真空开关装置组件，系统以及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种绝缘的真空开关装置和有源开关装置元件，因此提供了刚性支撑结构，机械地将真空绝缘体与轴向负载隔离开，而不使用加强或者绝缘封装。弹性绝缘外壳和支撑结构中的至少一个直接与绝缘体的外表面接触。本发明专利技术还提供了组装开关装置的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及高压开关装置，更特别地，涉及用于这样的开关装置的真 空开关或断流器组件。
技术介绍
电力公司通常利用电缆，变压器，电容器，过电压和过电流保护设备，开 关站和开关装置的网络向用户配电。开关装置是用于配电和控制配电的高压(例如，5kV-38kV)装置。基座式或地下开关装置包括容纳套管，绝缘件，汇流排 系统和有源开关元件集合的壳体或箱体。该有源开关元件可以包括内部有源元 件和外部连接点以建立线路和负载与配电系统的连接，其中内部有源元件例如 是保险丝，开关或断流器，外部连接点例如是套管。配电电缆传送高压电能。 这些电缆典型地通过开关装置套管电缆连接器耦合至开关装置。反过来，该套 管耦合至开关装置内部的有源开关元件或成为其不可或缺的一部分。该有源开 关元件通过开关装置组件中的汇流排系统耦合在一起。除了基座式或地下开关装置之外，其他类型的开关装置包括用在架空配电 系统，或用在基准标高以下的地窖或建筑物内储存室内部的开关装置。这种开 关装置和基座式开关装置具有类似的结构和运行元件，但是安装稍有不同，并 且例如取代绝缘电缆，它们可以不同地连接至裸电线。不管开关装置是什么类型，有源开关元件可以自动，手动，或远程地通过 开关装置打开和/或闭合一个或多个电路路径。 一种有源开关元件可以是具有动 触头的真空开关或断流器，其中该动触头和真空室中的静触头接合或脱离，该 真空室经常形成为圆柱管或瓶形。端帽或端板可以附着至瓶的相对端，并且静 触头相对于一个端帽保持静止，而动触头相对于瓶内的静触头在断开和闭合位置之间，相对于另一端帽可滑动地定位。动触头由操作机构致动以将该动触头 结合或脱离该瓶中真空室内的静触头。公知的真空开关或断流器设备包括用于封装该瓶的刚性加强结构，例如环 氧的或刚性的聚合模塑件或浇铸件。设置该结构以保持和定位真空瓶，以及用 以相对于操作机构保持和定位该瓶的静触头和动触头，其中真空瓶典型地由陶 瓷或玻璃制造。在一种这样的设备中，弹性套包围该瓶，该套意在将该瓶和浇 铸件隔离，并在该瓶封装在刚性浇铸件内且高温处理时减小真空瓶的应力。但是，已经发现，由于使用设备时的热应力，机械应力或电应力，该瓶或 浇铸件都受到过损坏。用于制造浇铸件和瓶的材料可能具有不同的热膨胀系数， 由操作(闭合触头)，断开电路(断开触头)，以及中断故障电流所产生的热 量会相当大，这使得材料以不同比率迅速膨胀。当制造过程例如模塑之后冷却 时，由于材料以不同比率收缩，那么热收缩也会引起热应力。由于从夏季到冬 季的季节变化或者从白天到夜晚的每天的变化而引起的热循环也会产生热应 力，热应力的累积的影响会导致设备老化或过早故障。其他公知的真空开关或断流器设备包括用于绝缘和屏蔽目的的弹性材料。 例如，可以将真空瓶放置在刚性缠绕的玻璃纤维管中。静触头可以固定至该管 的一端，而操作机构固定至另一端。第二弹性填充层填充瓶和管之间的空间， 以试图将瓶和刚性管机械隔离。包括瓶和填充层的该管组件可以放置在弹性外 壳内，其中该弹性外壳为设备提供电屏蔽和绝缘。无论如何努力地将真空瓶和机械应力隔离，但由于在使用中，与触头的断 开和闭合相关的机械力，开关或断流器设备的未对准都会使得瓶和/或支撑结构 断裂。例如，如果操作机构的致动轴与开关或断流器设备的轴即使是稍微未对 准，那么在触头的断开和闭合期间，该瓶，以及不是用于该瓶的支撑结构将变 得受控于机械负载。取决于该负载的严重程度和频率，该瓶的结构整体性将会 受到危害，甚至可能被破坏。由于瓶相对于操作轴未对准，该瓶的负载可能进 一步引起开关或断流器被束缚，由此阻止瓶触头的正确的断开和闭合。另外， 一些公知的真空开关或断流器设备都容易受瓶相对于瓶的操作机构稍微移动的影响，这会在操作中引入可靠性问题，特别是那些利用弹性外壳的 真空开关或断流器设备。如果没有以该种方式，即确保将瓶的静触头端固定， 且相对于操作机构的轴不能移动，来安装该瓶，那么操作机构可能不会将动触 头和静触头完全断开和分离。或者，瓶和操作机构之间的相对移动可以防止操 作机构将真空瓶的动触头相对于静触头完全闭合和结合。该开关触头必须完全 断开或闭合以用于正确的工作。并且，开关触头必须通过施加于动触头的相当 大的力量保持闭合，以保持动触头和静触头紧密接触。如果不符合该条件，那 么将在静触头和动触头之间出现不希望的电弧情况或者静触头和动触头将焊接 在一起。另外，该瓶安装中的松动或运动可能会使在触头闭合时，对触头之间 的反弹起作用，这对于触头之间的机械和电气干扰是有害的。反弹也是削弱该 瓶的应力源，并可能会引起开关触头焊接在一起。在固态介电绝缘真空开关或断流器设备中，绝缘层保持该设备的内部导电 元件彼此电隔离，其中该内部导电元件可以在高压或接地电势处被激励。并且， 为了安全，有时，但不必须地设置外部接地屏蔽以将设备的外表面保持接地电 势。该接地屏蔽也必须与被激励的元件电隔离。有必要将电势之间电隔离以防 止电力系统中的故障。存在多个应用，主要是用在架空系统，在该系统中不需 要接地屏蔽，这是因为被激励的元件和地之间的物理分离提供了充分的电隔离。 在任一情况下，都可以防止由该设备馈电的电力系统的线路侧连接的电能中断。 也可以防止该设备本身或对周围设备的损害，开关装置附近的人员，包括但不 限于维修工人和技术人员可以免于有害的环境。以成本有效的方式设置该种绝 缘，使得当开关触头处于断开位置时，允许该设备承受施加的电压并隔离该电 路是具有挑战性。如果该结构中存在的空气充分受压，其将击穿，导致重大的部分放电。该 击穿可能袭击周围绝缘，最终导致绝缘系统失效。因此，除了外部屏蔽之外， 在不同电势具有外部屏蔽或内部导电元件的设备中的内部空腔可能被橡胶屏蔽 包围，其中该不同电势彼此相近。这些屏蔽保证空腔中存在的任何空气都不会 具有跨越其的电压梯度。消除可能的电压差动将消除空腔内跨越空气的电气应力，由此防止部分放电和最终导致的绝缘衰退。期望的是提供一种用于真空开关或断流器设备的安装结构和绝缘件，其中 该真空开关或断流器设备能够承受更多的热应力并能循环使用，并且其在触头 断开和闭合时提高了开关装置的可靠性，简化了设备和相关的开关装置的制造 和组装，以及与公知的开关或断流器设备以及相关的开关装置相比具有费用上 的优势。附图说明图l是从开关装置的电源侧看去，根据本专利技术的示例性实施例的电气开关装置的透视图2是从开关装置的分接头侧看过去，图l中示出的开关装置的另一透视图3是图1和2中示出的开关装置的内部元件的透视图4是可以和本专利技术一起使用的示例性真空瓶组件的截面图5是根据本专利技术一个实施例的开关或断流器模块的侧视图； 图6是图5中示出的开关或断流器模块的截面图7是绝缘外壳的截面图，其可以和图5和6中示出的开关或断流器模块一起 使用；图8是开关或断流器组件的截面图，其包括图7中示出的外壳和图5中示出的 开关或断流器模块；图9是根据本专利技术的另一开关或断流器组件的截面图； 图10是图9中示出的组件的一部分的截面图； 图11是用于图9示出的组件的替换的外部支撑安装支撑件的透视图； 图12是根据本专利技术另一实施例的开关或断流器模块的截面图； 图13是与图12类似但围绕该模块的轴旋转45。的视图； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关装置元件组件，包括：　限定了孔并在孔中具有静触头的绝缘体；　安装至所述绝缘体且相对于所述静触头选择性定位的动触头；　装入所述绝缘体的弹性绝缘外壳；以及　将所述绝缘体与轴向负载机械隔离的刚性支撑结构，所述支撑结构包括第一和第二端部，所述支撑结构在第一端部支撑静触头，在第二端部延伸至操作机构，用于相对于所述静触头定位所述动触头，所述弹性绝缘外壳和支撑结构中的至少一个直接与所述绝缘体的外表面接触，无需在密封材料内浇铸所述绝缘体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-11-14 11/273,1921、一种开关装置元件组件，包括限定了孔并在孔中具有静触头的绝缘体；安装至所述绝缘体且相对于所述静触头选择性定位的动触头；装入所述绝缘体的弹性绝缘外壳；以及将所述绝缘体与轴向负载机械隔离的刚性支撑结构，所述支撑结构包括第一和第二端部，所述支撑结构在第一端部支撑静触头，在第二端部延伸至操作机构，用于相对于所述静触头定位所述动触头，所述弹性绝缘外壳和支撑结构中的至少一个直接与所述绝缘体的外表面接触，无需在密封材料内浇铸所述绝缘体。2、 如权利要求i所述的开关装置元件组件，所述支撑结构在内部延伸至所 述绝缘外壳，并直接与所述绝缘体的外表面接触。3、 如权利要求i所述的开关装置元件组件，所述支撑结构在外部延伸至所 述绝缘外壳，并且所述外壳直接接触所述绝缘体的外表面。4、 如权利要求i所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括直接接 触所述绝缘体外表面的合成材料的外包装层。5、 如权利要求l所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括直接接触所述绝缘体外表面的弹性套，该套包括至少一个加强杆。6、 如权利要求l所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括直接与所述绝缘外壳外表面接触的合成材料的外包装层。7、 如权利要求l所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括刚性连接至所述绝缘体的静触头的绝缘支撑件，加强结构在所述绝缘支撑件和操作机 构之间延伸且刚性连接至所述绝缘支撑件和操作机构。8、 如权利要求l所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括合成材 料的外包装层，其具有的热膨胀系数大致等于所述绝缘体的热膨胀系数。9、 如权利要求l所述的开关装置元件组件，其中所述支撑结构包括合成材料的外包装层，该合成材料具有嵌入在聚合化合物中的绝缘材料织物或连续原 丝，其在所述合成材料被处理时变为刚性。10、 一种用于电气开关装置的开关装置元件，包括 基本不导电的弹性外壳；所述外壳内的真空瓶组件，所述瓶组件具有安装在其内部的静触头和安装 至所述瓶组件的动触头，所述动触头相对于所述静触头定位；连接器，构造用于附着至固定支撑件，在与所述瓶组件相对的绝缘外壳的 端部将所述连接器放置在所述绝缘外壳内；刚性支撑结构，在所述外壳的一个端部上的固定支撑件和所述外壳的相对 端部上的瓶组件之间延伸，所述支撑结构借助不同于浇铸的方式施加于所述真 空瓶组件，所述支撑结构构造为当机械负载连接至所述开关装置时，将所述真 空瓶组件和该机械负载机械隔离，所述支撑结构和弹性外壳中的至少一个直接 接触所述瓶组件的外表面。11、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构在内部延伸至 所述外壳并与所述瓶组件的外表面直接接触。12、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构在外部延伸至 所述外壳，并且所述外壳在所述瓶组件和所述支撑结构之间延伸，所述外壳直 接接触所述瓶组件的外表面。13、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构包括直接与所 述瓶组件的外表面接触的合成材料的外包装层。14、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构包括直接接触 所述瓶组件的外表面的弹性套，该套包括至少一个加强杆。15、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构包括直接与所 述外壳外表面接触的合成材料的外包装层。16、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构包括刚性连接 至所述瓶组件的静触头的绝缘支撑件，加强结构在所述绝缘支撑件和操作机构 之间延伸，且刚性连接至所述绝缘支撑件和操作机构。17、 如权利要求10所述的开关装置元件，其中所述支撑结构包括合成材料 的外包装层，其具有的热膨胀系数大致等于所述绝缘体的热膨胀系数。18、 如权利要求10所述的开关装置元件，进一步包括保持接地电势的导电壳，所述导电壳放置在所述瓶组件和所述刚性支撑件之间。19、 如权利要求10所述的开关装置元件，进一步包括保持接地电势的导电壳，所述导电壳包围所述绝缘外壳的外表面。20、 一种用于电气开关装置的真空开关装置元件，包括 基本不导电的弹性外壳；所述外壳内的真空瓶组件，所述瓶组件具有安装在其内部的静触头和安装 至所述瓶组件的动触头，所述动触头相对于所述静触头在断开和闭合位置之间 定位；连接器，构造用于附着至固定支撑件，在与所述瓶组件相对的所述外壳的 端部将所述连接器放置在所述外壳内；刚性支撑结构，其在所述外壳的一个端部上的固定支撑件和所述外壳的相 对端部上的瓶组件之间延伸，所述支撑结构包括耦合至所述真空瓶组件的合成 外包装材料，并构造为当机械负载连接至所述开关装置时，将所述真空瓶组件 和该机械负载隔离，所述支撑结构和弹性外壳中的至少一个直接接触所述瓶组 件的外表面。21、 如权利要求20所述的开关装置元件，其中所述合成外包装材料在内部 延伸至所述外壳并与所述瓶组件的外表面直接接触。22、 如权利要求20所述的开关装置元件，其中所述合成外包装材料在外部 延伸至所述外壳，并且所述外壳在所述瓶组件和所述合成外包装之间延伸，所 述外壳直接接触所述瓶组件的外表面。23、 一种用于电气开关装置的真空开关装置元件，包括 基本不导电的弹性外壳；位于所述外壳内的真空瓶组件，所述瓶组件具有安装在其内部的静触头和 安装至所述瓶组件的动触头，所述动触头相对于所述静触头在断开和闭合位置之间定位；连接器，构造用于附着至固定支撑件，所述连接器在与所述瓶组件相对的 所述外壳的端部处放置在所述外壳内；刚性支撑结构，在所述外壳的一个端部上的固定支撑件和所述外壳的相对 端部上的瓶组件之间延伸，所述支撑结构包括紧固至所述瓶组件的静触头的绝 缘支撑件，以及外部支撑结构，所述外部支撑结构在所述绝缘支撑件和操作机 构之间延伸，并刚性连接至所述绝缘支撑件和所述操作机构；其中所述绝缘支撑件和所述外部支撑结构在机械负载连接至所述开关装置 时，将所述真空瓶组件和该机械负载机械隔离，所述支撑结构和弹性外壳中的 至少一个直接接触所述瓶组件的外表面。24、 如权利要求23所述的真空开关装置元件，其中所述外部支撑结构包括 直接施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克约翰明希，迈克尔帕特里克卡尔汉，布莱恩托德斯泰因布雷克，保罗纽科姆斯蒂弗，约翰米切尔马卡尔，保罗迈克尔罗斯泽维斯基，
申请(专利权)人：库帕技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]