專利名稱：真空開關(guān)裝置組件，系統(tǒng)以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及高壓開關(guān)裝置，更特別地，涉及用于這樣的開關(guān)裝置的真 空開關(guān)或斷流器組件。
背景技術(shù)：
電力公司通常利用電纜，變壓器，電容器，過電壓和過電流保護設(shè)備，開 關(guān)站和開關(guān)裝置的網(wǎng)絡(luò)向用戶配電。開關(guān)裝置是用于配電和控制配電的高壓(例
如，5kV-38kV)裝置?；交虻叵麻_關(guān)裝置包括容納套管，絕緣件，匯流排 系統(tǒng)和有源開關(guān)元件集合的殼體或箱體。該有源開關(guān)元件可以包括內(nèi)部有源元 件和外部連接點以建立線路和負(fù)載與配電系統(tǒng)的連接，其中內(nèi)部有源元件例如 是保險絲，開關(guān)或斷流器，外部連接點例如是套管。配電電纜傳送高壓電能。 這些電纜典型地通過開關(guān)裝置套管電纜連接器耦合至開關(guān)裝置。反過來，該套 管耦合至開關(guān)裝置內(nèi)部的有源開關(guān)元件或成為其不可或缺的一部分。該有源開 關(guān)元件通過開關(guān)裝置組件中的匯流排系統(tǒng)耦合在一起。
除了基座式或地下開關(guān)裝置之外，其他類型的開關(guān)裝置包括用在架空配電 系統(tǒng)，或用在基準(zhǔn)標(biāo)高以下的地窖或建筑物內(nèi)儲存室內(nèi)部的開關(guān)裝置。這種開 關(guān)裝置和基座式開關(guān)裝置具有類似的結(jié)構(gòu)和運行元件，但是安裝稍有不同，并 且例如取代絕緣電纜，它們可以不同地連接至裸電線。
不管開關(guān)裝置是什么類型，有源開關(guān)元件可以自動，手動，或遠程地通過 開關(guān)裝置打開和/或閉合一個或多個電路路徑。 一種有源開關(guān)元件可以是具有動 觸頭的真空開關(guān)或斷流器，其中該動觸頭和真空室中的靜觸頭接合或脫離，該 真空室經(jīng)常形成為圓柱管或瓶形。端帽或端板可以附著至瓶的相對端，并且靜 觸頭相對于一個端帽保持靜止，而動觸頭相對于瓶內(nèi)的靜觸頭在斷開和閉合位
置之間，相對于另一端帽可滑動地定位。動觸頭由操作機構(gòu)致動以將該動觸頭 結(jié)合或脫離該瓶中真空室內(nèi)的靜觸頭。
公知的真空開關(guān)或斷流器設(shè)備包括用于封裝該瓶的剛性加強結(jié)構(gòu)，例如環(huán) 氧的或剛性的聚合模塑件或澆鑄件。設(shè)置該結(jié)構(gòu)以保持和定位真空瓶，以及用 以相對于操作機構(gòu)保持和定位該瓶的靜觸頭和動觸頭，其中真空瓶典型地由陶 瓷或玻璃制造。在一種這樣的設(shè)備中，彈性套包圍該瓶，該套意在將該瓶和澆 鑄件隔離，并在該瓶封裝在剛性澆鑄件內(nèi)且高溫處理時減小真空瓶的應(yīng)力。
但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，由于使用設(shè)備時的熱應(yīng)力，機械應(yīng)力或電應(yīng)力，該瓶或 澆鑄件都受到過損壞。用于制造澆鑄件和瓶的材料可能具有不同的熱膨脹系數(shù)， 由操作(閉合觸頭)，斷開電路(斷開觸頭)，以及中斷故障電流所產(chǎn)生的熱 量會相當(dāng)大，這使得材料以不同比率迅速膨脹。當(dāng)制造過程例如模塑之后冷卻 時，由于材料以不同比率收縮，那么熱收縮也會引起熱應(yīng)力。由于從夏季到冬 季的季節(jié)變化或者從白天到夜晚的每天的變化而引起的熱循環(huán)也會產(chǎn)生熱應(yīng) 力，熱應(yīng)力的累積的影響會導(dǎo)致設(shè)備老化或過早故障。
其他公知的真空開關(guān)或斷流器設(shè)備包括用于絕緣和屏蔽目的的彈性材料。 例如，可以將真空瓶放置在剛性纏繞的玻璃纖維管中。靜觸頭可以固定至該管 的一端，而操作機構(gòu)固定至另一端。第二彈性填充層填充瓶和管之間的空間， 以試圖將瓶和剛性管機械隔離。包括瓶和填充層的該管組件可以放置在彈性外 殼內(nèi)，其中該彈性外殼為設(shè)備提供電屏蔽和絕緣。
無論如何努力地將真空瓶和機械應(yīng)力隔離，但由于在使用中，與觸頭的斷 開和閉合相關(guān)的機械力，開關(guān)或斷流器設(shè)備的未對準(zhǔn)都會使得瓶和/或支撐結(jié)構(gòu) 斷裂。例如，如果操作機構(gòu)的致動軸與開關(guān)或斷流器設(shè)備的軸即使是稍微未對 準(zhǔn)，那么在觸頭的斷開和閉合期間，該瓶，以及不是用于該瓶的支撐結(jié)構(gòu)將變 得受控于機械負(fù)載。取決于該負(fù)載的嚴(yán)重程度和頻率，該瓶的結(jié)構(gòu)整體性將會 受到危害，甚至可能被破壞。由于瓶相對于操作軸未對準(zhǔn)，該瓶的負(fù)載可能進 一步引起開關(guān)或斷流器被束縛，由此阻止瓶觸頭的正確的斷開和閉合。
另外， 一些公知的真空開關(guān)或斷流器設(shè)備都容易受瓶相對于瓶的操作機構(gòu)
稍微移動的影響，這會在操作中引入可靠性問題，特別是那些利用彈性外殼的 真空開關(guān)或斷流器設(shè)備。如果沒有以該種方式，即確保將瓶的靜觸頭端固定， 且相對于操作機構(gòu)的軸不能移動，來安裝該瓶，那么操作機構(gòu)可能不會將動觸 頭和靜觸頭完全斷開和分離?；蛘撸亢筒僮鳈C構(gòu)之間的相對移動可以防止操 作機構(gòu)將真空瓶的動觸頭相對于靜觸頭完全閉合和結(jié)合。該開關(guān)觸頭必須完全 斷開或閉合以用于正確的工作。并且，開關(guān)觸頭必須通過施加于動觸頭的相當(dāng) 大的力量保持閉合，以保持動觸頭和靜觸頭緊密接觸。如果不符合該條件，那 么將在靜觸頭和動觸頭之間出現(xiàn)不希望的電弧情況或者靜觸頭和動觸頭將焊接 在一起。另外，該瓶安裝中的松動或運動可能會使在觸頭閉合時，對觸頭之間 的反彈起作用，這對于觸頭之間的機械和電氣干擾是有害的。反彈也是削弱該 瓶的應(yīng)力源，并可能會引起開關(guān)觸頭焊接在一起。
在固態(tài)介電絕緣真空開關(guān)或斷流器設(shè)備中，絕緣層保持該設(shè)備的內(nèi)部導(dǎo)電 元件彼此電隔離，其中該內(nèi)部導(dǎo)電元件可以在高壓或接地電勢處被激勵。并且， 為了安全，有時，但不必須地設(shè)置外部接地屏蔽以將設(shè)備的外表面保持接地電 勢。該接地屏蔽也必須與被激勵的元件電隔離。有必要將電勢之間電隔離以防 止電力系統(tǒng)中的故障。存在多個應(yīng)用，主要是用在架空系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中不需 要接地屏蔽，這是因為被激勵的元件和地之間的物理分離提供了充分的電隔離。 在任一情況下，都可以防止由該設(shè)備饋電的電力系統(tǒng)的線路側(cè)連接的電能中斷。 也可以防止該設(shè)備本身或?qū)χ車O(shè)備的損害，開關(guān)裝置附近的人員，包括但不 限于維修工人和技術(shù)人員可以免于有害的環(huán)境。以成本有效的方式設(shè)置該種絕 緣，使得當(dāng)開關(guān)觸頭處于斷開位置時，允許該設(shè)備承受施加的電壓并隔離該電 路是具有挑戰(zhàn)性。
如果該結(jié)構(gòu)中存在的空氣充分受壓，其將擊穿，導(dǎo)致重大的部分放電。該 擊穿可能襲擊周圍絕緣，最終導(dǎo)致絕緣系統(tǒng)失效。因此，除了外部屏蔽之外， 在不同電勢具有外部屏蔽或內(nèi)部導(dǎo)電元件的設(shè)備中的內(nèi)部空腔可能被橡膠屏蔽 包圍，其中該不同電勢彼此相近。這些屏蔽保證空腔中存在的任何空氣都不會 具有跨越其的電壓梯度。消除可能的電壓差動將消除空腔內(nèi)跨越空氣的電氣應(yīng)力，由此防止部分放電和最終導(dǎo)致的絕緣衰退。
期望的是提供一種用于真空開關(guān)或斷流器設(shè)備的安裝結(jié)構(gòu)和絕緣件，其中 該真空開關(guān)或斷流器設(shè)備能夠承受更多的熱應(yīng)力并能循環(huán)使用，并且其在觸頭 斷開和閉合時提高了開關(guān)裝置的可靠性，簡化了設(shè)備和相關(guān)的開關(guān)裝置的制造 和組裝，以及與公知的開關(guān)或斷流器設(shè)備以及相關(guān)的開關(guān)裝置相比具有費用上 的優(yōu)勢。


圖l是從開關(guān)裝置的電源側(cè)看去，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的電氣開關(guān)裝
置的透視圖2是從開關(guān)裝置的分接頭側(cè)看過去，圖l中示出的開關(guān)裝置的另一透視圖3是圖1和2中示出的開關(guān)裝置的內(nèi)部元件的透視圖4是可以和本發(fā)明一起使用的示例性真空瓶組件的截面圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的開關(guān)或斷流器模塊的側(cè)視圖； 圖6是圖5中示出的開關(guān)或斷流器模塊的截面圖7是絕緣外殼的截面圖，其可以和圖5和6中示出的開關(guān)或斷流器模塊一起 使用；
圖8是開關(guān)或斷流器組件的截面圖，其包括圖7中示出的外殼和圖5中示出的 開關(guān)或斷流器模塊；
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一開關(guān)或斷流器組件的截面圖； 圖10是圖9中示出的組件的一部分的截面圖； 圖11是用于圖9示出的組件的替換的外部支撐安裝支撐件的透視圖； 圖12是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的開關(guān)或斷流器模塊的截面圖； 圖13是與圖12類似但圍繞該模塊的軸旋轉(zhuǎn)45。的視圖； 圖14是用于圖12和13示出的模塊的加強套的透視圖； 圖15是包括圖12和13示出的模塊的開關(guān)或斷流器組件的截面圖； 圖16是與圖15類似但圍繞該組件的軸旋轉(zhuǎn)45。的截面圖17是根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)或斷流器組件的另一實施例的截面圖。
具體實施例方式
圖1說明了示例性的開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)100，其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的真空開
關(guān)或斷流器組件。雖然描述了一個示例性的開關(guān)裝置ioo,但是可以理解本發(fā)明 涉及許多開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)，開關(guān)裝置100僅是下文中所述的開關(guān)或斷流器組件的 一種可能的應(yīng)用。因此，開關(guān)裝置100僅用于說明和描述，本發(fā)明不意在限制于 任何特殊類型的開關(guān)裝置結(jié)構(gòu)，例如開關(guān)裝置ioo。
如圖l所示，開關(guān)裝置100包括保護殼體102，例如，其具有定位在斷開位置 (圖l)和閉合位置(圖2)之間的電源側(cè)的門104。閉鎖元件106和/或108可以 用于將電源側(cè)的門104鎖在閉合位置。電源測的門104的內(nèi)部是成為殼體102的一 部分的前板IIO。電纜112a-112f^以耦合至殼體102的下端部并連接至殼體102 中的有源開關(guān)元件(下面描述)，電纜112a-112f中的每一個典型地從兩個不同 的電源傳送三相電能。例如，電纜112a-112c可以分別從電源l傳送A， B和C相 電能，電纜112d-112何以分別從電源2傳送C, B和A相電能。
電纜112a-112河以耦合至前板110,以及例如通過連接器元件114a-114f耦 合至開關(guān)裝置IOO，其中連接器元件將電纜112a-112f連接至殼體102中的各個開 關(guān)元件(在圖l中未示出)。反過來，該開關(guān)元件可耦合至殼體102中內(nèi)部的匯 流排系統(tǒng)(在圖l中未示出)。
把手或把柄116a和116b耦合至殼體102并操作開關(guān)裝置100內(nèi)部的有源開關(guān) 裝置元件(下面描述)，以斷開或中斷經(jīng)由電纜112a-112f流經(jīng)開關(guān)裝置100的 電流，并將電源1和2與負(fù)載側(cè)或電能接收設(shè)備電隔離。通過操作把手116a,將 電纜112a-112c從內(nèi)部匯流排系統(tǒng)脫離。類似地，通過操作把手116b，將電纜 112d-112f從內(nèi)部匯流排系統(tǒng)脫離。如圖l所示，把手116a和116b安裝在前板110 上。在示例性實施例中，開關(guān)裝置100的電源側(cè)的有源開關(guān)元件是真空開關(guān)組件
(下面描述)，并且該真空開關(guān)組件可以和本發(fā)明各種實施例中的其他類型的 故障斷流器和保險絲結(jié)合使用。 開關(guān)裝置的一個示例性用途是例如通過斷開或閉合開關(guān)元件，將配電電纜 網(wǎng)絡(luò)分為幾個部分。開關(guān)元件可以本地或遠程地被斷開或閉合，可以防止從一 個電源向開關(guān)裝置供應(yīng)的電能流入開關(guān)裝置的另一側(cè)和/或母線。例如，通過斷
開開關(guān)把柄116a和116b，可以防止開關(guān)裝置一側(cè)中來自電源1和2中每一個的電
能流入開關(guān)裝置的另一側(cè)以及母線和分接頭。在這種方式中，電力公司依賴于 開關(guān)裝置中包含的有源開關(guān)元件的類型，要么通過斷開開關(guān)裝置，利用自選將 一部分網(wǎng)絡(luò)分離用于維修，要么為安全起見，通過使用保險絲或故障斷流器， 自動將一部分網(wǎng)絡(luò)分離用于維修。
圖2顯示了開關(guān)裝置100的另一側(cè)，其中在示例性實施例中，該開關(guān)裝置包 括定位在斷開(圖2中示出)和閉合(圖1)位置之間的分接頭側(cè)的門120。閉鎖 元件122和/或124可以用于將分接頭側(cè)的門120鎖在閉合位置。分接頭的門120的 內(nèi)部是用于限定殼體102的一部分的前板126。六個電纜128a-128何以連接至開 關(guān)裝置100的下側(cè)，各個電纜128a-128f中的每一個典型地從開關(guān)裝置100傳送例 如一相電能。例如，電纜128a可以傳送A相電能，電纜128b可以傳送B相電能以 及電纜128c可以傳送C相電能。類似地，電纜128d可以傳送C相電能，電纜128e 可以傳送B相電能以及電纜128f可以傳送A相電能。連接器130a-130f將電纜 128a-128f連接至開關(guān)裝置。
應(yīng)當(dāng)注意，圖1和2中的示例性開關(guān)裝置100僅示出了一種示例性的相位結(jié) 構(gòu)，即圖2中的從左至右的ABC CBA結(jié)構(gòu)，使得相應(yīng)的電纜128a-128c和 128d-128f在各個分接頭l和分接頭2傳送各相ABC和CBA。但是可以理解，在其 他實施例中可以設(shè)置其他相位結(jié)構(gòu)，包括但不限于AA BB CC，使得電纜128a 和128b中的每一個都傳送A相電流，電纜128c和128d中的每 一 個都傳送B相電 流，以及使得電纜128e和128f中的每一個都傳送C相電流。開關(guān)裝置的其他結(jié)構(gòu) 可以在相同的前板IIO (圖l)或126 (圖2)上，或者在一個或多個附加的前板 上的開關(guān)裝置的側(cè)面，具有一個或多個電源和分接頭。也可以設(shè)想為每相指定 一個數(shù)字，例如l, 2和3，并且開關(guān)裝置可以容納多于或少于三相的電能。這樣， 開關(guān)裝置在開關(guān)裝置100的分接頭側(cè)，例如可以具有123456 654321的結(jié)構(gòu)。
如下所述，框架可以放置在開關(guān)裝置的內(nèi)部并為有源開關(guān)元件和匯流排系 統(tǒng)提供支撐。換言之， 一旦有源開關(guān)元件和匯流排系統(tǒng)耦合至該框架，那么該 框架就將它們保持在恰當(dāng)?shù)奈恢?。定位該框架以允許部分有源開關(guān)元件，典型 地是套管，伸出作為套管平面，用以完成各種電纜的連接。
在示例性實施例中，如下所述，把柄或把手132a搡作開關(guān)裝置100內(nèi)的有源 開關(guān)裝置元件，以將電纜128a， 128b， 128c從內(nèi)部匯流排系統(tǒng)脫離。類似地， 把手132b-132d使得獨立的電纜128d, 128e， 128f中的 一個分別脫離和連接內(nèi)部 匯流排系統(tǒng)。在示例性實施例中，開關(guān)裝置100分接頭側(cè)的有源開關(guān)裝置元件包 括真空斷流器組件(下面描述)，該真空斷流器組件可以和本發(fā)明的另一和/ 或替換實施例中的保險絲和各種故障斷流器結(jié)合使用。
圖3是在沒有支撐框架的情況下，從殼體102移除開關(guān)裝置100的內(nèi)部元件的 示例性透視圖。開關(guān)元件組件150和故障斷流器組件152可以放置在開關(guān)裝置組 件的相對側(cè)(即，分別是電源測和分接頭側(cè))。電纜112a-112f可以連接至各個 開關(guān)元件組件150，并且電纜128a-128f (在圖3中未標(biāo)記的電纜128c-128f)可以 連接至各個斷流器元件組件152。
匯流排系統(tǒng)154可以位于開關(guān)元件或斷流器組件150和152中間，并可以經(jīng)由 連接器156和158互連。在不同的實施例中，匯流排系統(tǒng)154包括在彼此周圍形成 或彎曲形成的傳統(tǒng)的金屬條部件，或者模塊電纜母線以及連接器系統(tǒng)。該模塊 電纜母線系統(tǒng)可以和機械按壓連接件組裝為各種結(jié)構(gòu)、相位平面的定位、以及 匯流排系統(tǒng)的尺寸。在另一實施例中，可以以模塊形式提供具有按壓機械連接 器的模塑固態(tài)介電匯流排部件，以方便形成各種匯流排系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，其具有數(shù) 量減少的元件部分。在其他實施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解可以使用其他公知 的匯流排系統(tǒng)。
圖4是示例性真空瓶組件200的截面圖，該真空瓶組件可以用于開關(guān)裝置100 中的一個或多個有源開關(guān)元件或斷流器組件150， 152 (在圖l-3中示出)。
該瓶組件200包括絕緣體202,耦合至絕緣體202任一端的端板204和206,以 固定的方式安裝在端板206上的靜觸頭208，動觸頭210,該動觸頭相對于每個端
板204和206以及靜觸頭208選擇性定位，以完成或切斷流經(jīng)瓶組件200的導(dǎo)電路 徑。取決于動觸頭210相對于靜觸頭208的位置，該瓶組件200可以用于導(dǎo)通流經(jīng) 該組件的電流，或者作為替換，斷開或中斷流經(jīng)該組件200的電流路徑。
該絕緣體202可以由基本不導(dǎo)電或絕緣材料，例如玻璃，陶瓷或其他本領(lǐng)域 公知的恰當(dāng)?shù)牟牧现圃鞛閳A柱或管形，或形成為具有在該瓶的相對端延伸的中 心開口或孔212，其中端帽204， 206以公知的方式附著。在不同的實施例中，絕 緣體202可以被集成制造為整體結(jié)構(gòu)，或者，可以由多片結(jié)合在一起制造以形成 整體結(jié)構(gòu)。絕緣體202放置且定位組件200的其他元件并當(dāng)觸頭208, 210分離時 提供電絕緣。
外部導(dǎo)電桿214限定了穿過端帽204至該瓶組件200的內(nèi)孔212的導(dǎo)電路徑。 第二內(nèi)部導(dǎo)電桿216耦合至該桿214，并限定了安裝于此的動觸頭210的導(dǎo)電路 徑。加強桿218,在一個實施例中由不透鋼制造，其提供將桿214和216組合的機 械力。在替換實施例中，外部和內(nèi)部導(dǎo)電桿214和216可以由一個單一的導(dǎo)電桿替代。
活塞形電流交換件220安裝在導(dǎo)電桿214的外端部，其中該導(dǎo)電桿從該瓶穿 過端板204伸出。電流交換件220構(gòu)造用于電連接至外部電流交換件(下面描述)， 其中該外部電流交換件連接至電纜，例如圖l和2中示出的電纜112a-112f和 128a-128f中的一個。在替換實施例中，可以經(jīng)由導(dǎo)電織物，柔性導(dǎo)線，或其他 替代電流交換件220的公知的連接方案來設(shè)置與外部電流交換件和/或電源電纜 的電連接。
柔性金屬波紋管222位于該瓶組件200的孔212中，并且該波紋管222在端板 204和導(dǎo)電桿214和216的公共端之間延伸。該波紋管222在該瓶組件200的孔212 內(nèi)包圍桿214。柔性波紋管222允許桿214, 216和動觸頭210在箭頭A的方向沿該 瓶組件200的軸223移動，且保持在瓶組件200內(nèi)為真空密封。
屏蔽物224部分圍繞該波紋管222，并在動觸頭210與靜觸頭208分離時，防 止該波紋管222被在大電流中斷期間產(chǎn)生的金屬飛濺和蒸汽損壞。
靜觸頭208耦合至內(nèi)桿226，反過來，內(nèi)桿226耦合至外觸頭228以提供外部
導(dǎo)電路徑以及與瓶組件200的固定端部的連接。外觸頭228也與端板206剛性連 接?？梢栽O(shè)置不銹鋼加強桿230以在該瓶組件200的固定端部加強導(dǎo)電桿結(jié)構(gòu)。
內(nèi)屏蔽物232部分包圍該瓶組件200的孔212中的觸頭208和210,并且，沿著 端部屏蔽物234,屏蔽物232在瓶組件200內(nèi)提供電場的恰當(dāng)遮蔽和控制。這些屏 蔽物232， 234限定了任何副產(chǎn)品的位置，由此保護絕緣體202的絕緣的整體性， 其中當(dāng)動觸頭210與靜觸頭208分離時，由電弧產(chǎn)生該副產(chǎn)品。
一旦元件被組裝，該瓶組件200就放置在很大的真空室中，其中從瓶組件200 中去除氣體。在元件之間的恰當(dāng)位置處放置釬焊材料，以保證元件部分之間的 電連接和氣密密封，而且當(dāng)該組件200在真空室內(nèi)時，該組件200被加熱至釬焊 材料熔化和回流的溫度。當(dāng)該組件200返回到室溫時，在真空瓶組件200中產(chǎn)生 硬真空。硬真空具有非常高的介電力，其在動觸頭210與靜觸頭208分離時，快 速恢復(fù)電弧結(jié)果。另外，由于在真空內(nèi)不會出現(xiàn)觸頭208, 210的氧化，因此， 組件200是在開關(guān)或斷流器元件組件，例如圖3中示出的開關(guān)或斷流器元件組件 150和152中傳送電流的非常有效的方式。該組件200也用于有效中斷高壓電流。 例如，動觸頭210沿著軸223相對于靜觸頭208移動0.5英寸或更少，可以有效中 斷大約38kV電壓處的電流。
通過本領(lǐng)域公知的致動結(jié)構(gòu)，沿著箭頭A的方向，在斷開和閉合位置之間， 經(jīng)由桿218驅(qū)動致動元件，例如致動軸236以移動動觸頭210。在斷開位置，動觸 頭210遠離靜觸頭208 (向圖4中的左邊移動)以分離觸頭。在閉合位置(在圖4 中示出)，動觸頭210擠壓靜觸頭208以經(jīng)由觸頭完成導(dǎo)電路徑。從設(shè)備的斷流 器的角度看，可以使用傳感器和觸發(fā)系統(tǒng)(未示出)以檢測流入瓶組件200的故 障電流的存在。檢測到故障后，觸發(fā)系統(tǒng)使得軸236移動以分離觸頭210, 208， 以及中斷它們之間的導(dǎo)電路徑，由此斷開穿過瓶組件200的電路。
保持和支撐瓶組件200是非常重要的，使得通過動觸頭210施加足夠大的力， 以允許在觸頭閉合時，在靜觸頭和動觸頭208, 210之間進行有效的電流交換。 瓶組件200安裝中的任何"輕柔"或運動都會使得觸頭閉合時的接觸力減小，這 將導(dǎo)致觸頭210，208焊接在一起或突然斷開。真空絕緣體202，以及其與端帽204，
206的銅焊結(jié)點相對較強，但是如果其在組件200操作期間被施加了過大的力， 也會斷裂。該力來源于瓶組件200相對于移動動觸頭210的操作機構(gòu)未對準(zhǔn)，例 如當(dāng)移動動觸頭210的力與瓶組件200的軸223不成一條直線。該瓶上的力也可能 來自當(dāng)傳送或中斷電流時，絕緣體202和保持并支撐其的結(jié)構(gòu)所經(jīng)歷的不同的膨 脹率，或者簡單地來自將該瓶保持在恰當(dāng)位置的安裝結(jié)構(gòu)。
如下詳細(xì)描述，本發(fā)明提供了用于安裝瓶組件200的支撐結(jié)構(gòu)，以避免上述 安裝問題。另外，本發(fā)明提供了該瓶組件200的恰當(dāng)?shù)钠帘挝锖徒^緣件以及支撐 結(jié)構(gòu)，以確保施加的電壓，例如l至38kV，不會在組件200中或附近引起擊穿。 此外，高電壓AC可承受高至70KVrms,并且脈沖電壓可以是峰值為150KV，對
出現(xiàn)擊穿，那么將會在更大的電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障，潛在地?fù)p害其他設(shè)備，同 時阻止電能到達通過瓶組件200連接至開關(guān)裝置100的用戶。
圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的示例性開關(guān)或斷流器模塊250的側(cè)視圖。該 開關(guān)或斷流器模塊250，例如用在開關(guān)裝置IOO (圖1和2)中的有源開關(guān)或中斷 元件組件150和152 (見圖3)中，雖然可以理解該開關(guān)或斷流器模塊250可以用 在其他類型的開關(guān)裝置或其他期望的類型的設(shè)備中。該開關(guān)或斷流器模塊250 可以進一步用在配電系統(tǒng)中的地下，架空或地上裝置，或者甚至用在潛水或水 下裝置中。
模塊250包括用于接收，保護，和支撐瓶組件200 (圖4)的安裝結(jié)構(gòu)252。 靜觸頭254從支撐結(jié)構(gòu)252的一個端部向外伸出，并剛性連接至瓶組件200的固定 端，并且致動喉連接器256從支撐結(jié)構(gòu)252的另一端部向外伸出。喉連接器256 結(jié)合并連接至例如操作機構(gòu)，其中該操作機構(gòu)通過相對于靜觸頭208 (圖4)移 動動觸頭210，來操作致動軸236 (圖4)以斷開和閉合穿過瓶組件200的導(dǎo)電路 徑。
圖6是開關(guān)或斷流器模塊250的截面圖，其包括瓶組件200，與瓶端板204(圖 4)相鄰的外部電流交換件260，喉連接器256，以及靜觸頭254，所有這些和如 下解釋的合成外包裝層262—起固定并且維持彼此相對位置。
在一個實施例中，外部電流交換件260是圓柱形或管形，外部電流交換件包
圍并提供與瓶組件200的電流交換件220的機械和電接口 。瓶組件200的加強桿 218的一部分(也在圖4中示出)從瓶的端板204軸向延伸并由內(nèi)部電流交換件220 包圍。瓶組件200的加強桿218包括，例如螺紋或其他部件以附著和結(jié)合操作機 構(gòu)的致動軸236 (圖4)。喉連接器256與外部電流交換件260的端部對準(zhǔn)并相鄰。
喉連接器256的端部264形成為與操作機構(gòu)(未示出)匹配的輪緣或邊緣， 使得靜觸頭端部或瓶組件200的固定端部266通過外包裝層262相對于操作機構(gòu) 剛性保持。剛性連接允許操作軸236 (圖4中示出)提供恰當(dāng)?shù)挠|頭移動并使得 軸236利用恰當(dāng)?shù)牧Ρ３钟|頭210， 208 (圖4)閉合。在示例性實施例中，喉連 接器的端部264包括環(huán)形槽268，并且墊圈(在圖6中未示出)位于模塊組件250 和操作機構(gòu)之間的槽268中。
觸頭254附著至瓶組件200的固定端部266，在說明的實施例中，觸頭254包 括兩個以螺紋連接在一起的部分，雖然可以理解能夠利用現(xiàn)有技術(shù)中任意各種 公知的技術(shù)以在彼此附著的 一塊或多塊中使用各種觸頭。觸頭254機械和電結(jié)合 至瓶組件200的外部觸頭228 。
當(dāng)瓶組件200,外部電流交換件260，喉連接器256，和觸頭254對準(zhǔn)且彼此 組裝在一起時，這些元件的組裝件放置在固定裝置中，并且在這些元件的基本 整個外表面上施加固態(tài)但柔軟的合成包裝件。該合成包裝件直接施加于該瓶的 外表面并與其緊密接觸，且圍繞該瓶和其他元件的外表面包裝。該合成材料限 定了與瓶的外表面270的無空隙的接觸接口，如果不是全部，則基本上沒有了會 產(chǎn)生電氣放電的氣隙。 一旦合成包裝件施加于該元件組件的外表面，那么它將 經(jīng)受化學(xué)，熱，UV輻射，或其他處理工藝以使得合成包裝材料中的粘合材料聚 合并交叉結(jié)合，產(chǎn)生剛性的自支撐的外包裝層262。
因為合成包裝件作為柔性固態(tài)材料以層的形式施加于這些元件，那么當(dāng)該 合成包裝件施加于這些元件時，其具有一定的形狀和體積，這不同于沒有一定 形狀或體積的液態(tài)材料，該液態(tài)材料普遍用于澆鑄，模塑，涂敷和其他公知的 密封工藝，其中該液態(tài)材料隨后被處理或硬化成包圍瓶組件的固態(tài)形式。該固
態(tài)柔性合成包裝件也不同于公知的液態(tài)和氣態(tài)絕緣材料和電介質(zhì)，其中該液態(tài) 和氣態(tài)絕緣材料和電介質(zhì)沒有一定的形狀和形態(tài)，其有時例如通過將該瓶浸入 這種材料中，封裝或包圍該瓶。通過避免使用這樣以絕緣為目的的液態(tài)或氣態(tài) 材料，外包裝層的一定的體積和形狀簡化了瓶組件200的制造以及在開關(guān)裝置中 的安裝。
在示例性實施例中，用于形成外包裝層262的合成包裝材料包括玻璃纖維， KevlarTM或其他嵌入在聚合化合物中的絕緣材料織物或連續(xù)原絲，其在完全處 理時變?yōu)閯傂浴?一種這樣的材料可以從J.D. Lincoln,Inc. ofCosta Mesa ， California 商業(yè)地獲得，并且該種材料被指定為L-201-E，雖然也可以使用其他供貨商的類 似材料。有利地，外包裝層262提供了結(jié)構(gòu)強度以在瓶組件200被致動，以斷開 和閉合觸頭210, 208時抗結(jié)構(gòu)負(fù)載。
另外，和用于該瓶的公知的填充的環(huán)氧樹脂密封劑不同，該用于形成外包 裝層262的合成材料中嵌入的絕緣材料，使外包裝層262的熱膨脹系數(shù)的值大致 等于嵌入的絕緣材料的熱膨脹系數(shù)，其與陶瓷絕緣體202的熱膨脹系數(shù)類似或者 大致相同，甚至當(dāng)該合成材料中使用的環(huán)氧樹脂或其他粘合樹脂的熱膨脹系數(shù) 與該瓶不同。
在一個示例性實施例中，該瓶由氧化鋁陶瓷材料制造，該氧化鋁陶瓷材料 具有的熱膨脹系數(shù)在大約2至大約20x 1(^mm/mm/攝氏度的范圍內(nèi)，尤其是在 -40°C至大約160°C的溫度范圍內(nèi)，該熱膨脹系數(shù)在大約5至大約10 x 1(ySmm/mm/攝氏度的范圍內(nèi)。為了比較，例如，該合成包裝材料的熱膨脹系數(shù) 在大約ll至大約50x 10"mm/mm/攝氏度的范圍內(nèi)。同樣也為了比較，公知的填 充的環(huán)氧樹脂在-40。C至大約100。C的溫度范圍內(nèi)，熱膨脹系數(shù)在大約25至50x 1(^mm/mm/攝氏度的范圍內(nèi)，在100。C至大約160。C的溫度范圍內(nèi)，熱膨脹系數(shù) 在大約80至120x 10"mm/mm/攝氏度的范圍內(nèi)。
因為當(dāng)處理時，氧化鋁陶瓷瓶材料和合成包裝材料之間的膨脹系數(shù)具有類 似的數(shù)量級，因此，避免了與溫度循環(huán)相關(guān)的熱應(yīng)力以及由于電流負(fù)載和瓶組 件200中觸頭210， 208的連接和斷開產(chǎn)生的熱量，這是因為該瓶組件200和外包
裝層262以大約相同的比率素隨著溫度膨脹和接觸。由外包裝層262的連續(xù)加強
所提供的熱膨脹的減小，使得熱應(yīng)力免于超過該材料的強度，這樣防止了該材 料在操作中斷裂。
除了形成連續(xù)的加強結(jié)構(gòu)之外，外包裝層262具有充分的聚合材料以在設(shè)置 合成材料期間用作粘合劑，因此模塊組件250形成了結(jié)構(gòu)上的聲音模塊。該瓶組 件200和合成包裝件的粘合允許模塊組件250在使用時能夠承受施加在其上的連 續(xù)電壓應(yīng)力。
當(dāng)合成包裝件262和瓶組件200具有相似的熱膨脹系數(shù)時，熱應(yīng)力得以減輕， 并且可以消除對于緩沖材料的需求，其中該緩沖材料例如是在一些傳統(tǒng)類型的 開關(guān)裝置中使用的包圍該瓶組件200的單獨的橡膠套。這樣，模塊組件250使用 了更少的部分，消除了制造的步驟，并且比傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂密封的真空開關(guān)裝 置的費用降低。
在完全處理外包裝層262后，外部電流交換件260中的螺紋橫向孔272的區(qū)域 中的包裝層262被去除。如下所解釋的，當(dāng)模塊組件250組裝入有源開關(guān)裝置元 件組件，例如開關(guān)或斷流器元件組件150和152 (圖3)時，橫向孔272接受用于
連接至電纜的觸頭。
圖7是示例性絕緣外殼280的截面圖，其和開關(guān)或斷流器模塊250 (在圖6中
示出)一起使用。
在示例性實施例中，絕緣外殼280由具有低模數(shù)和高延伸量的彈性材料制造 以根據(jù)公知的工藝限定柔性或彈性結(jié)構(gòu)。在一個實施例中，外殼由模塑橡膠制 造為通常是圓簡狀或管狀的主體，該主體具有中心孔282,設(shè)定該中心孔的尺寸 以容納模塊組件250 (圖5和6)。由導(dǎo)電橡膠制造內(nèi)部應(yīng)力釋放插入件284, 286 并將其施加到外殼280內(nèi)表面的指定部分以在它們裝入的體積內(nèi)保持均勻的電 壓。插入件284， 286防止在它們裝入的區(qū)域內(nèi)部出現(xiàn)放電。匹配接口288, 290， 有時也稱為套管，被模塑進入外殼280并從外殼280延伸，接口288和2卯接收匹 配部分，其中該匹配部分使得模塊250經(jīng)由例如開關(guān)裝置100 (圖l-3所示)連接 至電力系統(tǒng)。
在示例性實施例中，外部導(dǎo)電接地屏蔽物292基本包圍外殼280的整個外表 面，為了安全的原因，在模塊250被激勵時，接地屏蔽物292保持接地電勢。
橡膠外殼280的內(nèi)直徑Di稍小于模塊250的外直徑D2 (圖6)。當(dāng)模塊250插 入外殼280時，模塊250的外表面和外殼280的內(nèi)表面之間的最終的干擾允許當(dāng)瓶 組件200 (圖4)的觸頭210， 208斷開或閉合時整個組件承受施加的電壓。模塊 組件250和外殼280的干擾表面之間的緊密配合也將兩個表面之間的接口的空氣 排出，由此防止氣隙和能夠引起電氣故障的相關(guān)的電氣放電。
在一個實施例中，外殼280可以形成為單一的一塊，完整的結(jié)構(gòu)。在另一實 施例中，外殼可以形成為兩塊或兩塊以上，它們在錐形的重疊縫294 (在圖7中 用虛線示出)處結(jié)合以確保足夠的介電強度。
圖8是示例性開關(guān)或斷流器組件298的截面圖，其包括外殼280,該外殼280 具有插入其中的開關(guān)或斷流器模塊250。合成外包裝層262夾在外殼280和瓶組件 200之間。外包裝層262在不存在任何中間層或材料的情況下，直接接觸瓶的外 表面，并也直接接觸絕緣外殼280的內(nèi)表面。
使用各種固定物和導(dǎo)引件以確保模塊250中的螺紋孔272 (圖6)和外殼280 的接口288的位置在位置上對應(yīng)，進一步使得觸頭254和外殼280的接口290的位 置在位置上對應(yīng)。模塊觸頭300通過螺紋孔272附著至模塊250,并和模塊250的 外部電流交換件260結(jié)合。在說明的實施例中，該連接是螺紋連接，但是該功能 可以由其他實施例中的其他技術(shù)完成。在接口290中接收模塊觸頭301并將其以 螺紋連接觸頭254,雖然在其他實施例中也同樣可以使用非螺紋連接的附著方 案。
在說明的實施例中，操作軸236穿過桿218,通過螺紋連接動觸頭210(圖4) 而附著，但是也可以設(shè)想可以在其他實施例中建立非螺紋式的附著或連接。由 固定板302表示的操作機構(gòu)和喉連接器256的端部264結(jié)合，墊圈304將喉連接器 264和搡作機構(gòu)之間的入口密封。匹配連接器，有時也稱為套管或彎管，與接口 288, 290和各個觸頭300, 301匹配以將組件298連接至參照圖l-3所述的電纜和 匯流排
如圖8所示，整個開關(guān)或斷流器組件298構(gòu)造為"Z"形，或者示例性實施 例中的結(jié)構(gòu)。在另一實施例中，作為替換，端部套管/彎管接口288， 290可以形 成為"C"形或整個組件298中的結(jié)構(gòu)，或者作為替換形成為"V"形或"T"形 或者任意端部的結(jié)構(gòu)或者與組件298的軸223的直線連接。由兩塊形成的橡膠外 殼280對于允許產(chǎn)生和使用替換的形狀是有效的。替換的形狀可以用于幫助模塊 的用戶將模塊250以各種方式連接至電力系統(tǒng)使得更容易和更安全地安裝與操 作模塊。
一旦連接至操作機構(gòu)板302 (上述操作機構(gòu)板302以固定方式可靠安裝)， 外包裝層262就會在一端提供與板302的剛性機械連接，在另一端提供與瓶組件 200的固定端部228的剛性機械連接。這樣， 一旦該瓶組件組裝至搡作機構(gòu)，則 該瓶組件200保證與搡作軸236保持對準(zhǔn)以避免瓶組件的結(jié)構(gòu)負(fù)載，其中公知的 真空開關(guān)或斷流器設(shè)備易受該結(jié)構(gòu)負(fù)載的影響。另外，由于外包裝層262和瓶的 外表面的直接接觸，那么由外包裝層262,而不是瓶組件200 (或絕緣體202)承 受由于致動軸236的正?；蚍钦２僮鞫霈F(xiàn)的任何軸向或非軸向的負(fù)載。該外 包裝層的剛性連續(xù)加強結(jié)構(gòu)形成自支撐和結(jié)構(gòu)恰當(dāng)?shù)慕M件298以更有能力承受 使用中的操作力和施加的負(fù)載，因為外包裝層262以和瓶組件200幾乎相同的比 率膨脹和接觸，那么熱應(yīng)力在整個組件298中基本減小。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性開關(guān)或斷流器組件320的截面圖。在一些方 面，組件320與所述的組件298 (圖8)類似，因此，相同的附圖標(biāo)記用于指示相 應(yīng)的組件320和組件298相同的部件。
與組件298不同，其中組件298具有所述的用于瓶組件的外包裝層262的內(nèi)支 撐結(jié)構(gòu)，開關(guān)組件320具有如下解釋的用于瓶組件的外支撐結(jié)構(gòu)。
如圖9所示，開關(guān)或斷流器組件320包括絕緣外殼280，用于接收和裝入真空 開關(guān)或斷流器322。開關(guān)或斷流器322包括瓶組件200，在瓶組件200中限定了至 動觸頭210 (圖4)的電流路徑的內(nèi)部電流交換件220，外部電流交換件324,聯(lián) 結(jié)器326,致動軸328，從軸328延伸的軸導(dǎo)引件330,以及在瓶組件200中剛性連 接至靜觸頭208 (圖4)的外部瓶觸頭332。
在示例性實施例中，外殼280由彈性材料(例如，模塑橡膠)制造為兩塊，
并在錐形重疊結(jié)合點334結(jié)合在一起，其中該結(jié)合點位于瓶組件200的旁邊并與 該瓶組件200的外周圍間隔開。當(dāng)各塊組裝時，外殼280的兩個部分之間的接口 或結(jié)合點334提供足夠的電絕緣和環(huán)境密封。外殼280的各塊在開關(guān)或斷流器組 件322的各個元件上配合，使得外殼280中的一塊包含瓶組件200以及外部瓶觸頭 332，另一塊包含外部電流交換件324和瓶致動元件。但是，可以設(shè)想，在其他 實施例中可以使用其他外殼結(jié)構(gòu)，用于接收開關(guān)或斷流器組件322的其他部分， 進一步可以理解可以使用單塊的外殼結(jié)構(gòu)以容納整個開關(guān)或斷流器組件322。
在示例性實施例中由彈性材料(例如，橡膠)制造外殼280，其中該彈性材 料具有彈性或可拉伸。每塊外殼280的內(nèi)直徑小于相應(yīng)的所接收的開關(guān)或斷流器 元件的外直徑，并且當(dāng)外殼塊在各個開關(guān)或斷流器組件的元件上延伸時，外殼 280拉伸并產(chǎn)生施加于開關(guān)或斷流器元件外表面的力。施加的力產(chǎn)生電介質(zhì)密封 和水密封，使得這些元件可以用于基準(zhǔn)標(biāo)高以下，地窖，以及其他易于進水的 地方。但是，該力與瓶組件200的強度相比還是很小，并且外殼280還為瓶組件 200和剩余的開關(guān)斷流器元件提供足夠的電絕緣。并且，在具有外殼280的情況 下，根據(jù)適用的電氣調(diào)整，發(fā)現(xiàn)在使用中可能出現(xiàn)的任何低于允許的電平的部 分放電。進一步，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)橡膠外殼280和瓶組件200可以在期望的溫度范圍和 熱循環(huán)條件下可接收地執(zhí)行。
外殼280中兩塊的每一塊包括用于屏蔽目的和防止出現(xiàn)放電的內(nèi)部應(yīng)力釋 放插入件336或338。外部導(dǎo)電殼340包圍外殼280,在示例性實施例中外殼280 被制造為兩個匹配塊。為了安全的原因，外部導(dǎo)電殼340在接地電勢保持外殼280 的外部。
真空瓶組件200具有在一端經(jīng)由螺紋結(jié)合附著在該真空瓶組件上的外部靜 觸頭332，雖然在替換實施例中可以使用其他緊固技術(shù)。在瓶組件200相對端部 處，外部電流交換件324放置該瓶的內(nèi)部電流交換件220之上。喉連接器342附著 至外部電流交換件324，并且該喉連接器342可安裝在搡作機構(gòu)的固定板344上。 可以設(shè)置喉隔板元件346以便于機械連接至搡作機構(gòu)的板344。在使用中，操作
軸328附著至聯(lián)接器設(shè)備326，然后聯(lián)接器326耦合至瓶組件200的可動桿218。由 電絕緣材料制造操作軸328，導(dǎo)引件330將軸328放置在喉連接器342內(nèi)。軸328 也包括聯(lián)接器348以連接至操作機構(gòu)。
絕緣體支撐件350固定在瓶組件200的外部靜觸頭332上，在與喉連接器342 相對的外殼280的端部處，軸向接口351接收絕緣體支撐件350。雖然在另一和/
或替換實施例中可以使用其他附著和緊固方案，但是在該示例性實施例中，該 絕緣體支撐件350經(jīng)由螺紋結(jié)合附著至瓶的觸頭332。
現(xiàn)在參照圖IO,在示例性實施例中，絕緣體支撐件350包括高強度絕緣桿 352，耦合至桿352的終端部件354和356，以及包圍桿352和終端部件354和356 的圓錐形主體358。在圓錐形主體358小端，終端部件354經(jīng)由例如螺紋結(jié)合，與 瓶組件200的觸頭332 (圖9)相匹配。模塑導(dǎo)電殼360包圍終端部件356，在桿/ 終端部件組件上模塑絕緣橡膠并成為殼360的杯狀部分以形成圓錐形主體358以 及支撐件350堅固的絕緣結(jié)構(gòu)。
雖然已經(jīng)描述了絕緣體支撐件350的一個實施例，但是可以理解在替換實施 例中可以使用其他形狀，結(jié)構(gòu)，和材料以根據(jù)本發(fā)明的其他實施例制造絕緣體 支撐件。
支撐件350通過觸頭332 (圖9)剛性附著至瓶組件200的靜觸頭228 (圖4)。 外殼280的軸向接口351 (圖9)和絕緣體主體358的錐形外表面匹配以在外殼280 的端部形成電介質(zhì)密封。支撐件350的導(dǎo)電殼360與外殼的外部殼340 (圖9)匹 配以確保組件320的整個外表面保持接地電勢。
在示例性實施例中，支撐件350的終端部件356包括螺紋362以利用例如，裝 入在外殼280中的外部支撐結(jié)構(gòu)380 (圖9)將支撐件350捆綁至操作機構(gòu)。
在一個實施例中，并返回去參照圖9，外部支撐結(jié)構(gòu)380是合成材料的外包 裝層，其中該合成材料直接施加于外殼280的絕緣/屏蔽結(jié)構(gòu)的外表面。利用和 前述的用于開關(guān)或斷流器模塊組件250的內(nèi)部外包裝層262類似的材料和安裝方 法來形成外包裝層。如圖9所示，設(shè)置在外殼280外部的剛性外包裝層提供了與 操作機構(gòu)的直接的機械連接以將瓶組件200與操作機構(gòu)的操作力機械隔離。如果
合成包裝材料包括，例如玻璃纖維或KevlarTM加強原絲或織物，那么當(dāng)橡膠外 殼280和內(nèi)部元件隨著溫度變化而膨脹和接觸時，外包裝的力量足夠承受操作機 械應(yīng)力和電壓應(yīng)力和熱應(yīng)力。
在替換實施例中，外部支撐結(jié)構(gòu)380可以是單獨制造的支撐殼，例如圖ll 中說明的支撐殼390。示例性實施例中的殼390根據(jù)模塑，沖壓，或成形工藝來 制造成結(jié)構(gòu)上加強的部件，例如圖ll所示的該部件。殼390例如可以由金屬或剛 性聚合物制造，并形成為兩個互為鏡像的半部分(圖ll中僅示出一個半部分)， 以及固定在開關(guān)或斷流器組件320的外殼280 (圖9)上。
在示例性實施例中，殼390的每一個半部分包括匹配端392，第一半圓柱部 分394和第二半圓柱部分396，其中第一半圓柱部分在包括軸向接口351 (圖9) 的外殼280的一部分上延伸，第二半圓柱部分用于接收外殼280中包括瓶組件200 和致動元件的部分。安裝輪緣或邊緣398圍繞殼390的周邊延伸，并包括孔400, 該孔400用于當(dāng)在殼390之間接收外殼280時接收公知的緊固件以將該殼彼此固 定。彎管接口402橫向延伸至殼390的半圓柱部分396，接口402和在外殼280內(nèi)形 成的相應(yīng)的彎管接口404, 406 (圖9)對準(zhǔn)且匹配。
殼390的匹配端392包括，例如與絕緣體支撐件350 (圖9)的終端部件356 (圖10)結(jié)合的配件。殼390的相對端連接至操作機構(gòu)以建立與操作機構(gòu)的直接 的機械連接，使得瓶組件200與操作機構(gòu)的操作力機械隔離。
雖然在圖9和11中說明了殼3卯的示例性形狀和結(jié)構(gòu)，可以理解如果外部加 強支撐件在操作機構(gòu)結(jié)構(gòu)和支撐絕緣體350之間建立了直接和安全的機械連接， 那么在本發(fā)明的其他實施例中可以使用外部加強支撐件的其他形狀和結(jié)構(gòu)。因 此，瓶組件200相對于操作機構(gòu)來說被剛性支撐，允許當(dāng)斷開和閉合瓶觸頭時施 加恰當(dāng)?shù)牧Γ灰鸩僮髁χ苯邮┘佑谄拷M件200的陶瓷部分或端帽部分。
雖然與前述的內(nèi)部支撐的組件298相反，該絕緣體支撐件350和殼390為組件 320提供外部支撐，但是無論在內(nèi)部還是在外部提供支撐件，在操作機構(gòu)的固定 板和該瓶的固定端部之間的直接機械聯(lián)接和支撐的好處是基本相同的。
圖12和圖13說明了根據(jù)本發(fā)明的真空開關(guān)裝置模塊的另一示例性實施例。
該模塊組件420與模塊組件250 (圖5和圖6)的一些方面相似，模塊組件420和組 件250的相同的部件在圖12和13中利用相同的附圖標(biāo)記表示。
和模塊250 —樣，模塊420包括向外延伸并剛性連接至瓶組件200的 一 端的靜 觸頭254。連接至瓶組件200相對端部的內(nèi)部電流交換件220，外部電流交換件 260,以及遠離電流交換件260軸向延伸的致動喉連接器256。該喉連接器256結(jié) 合并連接至，例如附著在致動軸(在圖12和13中未示出)上的機構(gòu)，以通過相 對于靜觸頭208 (圖4)移動動觸頭210,而斷開和閉合穿過瓶組件200的導(dǎo)電路 徑。
采用加強套422形式的安裝結(jié)構(gòu)接收和保護瓶組件200,外部電流交換件260 和喉連接器256。在示例性實施例中，套422由彈性材料，例如模塑橡膠制造， 且在該套中具有絕緣加強件或桿424。套422的彈性材料是彈性的且可拉伸，桿 424被模塑進入套中或者被壓入在套422中模塑的孔內(nèi)。該套422放置在真空瓶組 件200和外部電流交換件260之上。在套422中形成橫向孔426以允許觸頭(在圖 12和13中未示出)后來連接至交換件260。該孔426與外部電流交換件260中的螺 紋橫向口428對準(zhǔn)。在一個實施例中，橫向孔428可以具有模塑進入該孔的內(nèi)直 徑的導(dǎo)電橡膠套(未示出)，以防止捕獲的空氣被壓入將要變?yōu)椴糠址烹姷狞c。 該套與橡膠外殼(在圖12和13中未示出)的內(nèi)部應(yīng)力釋放插入件接觸，其中該 模塊組件420插入該內(nèi)部應(yīng)力釋放插入件。
套422的內(nèi)直徑稍小于瓶組件200的外直徑，以在它們之間產(chǎn)生干擾配合和 電介質(zhì)以及機械密封。該外部電流交換件260與真空瓶組件200相抵放置并通過 電流交換件220保持在恰當(dāng)?shù)奈恢?，其中電流交換件220機械并電連接至該瓶的 動觸頭210(圖4)。喉連接器256與外部電流交換件260相抵放置。當(dāng)以該種方 式放置時，在這些元件上方滑動套422，并且套422在固定的外部瓶觸頭228和喉 連接器256的一個端部之間基本延伸整個長度，其中該固定的外部瓶觸頭位于瓶 組件200的一個端部，且在喉連接器的端部，喉連接器與操作機構(gòu)結(jié)合。套422 與瓶的外表面直接接觸并緊密接觸，無需存在中間層，材料或結(jié)構(gòu)。當(dāng)附著至 操作機抅時，套422與瓶組件200的直接接觸提供了一種堅固的結(jié)構(gòu)。 觸頭254附著至瓶組件200的靜觸頭228，觸頭254具有與套422的外直徑匹配 的外直徑，其中觸頭位于該套中。桿424延伸穿過觸頭254中的孔，觸頭254利用 公知的緊固件(例如，螺母和襯墊)固定至桿424。板430 (圖13)與喉連接器 254的端部相抵放置，在不同的實施例中，該板可以是操作機構(gòu)，中間安裝板， 或另 一 固定支撐件的 一部分，其中該中間安裝板用于將模塊420附著至操作機 構(gòu)。墊圈432 (圖12)可以放置在喉連接器256和板430之間。緊固件(例如，螺 母和襯墊)將桿424連接至板430。可以理解替代螺母和襯墊，在其他實施例中 設(shè)置各種緊固件和附著部件，以將桿連接至觸頭254和板430。
圖14說明了加強套422的透視圖，包括在彈性材料的圓柱狀或管狀主體432 內(nèi)彼此平均間隔的四個剛性桿424 ，其中該圓柱狀或管狀主體在桿424之間延伸， 例如為模制橡膠。在距離電流交換件260的橫向孔428 (圖12)預(yù)定距離處，在 主體432中形成橫向孔426。
雖然在圖14中說明了四個加強桿424，但是可以理解在套422的替換實施例 中，可以在主體432的均勻或非均勻的間隔處設(shè)置更多或更少的桿424。另外， 雖然在圖14中說明了基本是圓柱形的桿424，但是可以在其他實施例中使用桿和 加強元件的其他形狀和結(jié)構(gòu)。
圖15和16說明了真空開關(guān)或斷流器組件448,其包括在絕緣外殼450中接收 且由絕緣外殼450包圍的模塊組件420。與上述外殼280類似，外殼450可以由橡 膠以一個，兩個或多個部分或塊制造，在組裝模塊420之后，在套422上配合外 殼450。在彎管接口446和448中接收觸頭452和454，其中彎管接口在外殼450中 形成。觸頭452連接外部電流交換件260，觸頭454連接至瓶的固定端上的觸頭 254。在外殼450中設(shè)置應(yīng)力釋放插入件460和462以防止放電，在外殼450的外表 面中設(shè)置導(dǎo)電殼464以在接地電勢保持外表面。
套422中的剛性桿454在搡作機構(gòu)和瓶組件200的靜觸頭結(jié)構(gòu)之間提供直接 的機械連接，以將瓶組件200與操作機構(gòu)的操作力相隔離。
和前述的實施例一樣，在組件448中提供直接的機械聯(lián)結(jié)，其以相對于操作 機構(gòu)預(yù)定的固定關(guān)系支撐瓶組件200的固定端部。套422的直接和連續(xù)的機械連
接承受著施加在組件上的軸向負(fù)載，并通過致動軸的移動將瓶組件200和操作負(fù)
載機械隔離。同樣，套422和瓶組件200能夠在各種操作條件下承受熱應(yīng)力和熱循環(huán)。
圖17是根據(jù)本發(fā)明另 一實施例的另 一開關(guān)或斷流器模塊500的截面圖。該瓶 組件500包括瓶組件502和絕緣外殼504。在不同的實施例中，該瓶組件500能夠 以與上述任一實施例類似的方式在外殼504中被有利地制造，組裝，以及剛性支 撐。與上述實施例不同，外殼504構(gòu)造或適用于架空裝置。這樣，在一個示例中， 如圖17所示，外殼504可以包括多個以公知方式形成的裙形架(weather skirt) 506。另外，可以在模塊500中恰當(dāng)設(shè)置本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的其他絕緣部件以 用于特殊裝置以及承受架空裝置的運行狀況?？梢韵嘈?，在無需進一步解釋的 情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對模塊作出這樣的變形。
已經(jīng)描述了真空開關(guān)或斷流器組件的多個實施例，其提供了用于真空開關(guān) 裝置組件的安裝結(jié)構(gòu)和電氣絕緣，其中該真空開關(guān)裝置組件能夠承受更多的熱 應(yīng)力并能循環(huán)使用，并且該多個實施例在觸頭斷開和閉合時提高了開關(guān)裝置的 可靠性，簡化了設(shè)備和相關(guān)的開關(guān)裝置的制造和組裝，以及與公知的開關(guān)或斷 流器設(shè)備以及相關(guān)的開關(guān)裝置相比具有費用上的優(yōu)勢。這些和其他優(yōu)勢能夠?qū)?現(xiàn)，且無需傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂模塑和澆鑄工藝以及相關(guān)的不定形和不定體積的材 料，該材料用于密封和加強開關(guān)或斷流器元件的瓶組件，其中該開關(guān)或斷流器 元件用于這種傳統(tǒng)的固態(tài)絕緣的開關(guān)裝置。并且，本發(fā)明的上述實施例相應(yīng)地 避免了傳統(tǒng)密封開關(guān)裝置易出現(xiàn)的制造和性能問題。另外，上述實施例實現(xiàn)了 前述優(yōu)勢，而無需該種公知的一些開關(guān)和斷流器共有的單獨的彈性緩沖器和填 充材料。這些實施例可以用于各種期望的開關(guān)裝置和設(shè)備，并可以被修改以恰 當(dāng)用于配電系統(tǒng)中的地下，架空或地上裝置，或者甚至用于潛水或水下裝置。
本發(fā)明公開了 一種開關(guān)裝置元件組件的一個實施例，其包括限定了孔并在 孔中具有靜觸頭的絕緣體，安裝至該絕緣體且相對于該靜觸頭選擇性定位的動 觸頭，以及裝入該絕緣體的彈性絕緣外殼。 一個剛性支撐結(jié)構(gòu)將該絕緣體與軸 向負(fù)載機械隔離，該支撐結(jié)構(gòu)包括第一和第二端部。該支撐結(jié)構(gòu)在第一端部支
撐靜觸頭，在第二端部延伸至操作機構(gòu)，用于相對于該靜觸頭定位該動觸頭， 該彈性絕緣外殼和支撐結(jié)構(gòu)中的至少一個直接與該絕緣體的外表面接觸，無需 在密封材料內(nèi)澆鑄該絕緣體。
可選地，該支撐結(jié)構(gòu)可以在內(nèi)部延伸至該絕緣外殼并直接與該絕緣體的外 表面接觸。作為替換，該支撐結(jié)構(gòu)在外部延伸至該絕緣外殼，并且該外殼直接 接觸該絕緣體的外表面。該支撐結(jié)構(gòu)包括合成材料的外包裝層并直接接觸該絕 緣體外表面，或者直接接觸絕緣外殼的外表面。該合成材料的外包裝層具有的 熱膨脹系數(shù)大約等于絕緣體的熱膨脹系數(shù)，并可以具有嵌入在聚合化合物中的 絕緣材料織物或連續(xù)原絲，其在合成材料被處理時變?yōu)閯傂浴Ｗ鳛樘鎿Q，該支 撐結(jié)構(gòu)可以包括直接與絕緣體的外表面接觸的彈性套，該套包括至少一個加強 桿，或者包括剛性連接至該絕緣體的靜觸頭的絕緣支撐件，該支撐結(jié)構(gòu)在該絕 緣支撐件和操作機構(gòu)之間延伸且剛性連接至該絕緣支撐件和操作機構(gòu)。
這里公開了一種用于電氣開關(guān)裝置的開關(guān)裝置元件的另一實施例。該開關(guān) 裝置包括基本不導(dǎo)電的彈性外殼，以及該外殼內(nèi)的真空瓶組件。該瓶組件具有 安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝至該瓶組件的動觸頭，該動觸頭相對于該靜觸頭 定位。 一個連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與該瓶組件相對的絕緣外 殼的端部將該連接器放置在該絕緣外殼內(nèi)。 一個剛性支撐結(jié)構(gòu)在該外殼的一個 端部上的固定支撐件和該外殼的相對端部上的瓶組件之間延伸，該支撐結(jié)構(gòu)借 助不同于澆鑄的方式施加于該真空瓶組件。該支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接 至該開關(guān)裝置時，將該真空瓶組件和該機械負(fù)載機械隔離，該支撐結(jié)構(gòu)和彈性 外殼中的至少一個直接接觸該瓶組件的外表面。
可選地，該支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)部延伸至該外殼并與該瓶組件的外表面直接接觸。 作為替換，該支撐結(jié)構(gòu)在外部延伸至該外殼，并且該外殼在該瓶組件和該支撐 結(jié)構(gòu)之間延伸，該外殼直接接觸該瓶組件的外表面。該支撐結(jié)構(gòu)可包括直接與 該瓶組件的外表面接觸的合成材料的外包裝層，直接接觸該瓶組件的外表面的 彈性套，該套包括至少一個加強桿，或者剛性連接至該瓶組件的靜觸頭的絕緣 支撐件，加強結(jié)構(gòu)在該絕緣支撐件和搡作機構(gòu)之間延伸且剛性連接至該絕緣支
撐件和操作機構(gòu)。當(dāng)該支撐結(jié)構(gòu)是與該外殼的外表面直接接觸的合成材料的外 包裝層時，該合成材料的外包裝層具有的熱膨脹系數(shù)大約等于該絕緣體的熱膨 脹系數(shù)。 一個保持接地電勢的導(dǎo)電殼可以作為選擇提供，該導(dǎo)電殼放置在該瓶 組件和該剛性支撐件之間，或者包圍該絕緣外殼的外表面。該彈性外殼適用于 架空裝置。
這里公開了一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件的實施例，其包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼，以及該外殼內(nèi)的真空瓶組件。該瓶組件具有安裝在其 內(nèi)部的靜觸頭和安裝至該瓶組件的動觸頭，該動觸頭相對于該靜觸頭在斷開和 閉合位置之間定位。 一個連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與該瓶組件 相對的該外殼的端部將該連接器放置在該外殼內(nèi)。 一個剛性支撐結(jié)構(gòu)，其在該 外殼的一個端部上的固定支撐件和該外殼的相對端部上的瓶組件之間延伸，該 支撐結(jié)構(gòu)包括耦合至該真空瓶組件的合成外包裝材料，并構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連 接至該開關(guān)裝置時，將該真空瓶組件和該機械負(fù)載隔離，該支撐結(jié)構(gòu)和彈性外 殼中的至少一個直接接觸該瓶組件的外表面。
可選地，該合成外包裝材料在內(nèi)部延伸至該外殼并與該瓶組件的外表面直 接接觸，或者作為替換，其在外部延伸至該外殼，并且該外殼在該瓶組件和該 合成外包裝之間延伸，該外殼直接接觸該瓶組件的外表面。該彈性外殼適用于 架空裝置。
這里公開了一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件的實施例，其包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼以及該外殼內(nèi)的真空瓶組件，該瓶組件具有安裝在其內(nèi) 部的靜觸頭和安裝至該瓶組件的動觸頭，該動觸頭相對于該靜觸頭在斷開和閉 合位置之間定位。 一個連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與該瓶組件相 對的該外殼的端部將該連接器放置在該外殼內(nèi)。 一個剛性支撐結(jié)構(gòu)，在該外殼 的一個端部上的固定支撐件和該外殼的相對端部上的瓶組件之間延伸。該支撐 結(jié)構(gòu)包括緊固至該瓶組件的靜觸頭的絕緣支撐件，以及外部支撐結(jié)構(gòu)，該外部 支撐結(jié)構(gòu)在該絕緣支撐件和操作機構(gòu)之間延伸并剛性連接至該絕緣支撐件和該 搡作機構(gòu)。該絕緣支撐件和該外部支撐結(jié)構(gòu)在機械負(fù)載連接至該開關(guān)裝置時，
將該真空瓶組件和該機械負(fù)載機械隔離，該支撐結(jié)構(gòu)和彈性外殼中的至少一個 直接接觸該瓶組件的外表面。
可選地，該外部支撐結(jié)構(gòu)包括直接施加于該外殼的外表面的合成材料的外 包裝層。作為替換，該外部支撐結(jié)構(gòu)包括單獨制造的支撐殼。該彈性外殼適用 于架空裝置。
這里也公開了一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件的實施例。該開 關(guān)裝置元件包括基本不導(dǎo)電的彈性外殼，以及該外殼內(nèi)的真空瓶組件。該瓶組 件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝至該瓶組件的動觸頭，該動觸頭相對于該 靜觸頭在斷開和閉合位置之間定位。 一個連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件， 在與該瓶組件相對的該外殼的端部將該連接器放置在該絕緣外殼內(nèi)。 一個剛性 支撐結(jié)構(gòu)，在該外殼的一個端部上的固定支撐件和該外殼的相對端部上的瓶組 件之間延伸。該支撐結(jié)構(gòu)包括直接接觸該瓶組件外表面的彈性套，該套包括至 少一個加強桿，其構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至該開關(guān)裝置時將該真空瓶組件和該 機械負(fù)載隔離。
這里也公開了一種電開關(guān)裝置系統(tǒng)的實施例，該系統(tǒng)包括匯流排系統(tǒng)，多 個耦合至該匯流排系統(tǒng)的有源開關(guān)裝置元件，多個分別連接至各個有源開關(guān)裝 置元件的電纜，以及搡作機構(gòu)，用于斷開和閉合該有源開關(guān)裝置元件。該多個 有源開關(guān)裝置元件中的至少一個包括絕緣外殼，其具有固態(tài)主體并限定了穿過 該主體的一個孔，以及在該孔中接收并裝入該外殼中的瓶組件，其中該瓶組件 包括真空絕緣體，由該操作機構(gòu)致動的動觸頭，靜觸頭，和致動連接器。 一個 剛性支撐結(jié)構(gòu)軸向支撐該真空絕緣體并機械隔離真空絕緣體和操作機構(gòu)，而無 需將該真空絕緣體封裝在形狀和體積不定的材料中。該剛性支撐結(jié)構(gòu)在該絕緣 外殼的第一端部與該靜觸頭結(jié)合，并在與第一端部相對的該絕緣外殼的第二端 部支撐致動連接器，以及剛性連接在第一和第二端部之間。
可選地，該支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)部延伸至該絕緣外殼并與該絕緣體的外表面直接 接觸，或者可以在外部延伸至絕緣外殼，其中該絕緣外殼在絕緣體和支撐結(jié)構(gòu) 之間延伸，該絕緣外殼直接接觸該絕緣體的外表面。該支撐結(jié)構(gòu)包括直接與該
絕緣體的外表面接觸的合成材料的外包裝層，直接接觸該瓶組件外表面的彈性 套，該套包括至少一個加強桿。當(dāng)該支撐結(jié)構(gòu)包括合成材料的外包裝層時，該 材料具有的熱膨脹系數(shù)大約等于該瓶組件的熱膨脹系數(shù)。該匯流排系統(tǒng)可選地 是模塊式匯流排系統(tǒng)。多個開關(guān)裝置元件中的至少一個適用于架空裝置。
這里公開了一種開關(guān)裝置元件組件的實施例，其包括絕緣裝置，用于裝入 靜觸頭和限定真空室，動觸頭裝置，用于完成和中斷經(jīng)過靜觸頭的導(dǎo)電路徑， 外殼裝置，用于裝入該絕緣裝置，以及用于將該絕緣裝置和軸向負(fù)載機械隔離 并支撐與操作機構(gòu)相關(guān)的靜觸頭的裝置，其中該操作機構(gòu)用于將該動觸頭相對 于該靜觸頭定位。用于機械隔離該絕緣裝置的裝置基本裝入該絕緣裝置并以剛 性形式支撐該絕緣裝置，而不靠加強澆鑄密封，并且該組件避免了使用形狀和 體積不定的材料。
可選地，用于機械隔離的裝置支撐該絕緣裝置，并直接接觸該絕緣裝置的 外表面，該絕緣裝置在內(nèi)部通至該外殼裝置。用于機械隔離的裝置支撐該絕緣 裝置，該絕緣裝置在外部通至該絕緣裝置，該外殼裝置直接接觸該絕緣裝置的 外表面。該用于機械隔離的裝置支撐該絕緣裝置，且具有直接與該絕緣裝置的 外表面接觸的合成材料的外包裝層，或者該用于機械隔離的裝置支撐該絕緣裝 置，并具有直接與該絕緣裝置的外表面接觸的彈性套，該套包括至少一個加強 桿。作為替換，該用于機械隔離的裝置包括剛性連接至該絕緣裝置的靜觸頭的 絕緣支撐件，加強結(jié)構(gòu)在該絕緣支撐件和搡作機構(gòu)之間延伸并剛性連接至該絕 緣支撐件和搡作機構(gòu)。該用于機械隔離的裝置支撐該絕緣裝置，并且其具有的 材料的熱膨脹系統(tǒng)大約等于絕緣體的熱膨脹系數(shù)，并且可以包括合成材料的外 包裝層，其具有嵌入在聚合化合物中的絕緣材料的連續(xù)原絲織物，其在合成材
料處理時變?yōu)閯傂浴?br> 這里公開了一種組裝開關(guān)裝置的方法，該方法包括提供至少一個有源開關(guān) 裝置元件，其包括基本不導(dǎo)電的彈性外殼以及該外殼內(nèi)的真空瓶組件。該瓶組 件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝至該瓶組件上的動觸頭，該開關(guān)裝置元件 進一步包括構(gòu)造為附著至操作機構(gòu)的連接器，該連接器在與瓶組件相對的外殼
的一端處放置在外殼內(nèi)。該連接器包括在該外殼的一端上的固定支撐件和該外 殼的相對一端上的瓶組件之間延伸，該支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至該開 關(guān)裝置時將真空瓶組件和機械負(fù)載隔離。該支撐結(jié)構(gòu)和該彈性外殼中的至少一 個直接接觸該瓶組件的外表面，其中該真空瓶組件不使用加強澆鑄。該方法進 一步包括利用剛性非環(huán)氧樹脂密封支撐結(jié)構(gòu)，相對于固定板安裝該有源開關(guān)裝 置元件，以及將操作機構(gòu)的操作軸連接至該連接器。
該方法可選擇地進 一步包括將該有源開關(guān)元件連接至匯流排系統(tǒng)，裝入該 有源開關(guān)裝置元件，以及將電纜連接至該有源開關(guān)裝置元件。
雖然本發(fā)明已經(jīng)描述了各種特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解在 不脫離權(quán)利要求保護范圍的情況下，可以對本發(fā)明實施變形。
權(quán)利要求
1、一種開關(guān)裝置元件組件，包括限定了孔并在孔中具有靜觸頭的絕緣體；安裝至所述絕緣體且相對于所述靜觸頭選擇性定位的動觸頭；裝入所述絕緣體的彈性絕緣外殼；以及將所述絕緣體與軸向負(fù)載機械隔離的剛性支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)包括第一和第二端部，所述支撐結(jié)構(gòu)在第一端部支撐靜觸頭，在第二端部延伸至操作機構(gòu)，用于相對于所述靜觸頭定位所述動觸頭，所述彈性絕緣外殼和支撐結(jié)構(gòu)中的至少一個直接與所述絕緣體的外表面接觸，無需在密封材料內(nèi)澆鑄所述絕緣體。
2、 如權(quán)利要求i所述的開關(guān)裝置元件組件，所述支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)部延伸至所 述絕緣外殼，并直接與所述絕緣體的外表面接觸。
3、 如權(quán)利要求i所述的開關(guān)裝置元件組件，所述支撐結(jié)構(gòu)在外部延伸至所 述絕緣外殼，并且所述外殼直接接觸所述絕緣體的外表面。
4、 如權(quán)利要求i所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接接 觸所述絕緣體外表面的合成材料的外包裝層。
5、 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接接觸所述絕緣體外表面的彈性套，該套包括至少一個加強桿。
6、 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接與所述絕緣外殼外表面接觸的合成材料的外包裝層。
7、 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括剛性連接至所述絕緣體的靜觸頭的絕緣支撐件，加強結(jié)構(gòu)在所述絕緣支撐件和操作機 構(gòu)之間延伸且剛性連接至所述絕緣支撐件和操作機構(gòu)。
8、 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括合成材 料的外包裝層，其具有的熱膨脹系數(shù)大致等于所述絕緣體的熱膨脹系數(shù)。
9、 如權(quán)利要求l所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括合成材料的外包裝層，該合成材料具有嵌入在聚合化合物中的絕緣材料織物或連續(xù)原 絲，其在所述合成材料被處理時變?yōu)閯傂浴?br> 10、 一種用于電氣開關(guān)裝置的開關(guān)裝置元件，包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼；所述外殼內(nèi)的真空瓶組件，所述瓶組件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝 至所述瓶組件的動觸頭，所述動觸頭相對于所述靜觸頭定位；連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與所述瓶組件相對的絕緣外殼的 端部將所述連接器放置在所述絕緣外殼內(nèi)；剛性支撐結(jié)構(gòu)，在所述外殼的一個端部上的固定支撐件和所述外殼的相對 端部上的瓶組件之間延伸，所述支撐結(jié)構(gòu)借助不同于澆鑄的方式施加于所述真 空瓶組件，所述支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至所述開關(guān)裝置時，將所述真 空瓶組件和該機械負(fù)載機械隔離，所述支撐結(jié)構(gòu)和彈性外殼中的至少一個直接 接觸所述瓶組件的外表面。
11、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)部延伸至 所述外殼并與所述瓶組件的外表面直接接觸。
12、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)在外部延伸至 所述外殼，并且所述外殼在所述瓶組件和所述支撐結(jié)構(gòu)之間延伸，所述外殼直 接接觸所述瓶組件的外表面。
13、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接與所 述瓶組件的外表面接觸的合成材料的外包裝層。
14、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接接觸 所述瓶組件的外表面的彈性套，該套包括至少一個加強桿。
15、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接與所 述外殼外表面接觸的合成材料的外包裝層。
16、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括剛性連接 至所述瓶組件的靜觸頭的絕緣支撐件，加強結(jié)構(gòu)在所述絕緣支撐件和操作機構(gòu) 之間延伸，且剛性連接至所述絕緣支撐件和操作機構(gòu)。
17、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括合成材料 的外包裝層，其具有的熱膨脹系數(shù)大致等于所述絕緣體的熱膨脹系數(shù)。
18、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，進一步包括保持接地電勢的導(dǎo)電殼，所述導(dǎo)電殼放置在所述瓶組件和所述剛性支撐件之間。
19、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，進一步包括保持接地電勢的導(dǎo)電殼，所述導(dǎo)電殼包圍所述絕緣外殼的外表面。
20、 一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件，包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼；所述外殼內(nèi)的真空瓶組件，所述瓶組件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝 至所述瓶組件的動觸頭，所述動觸頭相對于所述靜觸頭在斷開和閉合位置之間 定位；連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與所述瓶組件相對的所述外殼的 端部將所述連接器放置在所述外殼內(nèi)；剛性支撐結(jié)構(gòu)，其在所述外殼的一個端部上的固定支撐件和所述外殼的相 對端部上的瓶組件之間延伸，所述支撐結(jié)構(gòu)包括耦合至所述真空瓶組件的合成 外包裝材料，并構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至所述開關(guān)裝置時，將所述真空瓶組件 和該機械負(fù)載隔離，所述支撐結(jié)構(gòu)和彈性外殼中的至少一個直接接觸所述瓶組 件的外表面。
21、 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)裝置元件，其中所述合成外包裝材料在內(nèi)部 延伸至所述外殼并與所述瓶組件的外表面直接接觸。
22、 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)裝置元件，其中所述合成外包裝材料在外部 延伸至所述外殼，并且所述外殼在所述瓶組件和所述合成外包裝之間延伸，所 述外殼直接接觸所述瓶組件的外表面。
23、 一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件，包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼；位于所述外殼內(nèi)的真空瓶組件，所述瓶組件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和 安裝至所述瓶組件的動觸頭，所述動觸頭相對于所述靜觸頭在斷開和閉合位置之間定位；連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，所述連接器在與所述瓶組件相對的 所述外殼的端部處放置在所述外殼內(nèi)；剛性支撐結(jié)構(gòu)，在所述外殼的一個端部上的固定支撐件和所述外殼的相對 端部上的瓶組件之間延伸，所述支撐結(jié)構(gòu)包括緊固至所述瓶組件的靜觸頭的絕 緣支撐件，以及外部支撐結(jié)構(gòu)，所述外部支撐結(jié)構(gòu)在所述絕緣支撐件和操作機 構(gòu)之間延伸，并剛性連接至所述絕緣支撐件和所述操作機構(gòu)；其中所述絕緣支撐件和所述外部支撐結(jié)構(gòu)在機械負(fù)載連接至所述開關(guān)裝置 時，將所述真空瓶組件和該機械負(fù)載機械隔離，所述支撐結(jié)構(gòu)和彈性外殼中的 至少一個直接接觸所述瓶組件的外表面。
24、 如權(quán)利要求23所述的真空開關(guān)裝置元件，其中所述外部支撐結(jié)構(gòu)包括 直接施加于所述外殼的外表面的合成材料的外包裝層。
25、 如權(quán)利要求23所述的真空開關(guān)裝置元件，其中所述外部支撐結(jié)構(gòu)包括單獨制造的支撐殼。
26、 一種用于電氣開關(guān)裝置的真空開關(guān)裝置元件，包括 基本不導(dǎo)電的彈性外殼；所述外殼內(nèi)的真空瓶組件，所述瓶組件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝 至所述瓶組件的動觸頭，所述動觸頭相對于所述靜觸頭在斷開和閉合位置之間 定位；連接器，構(gòu)造用于附著至固定支撐件，在與所述瓶組件相對的所述外殼的 端部將所述連接器放置在所述絕緣外殼內(nèi)；以及剛性支撐結(jié)構(gòu)，在所述外殼的一個端部上的固定支撐件和所述外殼的相對 端部上的瓶組件之間延伸，所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接接觸所述瓶組件外表面的彈 性套，所述套包括至少一個加強桿，其構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至所述開關(guān)裝置 時將所述真空瓶組件和該機械負(fù)載隔離。
27、 一種電開關(guān)裝置系統(tǒng)包括 匯流排系統(tǒng)； 多個耦合至所述匯流排系統(tǒng)的有源開關(guān)裝置元件； 多個分別連接至各個有源開關(guān)裝置元件的電纜；以及 操作機構(gòu)，用于斷開和閉合所述有源開關(guān)裝置元件； 其中所述多個有源開關(guān)裝置元件中的至少一個包括絕緣外殼，其具有固態(tài)主體并限定了穿過該主體的孔； 在所述孔中接收并裝入所述外殼中的瓶組件，所述瓶組件包括真空絕 緣體，由所述操作機構(gòu)致動的動觸頭，靜觸頭，和致動連接器；以及剛性支撐結(jié)構(gòu)，其軸向支撐所述真空絕緣體并機械隔離真空絕緣體和 搡作機構(gòu)，而無需將所述真空絕緣體封裝在形狀和體積不定的材料中；其中所述剛性支撐結(jié)構(gòu)在所述絕緣外殼的第一端部與所述靜觸頭結(jié) 合，并在與第一端部相對的所述絕緣外殼的第二端部支撐致動連接器，以并剛 性連接在第一和第二端部之間。
28、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)在內(nèi)部延伸 至所述絕緣外殼并與所述絕緣體的外表面直接接觸。
29、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接與 所述絕緣體的外表面接觸的合成材料的外包裝層。
30、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括直接接 觸所述瓶組件的外表面的彈性套，該套包括至少一個加強桿。
31、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括合成材 料的外包裝層，其具有的熱膨脹系數(shù)大致等于所述瓶組件的熱膨脹系數(shù)。
32、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述匯流排系統(tǒng)是模塊式 匯流排系統(tǒng)。
33、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)在外部延伸 至所述絕緣外殼，并且所述絕緣外殼在所述絕緣體和所述支撐結(jié)構(gòu)之間延伸， 所述絕緣外殼直接接觸所述絕緣體的外表面。
34、 一種開關(guān)裝置元件組件，包括 絕緣裝置，用于裝入靜觸頭并限定真空室；動觸頭裝置，用于完成和中斷經(jīng)過靜觸頭的導(dǎo)電路徑；外殼裝置，用于裝入所述絕緣裝置；以及用于將所述絕緣裝置和軸向負(fù)載機械隔離并支撐與操作機構(gòu)相關(guān)的靜觸頭 的裝置，其中所述操作機構(gòu)用于將所述動觸頭相對于所述靜觸頭定位，用于機 械隔離所述絕緣裝置的裝置，其基本裝入所述絕緣裝置并以剛性形式支撐所述 絕緣裝置，而不靠加強澆鑄密封，并且所述組件避免了形狀和體積不定的材料。
35、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置支 撐所述絕緣裝置，并直接接觸所述絕緣裝置的外表面，所述絕緣裝置在內(nèi)部通 至所述外殼裝置。
36、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置支 撐所述絕緣裝置，所述絕緣裝置在外部通至所述絕緣裝置，所述外殼裝置直接 接觸所述絕緣裝置的外表面。
37、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述用于機械隔離的裝 置支撐所述絕緣裝置，且具有直接與所述絕緣裝置的外表面接觸的合成材料的 外包裝層。
38、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中所述用于機械隔離的裝 置支撐所述絕緣裝置，并具有直接與所述絕緣裝置的外表面接觸的彈性套，該 套包括至少一個加強桿。
39、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置包括與所述絕緣裝置的外表面直接接觸的合成材料的外包裝層。
40、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置包括剛性連接至所述絕緣裝置的靜觸頭的絕緣支撐件，加強結(jié)構(gòu)在所述絕緣支撐 件和操作機構(gòu)之間延伸并剛性連接至所述絕緣支撐件和操作機構(gòu)。
41、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置支 撐所述絕緣裝置，并且其具有的材料的熱膨脹系統(tǒng)大致等于絕緣體的熱膨脹系 數(shù)。
42、 如權(quán)利要求34所述的開關(guān)裝置元件組件，其中用于機械隔離的裝置包括合成材料的外包裝層，其具有嵌入在聚合化合物中的絕緣材料的連續(xù)原絲織 物，其在合成材料處理時變?yōu)閯傂浴?br> 43、 一種組裝開關(guān)裝置的方法包括提供至少一個有源開關(guān)裝置元件，其包括基本不導(dǎo)電的彈性外殼以及所述 外殼內(nèi)的真空瓶組件，所述瓶組件具有安裝在其內(nèi)部的靜觸頭和安裝至所述瓶 組件上的動觸頭，所述開關(guān)裝置元件進一步包括構(gòu)造為附著至操作機構(gòu)的連接 器，所述連接器在與瓶組件相對的外殼的一端處放置在外殼內(nèi)；并且所述連接 器包括在所述外殼的一端上的固定支撐件和所述外殼的相對一端上的瓶組件之 間延伸的剛性支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)造為當(dāng)機械負(fù)載連接至所述開關(guān)裝置 時，將真空瓶組件和機械負(fù)載隔離，所述支撐結(jié)構(gòu)和所述彈性外殼中的至少一個直接接觸所述瓶組件的外表面，其中所述真空瓶組件不使用加強澆鑄；以及利用剛性非環(huán)氧樹脂密封支撐結(jié)構(gòu)，相對于固定板安裝所述有源開關(guān)裝置元件；以及將操作機構(gòu)的操作軸連接至所述連接器。
44、 如權(quán)利要求43所述的方法，進一步包括將所述有源開關(guān)元件連接至匯流排系統(tǒng)。
45、 如權(quán)利要求43所述的方法，進一步包括裝入所述有源開關(guān)裝置元件。
46、 如權(quán)利要求43所述的方法，進一步包括將電纜連接至所述有源開關(guān)裝 置元件。
47、 如權(quán)利要求10所述的開關(guān)裝置元件，其中所述彈性外殼適用于架空安裝。
48、 如權(quán)利要求20所述的開關(guān)裝置元件，其中所述彈性外殼適用于架空安裝。
49、 如權(quán)利要求23所述的真空開關(guān)裝置元件，其中所述彈性外殼適用于架 空安裝。
50、 如權(quán)利要求27所述的電開關(guān)裝置系統(tǒng)，其中所述多個開關(guān)裝置元件中 的至少一個適用于架空安裝。
全文摘要
本發(fā)明提供一種絕緣的真空開關(guān)裝置和有源開關(guān)裝置元件，因此提供了剛性支撐結(jié)構(gòu)，機械地將真空絕緣體與軸向負(fù)載隔離開，而不使用加強或者絕緣封裝。彈性絕緣外殼和支撐結(jié)構(gòu)中的至少一個直接與絕緣體的外表面接觸。本發(fā)明還提供了組裝開關(guān)裝置的系統(tǒng)和方法。
文檔編號H01H33/66GK101361151SQ200680050990
公開日2009年2月4日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者保羅·紐科姆·斯蒂弗, 保羅·邁克爾·羅斯?jié)删S斯基, 布萊恩·托德·斯泰因布雷克, 弗蘭克·約翰·明希, 約翰·米切爾·馬卡爾, 邁克爾·帕特里克·卡爾漢 申請人:庫帕技術(shù)公司