专利名称：金属封装气体绝缘高压开关装置的遮断器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种金属封装气体绝缘高压开关装置的遮断器。
本发明涉及例如是由专利公开文献DE-A14210545中引出的现有技术。在此文献中叙述了一种金属封装气体绝缘高压开关装置的角形遮断器，该遮断器具有两个接触件，它们安装在充有绝缘气体的金属壳内的、沿一个轴可彼此接触或相互分开，这种接触件各具有一个杆状可沿轴向延伸的预燃弧触头，在两个接触件其中之一上预燃弧触头构成随动触头，并且具有一个固定触头，此固定触头以同轴方式环绕两个接触块中那个固定接触的预燃弧触头以及有一个活动触头，此活动触头设置在两个接触件中那个活动的接触件上，该活动触头与固定触头在接通位置形成持续电流通路。
此种遮断器轴向较长。借助随动触头把结构元件插入活动接触块，这些元件轴向相当长，因而必须高压屏蔽。这种情况使主要长度已经由打开的分离开口的绝缘距离所决定的断路开关的几何长度更加明显增长。
专利公开文献DE-A1-3109669开了一种金属封装气体绝缘遮断器，此遮断器沿中心轴伸长。该遮断器具有一个外壳，此外壳备有许多具有不同直径的带有法兰盘的开口，这些开口是为安装附加设备如地线、电压互感器、安全隔板等而设置的。这些带有法兰的开口具有与中心轴垂直的轴。除这些开口之外，还有两个带有法兰的导电用的开口。该外壳具有比较大的轴向长度。该遮断器同样具有比较大的轴向长度。
专利公开文献DE-A1-4320906公开了一种金属壳封装气体绝缘高压装置，这种装置具有许多相互连接的气密外壳，这些外壳结构相同，然而却安装在不同的位置并配备有不同的安装部件。在安装这些外壳时，必须时刻注意当根据有关外壳的安装位置而装配对应的安装部件。这些外壳每一个都具有四个连接法兰，这些法兰有三种不同的直径。
一般在金属壳封装气体绝缘开关设备中采用三种不同类型的遮断器，即a)线性遮断器，用于分开直导线线段。例如用于母线的纵向分离或者用于出线回路的直线部分，b)出线遮断器，用于分支回路的分离，例如由母线通向负载的分支回路。
c)角形遮断器，在电流路径转向时，例如转90°，例如用作出线遮断器。这种角形遮断器尤其是可以用于分离部位空间特别狭小的地方。
常规金属封装气体绝缘开关设备中每一个这样的遮断器都配备一个独立的外壳，而且这些外壳结构往往互不相同。因而在设备中装配的外壳种类大量增加，制造成本提高并增加了仓储的困难。
本发明的任务是提出一种本文开始所述类型金属封装气体绝缘高压开关装置的遮断器，其轴向尺寸比较小，并且所有类型的遮断器均可装入一个对各类遮断器设计都相同的外壳内。
如果所有类型的遮断器都使用同样的外壳，就会得到特别有利的高压装置。如果可以用相同遮断器的部件实现所有类型的遮断器时，则设计工作将大大简化。
此外，当所有类型遮断器的触头支架的固定元件可以用少量相同部件组合时，则证实是特别有利的。与统一的外壳相结合可以得到多种多样的遮断器系统而却只要求在仓库中储备较少的部件。
无论是何种类型的遮断器，制成后的在轴向尺寸都适当地减小，这是因为分断开口宽度只有一部分对其轴向长度有影响。在实施例中，由于触头支架的固定元件的弯曲，所需的分断开口宽度一半的轴向空间被节省了。
下面借助附图进一步阐述本发明的其它实施例以及由此而获得的益处。这些附图仅示出了可能的实施途径。
这些附图是
图1表示本发明遮断器的一种外壳截面图，图2表示本发明遮断器的第一种实施结构简化截面图，图3表示本发明遮断器的第二种实施结构简化截面图，图4表示本发明遮断器的第三种实施结构简化截面图，图5表示图4所示本发明遮断器稍加改动的实施结构简化截面图。
在图中所有作用相同的元件用相同的符号表示，所有对直接理解本发明非必要的元件在图中未示出。
图1示出本发明遮断器外壳1示意图的截面图。一般外壳1在压力下充入绝缘气体，此处六氟化硫(SF6)尤其适用。为了更加简单明了，图中仅勾画出外壳1的视界。一般该外壳1与气体绝缘开关装置的其余封装部件一起具有地电位。外壳1具有位于同一平面的两个轴2、3，这两个轴相交成角α。一般把角α设计成直角，但对于特殊应用所选角度也可以偏离直角。一般外壳1用铝合金气密浇铸而成。外壳1具有至少四个圆形开口4、5、6和7，这些开口上装有法兰盘8、9、10和11。其中法兰8属于开口4，法兰9属于开5，法兰10属于开6和法兰11属于开口7。开口4、5、6和7是这样设置的，其中心有轴2、3通过，而且轴2通过开4和开6，轴3通过开口5和开口7。法兰8、9、10和11的平面垂直于各相关轴2、3。
在开4用一个盘状结构的绝缘子12封住，此绝缘子有一个导电浇铸配件13。配件13与导体14拧紧在一起。绝缘子12用外环15固定，外环上有若干槽，用于安装图中未示出的密封环。外环15由两个相同结构的导电金属环组成。绝缘子12与外环15在其位置通过一个与法兰8拧在一起的相邻外壳17的连接法兰16固定住。开口5用一个盖形法兰18封住。在盖形法兰18与法兰9之间安装一个外环15，此环上安装了必要的、图中未示出的密封环。然而，也可以省去外环15，取而代之的是在盖形法兰18的支撑面或者法兰9的支撑面上设置一个槽用于安装密封环。盖形法兰18装有一个接管19，借助拧紧的顶盖20把此接管气密封闭。在有些情况下可以在盖形法兰18上或者顶盖20上装配安全隔板或者也可以装配若干外壳1的供气接头。
此处，开口6用一个盘状结构绝缘子12封闭，该绝缘子具有一个导电的浇铸配件13。该浇铸配件13与导体21拧紧。绝缘子12外侧用一个外环15固定。环上具有若干槽用于安装图中未示出的密封环。绝缘子12和外环15在其位通过一个与法兰10拧紧的相邻外壳23的连接法兰22固定在一起。此处，开口7用一个盖形法兰18封闭。在盖形法兰18与法兰11之间安装一个外环15，该外环上安装必要的、图中未示出的密封环。然而，也可以省去这个外环15，取而代之的是在盖形法兰18的支撑面或者法兰11的支撑面上设置一个槽用于安装密封环。盖形法兰18具有一个接管19，该接管用一个拧紧的顶盖20气密封闭。
外壳1和上述封闭部件围住内部空间24，在该空间内可以装入各种类型遮断器的带高压电的有源部件。顶盖20可以用于装入各式各样的附加配件。外壳1还可以装上若干附加接管，这些接管可以用于安装传感器和用于光学检查遮断器状态的观察窗口。在图1中，在外壳1的中心设置了一个观察窗口25，该窗口安装在一个圆筒状结构的接管内，该接管的中心轴垂直于轴2和轴3所在平面，此外它正好通过轴2和轴3的交点。在位于该观察窗口外壳1的相对壁上，在完全相同的位置上设置了一个相同结构的观察窗口。在外壳1中所有类型遮断器的分断部位总是在中心如此安装，使通过上述观察窗口25能够对其进行检查。
图2示出在分断状态下，金属壳封装气体绝缘高压开关装置遮断器的第一种实施结构示意性简化截面图。该遮断器设计成纵向遮断器，如举例说，它是由金属壳封装气体绝缘母线的分布所决定的。此处，导体14和21表示带高压电位的母线线段的各个末端。导体14与左侧绝缘子12的金属浇铸配件13拧紧。在浇铸配件13上与导体14相对的一侧连接一个设计成介电性良好的导电角形连接块26，该连接块具有一个对轴2倾斜角度为β的连接平面。此处角β具有角度30°，然而，根据外壳1的几何尺寸，也可以把角β设计成其它值，一般此角β采用25°至35°范围内的角度是合理的。倾斜的连接平面与圆柱状结构插入块27拧紧在一起。插入块27与对着连接平面相反的一侧和一个触头支架28拧紧在一起。插入块27沿轴29延伸，该轴位于轴2和3所在的同一平面内并且与轴2有倾角β。触头支架28具有介电性良好的结构，它由金属制成。在触头支架28中装入一个柱状结构的静止触头30，该触头用作遮断器固定的预起弧电极。此外，在触头支架28中还装入若干螺旋触头31，它们在遮断器闭合时承担导电功能。静止触头30沿轴3方向延伸，此轴3同时构成静止触头30的中心轴。
导体21与右侧绝缘子12的金属浇铸配件13拧紧。在浇铸配件13上与导体21相反的一侧连接一个设计成介电性良好的导电角形连接块26，该连接块具有一个对轴2倾斜β角的连接面。在此需注意这两个β角数值总是相等。因此该处的这个β角同样是30°。倾斜的连接平面与一个圆柱状结构的插入块27拧紧。插入块27与对着连接平面相反的一侧和一个触头支架32拧紧。插入块27沿轴33延伸，该轴位于轴2和3所在的同一平面并且对轴2倾斜β角。轴33与轴29平行。
触头支架32具有介电性良好的结构，它由金属制成。在触头支架32中装入若干导电的螺旋触头34。在触头支架32的中心配置一个活动的遮断器触头35。活动的遮断器触头35具有柱状结构，其轴与轴3重合。活动遮断器触头35具有一个触杆36，该触杆套有一个管状结构触管37。在遮断器接通时，在触杆36之后触管37与触头支架28的螺旋触头31相接触，在遮断器断开时首先触管37与触头支架28的螺旋触头31相脱离，然后触杆36才与静止触头30脱离。绝缘杆38受驱动装置39操纵推动活动的遮断器触头35移动。驱动装置39固定在上方的接管19上。绝缘杆38在密封条件下由外壳1中引出。绝缘杆38经一个杠杆传动装置来推动并且一般使用旋转通道作为气密性通道。活动遮断器触头35在对着驱动装置39的一侧用一种导电材料且设计成介电性良好的屏蔽40所遮盖。活动遮断器触头35沿轴3延伸，此轴同时构成该触头的中心轴。螺旋触头34围绕触管37并把触管与触头支架32导电连接。
在遮断器接通状态下，电流由导体14经浇铸配件13、角形连接块26。插入块27、触头支架28、螺旋触头31、触管37、螺旋触头34、触头支架32、插入块27、角形连接块26和浇铸配件13流入导体21。
图3示出在分断状态下金属壳封装气体绝缘高压开关装置遮断器的第二种实施结构示意性简化截面图。该遮断器被设计成出线遮断器，例如在金属封装气体绝缘高压开关装置中所使用，以便一个出线回路或者进线回路与母线连接或者与母线分开。导体14和21在这里表示处于高压电位的母线线段的各个末端，然而这里的这两个导体14和21、如由图3可清楚地看到、是相互导电连接的。导体14与左侧绝缘子12的金属浇铸配件13拧紧在一起，在浇铸件13上与导体14相对一侧连接一个设计成介电性良好的角形连接块26，该连接块具有一个对轴2倾斜角度为β的连接平面。此处角β具有角度30°，然而根据外壳1的几何尺寸也可以把角β设计成其它值，一般此角β采用25°至35°范围内的角度是合理的。倾斜的连接平面与圆柱状结构插入块27拧紧在一起。插入块27与对着连接平面相反的一侧与一个触头支架32拧紧在一起。插入块27沿轴41延伸，该轴位于轴2和3所在的同一平面并且与轴2有倾斜角β。
触头支架32具有介电性良好的结构，它由金属制成。触头支架32如上所述支承着沿轴3活动的遮断器触头35。触头支架32经另一个沿轴33延伸的插入块27、另一个角形连接块26和一个浇铸配件13与导线21连接，如以上结合图2所述。轴33与轴2交叉成角β。两个轴41和33的交点42位于轴3上遮断器触头35的活动范围内。然而，两个插入块27中至少有一个安装一个未示出的补偿装置，此补偿装置可以补偿装配遮断器时的机械容差并且在遮断器工作期间沿轴41和33的热膨胀，可使承力绝缘子12不致受机械应力而过负荷。
导体43构成出线或者进线有源部件。为保护导体43，防止周围环境对其影响，使用了一个加压充入绝缘气体的连接外壳44。此处，外壳1的开口7用一个盘状结构的绝缘子12封住，该绝缘子具有一个导电浇铸配件13。浇铸配件13与导体43拧紧在一起。借助外环15固定绝缘子12，此外环上有若干槽，槽中装入未示出的密封环。外环15由两个相同结构的金属导电环组成。绝缘子12和外环15用一个与法兰11拧紧在一起的连接外壳44的连接法兰45固定。在浇铸配件13上与导体43相反的一侧拧上一个柱状介电性良好的触头支架46，在其上安装了静止触头30和螺旋触头31，与图2中触头支架28的情况相似。触头支架46、浇铸配件13和导体43具有一个共同的中心轴，此轴与轴3重合。
图4示出在分断状态下金属壳封装气体绝缘高压开关装置遮断器的第三种实施结构示意性简化截面图。该遮断器设计成角形遮断器，例如用在金属壳封装气体绝缘高压开关装置中以便获得特别节省空间的可分开的连接可能性。这里导体43和21表示那些在需要时有必要连接或分开的处于高压电位的开关装置的各部件末端。导体21与活动的遮断器触头35的连接与图2中已述的情况相同。插入块27在这里也是对轴2倾斜角度β。该角度β为30°，然而，根据外壳1的几何尺寸，也可以把角度β设计成其它值，一般此角β采用25°至35°范围内的角度是合理的。插入块27沿轴33延伸，此轴与轴2和轴3位于同一平面并且对轴2倾斜角度β。触头支架32具有介电性良好的结构，它由金属制成。如上已述，触头支架32支承沿轴3活动的遮断器触头35。
轴33与轴3相交在位于活动遮断器触头35范围内的交点42处。导体43表示出线回路或者进线回路的有源部件。为了保护导体43防止受周围环境影响而使用了一个加压充入绝缘气体的连接外壳44。外壳1的开口7在这里用一个盘状结构的绝缘子12封闭，该绝缘子具有一个导电的浇铸配件13。浇铸配件13与导体43拧紧。绝缘子12借助外环15固定，在该环中有若干槽用干装入未示出的密封环。外环15由两个相同结构的金属导电环组成。绝缘子12和外环15借助与法兰11拧紧在一起的连接外壳44的连接法兰45固定。在浇铸配件13上与导体43相反的一侧固定上一个圆柱状介电性良好的触头支架46，在该触头支架上装有一个静止触头30和若干螺旋触头31，与图2中触头支架28的情况相似。触头支架46、浇铸配件13和导体43具有共同的中心轴，该中心轴与轴3重合。
图5示出一种图4所示遮断器的改进结构，即在该遮断器上另外安装了一个地线47。地线47具有一个示意性示出的驱动器48，该驱动器推动一个在分断状态示出的触杆49沿轴2向固定的静止触头50的方向移动。在静止触头50中装入一个未示出的接触装置，该接触装置内安装触杆49。静止触头50与一个插入块27拧紧，该插入块与触头支架32导电连接。这个插入块27沿轴41延伸，此轴位于轴2和3所在同一平面并且与轴2的倾斜角为β。两个轴41和33相交在位于轴3上遮断器触头35活动范围内的交点42处。然而，这里不必为两个插入块27配置用于补偿制造容差和热膨胀的补偿装置。
如果根据运行的需要，在遮断器打开时，则可以把遮断器连接导体21的一侧接地。然而，也可以修正触头支架46，使插入块27和与其连接的静止触头50与触头支架46可以固定在一起，在必要时，可以将遮断器连接导体43的一侧代替连接导体21的一侧接地。如果在外壳1内没有安装地线的位置，那么可以把按规定检查金属壳气体绝缘开关装置所需要的接地设备安装在有关遮断器的邻接外壳中。
原则上，图1至图5所示高压开关装置的各种类型遮断器可以在任何由有关金属壳封装气体绝缘开关装置的设计方案所确定的安装部位安装。各种不同类型的遮断器可以借助少数几个相同部件按组件装配方式，安装在一个对所有类型遮断器都适用的相同外壳1中因为仅有较少数量的不同部件，所以仓储费用可适当降低。特别有利的是，所有在金属壳封装的气体绝缘高压开关装置中所需各种类型遮断器只需要唯一的一种外壳，即外壳1。
顶盖20在图2和图4中用于封闭接管19，当绝缘子12制成气密的防电弧绝缘子时，采用安全隔板代替此顶盖20是有利的。如果绝缘子12配置了可允许与相邻外壳进行气体交换的通孔，那么在相邻外壳上也可以安装安全隔板。然而，在图2中的顶盖20也可以装配地线，不过此时触头支架28必须配置一个介电性良好的与地线触杆接触的部件。
在遮断器接通过程中，借助驱动器39所操纵的绝缘杆38把活动遮断器触头35沿轴3移向固定的静止触头30。在一定情况下，由剩余电荷和/或由介于触头支架32与触头支架28或46之间的工作频率电压所引起的活动触头装置35和固定的静止触头30之间的预燃弧可以在任何一种类型遮断器中都能得到良好控制。受遮断器有源部件几何结构的限制，不会出现预燃弧向外壳1的壳壁扩展。遮断器的驱动器39合理装配，使它在任何可能的工作状态下把活动触头装置35可靠地送到规定的接通位置，从而随时确保经过为导电而设置的触管37和螺旋触头31、34具有良好的电导。同样遮断器也能随时毫无问题地打开。
上述地线同样可以与位置无关地进行操作，从而不存在由位置所决定的安装限制。这些地线既可构成工作地线也可构成快速地线。遮断器组件结构十分紧凑并且在轴向占用很少空间，所以用这些遮断器组装的开关柜可以实现特别小的几何尺寸。
气体绝缘开关装置电流路径的转弯将有如下结果，即在出现大的故障电流、尤其是出现短路冲击电流的情况下，在这些转弯处的电流路径中将出现大的电动力。图2和图3所示类型的遮断器从承受电动力的角度是如此优化设计的，即这些电动力至少有一部分被补偿，从而可以使作用在受力的绝缘子上的弯曲力矩比较小，所以支承遮断器有源部件的绝缘子12可以不用另外加固就能承受这些力矩。
图1至图5示出的外壳1具有对称结构，然而，如果高压装置的设计方案提出要求，例如要求附加安装地线和安全隔板时必须总是用一个相同结构的附加外壳，采用相应的法兰开口与外壳1经法兰连接。于是这个附加外壳可以与外壳1组成一个整体铸件。如果需要相当的铸件数量，那么只与轴2和轴3其中之一对称的这种类型铸件就能带来经济上的好处，因为这样可以节省昂贵的法兰连接。就遮断器安装可能性而言，当这种外壳1与附加外壳完全组合在一起时，则仍然能够保留上述对称结构外壳1的优点。
权利要求
1.金属壳封装气体绝缘高压开关装置的遮断器具有外壳(1)，该遮断器具有至少两个相交成第一角(α)的轴(2、3)，具有两个在这些轴的第一个轴(3)上安装的触头支架(32、28、46)，这些支架采用固定部件定位，在两个触头支架(32、28、46)之间具有一个为分断开口设计的距离，具有一个沿此第一轴(3)活动的、由第一触头支架(32)所携带的遮断器触头(35)，在遮断器接通状态，该触头在两个触头支架(32、28、46)距离之间导电接通，其特征在于，—第一轴(3)和第二轴(2)各构成外壳1的一个对称轴，和—外壳(1)具有至少四个装有法兰(8、9、10、11)的相同直径的开口(4、5、6、7)，其中心位于两个轴(2、3)其中之一上，并且位于距两轴(2、3)交点相同距离处。
2.根据权利要求1所述遮断器，其特征在于，—第一角(α)设计成直角，和—在两轴(2、3)的每一个轴上各设置开口(4、5、6、7)中的两个。
3.根据权利要求2所述遮断器，其特征在于，—两轴(2、3)的交点位于两个触头支架(32、28、46)之间的中心处。
4.根据权利要求3所述遮断器，其特征在于，—通过两轴(2、3)的交点、垂直于两轴(2、3)所在的平面安置另一个对称轴，和—在此另一对称轴穿过外壳(1)壳壁处，在该处以此另一对称轴为中心，在外壳(1)的壳壁上至少可以安装一个圆筒状结构的观察窗口(25)。
5.根据权利要求3所述遮断器，其特征在于，—为第一触头支架(32)设计的第一固定部件具有第三轴(33)，该轴与第二轴(2)倾斜相交成第二角(β)，—为第二个触头支架(28)设计的第二固定部件具有第四轴(29)，该轴与第二轴(2)倾斜相交成第二角(β)，和—第三轴(33)和第四轴(29)相互平行并且位于第一轴(3)和第二轴(2)所在平面内。
6.根据权利要求3所述遮断器，其特征在于，—为第一触头支架(32)设计的第一固定部件具有第三轴(33)，该轴与第二轴(2)倾斜相交成第二角(β)，—为第一触头支架(32)设计的第二固定部件具有第五轴(41)，该轴与第二轴(2)倾斜相交成第二角(β)，—第三轴(33)和第五轴(41)位于第一轴(3)和第二轴(2)所在平面内，其中第三轴(33)和第五轴(41)相交在位于第一轴(3)上的交点(42)处，和—第三触头支架(46)安置在第一轴(3)上与第一触头支架(32)相对的位置。
7.根据权利要求3所述遮断器，其特征在于，—为第一触头支架(32)设计的第一固定部件具有第三轴(33)，该轴与第二轴(2)相交成第二角(β)，—第三轴(33)位于第一轴(3)和第二轴(2)所在平面内，和—第三触头支架(46)安置在第一轴(3)上与第一触头支架(32)相对的位置。
8.根据权利要求7所述遮断器，其特征在于，—第一触头支架(32)借助第三固定部件与地线(47)的固定的静止触头50相连接，—具有第五轴(41)的第三固定部件与第二轴(2)倾斜相交成第二角(β)，和—第三轴(33)和第五轴(41)位于第一轴(3)和第二轴(2)所在平面内，其中第三轴(33)和第五轴(41)相交于位于第一轴(3)上的交点(42)处。
9.根据权利要求6所述遮断器，其特征在于，—至少两个固定部件之一是这样设计的，即它能够补偿在轴向出现的容差和热膨胀。
10.根据权利要求1所述遮断器，其特征在于，—分离距离长度的一部分影响遮断器的轴向长度。
11.根据权利要求1所述遮断器，其特征在于，—外壳(1)沿第一轴(3)的方向延伸，所以此第一轴(3)构成外壳(1)唯一的一个对称轴。
全文摘要
本发明提出一种金属壳封装气体绝缘高压开关装置的遮断器。该遮断器具有外壳(1)，具有至少两个相交成第一角(α)的轴(2、3)。此外，该遮断器具有两个在这些轴的第一个轴(3)上安装的触头支架(32、28、46)，这些支架由固定部件定位，遮断器还具有一个介于两个触头支架(32、28、46)之间的为开口设计的开口距离。用本发明的气体绝缘高压开关装置遮断器，其轴向尺寸较小，并且其中所有类型的遮断器均可装入一个对每种类型都相同的外壳中。
文档编号H01H33/02GK1142118SQ9610812
公开日1997年2月5日 申请日期1996年5月23日 优先权日1995年5月26日
发明者H·希夫科, S·福斯, J·科斯托维克, P·泰奇奥 申请人:Abb管理有限公司