专利名称：用于电开关设备的接触系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及高压技术领域、特别是供电网中的高压开关技术领 域。本发明以按照独立权利要求前序部分所述的一种用于开关设备的 接触系统和一种开关设备为依据。
背景技术：
本发明以按照EP 0 844 631的现有技术为依据。在该文献中公开 了一种用于电开关设备的且具有活动的触点和固定的配对触点的接触 系统，其中，触点和配对触点分别具有一郁金香触头(Kontakttulpe ) 或者一带有单个的可弹性跳动的接触指的指笼(Fingerk6rbe )。活动 触点由一具有在其中埋头设置的内置的郁金香触头的刚性环筒形的接 触管构成。所述内置的郁金香触头撞上对应的触点的固定的接触销， 或者短时的配对接触销。在这种情况中内郁金香(Innentulpe)的接触 指向外张开，并且如此地在配对接触销上产生必要的支承力。同时刚 性的接触管驶入到配对触点的一外置的郁金香触头中，并且在这种情 况中向外张开它的接触指。这样就产生了 一由触点的内郁金香和配对 触点的接触销组成的内置接触系统和一由触点的接触管和配对触点的 外郁金香组成的独立的外置接触系统。内接触系统仅用于控制电弧， 外接触系统用于短路电流或者短时电流的接地。这种具有两个彼此独 立的郁金香触头的双接触系统相当于在大功率开关中通常使用的、且 具有电弧触点和额定电流触点的系统。在这种情况中，在这两个郁金 香触头中电流的输送是通过接触指的内表面和用于产生支承力的内置 的和外置的接触指的张开机械地实现的，并且在时间上是彼此无关 的。DE 29 35 202公开了一种用于具有高的短路电流的开关设备的接 触系统。 一刚性的接触管驶入到一郁金香触头中，并且此时张开它的 接触指，这样，又形成从接触管的外表面到接触指的内表面的电流传 输。在郁金香触头中设置一耐烧损的支承套筒，以防止在产生电弧时 接触指的焊接。在必要时支承套筒附加地具有用于接触指保持间隔的 肋和销。 在EP 1 068 624公开了一种组合式的分离器/地线开关设备。该开 关设备具有一在三个位置(分离器闭合、分离器打开、地线闭合)可 移动的接触部件。在中间位置该接触部件已驶入到电流路径的一空圆 筒形的壳体部件中。该壳体部件在两侧具有用于接触部件的管段接触 的郁金香触头。该接触部件在它的地线侧端部具有一地线郁金香触 头。当地线闭合时该地线郁金香触头穿过壳体部件的郁金香触头。在 这种情况中两个郁金香触头处于相同的电位，并且不形成电流传输。发明内容本发明的任务是提供一种用于开关设备的替代的筒化的接触系 统。根据本发明这个任务通过独立权利要求的特征得以完成。本发明是提供一种用于供电网的电开关设备的电接触系统，其 中，该开关设备具有一中心轴线、 一第一触点或配对触点和一第二触 点，其中，至少第二触点包括一具有多个接触指的郁金香触头，并且 接触指具有背向中心轴线的外表面和面向中心轴线的内表面，其中， 当开关设备处于闭合工作状态时郁金香触头驶入笫一触点中，其中， 此外，当处于闭合的工作状态时郁金香触头的接触指的外表面紧靠在 第一触点上，并且形成一种传输到第一触点的电流传输用的外置的接 触表面。也由郁金香触头经过它的接触指的外表面形成一用于电流传 输的接触表面。通过在郁金香触头的一外表面上的电流传输，也可在 第一触点上无配对接触销地实现大面积的接触-或者电流传输表面。 通过减小郁金香触头外表面上的电流，即使在郁金香触头进入到第一 触点中的进入深度保持不变时，也能缩短接触指中的并联电流电路， 并且可提高电磁承载能力。通过这一措施，第一触点可以设计得很简 单，例如设计成一刚性的管，或者设计成一种环形触点。在这种情况 中值得注意的，接触指必须具有足够强的径向向外指向的弹力，以便 即使在接触指附加地由电磁的电流力被径向地向内拉时也能确保第一 触点上的足够的支承力。在一种第一实施例中，在闭合工作状态时郁金香触头的接触指的 内表面也紧靠在第一触点上，并且为电流进一步传输到第一触点形成 一内置的接触表面。通过两个电流传输的组合，可以在第一触点和第 二触点之间形成一种很大的接触表面。按照权利要求3的实施例具有下述优点，即为开关设备设置单独
的电弧触点，这样就可无电弧烧损地通过外置的接触表面完成电流传 输。在一个重要的实施例中，第 一触点具有一带有多个配对接触指的 配对郁金香触头，并且在开关设备闭合工作状态时郁金香触头的接触 指和配对接触指彼此接触，并且构成一用于电流传输或者电流的进一 步过渡的共用的接触表面。通过一种郁金香对郁金香的设计可以得到 成本有利的和闭合稳定的接地接触。特别是可以减少每个郁金香的接触指的数量。郁金香触头在接触指罩上传输电弧，并且在圆周的侧边 传输短时电流或者短路电流。在现有技术中到目前为止是由不同的结 构部件分别地完成这两种功能的。也可在一种大功率开关中实现郁金 香对郁金香的设计，其中郁金香触头又是在接触指罩上传输电弧，并 且在圆周側边传输工作电流、短时电流或者短路电流。在一种有利的方案中，配对郁金香触头从外部包围住郁金香触 头，并且一共用的接触表面是通过接触指的外表面和通过配对接触指 的内表面形成的。在这种情况中共用的郁金香-郁金香接触表面以有利 的方式用于高短时电流或者短路电流或者在必要时的工作电流时的电 流传输。在另 一有利的方案中，配对接触指在郁金香触头驶入到配对郁金 香触头时要经历扩张，以产生将配对接触指支承在接触指上的第一支承力；和/或接触指在郁金香触头驶入到配对郁金香触头时要经历压 缩，以产生接触指支承在配对接触指上的反应性的第一支承力。通过 接触指和配对接触指的弹性的弹簧特性的共同合作创造一种有柔性 的、有调节容差的，并且虽然如此可靠的接触系统。特别是可以毫无 问题地组合成具有不同的弹簧特性的郁金香触头，因为比较软的郁金 香触头比比较硬的要易于适配。在由于热载荷或者电磁的电动力对触 头进行调整以及在校准运行时郁金香对郁金香的设计也可允许更大的 机械容差D根据另一重要的实施例，第一触点包括一管形的接触部件，特别 是配对郁金香触头和一内置的配对接触销，其中，当开关设备闭合时 郁金香触头驶入管形的接触部件中，并且撞上配对接触销。有利地郁 金香触头的接触指在撞上配对接触销时要经历一次张开，以产生接触 指支承在管形的接触部件，特别是支承在配对接触指上的另一第一支
承力，并且此外还产生接触指支承在配对接触销上的笫二支承力。
也就是说在这一方案中，郁金香触头驶入到配对郁金香触头中， 并且同时撞上配对接触销。通过这一措施达到接触指在对应接触的外 表面上和在配对接触销的内表面上的一种强烈的接触力。特别是外置
压紧力。通过大^接触力或者支承力相对于传统^布局而言减小了过 渡电阻，提高了电流承载能力。
权利要求9涉及改进第一和第二接触之间的接触力和特别是改进 郁金香触头和配对郁金香触头的组合压紧力的另一些措施。
权利要求12涉及一种如前所述，并且具有在那里所述优点的电接 触系统的电开关设备。
由从属权利要求、由权利要求组合以及从下述说明和附图中得到 本发明的其它方案、优点和应用。
这些附图是
图1:具有一外部接触的郁金香触头和一任选的配对接触销的本发 明的第一实施例。
图2:具有一郁金香触头和一配对郁金香触头的本发明的第二实施例。
在这些图中相同的部件用相同的附图标记表示。
具体实施例方式
图1示出一电开关设备的一接触区域。该电接触系统1包括一笫 一触点或者配对触点2和一第二触点3。这些触点相对于一条中心轴线 12典型地为同心设置。第二触点3包括一郁金香触头3a，它的接触指 30相对于轴线12具有基本为径向向内指向的内表面300和基本径向向 外指向的外表面301。在最简单的情况中，笫一触点2包括一刚性的接 触管2b和任选附加地一在其中同心设置的配对接触销2c(虚线表示)。 根据本发明，当开关设备位于所示的闭合的工作状态时，郁金香触头 3a的接触指30的外表面301紧靠在第一触点2上，并且为一种电流传 输13到达第一触点2形成一外置的接触表面301，也就是说到达接触 管或者环形触点2b。接触指30在第一触点2上的支承力例如可通过郁 金香触头3a的压缩或者张开、或者必要时通过其它的机构产生。
有利的是，接触指30设计成向内弹跳。为了提高弹力，在郁金香 触头3a的内部可以安装附加的压缩弹簧。该压缩弹簧给接触指30旋 加一种从中心轴线12向外指向的、也就是基本径向向外指向的压紧 力。在此也值得注意的是在外置的接触表面30上，作用到第一触点 2上的接触指30的向外指向的第一支承力足够强，以致于接触指30即 使在向内弹跳状态时也附加地随时吸收向内拉的电动力，并且过度补 偿，这样随时都能保证有足够的第一接触力、并因此在外置的接触表 面30上有足够低欧姆的电流传输13。
在一种优选的实施方式中，第一触点2包括一接触内部件2c。在 开关设备闭合时、也就是在闭合的工作状态时，该接触内部件也和郁 金香触头3a的接触指30的内表面300进行电接触，并且通过这个内置 的接触表面300形成了一种到第一触点2的另一电流传输14。接触内 部件2c优选地是在图1和图2中所示的刚性的配对接触销2c，但是也 可以是一种内郁金香2c。这样，所述开关设备具有至少一种第一导电 的工作状态。在这种工作状态中，郁金香触头3a的接触指30在它们 的外表面301上具有一种例如用于在地线中的短时电流的电流传输 13，并且在它们的内表面300上具有例如用于电弧电流的另一电流传 输14。这两种工作状态可以同时出现，并且应一起包括在开关设备的 "闭合的工作状态"的概念中。这个闭合的工作状态也应包括闭合过 程，并且应包括至少一个这样的工作状态在该状态中通过或者可通 过接触系统l传输电流，例如用于电流传输13、 14或者用于触点2、 3 的一种完全驶入状态的提前点火阶段、电弧阶段、接触阶段。
当有内置的、优选地为销形的配对触点2c时，在开关设备闭合期 间在郁金香触头3a、特别是在接触指30的接触指罩31和导销2c之间 传输一种电弧电流。也就是说，接触指罩31在郁金香触头3a上连同 配对接触销2c—起形成开关设备的电弧触点31、 2c。当触点2、 3驶 入时，内置的配对触点2c优选地用于通过郁金香触头3a的接触指30 的内表面300提供前述的电流传输14。内置的配对触点2c的机械功能 在于，当郁金香触头3a撞上时张开它们的接触指30，这样，根据图2 产生将接触指30支承在管形的接触部件2b、特别是支承在一配对郁金 香触头2a上的另一第一支承力，此外还产生将接触指30支承在内置 的配对触点2c本身上的一第二支承力。
在具有内置的配对触点2c的实施方式中，郁金香触头3a承担三种 不同的功能，即在闭合过程开始时是在接触指罩31上的电弧触点，在 驶入时在接触指外表面301并在接触指内表面300上传输较高和最高 的电流13、 14。也就是说，郁金香触头3a按开关类型起电弧触点31
(地线、分离器、大功率开关)的作用，同时也起短路电流触点300、 301或者短时电流触点300、 301 (地线、分离器、大功率开关)或者 额定电流触点300、 301 (分离器、大功率开关)的作用。特别是在3 秒时间期间郁金香触头3a的外置接触表面301传输一种短时电流直至 63 kA，和/或特别是直至170 kA的脉冲电流。在这些开关类型中包括 快速地线、组合式的分离器/地线、开关以及能量分配开关设备的可能 的另一些改型。这种开关设备可以典型地设置在死油箱大功率开关
(Dead Tank Breaker ) ( DTB )、全封闭的气体绝缘开关设备(GIS ) 或者在露天开关(LTB)中。
图2示出一种优选的实施例。在该实施例中郁金香触头3a的结构 类型和图1中的一样，并且第一触点2附加地还具有另一郁金香触头 2a，在此称之为配对郁金香触头2a。配对触点或者配对接触销2c在此 也承担如前述相同的功能，并且也可以为郁金香形(tulpenartig)的。 因此第 一触点2具有一用于接上郁金香触头h的配对接触销2c和一用 于郁金香触头3a驶入的配对郁金香触头2a。
郁金香触头3a、 2a和必要时的2c也叫做指笼，并且具有多个典型 地为圆筒形设置的单个的和相对地彼此独立的可弹入的接触指20、 30。所述弹入可朝内向轴线12通过压缩接触指30 (例如通过配对郁金 香触头2a)来实现，或者从轴线12向外离开地通过张开配对接触指20
(例如通过郁金香触头3a)或接触指30 (例如通过配对接触销2c)来 实现。郁金香触头3a、 2a和必要时2c也可由一种带缝的管制成。 一郁 金香触头应具有至少两个接触指。这些接触指径向具有足够的柔性， 并且特别是可以张开的。通过所述郁金香对郁金香的设计，可在每个 有关的郁金香触头3a、 2a上减少接触指30、 20的数量，特别是可为 其数量的一半。这样，在配对郁金香触头2a上，配对接触指20的数 量可从44降到24，并且在用63 kA短时电流和170 kA脉沖电流测试 时没有功率损耗。为了在电流传输13、 14处确保所希望的电流承载能 力，在郁金香触头3a上六个接触指就已经足够了。
触点2、 3中的至少一个应为可活动式的。例如有使第二触点3作 轴向运动、并特别是使它的郁金香触头3a驶入到第一触点2中的驱动 机构。第二触点本身可以是固定的或者是运动的。两个触点2、 3的双
运动或者另一种形式的接触运动是可能的。 一般讲，本发明在第一和 第二触点2、 3的运动方面没有什么限制。
下面对外部可接触的郁金香触头3a (图1、 2)和内部可接触的配 对郁金香触头2a (图2)的几个结构细节进行说明。
在郁金香触头3a中可以设置一支承套筒7。有利地该支承套筒7 设计为圓筒形，并且同心地插入或者安装到郁金香触头指3a中。触头 指30的内侧面位于支承套筒7上。在接触指颈32的区域中，支承套 筒7特别地支承着接触指30，并且在郁金香开口处为接触指罩31留出 空间。支承套筒7用于防止在电动力下郁金香触头3a或者它的接触指 30的毁坏，并且即使有由电磁的横向力所引起的非对称电动力时也能 将郁金香触头3a保持在一种定中心的位置中，以便如此地确保所有接 触指30的一种对称的接触力。有利的是，支承套筒7包含有聚四氟乙 烯和特别是玻璃纤维成分。玻璃纤维比例例如可以最大到25。支承套 筒也可由金属制成。
郁金香触头3a有利地在郁金香底部区域中、例如在接触指30的 底点区域中设置用于将郁金香触头3a螺栓连接到一支承管10中的外 螺紋8。支承管IO用于电流的传输，并且在另一端部处具有用于将电 流引取到一没有再示出的电流路径的螺旋触点弹簧11。郁金香触头3a 应在郁金香底部处固定在一固定板9上。例如一由铜(Cu)制成的固 定板9可和一由铝(Al)制成的支架管IO进行螺栓连接。有利地由铜 制成的固定板或者底板9和一也是由铜制成的支架管10通过电焊进行 连接。通过这一措施可明显降低从郁金香触头3a到支承管10的接触 过渡电阻。
配对郁金香触头2a本身固定在一底板4上，并且被一支承管5同 心地包围。该支承管5在第一触点2的开口区域中被一耐烧损的罩50 包围。该罩50用于保护，防止电弧烧损；并且用作接触系统l、特别 是配对郁金香触头2a的介电屏蔽，并且在驶入工作状态时也包括郁金 香触头3a的介电屏蔽。屏蔽罩50、配对接触销罩21和接触指罩31由 耐烧损的材料制成，或者包含有特别是耐烧损的材料，例如钨-铜
(WCu)合金。罩50、 21、 31可用铜灌注。接触指30和/或配对接触 指20优选地由铜-铬-锆(Cu Cr Zr)合金构成，或者优选地包含这种 合金，以便在高的导电率的同时达到一种高的弹力。
为了提高接触指30在配对接触指20上的第一支承力，和/或为了 提高接触指30在配对接触销2c上的第二支承力，郁金香触头3a可从 接触指罩31朝向接触指颈32扩展，这样，当驶入到管形的接触部件 2b (图1)中、或者当驶入到配对郁金香触头2a中(图2)时，郁金 香触头3a可渐进地压缩到一起。配对郁金香触头2a也可具有一包围 它的接触弹簧6，用于压缩配对接触指20。
本发明的主题也是用于供电网、特别是地线、快速地线、分离器 或者大功率开关且具有前述电接触系统1的电开关设备装置。
附图标记表
1 电接触系统
2 第一触点、固定触点、郁金香/销触头、电流路径触点、 配对郁金香触头
2a 第一郁金香触头、配对郁金香触头
2b 接触管、环形触点
2c 内置配对触点、配对接触销、电弧触点
20 第一接触指、配对接触指
200 第一触点或者第一接触指的内表面
21 配对接触指罩、耐烧损罩、WCii-罩
3 第二触点、工作触点、郁金香触头、接地触点 3a 第二郁金香触头、郁金香触头
30 第二接触指、工作接触指
300 接触指的内表面
301 接触指的外表面
31 接触指罩、耐烧损罩、WCii罩(用于工作接触指)、
32 接触指颈(用于工作接触指)CuCrZr
4 固定板、底板
5 支承管50 屏蔽罩、耐烧损罩、WCu-罩(用于支承管)6 接触弹簧7 支承套筒、聚四氟乙烯-玻璃套管8 柠入螺紋(用于郁金香触头)9 固定板、Cu-板10 支承管、铝管11 螺旋触点12 中心轴线、对称轴线13 郁金香触头外表面的电流传输14 郁金香触头内表面的电流传输
权利要求
1.用于供电网、特别是用于快速地线或者大功率开关的电开关设备的电接触系统(1)，其中，所述开关设备具有一中心轴线(12)、一第一触点或者配对触点(2)和一第二触点(3)，其中，至少第二触点(3)包括一具有多个接触指(30)的郁金香触头(3)，并且接触指(3a)具有背向中心轴线(12)的外表面(301)和面向中心轴线(12)的内表面(300)，其中当开关设备处于闭合的工作状态时，郁金香触头(3a)驶入到第一触点(2)中，其特征在于，当处于闭合的工作状态时，郁金香触头(3a)的接触指(30)的外表面(301)紧靠在第一触点(2)上，并且形成一用于一种传输到第一触点(2)上的电流传输(13)的外置的接触表面(301)。
2. 按照权利要求1所述的电接触系统(1)，其特征在于，在闭 合的工作状态时，郁金香触头(3a)的接触指(30)的内表面(300) 也紧靠在第一触点(2)上，并且形成一用于传输到第一触点(2)的 另一电流传输(14)的内置的接触表面(300)。
3. 按照前述权利要求中任一项所述的电接触系统(1)，其特征 在于，郁金香触头(3a)上的接触指罩(31)和第一触点(2)的一内 置的配对触点(2c)形成开关设备的电弧触点(31、 2c)。
4. 按照前述权利要求中任一项所述的电接触系统(1)，其特征 在于，a) 第一触点(2)具有一带有多个配对接触指(20)的配对郁金 香触头(2a)，b) 在开关设备处于闭合的工作状态时郁金香触头(3a)的接触指 (30)和配对接触指(20)彼此接触，并且为电流传输(13)或者另一电流传输(14)构成一种共用的接触表面(200、 301)。
5. 按照权利要求4所述的电接触系统U)，其特征在于，在开 关设备处于闭合的工作状态时，a) 配对郁金香触头(2a)从外部包围郁金香触头(3a)，并且b) 由接触指(30)的外表面(301)并由配对接触指(20)的内 表面(200)组成所述共用的接触表面U00、 301)。
6. 按照权利要求4-5中任一项所述的电接触系统(1)，其特征在 于，为了产生配对接触指(20)支承在接触指(30)上的第一支承力，a) 配对接触指(20)当郁金香触头(3a)驶入到配对郁金香触头 (2a)中时要经历一次张开，和/或b) 接触指(30)当郁金香触头(3a)驶入到配对郁金香触头(2a) 中时要经历一次压缩。
7. 按照前述权利要求中任一项所述的电接触系统U)，其特征 在于，第一触点(2)包括一管形的接触部件(2a、 2b)，特别是根据 权利要求4-6所述的配对郁金香触头(2a)以及一内置的配对接触销(2c)，其中，当开关设备闭合时郁金香触头(3a)驶入到管形的接 触部件(h、 2b)中，并且撞上配对接触销(2c)。
8. 按照权利要求7所述的电接触系统(1)，其特征在于，当撞 上配对接触销(2c)时，郁金香触头(3a)的接触指(30)经历一次 张开，以产生接触指(30)支承在管形的接触部件(2a、 2b)上、特 别是支承在配对接触指(20)上的另一第一支承力，并且产生接触指(30)支承在配对接触销(2c)上的一第二支承力。
9. 按照权利要求4-8中任一项所述的电接触系统(1)，其特征在 于，为了提高接触指(30)支承在配对接触指(20)上的在权利要求6 中所限定的第一支承力，和/或为了提高接触指(30)支承在配对接触 销(2c)上的在权利要求8中所限定的第二支承力，a) 郁金香触头(3a)从接触指罩(31)向接触指颈(32)方向扩 宽，这样当驶入到管形的接触部件(2b)时郁金香触头(3a)、或者 配对郁金香触头(2a)可渐进式地压缩，和/或b) 配对郁金香触头(2a)具有一包围着它的、且用于压缩配对接 触指(20)的接触弹簧(6)。
10. 按照前述权利要求中任一项所述的电开关设备，其特征在于，a) 郁金香触头(3a)具有一支承套筒(7)，以防止在有电动力 时郁金香触头(3a)损坏，并且即使在有非对称的电动力时也使郁金 香触头(3a)保持在中心位置中，并且b) 特别是该支承套筒(7)包括有聚四氟乙烯，并且优选地有玻 璃纤维成分。
11. 按照前述权利要求中任一项所述的电接触系统(1)，其特征 在于，a)开关设备是一种地线、快速地线、分离器，或大功率开关，和 /或b)郁金香触头(3a)的外置的接触表面(301)传输一种短路电 流、短时电流、特别是在3秒钟期间直至63 kA的电流、和/或脉冲电 流、特别是直至170kA。
12.用于供电网，特别是地线、快速地线、分离器或者大功率开 关的电开关设备，其特征在于一种按照前述权利要求中任一项所述的 电接触系统(1)。
全文摘要
本发明涉及一种用于具有一配对触点(2)和一第二触点(3)的开关设备的电接触系统(1)。根据本发明第二触点(3)具有一郁金香触头(3a)，在它的外表面(301)上设置有一通往配对触点(2c)的一环形的部件的电流传输(13)。其中一些实施例涉及在郁金香触头(3a)的一内置的接触表面(300)上附加的电流传输(14)到配对触点(2c)的一销形部件上。配对触点(2)用配对郁金香触头(2a)啮合到郁金香触头(3a)中；本发明还介绍了一些改进接触力的措施。其中的优点是郁金香对郁金香的设计具有更大的接触表面(300，301)，更大的接触力，减少了接触指(30)的数量，减少了配对接触指的(20)数量，并且改进了校准容差。
文档编号H01H1/38GK101128896SQ200580048526
公开日2008年2月20日 申请日期2005年12月14日 优先权日2004年12月21日
发明者D·萨克斯尔, J·科斯托威克, M·库多克 申请人:Abb技术有限公司