用于开关设备或控制设备的检测单元的开关组件以及相关的隔室和开关设备的制作方法

本公开的实施例总体上涉及开关，并且更具体地，涉及一种用于开关设备或控制设备的检测单元的开关组件以及开关设备或控制设备中的相关隔室以及相关开关设备或控制设备。

背景技术：

中压和高压开关设备是输配电线路中常用的电气设备。为了检测线路中电压的稳定性，通常使用电压互感器(vt)或电势互感器(pt)。vt或pt的输入端子通常通过隔室中的开关组件耦合到母线，该隔室用于接纳诸如断路器的电气设备。这样，通过测量vt或pt输出端子上的低压即可获得线路的电压参数。在常规解决方案中，vt或pt的输入端子被布置在隔室中。

在已知的解决方案中，在开关设备或控制设备中用于接纳电气装置的隔室是气密的并且填充有诸如干燥的空气、sf6等的绝缘气体。此外，导电单元(有时称为导电刀闸)通过被插入到被布置在母线上的夹持结构中而被电耦合至母线。为了易于插入，导电单元通常很薄并且易于形成尖角。尖角的存在导致相之间以及相和壁之间存在间隔，该间隔应当大于预定距离。这导致隔室的体积很大。

技术实现要素：

在传统解决方案中，vt或pt的输入端子被布置在气密室中。在某些情况下，例如当需要更换vt时，必须将端子从隔室中取出。这将不可避免地影响隔室的气密性。此外，如上所述，在常规开关组件和/或母线中存在的尖角易于积聚电荷。这就需要在母线之间和/或母线和壁之间有较大的间距，这又导致了隔室较大的体积。

为了至少部分解决上述和其他潜在问题，本公开的实施例提供一种于开关设备或控制设备的检测单元的开关组件以及相关的隔室和开关设备。根据本公开的实施例的开关组件在隔室中提供更均匀的电场分布，从而使得隔室和开关设备或控制设备更紧凑。

在第一方面，本公开的实施例提供一种用于开关设备或控制设备的检测单元的开关组件。开关组件包括轴，被可旋转地布置在隔室的相对的侧壁之间，隔室用于接纳电气部件，电气部件被耦合到开关设备或控制设备的至少一个连接母线；至少一个导电单元，每个导电单元能够围绕轴在断开位置和闭合位置之间旋转；以及至少一个耦合机构，被布置在隔室中，并被配置为将导电单元电耦合至检测单元，其中当导电单元处于闭合位置时，每个耦合机构被电耦合至相应的连接母线，并且当导电单元处于断开位置并接地时，每个耦合机构与相应的连接母线电断开，并且其中每个耦合机构包括连接单元，以用于接纳位于隔室外部的检测单元的端子。

通过使用用于接纳位于隔室外部的检测单元的端子的连接单元，诸如电压互感器(vt)的检测单元的端子能够位于隔室的外部。维修或更换vt将不会影响隔室的气密性。此外，连接单元还可以用于接纳其他类型的检测单元的端子，例如测试组件的端子。

在一些实施例中，每个连接单元包括开口端，开口端气密地围绕形成在隔室的底壁上的开口，其中端子通过开口而被接纳在连接单元中。这样，可以方便且容易地确保隔室的气密性。

在一些实施例中，开关组件还包括至少一个缓冲件，每个缓冲件被布置在导电单元远离轴的端部，以避免当导电单元旋转到闭合位置或断开位置时弹跳。与常规解决方案相比，通过使用被布置在端部的缓冲件，可以在不被插入母线上的夹持结构中的情况下避免导电单元在接触母线或接地时弹跳。也就是说，可以移除母线上的夹持结构，并且可以将导电单元设计得更宽或更光滑，以避免表面上出现尖角。

在一些实施例中，开关组件还包括同轴地布置在轴上的至少一个导电套管，其中每个导电单元从轴径向突出并穿过相应的导电套管；以及至少一个弹性导电单元，被布置在相应的连接单元中，每个弹性导电单元与相应的导电套管电接触。通过使用同轴布置在轴上的导电套管，无论导电单元位于哪个位置，都可以保持导电单元和端子之间的电连接。此外，使用导电套管可以避免由将导电单元与轴连接的其他方法(例如，焊接等)引起的尖角。

在一些实施例中，导电套管和导电单元中的至少一个具有柱形形状并且被倒圆角或倒斜角以避免表面上的尖角。利用这种布置，可以进一步避免尖角，并且隔室中的电场分布可以更加均匀。

在一些实施例中，连接单元包括用于电接触端子的导电芯和包围导电芯的绝缘壳，以及导电芯包括用于接纳弹性导电单元的接纳孔。这样，隔室中的电场分布可以更均匀。

在一些实施例中，导电单元和导电套管由导电材料制成和/或涂覆有导电涂层。以此方式，可以以成本有效的方式来制造导电单元和导电套管以及甚至开关组件。

在一些实施方式中，开关组件还包括安装套筒，被布置在相对的侧壁的一个侧壁上；以及耦合销，被布置在轴的端部上，并且被气密且可旋转地接纳在相应的安装套筒中；其中安装套筒被倒圆角或倒斜角以避免表面上的尖角。通过使用倒圆角或倒斜角的安装套筒，隔室的三角形区域中的电场分布可以更均匀。三角形区域是指套筒、侧壁和轴相交的区域。

在一些实施例中，在导电套管与轴之间形成封闭结构，以防止金属碎屑逸出。这样，即使在套管和轴之间存在摩擦，所产生的金属碎屑也被封闭在封闭结构中而不会逸出。

在第二方面，提供了一种用于在开关设备或控制设备中接纳电气部件的隔室。隔室包括相对的侧壁，基本上相互平行；至少一个连接母线，均匀地被布置在相对的侧壁之间并被耦合到电气部件；以及上文中的开关组件，被布置在相对的侧壁之间；其中连接母线被倒圆角或者倒斜角。这样，在相同的绝缘条件下，母线可以更靠近。

在一些实施例中，连接母线是具有弯曲端部的板状。这样可以更轻松地处理连接母线。

在第三方面，提供了一种包括至少一个如上的隔室的开关设备或控制设备。

应当理解的是，发明内容部分既不旨在标识本公开的实施例的关键或必要特征，也不旨在用于限制本公开的范围。通过下面的描述，本公开的其他特征将变得容易理解。

附图说明

通过结合附图对本公开的示例实施例的更详细描述，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本公开的示例实施例中，相同的附图标记通常表示相同的组件。

图1示出了已知的开关设备或控制设备的示意图。

图2示出了另一种已知的开关设备或控制设备的示意图；

图3示出了根据本公开的实施例的开关设备或控制设备的示意图；

图4示出根据本公开的实施例的隔室和布置在其中的开关组件的透视图；

图5示出了根据本公开的实施例的隔室和布置在其中的开关组件的透视图，其中连接单元被切开以更清楚地看到连接单元的内部结构；

图6示出了根据本公开实施例的开关组件的主要部件的透视图；以及

图7示出了根据本公开的实施例的隔室的三角形区域的放大图。

在所有附图中，相同或相似的附图标记用于指示相同或相似的元件。

具体实施方式

现在将参考几个示例实施例来讨论本公开。应当理解的是，仅出于使本领域技术人员能够更好地理解并因此实现本公开的目的来讨论这些实施例，而不是建议对本技术方案的范围进行任何限制。

如本文所使用的，术语“包括”及其变体应被理解为开放术语，其意指“包括但不限于”。术语“基于”应被理解为“至少部分基于”。术语“一个实施例”和“实施例”应被理解为“至少一个实施例”。术语“另一实施例”应被理解为“至少一个其他实施例”。术语“第一”、“第二”等可以指不同或相同的对象。其他定义(显式和隐式)可能包含在下面。术语的定义在整个说明书中是一致的，除非上下文另外明确指出。

在传统的开关设备或控制设备400'中，如图1所示，诸如电压互感器(vt)的检测单元300'的端子301'通常位于用于接纳诸如断路器等的电气设备的隔室中。然而，隔室通常是气密的，并充满干燥空气或sf6以提高绝缘性能。此外，出于测试、维护或维修的目的，vt通常需要更换。从隔间内部移除端子不可避免地影响或恶化了隔间的气密性。

此外，如图1和图2所示，已知的开关组件用于控制母线201'和vt300'之间的电连接。如图所示，常规开关组件通常包括在母线上的夹持结构220'，以接纳导电单元以确保它们之间的连接的稳定性。这要求有时被称为刀闸的导电单元102'尽可能薄以利于插入到夹持结构中。这样，至少开关组件的导电单元不可避免地具有尖角。这加剧了隔室中电场分布的不均匀性，并导致母线之间的宽度变宽，从而使隔室体积增大。

为了至少部分解决上述和其他潜在问题，本公开的实施例提供一种开关设备中的用于诸如vt的检测单元300的开关组件。现在将参考图3至图5描述一些示例实施例。

图3示出了根据本公开的实施例的开关设备或控制设备400的示意图。图4示出了根据本公开的实施例的隔室200和布置在其中的开关组件100的透视图。

总体上，根据本公开的实施例的开关组件100包括轴101、至少一个导电单元102和耦合机构103。开关组件100被布置在用于接纳诸如断路器等的电气装置206的隔室200中。电气装置被耦合至隔室200中的母线201。母线201与检测单元300之间的电连接的断开和闭合通过导电单元102的移动来实现。

导电单元102的数目可以基于相的数目来确定。例如，导电单元102的数目可以是1、2、3或更多。此外，连接母线201可以是被耦合到电气部件206的任何类型的母线。例如，在一些实施例中，连接母线201可以是被布置在隔室200中的分支母线。

隔室200是气密的，并且包括几个壁，这些壁包括相对的侧壁202、底壁204和后壁207等。根据本公开的实施例，用于承载导电单元102的轴100被布置在相对的侧壁202之间并且可绕其轴线旋转。导电单元102可以随轴101在断开位置和闭合位置的至少两个位置之间旋转，如图3所示。在断开位置，导电单元102接触接地的后壁207。这样，接地和检测单元300之间电连接被导通。

在闭合位置，导电单元102导通耦合机构103和母线201之间的电连接。耦合机构103进一步将导电单元102耦合到检测单元300。以此方式，母线上的高压被导通至检测单元300的端子301。

与已知的常规解决方案相比，根据本公开的实施例，检测单元300的端子可以位于隔室200的外部。相应地，每个耦合机构103包括用于接纳检测单元300的端子的连接单元1031。以此方式，例如，当由于维护或修理而需要更换或移除检测单元300时，隔室200的气密性将不会受到影响。除了vt或代替vt，检测单元300可以是能够检测或测试连接母线201上的电压性能的任何适当的部件。例如，在一些替代实施例中，检测单元200也可以是测试装置，以用于测试诸如断路器等的电气部件206的性能。

根据本公开的实施例，连接单元1031可以以任何适当的方式接纳端子301。例如，在一些实施例中，连接单元1031可以具有与底壁204相邻的开口端1033，如图4和图5所示。开口端1033通常可以是环形的，并且可以气密地围绕形成在底壁204上的开口205。以这种方式，端子301可以通过开口205而被接纳在连接单元1031中，如图5所示。在不影响隔室200的气密性的情况下，这种途径在连接单元和端子之间提供了更稳固的电连接。

在一些实施例中，连接单元1031可以具有导电芯1034和包围导电芯1034的绝缘壳1035。导电芯1034用于接触端子301。以此方式，连接单元1031的导电表面的只有一小部分被暴露在隔室200中，这促进了隔室200中的电场分布的均衡。

连接单元1031的导电表面的暴露部分可以被倒圆角或倒斜角以获得更均匀的电场分布。绝缘壳1035可以具有任何适当的形状。例如，在一些实施例中，绝缘壳1035可以具有圆锥形的形状，该圆锥形的形状被倒圆角或倒斜角，如图4和图5所示。

从图5中可以看到，开口端1033是绝缘壳1035的与底壁204相邻的端部。开口端1033可以任何适当的方式气密地围绕开口205。例如，开口端1033可以通过胶合而被固定到底壁204。在其他实施例中，例如紧固件可以用作耦合机构。

应当理解的是，所描述的连接单元1031的上述实施例仅是示意性的，而不旨在限制本公开的保护范围。可以使用能够密封开口205并减小导电芯的暴露面积的任何其他适当的结构或布置。例如，在一些替代实施例中，连接单元1031的与底壁204相邻的端部也可以是没有开口的平面。在该平面中，绝缘壳1035可以围绕暴露于隔室的外部以接触端子301的导电芯1034。替换地，在一些实施例中，连接单元1031的至少导电芯1034可以从底壁204向外突出。例如，在这些实施例中，至少导电芯1034可从形成公端子。以此方式，导电芯1034可以与检测单元300的包括柔性端子的任何类型的端子301连接。

如上所述，导电单元102可以绕轴101旋转。为了保持导电单元102和连接单元1031之间的电连接，在一些实施例中，可以使用至少一个导电套管105和弹性导电单元1032。具体而言，在这些实施例中，每个导电套管105可以被同轴地布置在轴101上。导电单元102可以从轴101径向突出并且穿过相应的导电套管105。弹性导电单元1031可以被接纳在被形成在导电芯1034中的接纳孔1036中，并从接纳孔1036稍微突出以与导电套管105接触。此外，这种布置还可以减少金属颗粒在金属外表面的粘附，这继而使得电场分布更均匀。

以此方式，无论轴101和导电单元102如何旋转，弹性导电单元1032都可以一直接触导电套管105的外周，从而确保导电单元102和连接单元1031的导电芯1034之间的电连接。在一些实施例中，导电套管105和导电单元102例如可以具有柱形形状，该柱形形状的边缘被倒圆角或倒斜角。这样，可以使与导电套管105和导电单元102相邻的电场分布更加均匀。

此外，导电套管105和轴101之间的连接确保套管105和轴101的摩擦部分被封闭在其间形成的封闭结构中。这有效地解决了由摩擦引起的金属碎屑逸出和/或粘附的问题以及摩擦部分之间的其他问题的问题。以此方式，即使在套管105与轴101之间存在摩擦，所产生的金属碎屑也被封闭在封闭结构中而不会逸出。

在一些实施例中，布置在隔室200中的连接母线201也可以被倒圆角或倒斜角。换句话说，在一些实施例中，布置在隔室200中的导电部件全部具有相对圆形的形状而没有任何尖角。这可以避免由尖角引起的电荷集中，并因此确保隔室200内的均匀电场分布。均匀的电场分布允许在等效绝缘条件下母线201之间的距离更小，从而使得隔室200更紧凑。

在一些实施例中，可以通过将导电涂层施加到诸如塑料部件等的非导电部件的表面上来制成导电套管105和导电单元102。这样可以进一步降低成本。在一些实施例中，导电套管105和导电单元102可以一体地形成。替代地，在其他实施例中，导电套管105和导电单元102也可以由导电材料制成。导电材料包括但不限于金属、半导体等。

为了避免在接触相应的母线201或接触接地的后壁207时导电单元102的弹跳，在一些实施例中，如图6所示，该开关组件100还可以包括至少一个缓冲件1037，每个缓冲件1037被布置在导电单元102的远离轴101的端部上。在这些实施例中，当导电单元102旋转到闭合位置时，缓冲件1037将首先接触母线201来以用于为导电单元102和母线201之间的后续接触提供缓冲。类似地，当导电单元102旋转至断开位置时，缓冲件1037将首先接触后壁207，从而用于为导电单元102和后壁207之间的后续接触提供缓冲。

这样，可以确保母线201或后壁207与导电单元102之间的稳固的电连接。此外，在一些实施例中，每个母线201可以是具有弯曲端部的板状，以进一步避免尖角同时降低成本，如图4和图5所示。

借助于缓冲件1037在与母线201接触时提供缓冲，即使在母线201上没有夹持结构的情况下，也可以确保导电单元102和母线201之间的稳固连接。这样，在降低材料成本的同时提高了电场分布平衡，并且可以更容易地组装整个开关组件100。

在一些实施例中，缓冲器1037和/或弹性导电单元1032例如可以是弹簧。应当理解的是，在这些实施例中采用弹簧作为缓冲器1037和/或弹性导电单元1032仅是示意性的，并不旨在限制本公开的保护范围。任何其他合适的结构或布置也是可能的。例如，缓冲件1037和/或弹性导电单元1032也可以是任何其他适当的弹性导电部件。

在一些实施例中，轴101由位于隔室200外部的诸如马达等的驱动装置(未示出)驱动旋转。为了将驱动装置的输出与轴101连接，可以使用布置在侧壁202上的套筒。这可能导致与相对的侧壁202相邻的三角形区域。这样的三角形区域是安装套筒106、侧壁202和轴101相交的区域。三角形区域趋于引起尖角而使电场不平衡。为了避免三角形区域中的尖角，如图7所示，安装套筒106的布置在隔室200中的至少一部分具有大致柱形的形状并且被倒圆角或倒斜角。以这种方式，在轴101与安装套筒106之间形成的角度以及在套筒106与侧壁202之间形成的角度有效地避免了尖角。

在一些实施例中，用于耦合驱动装置的输出的耦合销1011可以布置在轴101的端部上。耦合销101可以是气密地且可旋转地布置在安装套筒106中。轴101的另一端可使用相同的布置。替代地，在一些实施例中，轴101的另一端也可被直接接纳在侧壁202中形成的凹部中。侧壁202中的凹部可以通过冲压或任何其他适当的方法形成。

从以上描述可以看出，根据本公开的实施例的开关组件100可以在隔室200中实现更均匀的电场分布。此外，对于三角形区域，由于安装套筒106，可以获得均匀的电场分布。结果，在相同的绝缘条件下，母线201之间的距离可以减小，并且隔室200可以更紧凑。

例如，在已知解决方案中，对于宽度为600mm的开关设备或控制设备，在隔室中需要sf6以达到24kv的电压水平。干燥空气在隔室200中的填充只能达到12kv或更低的电压水平。相反，基于根据本公开的实施例的开关组件100的布置，对于具有600mm的宽度的开关设备或控制设备，在隔室200中仅需要干燥空气而不是sf6就能实现24kv甚至更高的电压水平。这样，根据本公开的实施例的开关组件使开关设备或控制设备更加环境友好。

另一方面，对于相同的填充气体，可以实现更紧凑的开关设备或控制设备。例如，在隔室200填充sf6的情况下，根据本发明的实施方式的开关组件，即使在宽度为500mm或更窄的情况下，也能够使开关设备或控制设备达到24kv或更高的电压水平。此外，在隔室200中填充干燥空气的情况下，以500mm或更小的宽度，可以实现12kv或更高的电压水平。

总之，借助于根据本公开的实施例的开关组件，可以使开关设备或控制设备更加环保和紧凑。应该理解的是，所描述的关于开关设备或控制设备的上述示例仅是示意性的，而不旨在限制本公开的保护范围。可以将根据本公开的实施例的开关组件100应用于任何其他适当的开关设备或控制设备。例如，在一些替代实施例中，开关组件100可以被应用于具有48kv或更高的电压水平的开关设备或控制设备。

此外，通过将缓冲器1037布置在导电单元102的自由端上，可以避免在导电单元102接触母线201时发生的弹跳。这种布置还可以有效地避免尖角，以在该区域中获得更均匀的电场分布。导电套管105被耦合到被布置在连接单元中的弹性导电单元1032上可以确保弹性导电单元1032始终与导电套管105的外周接触。

另外，通过使用连接单元1031，可以将检测单元300的端子定位在隔室200的外部。通过这种方式，即使当移除端子301时，隔室200的气密性也将不会受到影响。这种布置还可以允许检测单元300是除vt以外的任何合适的设备。

应当理解的是，本公开的以上详细实施例仅用于例示或解释本公开的原理，而并不限制本公开。因此，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，任何修改、等同替换和改进等，都应包括在本发明的保护范围之内。同时，本公开的所附权利要求旨在覆盖落入权利要求的范围和边界或范围和边界的等同形式内的所有变型和修改。