真空開關(guān)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明描述了真空開關(guān)裝置。具體地說，本發(fā)明描述了用于在有負(fù)載和無負(fù)載狀況以及可選地短路狀況下切換電路的真空開關(guān)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]真空開關(guān)裝置被用于非?，F(xiàn)代的中壓電氣設(shè)備中。真空開關(guān)裝置通常被用作開關(guān)柜的一部分，開關(guān)柜是用于控制、保護(hù)和隔離電設(shè)備和電路的電部件的組合的廣義術(shù)語。開關(guān)柜一般包括開關(guān)裝置(諸如真空斷續(xù)器)、用于施加并應(yīng)用力來切換開關(guān)裝置的促動(dòng)器、以及用于檢測(cè)電設(shè)備/電路中的開關(guān)要求(包括故障)的檢測(cè)系統(tǒng)。
[0003]真空開關(guān)裝置(常被稱為真空斷續(xù)器)已被確立為非常適合作為開關(guān)柜中的開關(guān)裝置。圖1中示出了已知的真空斷續(xù)器。圖1中所示類型的真空斷續(xù)器通常包括由絕緣部件12和金屬端板14、16形成的抽空罩或殼體10。殼體10封裝固定電極20和可移動(dòng)電極22，這些電極被設(shè)計(jì)為機(jī)械地接合和脫離以執(zhí)行開關(guān)功能。通常，借助于波紋管或隔膜構(gòu)件24，該移動(dòng)被允許而不破壞抽空罩10的密封。典型地，每個(gè)電極包括被耦合到導(dǎo)電桿的觸點(diǎn)組件或觸點(diǎn)26、28，導(dǎo)電桿被稱為桿或柄30、32。
[0004]現(xiàn)有的真空斷續(xù)器存在的問題是，波紋管或隔膜構(gòu)件是裝置內(nèi)的弱點(diǎn)。因?yàn)閮蓚€(gè)波紋管都提供柄的移動(dòng)，進(jìn)而可移動(dòng)電極/觸點(diǎn)的移動(dòng)，并且都是殼體的零件，所以在多次促動(dòng)之后，波紋管可能磨損并發(fā)生故障。通常，該故障導(dǎo)致殼體內(nèi)的真空損失。由于所用電壓相對(duì)較大，通常為1000V-50kV，所以這種方式的真空損失因帕邢定律而導(dǎo)致真空斷續(xù)器的絕緣效應(yīng)損失。這使真空斷續(xù)器不能以所需的低電流中斷。真空斷續(xù)器的成功也導(dǎo)致所述裝置中的許多被使用了幾十年，比它們的最初的預(yù)期使用期長(zhǎng)得多，導(dǎo)致這樣的機(jī)械故障的風(fēng)險(xiǎn)高于最初的考慮。
[0005]真空斷續(xù)器和相似的工作裝置是電開關(guān)柜內(nèi)的關(guān)鍵部件，這些關(guān)鍵部件可形成斷路器或電機(jī)控制中心或其它開關(guān)裝置或者可以是斷路器或電機(jī)控制中心或其它開關(guān)裝置的零件。在目前的開關(guān)柜設(shè)計(jì)中，促動(dòng)器機(jī)械地連接到真空開關(guān)裝置的移動(dòng)電極(通常經(jīng)由連接桿或柄)，并且其作用是通過作用于柄上來使移動(dòng)電極與固定電極接合或脫離。按照慣例，多個(gè)真空斷續(xù)器是通常為每相都具有一個(gè)或多個(gè)真空斷續(xù)器的三相電路的電氣裝置必需的，單個(gè)促動(dòng)器于是可被用來促動(dòng)多個(gè)真空斷續(xù)器。因此，所使用的促動(dòng)器趨向于很大，并且需要連接到每個(gè)柄的附加部件或多個(gè)連接件。促動(dòng)器可以是幾種類型，包括磁性的、彈簧的、液壓的或氣動(dòng)的。
[0006]在文獻(xiàn)中描述了被定位在抽空室內(nèi)的較小型促動(dòng)器，這些促動(dòng)器可被用在一些一次性開關(guān)或斷路器裝置中。然而，這樣的裝置是直流裝置和/或低壓裝置，但由于開關(guān)行為在這樣的狀況下不可預(yù)測(cè)或不可靠，所以不適合于交流電和/或中壓狀況。在這樣的斷路器中典型地描述的較小型促動(dòng)器通常包括湯姆森線圈促動(dòng)器。然而，這樣的促動(dòng)器在交流真空開關(guān)裝置及其相關(guān)聯(lián)的開關(guān)柜中并不實(shí)用，因?yàn)楸划a(chǎn)生用于促動(dòng)的力依賴于導(dǎo)電盤內(nèi)的渦流的感應(yīng)，這些渦流然后排斥并移動(dòng)相關(guān)聯(lián)的觸點(diǎn)。然而，對(duì)于交流和中壓范圍開關(guān)裝置中所使用的促動(dòng)器，所需的力太低。此外，渦流由線圈電流的磁場(chǎng)的變化而生成，所以所述力僅在線圈電流變化時(shí)維持。如果電流的變化為電流增大，則它很快就變得太大以至于不能被電源提供；如果電流的變化為電流減小，則它很快就達(dá)到零。因此，所述力是時(shí)間有限的。相比之下，在常規(guī)的磁性促動(dòng)器中，關(guān)于時(shí)間的力曲線可通過選定線圈電流的脈沖形狀來適應(yīng)要求，并且如果需要，可無限地持續(xù)。這樣的較小型促動(dòng)器(諸如湯姆森線圈促動(dòng)器)也不允許開關(guān)在斷開或閉合位置上被鎖定，因?yàn)樗枰掷m(xù)變化的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)加強(qiáng)它們?cè)跀嗦菲骱鸵淮涡匝b置中的預(yù)期使用。最后，當(dāng)大短路電流將被中斷時(shí)，該狀況將感應(yīng)大渦流，該大渦流將干擾湯姆森線圈的操作。如果被使用在用于中壓的開關(guān)裝置中，這可導(dǎo)致開關(guān)的非命令操作，或者可阻止可能有災(zāi)難性后果的命令操作。這樣的非命令操作在關(guān)于開關(guān)柜的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中是被特別禁止的。
[0007]總之，至少由于以上概述的原因，期望一種改進(jìn)的真空開關(guān)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種交流真空開關(guān)裝置，其用于在有負(fù)載和無負(fù)載狀況以及可選地短路狀況下切換電路，該開關(guān)裝置包括:抽真空殼體；在殼體內(nèi)的第一電極和第二電極；以及促動(dòng)器，其用于相對(duì)于所述第二電極移動(dòng)所述第一電極以使這些電極機(jī)械地接合和脫離以便執(zhí)行開關(guān)功能，其中所述第一電極被整個(gè)地定位在所述抽真空殼體內(nèi)，以使得開關(guān)功能的移動(dòng)僅在所述殼體內(nèi)發(fā)生。
[0009]移動(dòng)開關(guān)部件和殼體之間的傳統(tǒng)鏈接通過設(shè)置如以上所定義的交流真空開關(guān)裝置而被切斷，使得所使用的傳統(tǒng)的波紋管可被移除。這樣的布置提供了許多優(yōu)點(diǎn)。它去除了殼體上的機(jī)械應(yīng)變，大大地簡(jiǎn)化了任何關(guān)聯(lián)的開關(guān)柜的機(jī)械設(shè)計(jì)，并且降低了殼體在開關(guān)期間發(fā)生機(jī)械故障的可能性。這延長(zhǎng)了所述裝置的預(yù)期壽命。
[0010]通過將移動(dòng)部件(S卩，第一電極)整個(gè)地定位在真空殼體內(nèi)，意圖使該電極完全處于真空下，從而被封裝在殼體內(nèi)。因此，真空開關(guān)裝置被設(shè)計(jì)為不具有外部移動(dòng)部分。
[0011]另外，通過提供如以上所定義的開關(guān)裝置(其中移動(dòng)部件(即第一電極)被完全地或整個(gè)地定位在殼體內(nèi))，該裝置可被認(rèn)為是自促動(dòng)的，也就是說，它不需要龐大的外部促動(dòng)器來執(zhí)行開關(guān)功能。這縮小了控制開關(guān)裝置所必需的開關(guān)柜的大小，并且允許開關(guān)裝置與開關(guān)柜機(jī)械解耦。此外，它避免了波紋管或隔膜構(gòu)件的使用以及預(yù)防了它們所固有的相關(guān)缺點(diǎn)。
[0012]任何外部移動(dòng)部件的省去還使得可在不損壞或扭曲易碎的波紋管的情況下降低安裝所述裝置所需的裝配工技能的水平。安裝還通過允許在固定的間隔處對(duì)它建立簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)電氣連接而得以簡(jiǎn)化。
[0013]為了在外部使用，所述開關(guān)裝置可被裝入包含絕緣氣體或液體的絕緣容器中?？商鎿Q地，開關(guān)裝置可被封裝在諸如塑料的絕緣材料中。如果不存在其移動(dòng)必須被容留的外部部分，則大大地簡(jiǎn)化這些布置的設(shè)計(jì)。
[0014]將意識(shí)到，將第一電極整個(gè)地定位在殼體內(nèi)對(duì)于如以上所定義的交流開關(guān)裝置是特別有用的，因?yàn)闆]有移動(dòng)部分穿過殼體所限定的真空邊界，而這通常產(chǎn)生常見的故障弱點(diǎn)。
[0015]另外，本發(fā)明的效果是相當(dāng)大地簡(jiǎn)化了真空開關(guān)裝置被裝配到其中的斷路裝置的設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有布置中，所述開關(guān)裝置在高壓下被切換，并且所述促動(dòng)器一般為地電位，所以需要驅(qū)動(dòng)絕緣體，該驅(qū)動(dòng)絕緣體由絕緣材料制成，并且其作用為在這兩者之間傳送機(jī)械力。
[0016]所述第一電極和所述第二電極可互相對(duì)置以使電極在開關(guān)事件期間的行程達(dá)到最小。在其它示例中，所述第二電極可被整個(gè)地定位在所述抽真空殼體內(nèi)。
[0017]在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述電極可僅包括直接由促動(dòng)器所施加的力促動(dòng)的觸點(diǎn)。通常，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，在移動(dòng)電極柄和固定匯流排之間需要柔性的或滑動(dòng)的電氣連接。然而，通過去除對(duì)于驅(qū)動(dòng)絕緣體的需要，由于使用促動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)電極的能力，這樣的柔性的或滑動(dòng)的電氣連接不再是必要的。通過消除該要求，所述開關(guān)裝置的安裝可通過將所述開關(guān)裝置的兩個(gè)端部都直接固定到它們的匯流排而被更加簡(jiǎn)化。
[0018]此外，在常規(guī)的開關(guān)