用于中高壓開關(guān)的接觸元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高壓或中壓開關(guān)，尤其是直流開關(guān)，其包括可相互位移的第一組和第二組接觸元件。本發(fā)明還涉及一種包括這種開關(guān)的電流斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]在例如共同擁有的美國專利和公布的專利申請US7235751、US2012/0256711和US2013/0098874中公開了這種類型的開關(guān)。其具有第一組和第二組接觸元件以及適合于使接觸元件沿著位移方向相互位移的驅(qū)動器。各個接觸元件攜帶至少一個傳導(dǎo)元件。在接觸元件的第一相互位置中，其傳導(dǎo)元件組合起來，以便在開關(guān)的第一端子和第二端子之間在位移方向的橫向方向上形成至少一個傳導(dǎo)路徑。在接觸元件的第二位置中，傳導(dǎo)元件相互位移到交錯的位置，并因此中斷上面的傳導(dǎo)路徑。
[0003]在US2012/0256711和US2013/0098874中所述的開關(guān)具有接觸元件，其具有攜帶傳導(dǎo)元件的絕緣載體。在開關(guān)的閉合狀態(tài)下，傳導(dǎo)元件對準(zhǔn)，以便在開關(guān)的端子之間沿著軸向方向形成一個或多個電流路徑。為了斷開開關(guān)，接觸元件通過兩個驅(qū)動器沿著與軸向方向垂直的方向相互位移。開關(guān)裝置設(shè)置在流體密封的殼體中，處于壓力升高的氣體或液體中。開關(guān)具有承受高壓的能力和快速切換時間。傳導(dǎo)元件突出到攜帶它的載體的兩個相反的表面之上，并可在軸向方向上相對于攜帶它的載體輕微地移動，并且/或者可圍繞傾斜軸線而輕微地傾斜，其中所述傾斜軸線垂直于軸向方向和位移方向。各個端子形成了用于接觸傳導(dǎo)元件的接觸表面，其中端子中的至少一個包括彈簧部件，其彈性地將端子的接觸表面推動到傳導(dǎo)元件上。這確保了在傳導(dǎo)元件自身之間和在傳導(dǎo)元件與接觸表面之間恰當(dāng)?shù)慕佑|力，其中傳導(dǎo)元件可在軸向方向上移動，并且在電流路徑中的所有傳導(dǎo)元件之間的力基本上是相等的。
[0004]雖然總地說來是令人滿意的，但是本發(fā)明的一個目的是簡化傳導(dǎo)元件向其相應(yīng)載體上的組裝，并改善載體本身。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，該開關(guān)具有用于施加有待切換的電流的至少第一端子和第二端子、至少第一組接觸元件和第二組接觸元件、以及驅(qū)動器，驅(qū)動器適合于使成組的接觸元件彼此相對沿著位移方向而相互位移，其中各個接觸元件包括絕緣載體部分，其攜帶至少一個傳導(dǎo)元件，其中傳導(dǎo)元件的位置使得在接觸元件的第一相互位置，傳導(dǎo)元件在第一端子和第二端子之間形成至少一個傳導(dǎo)路徑，即開關(guān)處于閉合的傳導(dǎo)位置；并且在接觸元件的第二相互位置，傳導(dǎo)元件相互位移，使得在第一端子和第二端子之間沒有由傳導(dǎo)元件形成的傳導(dǎo)路徑，即開關(guān)處于其斷開的非傳導(dǎo)位置，其中安裝在載體部分上的傳導(dǎo)元件被一或多個裝載有彈簧的銷鎖定到其操作位置。
[0006]銷最好是圓形的，以容許傳導(dǎo)元件的主體圍繞銷的中心軸線進行小的受限的旋轉(zhuǎn)移動。因而傳導(dǎo)元件的主體可圍繞傾斜軸線輕微地傾斜，其中所述傾斜軸線垂直于軸向方向和位移方向。這容許傳導(dǎo)元件在開關(guān)處于其第一閉合位置時精確地軸向定位其本身，從而改善電流傳導(dǎo)。
[0007]本發(fā)明容許在載體和傳導(dǎo)元件之間的連接，其基本上沒有異種材料，尤其無膠(沒有膠)。
[0008]主體優(yōu)選是伸長的矩形立方體，其中兩個長的扁平接觸面定向成與接觸元件或其載體部分的平面平行，用于在操作中與相鄰接觸元件的傳導(dǎo)元件的扁平的接觸面相接觸。立方體主體具有兩個更長的面和兩個小面，其中這種面定向在與接觸元件的平面相垂直的位置。小面可具有安裝銷的盲孔。優(yōu)選地，彈性元件例如彈簧安裝在盲孔中的銷的后面，以促進組裝，并提供閉鎖動作，從而將傳導(dǎo)元件鎖定于其在接觸元件或載體部分上的位置。在一個優(yōu)選實施例中，傳導(dǎo)元件安裝在載體部分的開口中，其中銷具有分叉的頂端，從而閉鎖到開口的側(cè)壁上。開口制造成優(yōu)選比傳導(dǎo)元件的主體的第二長面或側(cè)面之間的距離略寬，從而在載體部分的開口中，在其安裝位置對傳導(dǎo)元件的主體的受限移動提供小的間隙。
[0009]銷優(yōu)選由比主體更硬的材料制成，主體則通常利用高電導(dǎo)率的材料例如銀、銅或鋁制造而成。銷本身可由鋼優(yōu)選硬化鋼或具有可比擬于鋼的硬度的塑料材料制成。詞語“更硬”應(yīng)理解為不同材料的硬度比較。
[0010]此外，傳導(dǎo)元件應(yīng)該有利地突出到攜帶它的載體的兩個相反的表面之上。當(dāng)傳導(dǎo)元件突出到包圍載體的表面之上時，可顯示出，在該表面和傳導(dǎo)元件之間的交匯處的電場小于其中傳導(dǎo)元件的表面與載體的表面基本齊平的裝置所用的電場。
[0011]雖然具有立方體主體，但是優(yōu)選使在安裝于載體中之后可見的所有輪廓線或邊緣為圓形，包括暴露的銷的輪廓線。
[0012]本發(fā)明的另一方面涉及用于制造針對接觸元件的載體部分和/或框架結(jié)構(gòu)的材料，在該框架上可安裝傳導(dǎo)元件。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，同例如由玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂材料制造的相同結(jié)構(gòu)相比，由芳族聚酰胺纖維增強的環(huán)氧樹脂材料制造接觸元件的框架將在上述直流開關(guān)中提供更優(yōu)良的性能。
[0013]開關(guān)有利地用于高壓應(yīng)用(即用于72kV以上的電壓)，但是，其還可用于中壓應(yīng)用(在幾kV至72kV之間)，尤其直流電壓。
[0014]在從屬權(quán)利要求以及以下描述中列舉了其它有利的實施例。
【附圖說明】
[0015]根據(jù)以下詳細(xì)描述，本發(fā)明將得到更好地理解，并且不同于上面陳述的那些對象將變得清晰明了。這種描述參考了附圖，其中:
圖1顯示了已知開關(guān)的橫截面圖；
圖2顯示了圖1的接觸元件的放大的橫截面圖；
圖3A顯示了接觸元件的示意性的透視圖，其帶有載體部分和加速桿，但沒有傳導(dǎo)元件；
圖3B和3C顯示了圖3A的放大的截面圖，其中傳導(dǎo)元件插入到載體部分中；
圖4A和4B顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個示例的分別處于制造過程的兩個不同的階段的傳導(dǎo)元件的主體的示意圖；和圖4C顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個示例的傳導(dǎo)元件的銷的示意圖。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)在將利用上面引用的申請US2012/0256711和US2013/0098874中所述的開關(guān)設(shè)計而進一步詳細(xì)地描述本發(fā)明的一個示例。因此，圖1的開關(guān)包括流體密封的殼體1，其封閉了用絕緣流體填充的空間2，絕緣流體尤其是壓力升高的SF6或空氣或油。
[0017]殼體I形成了 GIS-類型的歧管類型的金屬封殼，并包括兩個管段。第一管段3沿著軸向方向A延伸，并且第二管段4沿著方向D延伸，其在以下由于將變得清晰明了的原因而被稱為位移方向。軸向方向A垂直于或幾乎垂直于位移方向D。管段由基本交叉形的殼體段5形成。
[0018]第一管段3分別終止于第一和第二支撐絕緣體6和7上。第一支撐絕緣體6攜帶第一端子8，并且第二支撐絕緣體7攜帶開關(guān)的第二端子9。這兩個延伸經(jīng)過支撐絕緣體6，7的端子8，9基本上沿著軸向方向A攜帶電流經(jīng)過開關(guān)。
[0019]第二管段4分別終止于第一帽10和第二帽11上。
[0020]第一端子8和第二端子9朝著空間2的中心延伸，并且終止于彼此某個距離處，其中開關(guān)裝置12定位在它們之間，位于第一管段3和第二管段4的交匯區(qū)域。
[0021]從圖2中可最佳地看出，開關(guān)裝置12包括第一組接觸元件13a，13b, 13c和第二組接觸元件14a, 14b, 14c。在這里所示的實施例中，各個組包括三個接觸元件，但該數(shù)量可變化，并且可能是例如兩個或超過三個。第一組和第二組還可具有不同數(shù)量的接觸元件，例如分別為兩個和三個。有利地，該數(shù)量是每組至少兩個接觸元件。這兩組接觸元件交替地堆疊起來，即一組的各個接觸元件鄰近另一組的兩個接觸元件，除非其定位在開關(guān)裝置12的端部，在這種情況下，其定位在另一組的一個接觸元件和端子8，9中的一個之間。
[0022]各個接觸元件包括板形絕緣載體15、一個或多個傳導(dǎo)元件16和促動桿17。在這里所示的實施例中，各個載體15攜帶兩個傳導(dǎo)元件16。
[0023]圖1和圖2顯示了處于閉合狀態(tài)的開關(guān)，其中接觸元件13a，13b, 13c, 14a, 14b, 14c處于第一相互位置，在該第一相互位置，傳導(dǎo)元件16對準(zhǔn)，以在第一端子和第二端子8，9之間沿著軸向方向A形成兩個傳導(dǎo)路徑34。傳導(dǎo)路徑34在端子8，9之間攜帶電流。其數(shù)量可大于一，以便增加持續(xù)電流攜帶能力。
[0024]例如，在各個絕緣載體15中具有三個傳導(dǎo)元件16的裝置在開關(guān)閉合時導(dǎo)致三個傳導(dǎo)路徑34。在各個絕緣載體15中具有四個接觸元件16的非內(nèi)嵌裝置在開關(guān)閉合時導(dǎo)致四個傳導(dǎo)路徑34，如此等等。
[0025]接觸元件13a，13b, 13c, 14a, 14b, 14c在操作中沿著位移方向D移動到第二位置，其中傳導(dǎo)元件16彼此相對交錯，并且不會形成傳導(dǎo)路徑。在圖2中，傳導(dǎo)元件在這個第二位置的定位以標(biāo)號16’的虛線來顯示。從圖中可以看出，傳導(dǎo)元件16’現(xiàn)在沿著方向D彼此分隔開，從而產(chǎn)生若干個接觸間隙，從而快速地提供高介電承受水平。
[0026]為了實現(xiàn)這種位移，并且如圖1中可最佳看出，促動桿17連接在兩個驅(qū)動器18，19上。第一驅(qū)動器18連接到第一組接觸元件13a，13b, 13c的促動桿17上，并且第二驅(qū)動器19連接到第二組接觸元件14a, 14b, 14c的促動桿17上。
[0027]在圖1和圖2所示的實施例中，開關(guān)通過將促動桿17拉離開關(guān)的中心而斷開，從而將傳導(dǎo)元件帶入到其第二交錯的位置?；蛘?，桿17可被推向開關(guān)的中心，其也容許將傳導(dǎo)元件帶入到交錯的位置。
[0028]驅(qū)動器18，19例如可基于排斥的洛倫茲力原理進行操作，并且具有US7235751中所公開的類型，因此在這里不做詳細(xì)地描述。各個驅(qū)動器能夠使一組接觸元件沿著位移方向D位移。它們適合于并控制成使第一組和第二組以相反的方向在相同的時間移動，從而增加行程長度以及位移的加速度和速度。
[0029]驅(qū)動器18，19設(shè)置在第二管段4的相反的端部區(qū)域中。
[0030]應(yīng)該注意，為了給接觸系統(tǒng)提供所需要的介電強度，可能不需要行進驅(qū)動器的全部沖程(例如每次驅(qū)動20mm)，相反短得多的距離(例如每次驅(qū)動1mm)就足夠了，其可在甚至更短的時間達到。這在達到?jīng)_程端部位置以及促動器的阻尼階段時反退的情況下還提供了某些安全性。傳導(dǎo)元件16的充分的分離可在I或2ms (毫秒)內(nèi)達到。
[0031 ] 如圖2中所示，各個端子8，9攜帶接觸板32，其形成了當(dāng)開關(guān)處于其第一位置時與傳導(dǎo)元件16相接觸的接觸表面33。接觸板32以軸向可位移的方式安裝在端子8，9上，其中彈簧20彈性地將接觸表面33推動到傳導(dǎo)元件上，從而在傳導(dǎo)元件16的對準(zhǔn)狀態(tài)將其壓縮，以便更好地傳導(dǎo)。在圖2的實施例中，螺旋壓縮彈簧20用于這個目的，但其它類型的彈簧部件可也可使用。另外，雖然在各個端子8，9中存在至少一個彈簧部件20是有利的，但是用于對準(zhǔn)的傳導(dǎo)元件16的壓縮力還可通過端子8，9中的僅僅一個中的彈簧部件來產(chǎn)生，從而減少處于開關(guān)的閉合位置的元件16之間的接觸電阻。
[0032]在圖3A中顯示了在其完全組裝之前的單個接觸元件13a的透視示意圖。接觸元件包括載體部分15和促動桿17。在所示的示例中，這兩個部分由相同的材料共同制成單個部分。載體部分15具有框架結(jié)構(gòu)，其具有切口段或孔151，152，以便進一