元件優(yōu)選地彼此緊鄰地固定在絕緣部件內(nèi)，形成恒定的中間間隙。優(yōu)選地，內(nèi)部電接觸元件和外部電接觸元件被單獨(dú)地附接于公共的接觸桿的末端。接觸桿固定于真空中斷器的殼體。
根據(jù)第二優(yōu)選實(shí)施例，實(shí)現(xiàn)了一種雙接觸系統(tǒng)，因?yàn)樵趦蓚€(gè)相應(yīng)的電接觸部件上，內(nèi)部電接觸元件相對(duì)于外部電接觸元件固定地布置。兩個(gè)電接觸部件中的至少一個(gè)相對(duì)于周?chē)慕^緣部件可移動(dòng)地安裝，以形成由諸如電磁致動(dòng)器之類(lèi)的手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)關(guān)操作裝置來(lái)操作的電開(kāi)關(guān)。為了形成用于容納一對(duì)電接觸部件的封閉的真空室，絕緣部件可以在每個(gè)正面?zhèn)壬习ㄉw板。兩個(gè)蓋板也用作對(duì)前面提到的接觸桿的機(jī)械支撐件。另外，附加的桶形金屬或陶瓷屏蔽件能夠同軸地布置在絕緣部件與內(nèi)部的一對(duì)電接觸部件之間。該屏蔽件能夠避免與根據(jù)本發(fā)明的特殊的電接觸件相關(guān)地在絕緣部件的內(nèi)壁的內(nèi)側(cè)上形成金屬層。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的上述及其他方面將從本發(fā)明的詳細(xì)描述中變得顯而易見(jiàn)。


圖1是具有真空中斷器裝置的中壓斷路器的縱截面圖；圖2是相應(yīng)的電接觸部件的第一實(shí)施例的示意性縱截面圖；圖3是相應(yīng)的電接觸部件的第二實(shí)施例的示意性縱截面圖；圖4是電接觸元件裝置的表面上的示意性正視圖；圖5是電接觸元件裝置的另一實(shí)施例的表面上的示意性正視圖；圖6是真空中斷器的雙接觸系統(tǒng)的縱截面圖；圖7是真空中斷器的單接觸系統(tǒng)的縱截面圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示的中壓斷路器主要由真空中斷器的絕緣部件I構(gòu)成，一對(duì)電接觸部件2a、2b同軸地布置在真空中斷器內(nèi)。固定電接觸部件2a對(duì)應(yīng)于可動(dòng)電接觸部件2b。兩個(gè)電接觸部件2a和2b分別具有相應(yīng)的外部電連接器3a和3b，并且電接觸部件2a和2b形成用于絕緣部件I的真空室4內(nèi)的電力中斷的電氣開(kāi)關(guān)?？蓜?dòng)電接觸部件2b能夠通過(guò)傳動(dòng)軸5在接通位置與斷開(kāi)位置之間移動(dòng)。傳動(dòng)軸5在內(nèi)部將電磁致動(dòng)器6的機(jī)械能傳至絕緣部件I內(nèi)的可動(dòng)電接觸部件2b。為了確保可移動(dòng)地附接于電磁致動(dòng)器6的可動(dòng)電接觸部件2b與外部電連接器3b之間的電連接，在所述可動(dòng)電接觸部件2b與外部電連接器3b之間設(shè)置有柔性連接器7。根據(jù)本發(fā)明，電接觸部件2a和2b各自由兩種不同的接觸元件構(gòu)成。內(nèi)部電接觸元件8a、8b設(shè)計(jì)成TMF狀的接觸元件,并且每個(gè)相應(yīng)的外部電接觸元件9a、9b設(shè)計(jì)成AMF狀的接觸元件。根據(jù)圖2，實(shí)現(xiàn)了雙接觸系統(tǒng)。在相應(yīng)的電接觸部件2a和2b兩者上，內(nèi)部電接觸元件8a和Sb分別相對(duì)于外部電接觸元件9a、9b固定地布置。各個(gè)內(nèi)部電接觸元件8a和8b同軸地布置在相應(yīng)的外部電接觸元件9a、9b內(nèi)。外部電接觸元件9a、9b具有罐形幾何形狀，以容納相應(yīng)的內(nèi)部電接觸元件8a和Sb，且確保內(nèi)部電接觸元件8a與外部電接觸元件9a或者內(nèi)部電接觸元件8b與外部電接觸元件9b之間的絕緣間隙。根據(jù)圖3，提供了單接觸系統(tǒng)，其中在一個(gè)電接觸部件2a’上，內(nèi)部電接觸元件8a’相對(duì)于相應(yīng)的外部電接觸元件9a’固定地布置。與之相比，在另一個(gè)電接觸部件2b’上，僅僅內(nèi)部電接觸元件Sb’相對(duì)于外部電接觸元件％’并且相對(duì)于相應(yīng)的電接觸部件2b’可移動(dòng)地布置。兩個(gè)相應(yīng)的外部AMF狀接觸元件9a’和％’彼此緊鄰地固定在未示出的絕緣部件內(nèi)，從而形成與真空中斷器的開(kāi)關(guān)位置無(wú)關(guān)的恒定的中間間隙10。參照示意性的圖4，在電接觸部件2上，內(nèi)部電接觸元件8具有TMF狀的幾何形狀，以提供橫向磁場(chǎng)。相應(yīng)的外部電接觸元件9是環(huán)形的，以提供軸向磁場(chǎng)?？商娲兀鶕?jù)圖5，電接觸部件2’具有平面形的內(nèi)部TMF狀接觸元件8’，內(nèi)部TMF狀接觸元件8，對(duì)應(yīng)于與前述實(shí)施例相同的外部AMF狀電接觸元件9’。如圖6所示，真空中斷器的圓筒形絕緣部件I包括蓋板IIa和11b，蓋板IIa和Ilb布置在絕緣部件I的兩個(gè)正面?zhèn)?，以形成封閉的真空室4。在真空室4內(nèi)布置有一對(duì)電接觸部件2a和2b。第一電接觸部件2a相對(duì)于絕緣部件I固定。相應(yīng)的電接觸部件2b相對(duì)于絕緣部件I可移動(dòng)地布置，以形成電氣開(kāi)關(guān)。為了移動(dòng)電接觸部件2b，通過(guò)未示出的電磁致動(dòng)器來(lái)操作相應(yīng)的接觸桿13。另外，桶形金屬屏蔽件12同軸地布置在真空室4內(nèi)。提供了一種分別由內(nèi)部電接觸元件8a和8b構(gòu)成的雙接觸系統(tǒng)，內(nèi)部電接觸元件8a和8b分別相對(duì)于相應(yīng)的外部電接觸元件9a和9b固定。外部電接觸元件9a和9b具有罐形幾何形狀，從而以絕緣的方式分別容納相應(yīng)的內(nèi)部電接觸元件8a和Sb。根據(jù)圖7，圖示了單接觸系統(tǒng)。上部電接觸部件2a’相對(duì)于絕緣部件I固定地安裝。與之相比，在另一個(gè)電接觸部件2b’上，僅僅內(nèi)部電接觸元件Sb’相對(duì)于其相應(yīng)的外部電接觸元件％’可移動(dòng)地布置。因此，僅僅內(nèi)部電接觸元件Sb’軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電學(xué)通斷。在相應(yīng)的外部電接觸元件9a’與％’之間設(shè)置有恒定的中間間隙10。當(dāng)內(nèi)部電接觸元件8a’和Sb’處于接通位置時(shí)，負(fù)載電流在低的接觸電阻下流過(guò)內(nèi)部電接觸元件8a’和8b’。為了電流中斷，在內(nèi)部TMF狀接觸元件8a’、8b’之間產(chǎn)生初始電弧，并且立刻在過(guò)渡模式中短暫增強(qiáng)，如取決于電流水平的標(biāo)準(zhǔn)螺旋TMF狀接觸元件中那樣。在低電流下，弧柱以擴(kuò)散模式擴(kuò)展，同時(shí)增大了間隙距離和瞬時(shí)電流。在高電流下，由螺旋產(chǎn)生的橫向磁場(chǎng)使得內(nèi)部接觸元件8a’、8b’之間的受限電弧短暫地旋轉(zhuǎn)。在幾毫秒的短時(shí)間之后，電弧應(yīng)當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)部接觸元件與外部接觸元件之間的極間間隙，然后應(yīng)當(dāng)完全轉(zhuǎn)向至外部AMF狀接觸元件9a’和9b’，并且保留在擴(kuò)散模式中，直至電弧熄滅。對(duì)這種構(gòu)想的支持來(lái)自于如下事實(shí)，即=AMF狀接觸元件9a’、％’兩端的電弧壓降明顯地小于TMF狀接觸元件8a’和Sb’兩端的電弧壓降。附圖標(biāo)記列表I絕緣部件2電接觸部件3電連接器4真空室5傳動(dòng)軸6電磁致動(dòng)器7柔性連接器8內(nèi)部接觸元件9外部接觸元件
10中間間隙11蓋板12屏蔽件1 3接觸桿
權(quán)利要求
1.一種用于斷路器裝置的真空中斷器，所述真空中斷器包括圓筒形的絕緣部件(1)，一對(duì)電接觸部件(2a、2b)同軸地布置在所述絕緣部件(I)內(nèi)并且由所述絕緣部件同心地圍繞，其中所述電接觸部件(2a、2b)包括用于在開(kāi)始中斷過(guò)程之后僅僅在相應(yīng)的內(nèi)部接觸元件(8a、8b)之間啟動(dòng)中斷弧的裝置，并且相應(yīng)的外部接觸元件(9a、9b)包括用于使所述中斷弧從所述內(nèi)部接觸元件(9a、9b)轉(zhuǎn)向至外部接觸元件、直至中斷過(guò)程完成的裝置， 其特征在于，每個(gè)內(nèi)部接觸元件(8a、8b)設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)的TMF狀接觸元件，并且每個(gè)外部接觸元件(9a、9b)設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)的AMF狀接觸元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，外部AMF狀接觸元件(9a、9b)包括用于產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)的電線圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，內(nèi)部TMF狀接觸元件(8a、8b)具有盤(pán)形、銷(xiāo)形、柄形、星形或螺旋形形狀，用于支持或產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，所述內(nèi)部電接觸元件(8a、8b)同軸地布置在具有罐形或管形幾何形狀的相應(yīng)的外部電接觸元件(9a、9b)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空中斷器，其特征在于，所述內(nèi)部電接觸元件(8a、8b)和所述外部電接觸元件(9a、9b)單獨(dú)地附接于公共的接觸桿(13)的末端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，兩個(gè)電接觸部件(2a、2b)中的一個(gè)相對(duì)于圍繞的絕緣部件(I)至少部分可移動(dòng)地安裝，以形成能夠通過(guò)手動(dòng)或自動(dòng)開(kāi)關(guān)操作裝置來(lái)操作的電開(kāi)關(guān)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，對(duì)于雙接觸系統(tǒng)，在兩個(gè)相應(yīng)的電接觸部件(2a、2b)上，所述內(nèi)部電接觸元件(8a、Sb)相對(duì)于所述外部電接觸元件(9a、9b)固定地布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空中斷器，其特征在于，對(duì)于單接觸系統(tǒng)，在一個(gè)電接觸部件(2a’)上，內(nèi)部電接觸元件(8a’ )相對(duì)于外部電接觸元件(9a’ )固定地布置，而在另一個(gè)電接觸部件(2b ’)上，僅僅內(nèi)部電接觸元件(Sb ’)相對(duì)于外部電接觸元件(9b ’)并且相對(duì)于相應(yīng)的電接觸部件(2b’ )可移動(dòng)地布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的真空中斷器，其特征在于，兩個(gè)相應(yīng)的外部AMF狀接觸元件(9a’、％’)彼此緊鄰地固定在所述絕緣部件(I)內(nèi)，形成恒定的中間間隙(10)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的真空中斷器，其特征在于，所述絕緣部件(I)在每個(gè)正面?zhèn)壬习ㄉw板(lla、llb)，以形成用于容納所述一對(duì)電接觸部件(2a、2b)的封閉的真空室。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的真空中斷器，其特征在于，附加的桶形金屬或陶瓷屏蔽件(12 )同軸地布置在所述絕緣部件(I)與所述一對(duì)電接觸部件(2a、2b )之間。
12.—種中壓斷路器，包括用于至少一個(gè)極部件的至少一個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求1至13中的一項(xiàng)所述的真空中斷器，所述真空中斷器通過(guò)作為開(kāi)關(guān)操作裝置的電磁致動(dòng)器(6)操作。
全文摘要
一種用于斷路器裝置的真空中斷器，包括圓筒形的絕緣部件(1)，一對(duì)電接觸部件(2a、2b)同軸地布置在絕緣部件(1)內(nèi)并且由絕緣部件(1)同心地圍繞，其中電接觸部件(2a、2b)包括用于在開(kāi)始中斷過(guò)程之后僅僅在相應(yīng)的內(nèi)部接觸元件(8a、8b)之間啟動(dòng)中斷弧的裝置，并且相應(yīng)的外部接觸元件(9a、9b)包括用于使所述中斷弧從內(nèi)部接觸元件(8a、8b)轉(zhuǎn)向至外部接觸元件(9a、9b)、直至中斷過(guò)程完成的裝置，其中每個(gè)內(nèi)部接觸元件(8a、8b)設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生橫向磁場(chǎng)的TMF狀接觸元件，并且每個(gè)外部接觸元件(9a、9b)設(shè)計(jì)成用于主要產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)的AMF狀接觸元件。
文檔編號(hào)H01H33/12GK103201810SQ201180052719
公開(kāi)日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月24日
發(fā)明者D·根奇, T·德拉肖克斯, T·拉馬拉 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)股份公司