專利名稱：一種氣體絕緣開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其具有改進的性能和特征。用語“高壓和中壓用途”指工作電壓等于或大于1000V的用途。
特別地，本發(fā)明的裝置由于其創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)，根據(jù)簡單、有效和緊湊的解決方法，就可以優(yōu)化所進行的電操作。
另外，觸頭是通過促動裝置來移動的，促動裝置通常包括機械或液壓型的促動器，其需要復(fù)雜的運動系統(tǒng)來將運動傳送給運動的觸頭。特別是，隔離操作需要一個或多個運動觸頭的協(xié)調(diào)運動，使隔離觸頭以所需的順序打開/閉合。這通常需要復(fù)雜的聯(lián)接機構(gòu)和/或復(fù)雜的促動和控制系統(tǒng)，尤其當隔離操作發(fā)生在多桿系統(tǒng)中時更是如此。鑒于運動元件的機械復(fù)雜性以及所用元件的數(shù)目很多，必須進行維護以便保持正常的性能和保證操作的可重復(fù)性。
當各種斷電器和隔離開關(guān)用于變電站時，此結(jié)構(gòu)復(fù)雜性還有更壞的影響。在
圖1中顯示了一個這方面的示例，圖1示意性地顯示了結(jié)構(gòu)數(shù)量最少的單配電桿(distribution bar)型變電站。如圖所示，主電力線101各相的輸入端連接到相應(yīng)的配電桿100中；沿連接線101的一相和對應(yīng)的桿100的連接導(dǎo)線使用了至少一個隔離開關(guān)102和變流器103。桿100又和電力變壓器104電連接，電力變壓器可以適當?shù)馗淖冸妷?，從而得到足夠的電壓值輸入給一套中壓裝置，中壓裝置通常以標號105表示；在電力變壓器104前還設(shè)有避雷器106，其可以保護變壓器免于可能的損壞。沿各桿100和電力變壓器104之間的接頭采用了第二隔離開關(guān)102、第二變流器103和斷路器109。在變電站的輸出中，各桿100通過與輸入結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)而與線101的各對應(yīng)相相連，即通過另一隔離開關(guān)102和另外的變流器103。
在最普遍的應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)數(shù)量最少的變電站通?？赏ㄟ^使用附加的初級元件來方便地增補。尤其對于主電力線101的各相來說，可使用兩個變壓器、兩個隔離開關(guān)和兩個斷路器，它們分別地設(shè)置在輸入連接以及線路各相和變電站的桿之間的輸出上。變電站還裝備有多個次級元件，其由保護和控制系統(tǒng)組成，以便保證系統(tǒng)的正確電操作和避免危險性損壞。
由于所需的元件數(shù)目很多，即使設(shè)置數(shù)量最少的結(jié)構(gòu)，已知類型的變電在實際使用中也無法令人滿意，主要是由于其成本高、所需占用的空間大以及需要頻繁的維護。此外，所述變電站不具有能使其應(yīng)用方便靈活并根據(jù)各種應(yīng)用要求易于增補的模塊式結(jié)構(gòu)。
在此目標的范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個目的是提供一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其在進行所需的電開關(guān)操作時具有很大的靈活性和簡單性。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其具有緊湊的結(jié)構(gòu)和較小的尺寸，從而能顯著地減少所占用的空間。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其機械復(fù)雜程度低。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其易于實現(xiàn)不同的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，尤其是具有單和/或雙導(dǎo)電桿系統(tǒng)的變電站。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其可靠性高，制造相對容易，且成本具有競爭力。
此目標、這些目的和在下文中將清楚的其它目的可以通過一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置來實現(xiàn)，其特征在于，所述裝置包括外殼，外殼包括與第一電端子電連接且位于外殼內(nèi)基本中間位置的隔離開關(guān)，以及與隔離開關(guān)電連接且分別與第二電端子和第三電端子電連接的第一中斷單元和第二中斷單元，第一和第二中斷單元相對所述隔離開關(guān)而設(shè)置。
對于單桿或多桿系統(tǒng)來說，本發(fā)明的裝置可以是具有單極或三極促動的分離相位或連接相位型。
因此，根據(jù)在任何時候都能允許簡單和有效地執(zhí)行所需的電開關(guān)操作的解決方案，本發(fā)明的裝置具有緊湊的結(jié)構(gòu)，其在單一體中集成了斷路器元件和隔離開關(guān)元件。
圖3a到3f是圖2所示裝置中可能進行的一些電開關(guān)操作的示意性視圖；圖4和5是采用圖2所示裝置的帶有三相單桿系統(tǒng)的變電站的隔離開關(guān)5應(yīng)有利地設(shè)置在外殼1內(nèi)的基本中間部分，兩個中斷單元4和14相對隔離開關(guān)5而設(shè)置。
特別地，中斷單元4和14包括一中斷腔3，其中容納了固定觸頭6和由促動元件可操作地控制的運動觸頭7；各中斷單元4和14的運動觸頭7分別與端子11和13電連接。促動元件包括促動桿8，其與運動觸頭7相連并由適當?shù)拇賱涌刂蒲b置10促動。促動控制裝置可由機械或液壓或液壓-氣動或電子促動器構(gòu)成；最好使用帶有位置控制的電機尤其是伺服電機，其在執(zhí)行觸頭打開/閉合的開關(guān)操作的速度和精確性方面具有優(yōu)勢。
隔離開關(guān)5包括與電端子2相連的第一固定觸頭21，與中斷單元4的固定觸頭7相連的第二固定觸頭22，與中斷單元14的固定觸頭7相連的第三固定觸頭23，以及與至少一個固定觸頭21，22，23相連的至少一個運動觸頭24。在圖2所示實施例中，隔離開關(guān)5有利地包括可與三個固定觸頭21，22，23相連的一個單獨的運動觸頭24；所述運動觸頭24可由具有扇形外形的葉片構(gòu)成，并以基本與旋轉(zhuǎn)軸12的軸線成直角的方式固定到旋轉(zhuǎn)軸12上。在這種方式中，運動觸頭24和軸12一起剛性地旋轉(zhuǎn)，固定觸頭21，22，23位于其旋轉(zhuǎn)平面上。為簡化說明起見，當本介紹中涉及到固定觸頭和運動觸頭的相對位置時，所指的總是指相連接的固定觸頭和運動觸頭的端部的相對位置。
或者，根據(jù)各種應(yīng)用要求，也可以將固定觸頭21，22，23設(shè)置在多個相互偏置的平面上，在這種情況下采用固定在旋轉(zhuǎn)軸12上的多個運動觸頭。在此情況中，運動觸頭在不同平面上旋轉(zhuǎn)并相互間設(shè)成適當角度，使得在多對觸頭之間以所需的順序形成電連接。作為另一選擇，可以采用帶有能進行平移運動的一個或多個運動觸頭的系統(tǒng)或者其它的解決方法，只要這些方法適應(yīng)于此應(yīng)用。
旋轉(zhuǎn)軸12由適當?shù)拇賱釉欣卮賱樱賱釉詈糜晌词境龅碾姍C構(gòu)成，其可操作地連接在所述軸12上。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)采用伺服電機在操作的精確性和速度方面具有相當大的優(yōu)勢?；蛘撸部梢圆捎脵C械或液壓的促動元件。人工的促動元件也可作為上述促動元件的一種選擇，或者作為附加的元件，其尤其用于執(zhí)行緊急情況下的人工操作。
如圖2所示，隔離開關(guān)5還包括一個接地的第四固定觸頭25。在圖2所示的情況中，固定觸頭25與接地的外殼1相連，并位于和觸頭21，22，23平面不同的平面內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的裝置采用了第二運動觸頭26，其與固定觸頭25相連；所述運動觸頭26的外形可以是帶有基本相同的側(cè)邊的L形葉片，運動觸頭26固定在軸12上，并和軸一起在所述固定觸頭25所處的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)剛性地旋轉(zhuǎn)。
通過這種設(shè)置，可以以十分簡單和靈活的方式執(zhí)行各種電開關(guān)操作。例如，如圖3a到3f所示，其可以有-觸頭24同時與觸頭21，22，23相連，觸頭26和25未連接(圖3a)；-觸頭24與觸頭21，3相連，觸頭22，25和26未連接(圖3b)；
-觸頭24與觸頭23相連，觸頭25和26相互連接，觸頭21，22未連接(圖3c)；-觸頭24與觸頭22，23相連，觸頭21，25和26未連接(圖3d)；-觸頭24與觸頭22相連，觸頭25和26相互連接，觸頭21和23未連接(圖3e)；-觸頭24與觸頭21，22相連，觸頭23，25和26未連接(圖3f)。
除這些可能的結(jié)構(gòu)之外，很明顯根據(jù)各種應(yīng)用要求可以提供其它的開關(guān)操作。
圖2所示的解決方法尤其有利，原因是兩個中斷腔4和14的縱軸基本上相互對準，并與開關(guān)軸12的旋轉(zhuǎn)軸線成直角。在這種方式中，通過轉(zhuǎn)動軸12和繞所述軸的軸線轉(zhuǎn)動運動觸頭，可以使隔離開關(guān)動作，同時由于運動觸頭沿各中斷腔的縱軸簡單地平移，可以使中斷單元4和14打開/閉合。在這種方式中可以實現(xiàn)外殼1的內(nèi)部占用空間的優(yōu)化分配，并且允許所執(zhí)行的電開關(guān)操作具有相當大的靈活性，所述裝置200和設(shè)置在其外部的元件之間的連接也具有相當大的靈活性，設(shè)置在裝置200外部的元件，例如為將要處理的負載、電力供應(yīng)線等等，如下文中的詳細介紹。
另外，隔離開關(guān)5可設(shè)置成使旋轉(zhuǎn)軸12的軸線位于基本水平的平面內(nèi)，如圖2所示，或者使旋轉(zhuǎn)軸12的軸線位于基本垂直的平面內(nèi)，即正交于圖2的軸線位置和中斷單元的縱軸的方向。在這種情況下，驅(qū)動軸12的電機可以位于外殼1的下部，而隔離開關(guān)的觸頭相應(yīng)地設(shè)置在外殼本身的內(nèi)部。
因此，由于其結(jié)構(gòu)緊湊性和功能的靈活性，所得裝置尤其適于傳送和分配電力的變電站。根據(jù)不同的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，變電站可以是具有單導(dǎo)電桿的三相系統(tǒng)和具有雙導(dǎo)電桿的三相系統(tǒng)。因此，本發(fā)明還涉及一種傳送和分配電力的變電站，其與三相供電線相連，其特征在于，變電站包括了至少一個根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)裝置。
特別地，例如可分別地將端子11(或13)和13(或11)的輸入端和輸出端連接到主電力線的一相中，端子2連接到負載如電力變壓器上；或是在輸入端將端子11(或13)連接到供電相中，端子13(或11)連接負載，在輸出端將端子2連接到所述相中。另一個可能的選擇是在輸入端將端子2連接供電相，端子11和13連接兩個相應(yīng)的負載，如兩個電力變壓器。
在圖4和5中顯示了采用多個本發(fā)明開關(guān)裝置200的具有三相單桿系統(tǒng)的變電站的優(yōu)選實施例。如圖所示，連接到變電站的三相電源供應(yīng)線的各相30采用了兩個開關(guān)裝置200。特別地，第一裝置200具有在輸入端與電源供應(yīng)相30相連的端子11，在輸出端與電力變壓器31相連的端子13，通過空氣絕緣的導(dǎo)電桿50與第二裝置200的相應(yīng)端子2相連的端子2。第二裝置200又具有端子11和13(反過來13和11)，其在輸出端分別與電源供應(yīng)相30和電力變壓器31相連。通過這種方式，并排地設(shè)置了二組三個一組的裝置200，其結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有變電站的結(jié)構(gòu)更緊湊。對于各組三個一組的裝置200，中間裝置200的套管40設(shè)置在基本垂直的平面內(nèi)，側(cè)邊的裝置200的其它兩個套管40定位成關(guān)于中間套管處于相對的方向，因此，此結(jié)構(gòu)甚至可以更加緊湊。另一個顯著優(yōu)點是，變電站中使用的裝置可以是單極促動型，其中在各單個相上設(shè)有促動元件以進行隔離操作；作為另一種選擇，此裝置也可以是三極促動型，其中用于在裝置的三相上執(zhí)行隔離操作的能量由機械地連接到各單個相的隔離開關(guān)上的單個促動元件來提供。在圖4和5中示意性地顯示了一個這方面的示例，其中各組三個一組的裝置200均采用了一單獨的電機60，最好是伺服電機。在這種情況下，如圖5所示，電機60位于邊上的一個裝置200上，并通過一單獨的通軸61與三個相應(yīng)的隔離開關(guān)相連，在軸61上適當?shù)卦O(shè)置了多個運動觸頭。作為另一種選擇，電機60也可以設(shè)置在中間裝置200上。
另外，也可以用具有單個三極促動元件的相似的促動系統(tǒng)來切換中斷單元。在這種情況下，實際上采用兩個電機10就足夠了，電機10設(shè)置在裝置200上，各電機機械地連接在并排設(shè)置的三個中斷單元的運動觸頭的促動桿上。
圖4和5所示的變電站還可以通過這樣的方式來實施采用另外一組并排設(shè)置的三個一組的裝置200，其順序地與如上述的前二組三個一組的裝置連接；各組三個一組的裝置的連接還可以不用桿30而是用現(xiàn)有技術(shù)中的連接裝置來實現(xiàn)，必要時可設(shè)置中斷單元。
根據(jù)另一實施例，可以用具有金屬包層管來代替密封套管40和導(dǎo)電桿30，從而提供裝置200對之間的連接，這樣就可以提供更緊湊的金屬包層結(jié)構(gòu)，其垂直方向的延伸減小，因此具有較小的視覺沖擊。在這種方式中，還可以不用空氣絕緣的桿，這樣從維護的觀點出發(fā)具有優(yōu)點。在這種情況下，如同上面介紹的結(jié)構(gòu)一樣，端子11和13可以容納在各個套管41和42中，并可以通過電纜而不是空氣絕緣元件直接地連接到供電相中。
如果希望提供帶有二根導(dǎo)電桿的三相系統(tǒng)的變電站，開關(guān)裝置200可以用十分簡單的方式改進；在這種情況下，采用第四連接端子和提供具有與第四端子連接的附加固定觸頭的隔離開關(guān)就足夠了，還可以選擇性地加上另一個與所述固定觸頭相連的運動觸頭。第四端子容納在位于套管40附近的套管中，并與帶有桿30的第二裝置200的對應(yīng)套管相連，如上所述。在這種情況下，為了提供裝置200對之間的連接，可以采用金屬包層管而不是密封套管和導(dǎo)電桿。裝置200的輸入和輸出的電連接可以通過空氣絕緣元件、套管或電纜連接來提供。這樣得到的氣體絕緣開關(guān)裝置易于在本發(fā)明概念的范圍內(nèi)進行改進和變化，所有細節(jié)都可以被技術(shù)等效件所代替。實際上，只要適用于具體的應(yīng)用和單獨的元件，根據(jù)要求和技術(shù)水平就可以采用任何的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置，其特征在于，所述裝置包括外殼，所述外殼包括與第一電端子電連接且位于所述外殼內(nèi)基本中間位置的隔離開關(guān)，以及與所述隔離開關(guān)電連接且分別與第二電端子和第三電端子電連接的第一中斷單元和第二中斷單元，所述第一和第二中斷單元相對所述隔離開關(guān)而設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述隔離開關(guān)包括分別與所述第一端子、第一和第二中斷單元相連的第一固定觸頭、第二固定觸頭和第三固定觸頭，以及至少一個可與所述固定觸頭中的至少一個相連的運動觸頭。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述裝置包括可與所述第一、第二、第三固定觸頭相連的第一運動觸頭，所述運動觸頭固定在旋轉(zhuǎn)操作元件上并可與之剛性地旋轉(zhuǎn)，所述固定觸頭位于所述運動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一運動觸頭由具有扇形形狀的葉片形成，其與所述操作元件接通，并基本垂直于所述開關(guān)元件的旋轉(zhuǎn)軸。
5.如上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述隔離開關(guān)包括接地的第四固定觸頭。
6.如權(quán)利要求5所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述隔離開關(guān)包括可與所述第四固定觸頭相連的第二運動觸頭，所述第二運動觸頭固定在所述操作元件上并可與之剛性地旋轉(zhuǎn)，所述第四固定觸頭位于所述第二運動觸頭的旋轉(zhuǎn)平面上。
7.如權(quán)利要求5所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述第一和第二運動觸頭固定在所述開關(guān)元件上，使得能在兩個不同的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
8.如上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)操作元件可以由電機促動。
9.如上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述中斷單元包括中斷腔，所述中斷腔內(nèi)容納了固定觸頭和由促動元件可操作地控制的運動觸頭，所述中斷腔的縱軸設(shè)置成與所述操作元件的旋轉(zhuǎn)軸基本成直角。
10.如權(quán)利要求9所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述促動元件包括伺服電機。
11.如權(quán)利要求3到10中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)操作元件定位成使其旋轉(zhuǎn)軸位于基本水平的平面內(nèi)。
12.如權(quán)利要求3到10中一項或多項所述的開關(guān)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)操作元件定位成使其旋轉(zhuǎn)軸位于基本垂直的平面內(nèi)。
13.一種適于與三相電力供應(yīng)線相連的傳送和分配電力的變電站，其特征在于，所述變電站包括至少一個如上述權(quán)利要求中一項或多項所述的開關(guān)裝置。
14.如權(quán)利要求13所述的變電站，其特征在于，對于供電線的各相，所述變電站包括第一開關(guān)裝置和第二開關(guān)裝置，所述第一裝置包括與所述第二裝置的第一端子相連的第一電端子，輸入端與所述供電相相連的第二電端子，和與第一電源變壓器相連的第三電端子，所述第二裝置包括輸出端與所述供電相相連的第二電端子，和與第二變壓器相連的第三電端子。
15.如權(quán)利要求14所述的變電站，其特征在于，所述第一、第二和第三電端子分別容納在第一、第二和第三套管內(nèi)，所述第一裝置的第一端子通過空氣絕緣導(dǎo)電條與所述第二裝置的第一端子相連。
16.如權(quán)利要求15所述的變電站，其特征在于，所述開關(guān)裝置被分成兩組并排設(shè)置的三個裝置，位于三個一組的裝置中的中間裝置的第一套管位于基本垂直的平面內(nèi)，位于三個一組的裝置中的外面二個裝置的第一套管定位成關(guān)于所述垂直平面處于相對的方向。
17.如權(quán)利要求14所述的變電站，其特征在于，所述第一裝置的第一端子通過金屬包層管與所述第二裝置的第一端子相連。
18.如權(quán)利要求14到16中一項或多項所述的變電站，其特征在于，對于三個一組的所述開關(guān)裝置，所述變電站包括適用于促動三個相應(yīng)的隔離開關(guān)的單個電機。
全文摘要
一種高壓和中壓用途的氣體絕緣開關(guān)裝置,其包括外殼,外殼中設(shè)有與第一電端子電連接且位于外殼內(nèi)基本中間位置的隔離開關(guān),以及與所述隔離開關(guān)電連接且分別與第二電端子和第三電端子電連接的第一中斷單元和第二中斷單元,第一和第二中斷單元相對隔離開關(guān)而設(shè)置。
文檔編號H02B13/035GK1377515SQ00813755
公開日2002年10月30日 申請日期2000年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月1日
發(fā)明者C·皮爾扎, G·格拉 申請人:Abb服務(wù)有限公司