闸刀开关、包括闸刀开关的开关装置及开关设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及闸刀开关及包括闸刀开关的开关装置。本发明还涉及包括开关装置的配电开关设备。
【背景技术】
[0002]现今用于中压和/或高压，例如，l-1000kV，如12、24或36kV的开关设备通常是气体绝缘开关设备(GIS)，其中使用的绝缘流体为六氟化硫(SF6)。SF6的使用允许开关设备的紧凑设计，因为SF6在其涉及介电性能和热性能时具有良好性质，特别是关于防止和处理不需要的放电，例如，电弧和热耗散。
[0003]然而，SF6为氟化气体，其具有高全球变暖潜力(GWP)，并且因此寻求备选解决方案。同时，合乎需要的是即使使用具有较低介电性能的其它绝缘流体也保持具有SF6的当前开关设备的紧凑性。
[0004]大体上，现今用于中压/高压AC功率分配系统的现有技术的紧凑3相开关设备包括密封封壳内的一个到五个模块，并且各个模块包括三个开关装置，每个相一个。开关装置通常包括负载断开开关/电路断路器，其连接于经由电套管进入封壳中的第一电导体。此夕卜，其包括选择器开关，其用于使负载断开开关/电路断路器与第二电导体如连接于另一个模块的母线连接或分开。选择器开关可包括闸刀开关，其能够在其中其与母线或地面连接或分开或与两者分开的位置之间移动。电流通路接着可经由负载断路开关/电路断路器和选择器开关从第一导体提供至第二导体。
[0005]负载断开开关/电路断路器通常是真空断续器，并且其布置成在某些操作条件发生时使电路断开。在此类中断之后，为三位开关的选择器开关可从母线人工地或自动地分开，并且因此通过移动到中间断开位置或其中其连接于地面的位置来使负载断开开关/电路断路器与母线分开。三位开关也能够进行与地线的连接(例如，使连接短路)。
[0006]开关设备之前从W02012/171570已知，其包括上述类型的开关装置。真空断路器安装在导电壳体上，该导电壳体收纳引导部件用于操作真空断路器。经由选择器开关从真空断路器提供至导体/母线的电流通路的部分也位于壳体中。获得紧凑的开关设备，并且提到了其可以可能地与作为绝缘气体的空气一起使用。
[0007]类似的开关设备和开关装置之前还从W02011/073452已知。
[0008]然而，将合乎需要的是获得备选解决方案，以便获得对环境更友好的紧凑气体绝缘开关设备。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种改进的紧凑闸刀开关，其可用于窄空间中，并且在具有困难的电场条件时使用。又一个目的在于提供一种闸刀开关，其适于在用于中压和/或高压开关设备的开关装置中使用。另一个目的在于提供一种紧凑的气体绝缘开关设备(GIS)，其使得有可能使用具有低于SF6的GWP的绝缘流体，并且其优选还如此紧凑，使得其基本上在空间要求上等于SF6 GISo
[0010]以上目的通过本发明实现。
[0011]因此限定了一种闸刀开关，其包括能够在至少两个位置之间移动的铰接接触闸刀，以及第一电接触元件，所述接触闸刀由导电材料制成，并且能够在第一端部处电连接于第一电导体，所述第一电接触元件由导电材料制成，并且还包括操作者装置，用于使所述接触闸刀在至少两个位置之间移动，在该至少两个位置中，第一位置为其中接触闸刀的第二自由端部与任何电触点分开的断开位置，并且第二位置是第一接触位置，其中接触闸刀的第二自由端部与第一电接触元件电接触。闸刀开关的特征在于接触闸刀的第二自由端部包括邻近彼此的两个闸刀刀片，并且各个闸刀刀片设有包括导电元件的动态电场控制装置。提供动态电场控制装置提供了以下优点:通常存在并且由于其几何形状而在闸刀刀片的末梢周围特别强的电场可受控制来更均匀地分布和平衡，使得在开关处于其断开位置时减小了偶然放电的风险。由于偶然放电的风险还取决于导电部分之间的距离，故降低的风险意味着部分之间的距离可减小，并且闸刀开关可制造成更紧凑在一起。
[0012]根据一个特征，各个闸刀刀片构造有面向内的电接触表面，其面对另一闸刀刀片的对应的电接触表面，所述接触表面构造用于与第一电接触元件电接触，并且各个闸刀刀片具有面向外的动态电场控制装置。
[0013]根据本发明，导电元件具有至少部分圆形的形状。利用该圆形形状获得了将有助于更均匀地分布电场并且减小放电风险的表面。例如，形状可为球形、卵形、椭圆形、蛋形，或具有至少一部分，该至少一部分具有这些形式中的一种或更多种。
[0014]具有导电元件的动态场控制装置可以以许多不同方式附接于接触闸刀，例如，通过螺钉、通过胶合、通过某一卡扣装置等。
[0015]闸刀开关的第一电接触元件可接地。接地在期望测试连接于闸刀开关并且构成所述第一电导体的线缆时的情形中有用。
[0016]根据一个实施例，闸刀开关的铰接接触闸刀可包括连接于第一电导体的第一导电部分，以及接合地连接于第一导电部分的第二导电部分，并且该第二导电部分能够借助于操作者装置在第一位置与第二位置以及可选的第三位置之间移动。通过将接触闸刀分成由铰链连接的部分，需要较少空间。
[0017]继续，闸刀开关可包括用于接触闸刀的所述第一导电部分的引导器件，该引导器件包括设有至少一个通孔的绝缘条，所述第一导电部分插入穿过该至少一个通孔，并且其中所述通孔的至少一个开口在绝缘条中凹入。
[0018]公知的是，三相点，S卩，其中具有不同电导率的材料或物质遇到的点，是其中介电强度受损的点。在本情形中，三相点例如出现在绝缘条中的绝缘材料、闸刀的导电材料和绝缘气体在其中接触闸刀进入通孔的绝缘条中的开口处接触的位置。为了缓解三相点的效果，开口凹入到条中并且由此隐藏。
[0019]绝缘条还可设有构造成防止漏电流的横穿肋条。
[0020]绝缘条还可设有支承装置用于支承第一电接触元件，并且支承装置可以可选地设有构造成防止漏电流的横向肋条。
[0021]根据另一个特征，铰接的接触闸刀能够借助于操作者装置在三个位置之间移动，其中第三位置为其中接触闸刀的第二自由端部与由导电材料制成的第二电接触元件电接触的第二接触位置。因此，获得了具有非常紧凑设计和所有上述优点的三位开关。
[0022]另外，第二电接触元件可设有其面向外的侧部上的动态电场控制装置，因此提供了如结合接触闸刀描述的对应的优点。第二电接触元件的相应动态电场控制装置还可包括具有至少部分圆形的形状的导电元件。
[0023]除上文之外，接触闸刀的接触表面以及其它电接触表面可至少部分镀银，以便促进电接触。
[0024]所有提到的动态场控制装置包括导电元件，其由导电材料制成，或者至少其具有导电的表面，以便提供导电元件。例如，其可由具有导电涂层的铜、铝或塑料制成。关于闸刀开关，优选的是电场控制装置为重量轻的，以便闸刀开关能够迅速地移动，而没有影响移动的电场控制装置的任何惯性。此类重量轻的电场控制装置可通过使其中空来获得。
[0025]根据本发明的另一个方面，限定了一种用于配电开关设备的开关装置，其包括安装于至少部分导电的壳体的双位开关、用于将双位开关连接于第一电导体的三位开关，其中至少部分导电的壳体连接于第二电导体，其中三位开关为限定三位闸刀开关的根据权利要求中任一项的闸刀开关，构造成能够在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，该第一位置是其中接触闸刀的第二自由端部与任何电触点分开的断开位置，该第二位置是其中其将第一电导体连接于接地的第一电接触元件的第一接触位置，该第三位置是其中其提供第一电导体与包括所述第二电接触元件的双位开关之间的电连接的第二接触位置，其中电流通路经由三位开关、双位开关和壳体在第一电导体与第二电导体之间提供。
[0026]通过将本发明的闸刀开关用作三位选择器开关并且将其置于可为用作电路断路器的真空开关的双位开关之下，实现了优点:接地可通过闸刀开关进行，并且人们可避免在为真空开关的电路断路器上方连接于地面，并且因此避免通过真空开关接地。将结合开关设备的描述来进一步描述该优点。
[0027]另一个优点在于接地在当期望测试连接于闸刀开关并且构成所述第一电导体的线缆时的情形中有用。作为安全措施，三位开关在测试线缆之前移动成接地。
[0028]根据本发明的另一个方面，限定了一种配电开关设备，其包括密封的不透气体的封壳，包括根据本发明的开关装置的至少一个三相模块位于该密封的不透气体的封壳内，用于所述三相中的各个。带具有允许紧凑设计的用于动态电场控制的所述布置的闸刀开关的开关装置还将使得有可能建造更紧凑设计的开关设备，同时将有可能使用不同于SF6的另一绝缘气体，该气体不具有同样好的介电性能，但具有更有利的GWP。因此，密封封壳可填充有气体，该气体具有小于150的GWP。例如，可提到空气具有为1的GWP。根据本发明的特征，密封的封壳可填充有