專利名稱：用于交流發(fā)電機的緊湊型斷路器切斷開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣開關(guān)裝置的領(lǐng)域，所述電氣開關(guān)裝置配備有用于 從發(fā)電站中的交流發(fā)電機中獲取能量的裝置。本發(fā)明涉及對多個開關(guān) 元件進行布置以使交流發(fā)電機的斷路器具有更緊湊的結(jié)構(gòu)。
更具體而言，本發(fā)明涉及一種被聯(lián)接至斷開裝置的交流發(fā)電機斷
路器，在所述斷路器中，觸點在軸線上或者在相交的平面中產(chǎn)生多種 相對移動。
背景技術(shù)：
在發(fā)電站的出口處，例如對于每個交流發(fā)電機而言， 一種安全的可 選方案是設(shè)置斷路器，從而使得有可能在變壓器被連接至電力線之前將
出現(xiàn)問題的電路隔離開來。該類型的開關(guān)裝置在處于約15千伏(kV) 至約36千伏(kV)的范圍內(nèi)的電壓下因而實現(xiàn)使高持恒電流(具有幾 千安培的大小)通過的功能以及切斷高故障電流(具有幾十千安培的大 小)的功能，同時使電路隔離開來。
就電路中的額定標(biāo)稱電流的大小而言，通過并聯(lián)的兩個開關(guān)分兩個 階段進行斷路，其中一個開關(guān)使額定持恒電流通過且另一開關(guān)切斷短路 電流，由此限定出"主電路"和"輔助電路"。盡管其原理原則上與其 它斷路器的原理相似，且特別地與高電壓和極高電壓混合斷路器的原理 相似，但會使交流發(fā)電機開關(guān)裝置因此受到功率應(yīng)力(power stress) 的作用，這使得就各個元件的布置和致動而言不可能應(yīng)用相同的設(shè)計。
用于這種交流發(fā)電機斷路器的主電路的開關(guān)的觸點要足夠大 (heavy)以便承受高額定電路而不會過熱，且它們限定出相對較大的 體積。斷路器開關(guān)通常包括設(shè)置在所述體積內(nèi)部且具有滅弧觸點 (arcing contact)的小尺寸室，所述滅弧觸點被安裝成相對于彼此移 動且實際上僅承受了斷路器的斷路電流。
通常情況下，兩個開關(guān)的觸點沿相同的縱向方向進行延伸且與所述 方向平行地進行平移移動；首先，主觸點移動而分開并且在電流切換到 滅弧觸點之前行進足夠的距離，所述滅弧觸點隨后打開且導(dǎo)致電流被切
斷。
通常情況下，交流發(fā)電機斷路器還包括斷開裝置，所述斷開裝置沒
有斷路動力該斷開裝置僅在斷路器被打開且因此電流不再通過電路時 才打開。例如在文獻(xiàn)EP 0 877 405中描述了這種發(fā)電站斷開裝置斷路 器。
然而，交流發(fā)電機斷路器的形狀實現(xiàn)起來是很復(fù)雜的，這特別地是 開關(guān)元件的致動方式的限制。此外，所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)具有較大的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于使交流發(fā)電機斷路器更為緊湊，同時使所述 交流發(fā)電機斷路器能夠保有相同的性質(zhì)。
特別是，在本發(fā)明的其中一個方面中，本發(fā)明提供了一種交流發(fā)電 機斷開裝置斷路器，所述交流發(fā)電機斷開裝置斷路器包括轉(zhuǎn)換開關(guān)如斷 路器并且包括切斷開關(guān)，所述轉(zhuǎn)換開關(guān)如斷路器與斷路器開關(guān)如真空室 并聯(lián)，所述切斷開關(guān)有利地與所述轉(zhuǎn)換開關(guān)串聯(lián)；所述開關(guān)中的每個開 關(guān)具有一對觸點，所述一對觸點被安裝成沿相應(yīng)的軸線相對于彼此進行 移動或通過圍繞樞軸樞轉(zhuǎn)而相對于彼此進行移動，所述移動例如是通過 被聯(lián)接至致動器器件的致動器桿實現(xiàn)的。所述斷路器進一步包括同步器 件，所述同步器件使得在進行斷路時所述觸點可能以下面的順序相繼分 開所述轉(zhuǎn)換開關(guān)的觸點、隨后是所述斷路器開關(guān)的觸點、且隨后是所 述斷開裝置的觸點；所述同步器件優(yōu)選還使得所述觸點可能以相反的順 序被重新閉合。相同的控制器件優(yōu)選包括所述同步器件且使得可能通過 共用的控制器件來實施元件中的每個元件。
在本發(fā)明中，為了使斷路器變得緊湊，所述開關(guān)的軸線并不彼此平 行。特別地，在優(yōu)選實施例中，三個開關(guān)中的每個開關(guān)的觸點沿相應(yīng)的 軸線相對平移地移動，所述軸線中的兩條軸線是相交的，且所述斷路器 開關(guān)優(yōu)選被設(shè)置成相對于所述轉(zhuǎn)換開關(guān)且相對于所述切斷開關(guān)成直角。 在另一優(yōu)選實施例中，第一開關(guān)和笫二開關(guān)具有沿相交的軸線進行平移 移動的觸點，所述斷開裝置的所述觸點可能在由它們限定出的平面中移 動或者例如在正交平面中移動。
在另一方面中，所述切斷開關(guān)完全或部分地與絕緣體相關(guān)聯(lián)，以便
增加插入與所述斷路器開關(guān)串聯(lián)的電弧的功能。在該情況下，在打開次 序期間可出現(xiàn)附加的階段，且在完全實現(xiàn)斷路之前在所述斷開裝置處觸
發(fā)了電弧所述同步器件被調(diào)整以使得首先主觸點被分開，隨后所述斷 開裝置被略微打開以使得電弧在所述真空室被打開時被觸發(fā)，所述觸發(fā) 是立即發(fā)生的。所述斷開裝置隨后被完全打開所述絕緣體是存在的以 便保護其它部件不受電弧作用。


通過閱讀下面的描述并結(jié)合附圖將更好地理解本發(fā)明的特性和優(yōu) 點，所述描述和附圖以非限制性闡述和圖示的方式來給出，且其中
圖1示意性地示出了本發(fā)明的斷開裝置斷路器的斷路原理；
圖2示出了本發(fā)明的斷路器的一個優(yōu)選實施例；
圖3A至圖3F示出了用于本發(fā)明的交流發(fā)電機斷路器的另一實施例 的斷路次序；和
圖4示出了圖2所示實施例的另一可選方式。
具體實施例方式
圖1示意性地示出了斷路器，且特別是本發(fā)明的交流發(fā)電機斷路 器，的運行原理，所述斷路器具有主電路和輔助電路，當(dāng)所述主電路在 運行中時，接近額定電流I的電流1。在所述主電路中流動，所述輔助電 路,皮用來斷開短路。
對于交流發(fā)電機斷路器而言，要使具有大于幾千安培的額定大小的 電流I進行流動需要在主電路上使用具有導(dǎo)電性特別好的觸點的開關(guān) 10,所述導(dǎo)電性特別好的觸點例如由銅制成；然而，由于電弧的觸發(fā)而 使得那些觸點的斷路功率是有限的。斷路器第二開關(guān)20被置成與第一 開關(guān)10并聯(lián)以便完全(proper )實現(xiàn)斷路功能，第一開關(guān)10的打開實 際上導(dǎo)致電流I從主電路切換至輔助電路，所述第二開關(guān)20的觸點在 使額定電流I通過方面的性能是有限的，但其具有高斷路功率，所述第 二開關(guān)的觸點例如由鎢制成。
因此，使持恒電流通過的功能與切斷短路電流的功能是分開的當(dāng) 需要進行這種斷路時，首先第一開關(guān)10被啟動，所有電流I則轉(zhuǎn)向輔 助電路且導(dǎo)致第二開關(guān)20被打開從而實現(xiàn)斷路功能。此外，第三開關(guān)30隨后被打開該第三開關(guān)的功能主要是安全功能，該第三開關(guān)被聯(lián)結(jié) 在輔助電路上從而使得可能避免笫二開關(guān)20介電強度的降低，這種介 電強度的降低可能偶爾允許電流進入相關(guān)支路內(nèi)。
為了使這種斷路器重新閉合，則應(yīng)用相反的順序首先使斷開裝置 30重新閉合，隨后使斷路器開關(guān)20重新閉合，且最后使笫一開關(guān)10 重新閉合。
開關(guān)10、 20、 30中的每個開關(guān)都具有一對觸點，所述一對觸點被 安裝成相對于彼此移動；有利地，每對觸點中的第一觸點12、 22、 32 是固定的，且第二觸點14、 24、 34是活動觸點，所述活動觸點被安裝 成相對于第一觸點進行移動。在圖2所示的第一實施例中，活動觸點中 的每個活動觸點沿相應(yīng)的軸線AA、 BB、 CC進行平移移動。
特別地，第一開關(guān)IO可以是氣體型開關(guān)；如果額定電流^f艮高，則 該第一開關(guān)本身還可以是包括被置成彼此并聯(lián)的兩個開關(guān)的開關(guān)裝置。 然而，如圖所示，第一開關(guān)IO優(yōu)選是具有管狀第一觸點12的空氣絕緣 開關(guān)，同樣呈管狀的第二觸點14可被插入所述管狀第一觸點內(nèi)。可通 過任何已公知的器件對所述第一開關(guān)IO進行致動，特別地通過使被聯(lián) 接至活動觸點14的致動器桿42被啟動的控制器件40對所述第一開關(guān) 進行致動，所述活動觸點被安裝成進行平移移動。
第二開關(guān)20可以是包含六氟化硫(SF6)型氣體的氣體絕緣斷路器； 優(yōu)選地，由于通過該第二開關(guān)的電流I-I。在正常運行條件下是較低的， 因此所述第二開關(guān)是真空室這使得可能避免利用這種并未滿足所有生 態(tài)標(biāo)準(zhǔn)的SF"并降低了成本。通過被安裝成沿軸線BB移動的致動器桿 44而使第二開關(guān)20的活動觸點24移動。
最后，在一個實施例中，第三開關(guān)30可具有固定觸點32，條桿型 的另一活動觸點34可沿打開/閉合軸線CC被插入所述固定觸點內(nèi)。條 桿34可借助于桿46進行平移移動。
相同的控制器件40優(yōu)選使得可能移動第一、笫二和第三活動觸點 14、 24、 34。為此目的，控制器件40被功能性地連接至致動器42、 44、 46中的每個致動器，且包括同步器件50,所述同步器件使得開關(guān)10、 20、 30的相對打開可能被延遲。
在本發(fā)明中，盡管本實施例中的每個致動器桿42、 44、 46進行平 移移動且被緊固到相同的控制器件40上，但三條打開/閉合軸線AA、BB、
CC不必須是平行的，它們中的至少一條軸線例如與第一軸線AA相交。 為了實現(xiàn)緊湊性的原因，優(yōu)選將至少一條軸線BB設(shè)置成相對于笫一軸 線AA成約90。的角度。盡管該構(gòu)型需要成對觸點12、 14; 22、 24; 32、 34具有不同的布置且需要用于移動所述觸點的器件42、 44、 46具有不 同的布置，但看起來選擇這種由于同步復(fù)雜性的原因而在原理上不被考 慮的構(gòu)型其實是可行的。
例如，同步器件50可因此包括位于第一開關(guān)10的致動器桿42中 的溝槽，所述溝槽大體上沿桿的軸線AA呈縱向但具有傾斜部分，該溝 槽與和第二致動器桿44成一體的凸緣54型元件相關(guān)聯(lián)，從而使得在第 一階段中，在第一活動觸點14移動的同時，凸緣54的位置也產(chǎn)生移動 從而使第二活動觸點24移動遠(yuǎn)離笫二固定觸點22。
盡管使轉(zhuǎn)換開關(guān)10的軸線AA與斷開裝置30的軸線CC平行可能是 有利的，如圖2所示，但其它選擇方案也是可能的，正如下面所述。同 步器件50可具有與用來相對于斷路器開關(guān)20的打開而延遲斷開裝置30 的打開的前述延遲系統(tǒng)52、 54相似的系統(tǒng)；然而，同步器件50優(yōu)選被 直接聯(lián)結(jié)在第一開關(guān)IO與第三開關(guān)30之間。例如，同步器件50包括 杠桿臂56,所述杠桿臂在端部部分處被聯(lián)接至第三活動觸點34且所述 杠桿臂的樞軸軸線與位于第三開關(guān)30的致動器桿46中的溝槽58相關(guān) 聯(lián)第一開關(guān)10的致動器桿42與第三開關(guān)30的致動器桿46借助于致 動器器件40而共同移動，但在杠桿56進行樞轉(zhuǎn)之前的等待時間使得第 三觸點34的移動被延遲。
自然，還可設(shè)想到其它致動和同步的解決方案。
特別地，如圖3所示，切斷開關(guān)30'可根據(jù)另一種"閘刀開關(guān)"型 原理來運行。在如圖所示的交流發(fā)電機斷路器中，主開關(guān)10'具有兩個 觸點12'、 14',所述兩個觸點被安裝成相對于彼此進行平移移動，且所 述兩個觸點被設(shè)置在套殼例如直徑為200毫米(mm)的管道中；在圖3A 所示的運行位置處，交流發(fā)電機電流1。流動通過該主電路(參見箭頭)。
當(dāng)需要進行斷路時，兩個觸點12'、 14'移動而分開借助于桿42' 實現(xiàn)致動。在圖3B所示的第一階段中，電流I繼續(xù)沿其主路徑流動， 但在介于開關(guān)10'的兩個觸點12'與14'之間的距離上觸發(fā)了電弧；隨后 完成了主電路上的斷路(圖3C)，且電流僅流動通過輔助電路，延遲器 件50'使得斷路器開關(guān)20的觸點22'、 24'的打開被延遲。例如，主電路
上的介電距離使得可能承受瞬時的再觸發(fā)電壓，即，致動器桿42'在真 空室20'打開之前移動達(dá)該致動器桿的總沖程的約一半的距離。
為了切斷短路電流，斷路室20'的兩個相對移動的觸點22'、 24'沿 與第一開關(guān)IO'的平移軸線正交的軸線相對于彼此進行平移移動圖3D。 借助于致動器桿44'使兩個觸點22'、 24'相對于彼此移動，所述致動器桿 44'與桿42'正交并且通過延遲器件50'，例如通過在第一致動器桿42'中 的溝槽52'中移動的凸緣54',被緊固到所述桿42'上。當(dāng)觸點22'、 24' 移動而分開時，觸發(fā)了電弧，且隨后非常迅速地完成了斷路圖3E。
在這些階段中，且借助于延遲器件50',切斷開關(guān)30'并未被致動。 斷開裝置30'的固定觸點32'被緊固到笫一開關(guān)的固定觸點12'上；斷開 裝置30'的第二觸點34'被安裝成通過圍繞軸線36'進行樞轉(zhuǎn)而相對于該 固定觸點進行移動。用于對所述開關(guān)30'的觸點32'、 34'進行致動的致動 器器件46'被緊固到第一桿42'上；此外，在樞軸36'處，活動觸點34' 設(shè)有以溝槽的形式存在的延遲器件56',所述溝槽與致動桿46'上的凸緣 互補，但所述溝槽使得凸緣能夠在桿46'驅(qū)動觸點34'圍繞其軸線36'進 行旋轉(zhuǎn)之前相對于所述溝槽進行移動；最后，如圖3F所示，完成了切 斷。
自然地，其它致動裝置也是有可能的例如，斷開裝置30'還可在 "水平"平面中移動，即在所述上下文中，所述斷開裝置通過圍繞與另 兩個開關(guān)10'、 20'的觸點的平移軸線中的一條平移軸線平行的軸線36' 樞轉(zhuǎn)而進行移動。
在一種變型中，可能將斷開裝置30定位在絕緣體38中或定位在遮 蔽物中，如圖4所示而用于斷路器的第一實施例。絕緣體38可以是固 定的，或可被緊固到斷開裝置30的桿34上；這使得實際上可能借助于 斷開裝置30而插入與真空室20串聯(lián)的電弧且可能借助于所述斷開裝置 防止-斤述電弧'性食fe劣4匕接地(degenerate to ground) 。 i玄另一可選方 式對于具有非常長的起弧時間的斷路(正如應(yīng)用于延遲零電流切斷的情 況那樣)而言是特別有利的且該另一可選方式改進了切斷性能。該可選 方式因而優(yōu)選用于在真空室20打開時被略微打開的斷開裝置30，且一 旦主觸點10被分開，則在所述斷開裝置處觸發(fā)了電弧。在該情況下， 真空室20承受了更少的應(yīng)力，原因在于絕緣體34使得可能保護所述真 空室且保護斷路器的其它部分不受電弧作用。
權(quán)利要求
1.一種交流發(fā)電機斷開裝置斷路器，所述交流發(fā)電機斷開裝置斷路器包括:-第一開關(guān)(10)，所述第一開關(guān)具有第一對觸點(12、14)，所述第一對觸點被安裝成沿第一軸線(AA)相對于彼此進行平移移動；-斷路器第二開關(guān)(20)，所述斷路器第二開關(guān)具有第二對觸點(22、24)，所述第二對觸點被安裝成沿第二軸線(BB)相對于彼此進行平移移動，所述第二開關(guān)(20)被設(shè)置成與所述第一開關(guān)(10)并聯(lián)；-斷開裝置第三開關(guān)(30)，所述斷開裝置第三開關(guān)具有第三對觸點(32、34)，所述第三對觸點被安裝成沿第三軸線(CC)相對于彼此進行平移移動；和-同步器件(50)，所述同步器件使得在進行斷路時所述第一開關(guān)(10)的所述觸點有可能在所述第二開關(guān)(20)的所述觸點分開之前被分開，所述第二開關(guān)的所述觸點本身在所述第三觸點(32、34)完全分開之前被分開；所述斷路器的特征在于，所述第二軸線或所述第三軸線中的至少一條軸線與所述第一軸線(AA)相交。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中所述第三軸線(CC)與所 述第一軸線(AA)大體上平行。
3、 一種交流發(fā)電機斷開裝置斷路器，所述交流發(fā)電機斷開裝置斷 路器包括-第一開關(guān)(IO')，所述第一開關(guān)具有第一對觸點(12'、 14'), 所述第一對觸點被安裝成沿第一軸線(AA)相對于彼此進行平移移動；-斷路器第二開關(guān)(20')，所述斷路器第二開關(guān)具有第二對觸點(22'、 24'),所述第二對觸點被安裝成沿第二軸線(BB)相對于彼此進行平移 移動，所述第二開關(guān)(20')被設(shè)置成與所述第一開關(guān)(IO')并聯(lián)；-斷開裝置第三開關(guān)(30'),所述斷開裝置第三開關(guān)具有第三對觸 點(32'、 34')，所述第三對觸點被安裝成相對于彼此進行移動；和-同步器件(50')，所述同步器件使得在進行斷路時所述第一開關(guān) (IO')的所述觸點有可能在所述第二開關(guān)(20')的所述觸點分開之前 被分開，所述第二開關(guān)的所述觸點本身在所述第三觸點(32'、 34')完 全分開之前被分開；所述斷路器的特征在于，所述笫二軸線(BB )與所述第一軸線(AA ) 相交。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的斷路器，其中所述第三對觸點U2'、 34') 被安裝成通過圍繞軸線(36')樞轉(zhuǎn)而相對于彼此移動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的斷路器，其中所述第三開 關(guān)(30、 30')與所述第二開關(guān)(20、 20')串聯(lián)，且共同地，它們與所 述第一開關(guān)(10、 10')并聯(lián)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的斷路器，其中所述第二軸 線(BB)相對于所述第一軸線(AA)形成了大體上等于90。的角度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的斷路器，其中每對觸點與 致動器桿(42、 44、 46)相關(guān)聯(lián)，所述致動器桿被安裝成在控制器件(40) 的作用下進行移動。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的斷路器，進一步包括控制 器件(40),所述控制器件包括所述同步器件(50)以便延遲成對觸點 的分開，所述控制器件(40)對于所有三個開關(guān)(10、 20、 30)而言是 共用的控制器件。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的斷路器，其中所述同步器 件(50)適于使所述觸點以下面的順序分開所述第一開關(guān)(10)的所 述觸點、隨后是所述第二開關(guān)(20)的所述觸點、且隨后是所述第三開 關(guān)(30)的所述觸點。
10、 根據(jù)權(quán)利要9所述的斷路器，其中所述同步器件(50)適于使 所述開關(guān)(10、 20、 30)的所述觸點以與它們分開的順序相反的順序相 繼重新閉合。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的斷路器，其中所述第二 開關(guān)(20、 20')是真空室。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的斷路器，其中所述第二開 關(guān)(20、 20')是真空室，且所述第三開關(guān)(30)包括絕緣體或遮蔽物(38) 以便插入與所述真空室(20)串聯(lián)的電弧。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的斷路器，其中所述同步器件(50)使 得所述第一開關(guān)(10)的所述觸點有可能在所述第三開關(guān)(30)的所述 觸點部分分開之前被分開以便導(dǎo)致與所述第二開關(guān)(20)的所述觸點的 分開幾乎同時地觸發(fā)電弧，所述同步器件隨后使得所述第三觸點(32、 34)有可能完全分開。
全文摘要
本發(fā)明的交流發(fā)電機斷路器切斷開關(guān)具有緊湊的結(jié)構(gòu)。第一轉(zhuǎn)換開關(guān)(12、14)的打開/閉合軸線、斷路器第二開關(guān)(22、24)的打開/閉合軸線以及切斷開關(guān)(32、34)的打開/閉合軸線使得在這些軸線中的兩條軸線之間存在90°的角度。與同步器件(52、54、56、58)相關(guān)聯(lián)的致動器器件(40)使得有可能確保通過共用的控制器件以時間錯開的方式來操作每個開關(guān)。
文檔編號H01H33/66GK101375360SQ200780003229
公開日2009年2月25日 申請日期2007年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月17日
發(fā)明者D·弗里吉爾, F·比奎茨, J·-M·威利姆 申請人:阿雷瓦T&D股份有限公司