接触件系统的制作方法
接触件系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中压和高压开关技术领域，并且涉及如独立权利要求所述的电气开关 装置和接触布置，具体供用作输电或配电系统中的接地开关、快速接地开关、分离器、组合 分离器和接地开关、负载断路开关、断路器或发电机断路器。
【背景技术】
[0002] 电气开关装置是中压和高压开关应用领域中众所周知的。它们例如用于在电气故 障发生时中断电流。作为电气开关装置的示例，断路器的任务是断开接触件并且将它们保 持相互远离，以便避免电流，即使高电位源于电气故障本身。为了便于本公开，术语"中压" 表示从1kv至72. 5kV的电压，以及术语"高压"表示高于72. 5kV的电压。电气开关装 置、例如断路器可能必须能够携带5000A至6300A的高标称电流，并且在550kV至1200 kV的极高电压下开/关63kA至80kA的极高短路电流。
[0003] 由于高标称电流，当今的电气开关装置要求用于标称电流的许多所谓的标称触 指。当分离（断开）电气开关装置中的标称或短路电流时，电流从电气开关装置的标称接 触件换向到其电弧接触件。因此，当连接（闭合）电气开关装置的标称接触件时，也连接电 弧接触件。它们通常包括：作为第一电弧接触件的电弧触指，其围绕电气开关装置的纵轴设 置在所谓的电弧指笼（fingercage)中；以及作为第二电弧接触件的棒，其被驱入指笼中。
[0004] 按照电气开关装置的规范，标称和电弧接触件的断开和闭合过程必须以预定义速 度执行。特别在电气开关装置的闭合期间，电弧触指经受到来的棒所引起的冲击。对电弧 触指起作用的冲击力取决于触指和棒的相对闭合速度。因此，速度越高，则对电弧触指起作 用的力越高。但是，预期高接触速度，因为它改进电气开关装置的性能。由于对电弧触指起 作用的更高冲击力，电弧触指可遭遇永久变形或者可能断裂。例如，它们可相对纵轴径向向 外变形，或者可能破碎。电弧触指与第二电弧接触件之间的接触力必须足够高，以确保良好 电接触。最终，因变形而不再满足与接触力有关的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是在健壮性方面通过防止对其触指的损坏来增强电气开关装 置。
[0006] 此目的通过一项或多项独立权利要求的特征得到解决。在从属权利要求和权利要 求组合以及在结合附图的描述中公开实施例。
[0007] 电气开关装置包括至少一个接触件布置。接触件布置包括第一接触件和配套第二 接触件，其中第一接触件包括至少一个触指。为了闭合和断开电气开关装置，接触件的至少 一个可平行于纵轴活动，并且与另一接触件协作。触指在其自由端包括第一冲击区，其中对 第二配套接触件的第一接触在闭合电气开关装置时发生。第一冲击区通过相对纵轴以大于 零度的倾角a设置的第一平面表面来形成。这种倾角a为正符号，在沿着朝触指的自由 端的轴向z观看时，第一平面表面沿径向向外方向、即逐渐离开纵轴z或者按照在倾角或开 度角a下的开放方式延伸。请注意，电气开关装置的纵轴z也是接触件布置的纵轴z，无论 它属于电弧接触件布置还是标称接触件布置。
[0008] 将触指设计成具有倾斜平面第一冲击区（即，倾斜成使得实现触指朝其活动端的 断开）的优点在于，在保持两个电弧接触件之间的所需接触力的同时减少冲击应力。
[0009] 在实施例中，至少一个接触件布置是或者包括电弧接触件布置，第一接触件是或 者包括第一电弧接触件（其中包括至少一个电弧触指），以及配套第二接触件是或者包括 匹配第二电弧接触件。具体来说，为了闭合和断开电气开关装置，电弧接触件的至少一个可 平行于纵轴活动，并且与另一电弧接触件协作。
[0010] 在备选或补充实施例中，至少一个接触件布置是或者包括标称接触件布置，第一 接触件是或者包括第一标称接触件（其中包括多个标称触指并且形成相对纵轴是同心的 指笼），以及配套第二接触件是或者包括配套第二标称接触件。具体来说，为了闭合和断开 电气开关装置，标称接触件的至少一个可平行于纵轴活动，并且与另一标称接触件协作。
[0011] 在一实施例中，电弧触指包括接触区。在沿纵轴Z来看时，第一冲击区设置在接触 区与第一触指的自由端的尖部之间。当电气开关装置闭合时，电弧触指在接触区中与第二 电弧接触件的端位置中的第二电弧接触件相接触。接触区通过第二平面表面（其在本发明 的一个实施例中能够与纵轴平行）来形成。
[0012] 在本发明的一个实施例中，第二平面表面（即，接触区）相对纵轴沿与第一冲击区 的倾斜方向相对的角方向来倾斜某个补偿角或缩小角0，其中"缩小"表示在没纵轴Z朝触 指的自由端来看时径向靠拢。当电气开关装置处于闭合配置时，补偿角0能够基本上等于 电弧触指的偏转角。通过将接触区设计成按照上述方式倾斜，确保两个电弧接触件之间的 良好电接触。
[0013] 这种布置有利地将电弧接触件的第一冲击区与实际电接触区分离。因此，电接触 区能够按照所需电参数来设计，而无需考虑与两个电弧接触件的冲击相关的要求。
[0014] 如果第二电弧接触件在其自由端包括第二冲击区（其中对电弧触指的第一接触 在闭合电气开关装置时发生），则它是特别有利的，其中第二冲击区与第一冲击区平行。第 二电弧接触件的这种形成进一步降低电弧接触件的闭合期间的冲击应力。
[0015] 具体来说，提供在冲击期间与第二相同倾斜二维延迟和平坦冲击区进行协作的第 一倾斜二维延迟和平坦冲击区允许将冲击力均匀地分布于较大的二维表面，并且同时允许 第一与第二冲击区之间的滑行。这个概念与弧形冲击区形成对照，其促成在变化冲击角度 下的滑行，但是生成一维或者甚至点状冲击区域（其引起对冲击第一接触件和匹配第二接 触件的极_应力）。
[0016] 此外，有利的是，在电弧触指上，第一冲击区与接触区之间的第一过渡区成弧形， 和/或在第二电弧接触件上，第二电弧接触件的配套第二过渡区成弧形。这样，闭合过程期 间的冲击阶段到闭合配置的第二电弧接触件的端位置之间的过渡更平滑，使得电弧触指的 跳动效应能够降低、最小化或者甚至避免。
[0017] 在一实施例中，标称触指具有与一个或多个电弧触指相同的形状。
【附图说明】
[0018] 本发明的其他实施例、优点和应用产生于从属权利要求以及现在通过附图的以下 描述。附图不出： 图1是高压断路器的简化基本实施例的局部截面图； 图2是闭合之前的第一电弧接触件的电弧触指和第二电弧接触件的局部截面图； 图3是闭合期间、图2的电弧触指和第二电弧接触件的局部截面图； 图4是第二电弧接触件及其组件的闭合速度的矢量图； 图5是第二电弧接触件及其组件的径向速度的矢量图；以及 图6是图2和图3的重叠视图。
【具体实施方式】
[0019] 对于具有标称接触件和电弧接触件的高压断路器的示例来描述本发明，但是以下 所述的原理也适用于本发明在例如在开头提到的类型的其他开关装置中（例如在接地开 关、快速接地开关、分离器、组合分离器和接地开关、负载断路开关、发电机断路器中以及一 般在高压或中压的任何开关中）的使用。具体来说，本发明在只具有电弧接触件布置、只具 有标称接触件布置或者具有电弧接触件系统和标称接触件系统的开关中完全适用。电弧接 触件布置将包含第一电弧接触件，其中包括至少一个电弧触指4a和配套第二电弧接触件 4b，其相互之间是活动的。标称接触件布置将包含第一标称接触件，其中包括多个标称触指 3a和配套第二电弧接触件3b，其相互之间是活动的。
[0020] 图1示出闭合配置的高压断路器la的简化基本实施例的局部截面图。图1中， "局部截面图"表示为了清楚起见，仅示出断路器的一段的上半部。装置以及因此其（一个 或多个）电弧或标称接触件布置绕纵轴z是旋转对称的。下面仅描述断路器la中与本发 明相关的元件。图中存在的其他元件对于了解本发明不是相干的，并且是高压电气工程中 的技术人员已知的。
[0021] 如本文所使用的"闭合配置"表示断路器的标称接触件和/或电弧接触件是闭合 的。相应地，如本文所使用的"断开配置"表示断路器的标称接触件和/或电弧接触件是断 开的。
[0022] 断路器la包括由外壳或壳体5(其通常是围绕纵轴z的圆筒形）所包围的室。它还 包括通过第一标称接触件（其中包括多个触指3a，为了清楚起见在这里仅示出其中之一） 所形成的标称接触件布置。标称接触件布置作为围绕纵轴z的指笼来形成。屏蔽9能够围 绕指笼来设置。标称接触件布置还包括第二配套接触件3b，其通常是金属管。触指3a和第 二接触件3b相互之间从图1所示的闭合配置（其中它们相互电接触）到断开配置（其中 它们相互分开）（反过来也是一样）是活动的。还有可能的是，只有接触件3a、3b其中之一 与纵轴z平行地移动，而另一接触件3b、3a沿纵轴z是静止的。
[0023] 触指3a附连到或者是指支承2、特别是金属支承圆筒2的一部分。
[0024] 断 路器la还包括通过第一电弧接触件4a和第二电弧接触件4b所形成的电弧接 触件布置。
[0025] 在开关装置的一个实施例中，第一标称接触件和第二电弧接触件4a相互之间可 以是活动的，以及第二标称接触件3b和第二电弧接触件4b也是。在开关装置的另一个实 施例中，第一标称接触件和第一电弧接触件4a相互之间不是活动的。按照同样方式，第二 标称接触件3b和第二电弧接触件4b相互之间不是活动。为了便于说明本发明，采取后一 实施例，并且假定只有第二标称接触件3b和第二电弧接触件4b是活动的，以及指笼和第一 电弧接触件4a沿z轴是静止的。
[0026] 图2示出闭合过程中的第一电弧接触件的电弧触指4a(其可整体上表示为4a)和 第二电弧接触件4b的局部截面图。
[0027] 第二电弧接触件4b以相对轴向速率Va沿相对于表示纵轴z的箭头相反的方向移 动。
[0028] 电弧触指4a具有第一冲击区7a，以及第二电弧接触件4b具有第二冲击区7b，其 相互平行。两个冲击区7a、7b均具有相对纵轴z的倾角a，其通过虚线示出。有利地，倾 角a具有不超过15度但不小于5度的幅值。但是，在另一个实施例中，第二冲击区7b也 可以是弧形的，或者具有另一种形状。
[0029] 此外，电弧触指4a具有接触区8,其在电气开关装置1的断开配置中通过第二平面 表面来形成。平面表面相对纵轴z沿与第一冲击区7a的倾斜方向相反的角方向倾斜某个 补偿角0。当电气开关装置1处于闭合配置时，补偿角0基本上等于电弧触指4a的偏转 角。偏转角能够在图3中看到，并且也具有参考标号3。下面将相对图3来说明本发明的 这个方面。要注意，术语"平面表面"在本发明的意义上还包括不超过10度的曲率。此外， "平面表面"将仅包含真正平坦或者基本上平面表面区域，而将不包括弧形或者仅无限小的 平面表面区域。
[0030] 图3示出闭合期间、图2的电弧触指4a和第二电弧接触件4b的局部截面图。如 能够看到，第二电弧接触件4b(其移动到图中的左边）以其第一冲击区7a接触到电弧触指 4a，从而在第二电弧接触件4b的第二冲击区7b上向上滑动。偏转角3将增加，直到第二 电弧接触件4b的第二冲击区7b到达电弧触指4a的第一冲击区7a的下端。然后，第二电 弧接触件4b在接触区8之上继续滑动，直至到达其闭合配置中的端位置。在这个端位置， 接触区8位于第二电弧触指4b的顶部，如图3的视图所示或者从图3的视图可推断。在这 个图3中，因简洁起见，偏转电弧触指4a示为笔直的。实际上，它能够相对图取向朝顶部略 微弯曲。由于其弹性，电弧触指4a将弹力施加到第二电弧接触件4b上，因而确保良好电接 触。
[0031] 备选地，与电弧触指4a在第二冲击区7b上的滑移相反，电弧触指4a在与第二电 弧接触件4b的第一冲击之后也可向上跳动，使得对第二电弧接触件4b的接触丧失。当后 者沿箭头7a的方向进一步移动时，它可能没有对第一冲击区7a的任何进一步接触，而是直 接与接触区8接触。
[0032] 在电气开关装置1的另一个实施例中，接触区8通过第二平面表面来形成，其相对 纵轴z沿与第一冲击区7a的倾斜方向相反的角方向倾斜。如所述，接触区8倾斜补偿角 3，其在电气开关装置1处于闭合配置时能够基本上等于电弧触指4a的偏转角。换言之， 补偿角0在取得静态闭合位置时能够等于电弧触指4a的最大偏转角。其优点在于，接触 区8具有与第二电弧接触件4b的最大接触区，因为在电弧触指4a的转储位置中，接触区8 与第二电弧接触件4b的外表面平行。但是，接触表面8也可相对纵轴z是平行的，或者可 具有另一种倾斜或形状，这取决于电弧触指4a和第二电弧接触件4b的构造和倾斜。要注 意，术语"角方向"在本发明的意义上表示顺时针或逆时针方向。
[0033] 在实施例中，第一冲击区7a与接触区8之间的第一过渡区10成弧形。因此，电弧 触指4a的跳动在紧接第二电弧接触件4b的第二冲击区7b丧失与第一冲击区7a的接触之 后在电气开关装置1的闭合过程期间被避免或者至少为最小。在其他实施例中，第二电弧 接触件4b的配套第二过渡表面也成弧形，以便提供到接触区8的最平滑可能过渡。
[0034] 图4示出相对轴向闭合速率Va及其矢量分量的矢量图，以及图5示出径向速度Vr 及其矢量分量的矢量图。下面论述确定电弧触指4a的倾角a与径向位移之间的关系的等 式。有利地，第一冲击区7a相对纵轴z的倾角通过下式给出：
其中d是电弧触指4a的径向位移，m是电弧触指4a的质量，k是电弧触指4a的指刚 度，Va是第二电弧接触件4b在冲击时相对于第一电弧接触件的相对轴向速率，以及a是 冲击表面7a的倾角。具体来说，径向位移不大于电弧触指4a的径向间隙dmax。径向间隙 dmax表示沿电弧触指4a的偏转方向的可用自由空间（或者最大径向偏转幅度）。
[0035]假定电弧触指4a在空间中完全固定，电弧触指4a与第二电弧接触件4b之间的相 对速率能够被理解为绝对速率。这还考虑电弧接触件在闭合过程的过程中均朝彼此移动。 在本例中，电弧触指4a的轴向速率为零，使得总绝对速率是第二电弧触指4b的轴向速率 Va。相对来说，电弧触指4a"看到"相对速率Vr与第一冲击区7a的平面垂直。集中于这个 相对速率Vr，它能够进一步划分为其分量（图5)，其相对径向速率Vrr是特别关注的。相 对径向速率Vrr能够从矢量图和三角函数按下式来得出：
将电弧触指的能量平衡考虑为
其中变量或常数分别在以上命名，能够看到，电弧触指4a的最大径向位移为
以及相对径向速率Vrr是倾角a的函数。考虑上述关系，结果是以上所公开的等式 (1)。因此，最大径向位移是指质量、指刚度和径向相对速率Vrr的函数。因此，已知某个电 气开关装置1的所规定相对径向速率Va并且已知最大容许位移dmax,即，保持d=〈dmax，就 有可能将倾角a选择成适合特定电气开关装置1的要求。
[0036]通过本发明，通过提供更平滑冲击，能够防止电弧接触件的触指受到闭合过程期 间的电弧接触件的冲击所引起的损坏。另一个优点在于，电弧触指的特殊形状允许相对接 触件失配的增加健壮性。要注意，本发明集中电气开关装置的于电弧接触件。但是，本文的 原理也可适用于电气开关装置的标称接触件。具体来说，标称触指可具有与电弧触指相同 的形状。还可规定第二标称接触件3b具有与第二电弧接触件4b相同形状的倾斜表面。
[0037]在另一方面，本发明还涉及如以上所公开并且在所附权利要求的任一项要求保护 的电气开关装置1的接触件布置，其中接触件布置具有纵轴z，并且包括触指4a、3a，其在自 由端包括第一冲击区7a，其中对电气开关装置1的第二接触件4b、3b的第一接触在闭合电 气开关装置1时发生，其中第一冲击区7a还通过第一平面表面（其相对纵轴z以大于零度 的倾角a来设置）来形成。
[0038]在实施例中，接触件布置的特征还在于所附权利要求的任一项的特征。
[0039]在其他实施例中，接触件布置是电弧接触件布置并且触指是电弧触指4a，和/或 接触件布置是标称接触件布置并且触指是标称触指3a。
[0040] 图6是图2和图3的重叠视图。偏转第一电弧触指4a和相应第二电弧接触件4b 通过虚线表示。如在图2、图3和图6的综合视图中能够看到，在或者接近冲击时以轴向速 率Va朝第一电弧触指4a(参见图2)移动第二电弧接触件4b。当它以轴向速率Va(其因 而可在本申请中通篇称作轴向冲击速率）来冲击所述第一电弧触指4a时，电弧触指4a通 过第二电弧接触件4b(参见图3)径向位移。要注意，为了简洁起见，已经假定第一电弧接 触件4a是静止的（速率等于零），以及只有第二电弧接触件4b以速率Va移动。如先前所 述，第一电弧接触件4a也可以是活动的，使得在这种情况下，轴向速率Va(即，轴向冲击速 率Va)是所产生速率或者合计速率（接触件4a的速率+接触件4b的速率）。技术人员知 道，高压接触件的速率对那个接触件的整个移动距离不是恒定的，因为它显然必须在其初 始位置从零加速到与配套接触件的接触的速率。但是，在这里不考虑这种加速。显然，径向 速率Va(其对于描述本发明是相干的）是冲击速率，其被认为对于图2与图3的截图之间 的时间跨度是恒定的（两个图中的相同速率数字，不表示为时间的函数）。
[0041] 图6示意示出最大间隙dmax，即，接触件4a的最大径向位移或径向偏转。假定限 定最大间隙dmax的线条上方的区域（如朝页面列举所看到）是电气开关装置1的另一部 分，其准确性质对于本发明是不相干的。发如结合等式1所述，第一电弧触指4a的径向位 移d或偏转d必须小于dmax,如图6所示，其中d仅为具有虚线的相交点下方的双箭头dmax 的分数。请注意，偏转d的径向位移通常通过d=lXsin(0)与偏转角@相关，其中1表 示从触指4a的固定点到触指4的头部区域的距离（其中冲击发生）。
[0042] 虽然示出和描述本发明的 当前优选实施例，但是清楚地理解，本发明并不局限于 此，而是可在以下权利要求书的范围之内以不同方式来实施和实践。因此，例如"优选"或 "具体"或"特别"、"有利地"等术语仅表示可选和示范实施例。
[0043] 具体来说，术语"平面"在其通常意义上被理解为与平面表面相关，S卩，与二维平坦 区域或平面相关，因此例如不包括（一维）边缘或棱线或者甚至角或弧形形状；例如又参见http://en.wiktionary.org/wiki/planar上的定义。
[0044]进一步具体来说，术语"触指"或"触指笼"表示多通常按照围绕纵轴个加长细长 径向偏转接触元件，其按照郁金香状配置围绕纵轴同心地设置。术语"触指"与接触片形成 对照并且不包括接触片，其不是细长的，而是具有对其延伸的横向的充分宽度，并且形成刀 片状宽接触区，使得单个刀片提供完全载流能力。
[0045] 参考标号列表 1 =断路器 2 =指支承 3a=第一标称接触件的触指 3b=第二标称接触件 4a=第一电弧接触件，第一电弧触指 4b=第二电弧接触件 5 =外壳，壳体 7a=第一冲击区 7b=第二冲击区 8 =接触区 9 =屏蔽 10 =第一过渡区 Va=相对径向速率 Vr=径向速率 Vrr=相对径向速率a=倾角 3 =补偿角，偏转角 z=(开关装置或者接触件布置的）纵轴d=触指的径向位移，第一电弧触指的径向偏转 dmax=触指的径向间隙，第一电弧触指的径向间隙。
【主权项】
1. 一种电气开关装置（I)，具有纵轴（Z)并且包括至少一个接触件布置，其中所述接 触件布置包括第一接触件和配套第二接触件（4b，3b)，所述第一接触件包括至少一个触指 (4a,3a), 其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述第一接触件和所述配套接触件（4a， 3b)中的至少一个可平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一接触件协作， 所述触指（4a，3a)在其自由端包括第一冲击区（7a)，其中对所述第二接触件（4b)的第 一接触在闭合所述电气开关装置（1)时发生， 其特征在于，所述第一冲击区（7a)通过相对所述纵轴（z)以大于零度的倾角（α)设 置的第一平面表面来形成。2. 如权利要求1所述的电气开关装置（1)，其中，所述至少一个接触件布置是或者包 括电弧接触件布置，所述第一接触件是或者包括其中包括至少一个电弧触指（4a)的第一 电弧接触件，以及所述配套第二接触件是或者包括匹配第二电弧接触件（4b)， 具体来说，其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述电弧接触件的至少一个可 平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一电弧接触件协作。3. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述至少一个接触件 布置是或者包括标称接触件布置，所述第一接触件是或者包括其中包括多个标称触指（3a) 并且形成相对所述纵轴（z)是同心的指笼的第一标称接触件，以及所述配套第二接触件是 或者包括配套第二标称接触件（3b), 具体来说，其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述标称接触件的至少一个可 平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一标称接触件协作。4. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一接触件包括 具有与所述触指（4a)相同形状的至少一个附加触指。5. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述触指（4a，3a)包 括接触区（8)，其中在沿所述纵轴（z)来看时，所述第一冲击区（7a)设置在所述接触区（8) 与所述触指（4a，3a)的所述自由端的尖部之间，并且当所述电气开关装置（1)闭合时，所述 触指（4a，3a)在所述接触区（8)中与所述第二配套接触件（4b，3b)的端位置中的所述第二 配套接触件（4b，3b)接触。6. 如权利要求5所述的电气开关装置（1)，其中，所述接触区（8)通过与所述纵轴（z) 平行的第二平面表面来形成，具体来说其中所述第二平面表面是二维平坦区域。7. 如权利要求5所述的电气开关装置（1)，其中，在所述电气开关装置（1)的断开配 置中，所述接触区（8)通过第二平面表面来形成，所述第二平面表面相对所述纵轴（z)沿与 所述第一冲击区（7a)的倾斜方向相反的角方向倾斜补偿角（β)，其在所述电气开关装置 (1)处于闭合配置时基本上等于所述触指（4a)的偏转角，具体来说其中所述第二平面表面 是二维平坦区域。8. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一冲击区（7a) 相对所述纵轴（z)的所述倾角（α)使得所述触指（4a，3a)的径向位移（d)由下式给出：其中d是所述电弧触指（4a，3a)的径向位移，m是所述触指（4a，3a)的质量，k是所述 触指（4a，3a)的指刚度，Va是所述第二配套接触件（4b，3b)在冲击时相对所述第一接触件 的相对轴向速率，以及α是所述冲击表面（7a)的倾角，以及 具体来说其中所述径向位移（d)选择成等于或小于所述触指（4a，3a)的径向间隙 (dmax)〇9. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置，其中，所述第二接触件（4b)在 其自由端包括第二冲击区（7b)，其中对所述触指（4a)的第一接触在闭合所述电气开关装 置（1)时发生，具体来说其中所述第二冲击区（7b)是与所述第一冲击区（7a)平行的二维 平坦区域，或者所述第二冲击区（7b)成弧形。10. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述触指（4a，3a)在 闭合所述开关装置（1)时沿径向弹性地变形。11. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述倾角（α)具有 不大于15度但是不小于5度的幅值。12. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，在所述触指（4a，3a) 上，所述第一冲击区（7a)与所述接触区（8)之间的第一过渡区（10)成弧形，和/或在所述 第二配套接触件（4b，3b)上，所述第二配套接触件（4b，3b)的配套第二过渡区成弧形。13. 如权利要求2和3以及可选的以上权利要求4-12中的任一项所述的电气开关装 置（1)，其中，所述标称触指（3a)具有与所述电弧触指（4a)相同的形状。14. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，它是接地装置、快速接地装 置、断路器、发电机断路器、开关分离器、组合分离器和接地开关或者负载断路开关。15. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一平面表面是 二维平坦区域。16. 如权利要求2所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一电弧接触件包括多个电弧 触指（4a)，其形成相对所述纵轴（z)同心的电弧触指笼，以及所述配套第二接触件是或者 包括配套第二电弧接触件（4b)。17. -种用于如以上权利要求1-16中的任一项所述的电气开关装置（1)的接触件布 置，其中，所述接触件布置具有纵轴（z)，并且包括触指（4a，3a)，其在自由端包括第一冲击 区（7a)，其中对所述电气开关装置（1)的第二配套接触件（4b，3b)的第一接触在闭合所述 电气开关装置（1)时发生， 其特征在于，所述第一冲击区（7a)通过相对所述纵轴（z)以大于零度的倾角（α)设 置的第一平面表面来形成。18. 如权利要求17所述的接触件布置，它是或者包括电弧接触件布置，并且所述触指 是或者包括电弧触指（4a),和/或它是或者包括标称接触件配置,并且所述触指是或者包 括标称触指（3a)，具体来说所述接触件布置的特征在于如以上权利要求2-16中的任一项 所述的特征。19. 如权利要求17或18所述的接触件装置，其中，所述第一平面表面是二维平坦区 域；和/或 其中所述第一接触件包括多个触指（4a，3a)，其形成相对所述纵轴（z)同心的触指笼， 以及所述配套第二接触件是或者包括配套第二电弧接触件（4b，3b)。
【专利摘要】电气开关装置(1)能够包括至少标称接触件布置，其中标称接触件布置包括至少第一标称接触件，其中包括形成相对纵轴(z)同心的指笼的多个标称触指(3a)以及至少配套第二标称接触件(3b)。它还能够包括至少电弧接触件布置，其中电弧接触件布置包括第一电弧接触件(4a)和配套第二电弧接触件(4b)，其中第一电弧接触件包括至少电弧触指(4a)。电弧触指(4a)在其自由端包括第一冲击区(7a)，其中对第二电弧接触件(4b)的第一接触在闭合电气开关装置(1)时发生，第一冲击区(7a)通过相对纵轴(z)以大于零度的倾角(α)设置的第一平面表面来形成。
【IPC分类】H01H1/38, H01H1/46, H01H1/50, H01H1/44
【公开号】CN104885174
【申请号】CN201380059246
【发明人】F.皮苏, J.科斯托维, S.科蒂莱恩, T.苏特兰德
【申请人】Abb 技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年11月8日
【公告号】EP2920802A1, US20150248976, WO2014075992A1
【技术领域】
[0001] 本发明涉及中压和高压开关技术领域，并且涉及如独立权利要求所述的电气开关 装置和接触布置，具体供用作输电或配电系统中的接地开关、快速接地开关、分离器、组合 分离器和接地开关、负载断路开关、断路器或发电机断路器。
【背景技术】
[0002] 电气开关装置是中压和高压开关应用领域中众所周知的。它们例如用于在电气故 障发生时中断电流。作为电气开关装置的示例，断路器的任务是断开接触件并且将它们保 持相互远离，以便避免电流，即使高电位源于电气故障本身。为了便于本公开，术语"中压" 表示从1kv至72. 5kV的电压，以及术语"高压"表示高于72. 5kV的电压。电气开关装 置、例如断路器可能必须能够携带5000A至6300A的高标称电流，并且在550kV至1200 kV的极高电压下开/关63kA至80kA的极高短路电流。
[0003] 由于高标称电流，当今的电气开关装置要求用于标称电流的许多所谓的标称触 指。当分离（断开）电气开关装置中的标称或短路电流时，电流从电气开关装置的标称接 触件换向到其电弧接触件。因此，当连接（闭合）电气开关装置的标称接触件时，也连接电 弧接触件。它们通常包括：作为第一电弧接触件的电弧触指，其围绕电气开关装置的纵轴设 置在所谓的电弧指笼（fingercage)中；以及作为第二电弧接触件的棒，其被驱入指笼中。
[0004] 按照电气开关装置的规范，标称和电弧接触件的断开和闭合过程必须以预定义速 度执行。特别在电气开关装置的闭合期间，电弧触指经受到来的棒所引起的冲击。对电弧 触指起作用的冲击力取决于触指和棒的相对闭合速度。因此，速度越高，则对电弧触指起作 用的力越高。但是，预期高接触速度，因为它改进电气开关装置的性能。由于对电弧触指起 作用的更高冲击力，电弧触指可遭遇永久变形或者可能断裂。例如，它们可相对纵轴径向向 外变形，或者可能破碎。电弧触指与第二电弧接触件之间的接触力必须足够高，以确保良好 电接触。最终，因变形而不再满足与接触力有关的要求。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个目的是在健壮性方面通过防止对其触指的损坏来增强电气开关装 置。
[0006] 此目的通过一项或多项独立权利要求的特征得到解决。在从属权利要求和权利要 求组合以及在结合附图的描述中公开实施例。
[0007] 电气开关装置包括至少一个接触件布置。接触件布置包括第一接触件和配套第二 接触件，其中第一接触件包括至少一个触指。为了闭合和断开电气开关装置，接触件的至少 一个可平行于纵轴活动，并且与另一接触件协作。触指在其自由端包括第一冲击区，其中对 第二配套接触件的第一接触在闭合电气开关装置时发生。第一冲击区通过相对纵轴以大于 零度的倾角a设置的第一平面表面来形成。这种倾角a为正符号，在沿着朝触指的自由 端的轴向z观看时，第一平面表面沿径向向外方向、即逐渐离开纵轴z或者按照在倾角或开 度角a下的开放方式延伸。请注意，电气开关装置的纵轴z也是接触件布置的纵轴z，无论 它属于电弧接触件布置还是标称接触件布置。
[0008] 将触指设计成具有倾斜平面第一冲击区（即，倾斜成使得实现触指朝其活动端的 断开）的优点在于，在保持两个电弧接触件之间的所需接触力的同时减少冲击应力。
[0009] 在实施例中，至少一个接触件布置是或者包括电弧接触件布置，第一接触件是或 者包括第一电弧接触件（其中包括至少一个电弧触指），以及配套第二接触件是或者包括 匹配第二电弧接触件。具体来说，为了闭合和断开电气开关装置，电弧接触件的至少一个可 平行于纵轴活动，并且与另一电弧接触件协作。
[0010] 在备选或补充实施例中，至少一个接触件布置是或者包括标称接触件布置，第一 接触件是或者包括第一标称接触件（其中包括多个标称触指并且形成相对纵轴是同心的 指笼），以及配套第二接触件是或者包括配套第二标称接触件。具体来说，为了闭合和断开 电气开关装置，标称接触件的至少一个可平行于纵轴活动，并且与另一标称接触件协作。
[0011] 在一实施例中，电弧触指包括接触区。在沿纵轴Z来看时，第一冲击区设置在接触 区与第一触指的自由端的尖部之间。当电气开关装置闭合时，电弧触指在接触区中与第二 电弧接触件的端位置中的第二电弧接触件相接触。接触区通过第二平面表面（其在本发明 的一个实施例中能够与纵轴平行）来形成。
[0012] 在本发明的一个实施例中，第二平面表面（即，接触区）相对纵轴沿与第一冲击区 的倾斜方向相对的角方向来倾斜某个补偿角或缩小角0，其中"缩小"表示在没纵轴Z朝触 指的自由端来看时径向靠拢。当电气开关装置处于闭合配置时，补偿角0能够基本上等于 电弧触指的偏转角。通过将接触区设计成按照上述方式倾斜，确保两个电弧接触件之间的 良好电接触。
[0013] 这种布置有利地将电弧接触件的第一冲击区与实际电接触区分离。因此，电接触 区能够按照所需电参数来设计，而无需考虑与两个电弧接触件的冲击相关的要求。
[0014] 如果第二电弧接触件在其自由端包括第二冲击区（其中对电弧触指的第一接触 在闭合电气开关装置时发生），则它是特别有利的，其中第二冲击区与第一冲击区平行。第 二电弧接触件的这种形成进一步降低电弧接触件的闭合期间的冲击应力。
[0015] 具体来说，提供在冲击期间与第二相同倾斜二维延迟和平坦冲击区进行协作的第 一倾斜二维延迟和平坦冲击区允许将冲击力均匀地分布于较大的二维表面，并且同时允许 第一与第二冲击区之间的滑行。这个概念与弧形冲击区形成对照，其促成在变化冲击角度 下的滑行，但是生成一维或者甚至点状冲击区域（其引起对冲击第一接触件和匹配第二接 触件的极_应力）。
[0016] 此外，有利的是，在电弧触指上，第一冲击区与接触区之间的第一过渡区成弧形， 和/或在第二电弧接触件上，第二电弧接触件的配套第二过渡区成弧形。这样，闭合过程期 间的冲击阶段到闭合配置的第二电弧接触件的端位置之间的过渡更平滑，使得电弧触指的 跳动效应能够降低、最小化或者甚至避免。
[0017] 在一实施例中，标称触指具有与一个或多个电弧触指相同的形状。
【附图说明】
[0018] 本发明的其他实施例、优点和应用产生于从属权利要求以及现在通过附图的以下 描述。附图不出： 图1是高压断路器的简化基本实施例的局部截面图； 图2是闭合之前的第一电弧接触件的电弧触指和第二电弧接触件的局部截面图； 图3是闭合期间、图2的电弧触指和第二电弧接触件的局部截面图； 图4是第二电弧接触件及其组件的闭合速度的矢量图； 图5是第二电弧接触件及其组件的径向速度的矢量图；以及 图6是图2和图3的重叠视图。
【具体实施方式】
[0019] 对于具有标称接触件和电弧接触件的高压断路器的示例来描述本发明，但是以下 所述的原理也适用于本发明在例如在开头提到的类型的其他开关装置中（例如在接地开 关、快速接地开关、分离器、组合分离器和接地开关、负载断路开关、发电机断路器中以及一 般在高压或中压的任何开关中）的使用。具体来说，本发明在只具有电弧接触件布置、只具 有标称接触件布置或者具有电弧接触件系统和标称接触件系统的开关中完全适用。电弧接 触件布置将包含第一电弧接触件，其中包括至少一个电弧触指4a和配套第二电弧接触件 4b，其相互之间是活动的。标称接触件布置将包含第一标称接触件，其中包括多个标称触指 3a和配套第二电弧接触件3b，其相互之间是活动的。
[0020] 图1示出闭合配置的高压断路器la的简化基本实施例的局部截面图。图1中， "局部截面图"表示为了清楚起见，仅示出断路器的一段的上半部。装置以及因此其（一个 或多个）电弧或标称接触件布置绕纵轴z是旋转对称的。下面仅描述断路器la中与本发 明相关的元件。图中存在的其他元件对于了解本发明不是相干的，并且是高压电气工程中 的技术人员已知的。
[0021] 如本文所使用的"闭合配置"表示断路器的标称接触件和/或电弧接触件是闭合 的。相应地，如本文所使用的"断开配置"表示断路器的标称接触件和/或电弧接触件是断 开的。
[0022] 断路器la包括由外壳或壳体5(其通常是围绕纵轴z的圆筒形）所包围的室。它还 包括通过第一标称接触件（其中包括多个触指3a，为了清楚起见在这里仅示出其中之一） 所形成的标称接触件布置。标称接触件布置作为围绕纵轴z的指笼来形成。屏蔽9能够围 绕指笼来设置。标称接触件布置还包括第二配套接触件3b，其通常是金属管。触指3a和第 二接触件3b相互之间从图1所示的闭合配置（其中它们相互电接触）到断开配置（其中 它们相互分开）（反过来也是一样）是活动的。还有可能的是，只有接触件3a、3b其中之一 与纵轴z平行地移动，而另一接触件3b、3a沿纵轴z是静止的。
[0023] 触指3a附连到或者是指支承2、特别是金属支承圆筒2的一部分。
[0024] 断 路器la还包括通过第一电弧接触件4a和第二电弧接触件4b所形成的电弧接 触件布置。
[0025] 在开关装置的一个实施例中，第一标称接触件和第二电弧接触件4a相互之间可 以是活动的，以及第二标称接触件3b和第二电弧接触件4b也是。在开关装置的另一个实 施例中，第一标称接触件和第一电弧接触件4a相互之间不是活动的。按照同样方式，第二 标称接触件3b和第二电弧接触件4b相互之间不是活动。为了便于说明本发明，采取后一 实施例，并且假定只有第二标称接触件3b和第二电弧接触件4b是活动的，以及指笼和第一 电弧接触件4a沿z轴是静止的。
[0026] 图2示出闭合过程中的第一电弧接触件的电弧触指4a(其可整体上表示为4a)和 第二电弧接触件4b的局部截面图。
[0027] 第二电弧接触件4b以相对轴向速率Va沿相对于表示纵轴z的箭头相反的方向移 动。
[0028] 电弧触指4a具有第一冲击区7a，以及第二电弧接触件4b具有第二冲击区7b，其 相互平行。两个冲击区7a、7b均具有相对纵轴z的倾角a，其通过虚线示出。有利地，倾 角a具有不超过15度但不小于5度的幅值。但是，在另一个实施例中，第二冲击区7b也 可以是弧形的，或者具有另一种形状。
[0029] 此外，电弧触指4a具有接触区8,其在电气开关装置1的断开配置中通过第二平面 表面来形成。平面表面相对纵轴z沿与第一冲击区7a的倾斜方向相反的角方向倾斜某个 补偿角0。当电气开关装置1处于闭合配置时，补偿角0基本上等于电弧触指4a的偏转 角。偏转角能够在图3中看到，并且也具有参考标号3。下面将相对图3来说明本发明的 这个方面。要注意，术语"平面表面"在本发明的意义上还包括不超过10度的曲率。此外， "平面表面"将仅包含真正平坦或者基本上平面表面区域，而将不包括弧形或者仅无限小的 平面表面区域。
[0030] 图3示出闭合期间、图2的电弧触指4a和第二电弧接触件4b的局部截面图。如 能够看到，第二电弧接触件4b(其移动到图中的左边）以其第一冲击区7a接触到电弧触指 4a，从而在第二电弧接触件4b的第二冲击区7b上向上滑动。偏转角3将增加，直到第二 电弧接触件4b的第二冲击区7b到达电弧触指4a的第一冲击区7a的下端。然后，第二电 弧接触件4b在接触区8之上继续滑动，直至到达其闭合配置中的端位置。在这个端位置， 接触区8位于第二电弧触指4b的顶部，如图3的视图所示或者从图3的视图可推断。在这 个图3中，因简洁起见，偏转电弧触指4a示为笔直的。实际上，它能够相对图取向朝顶部略 微弯曲。由于其弹性，电弧触指4a将弹力施加到第二电弧接触件4b上，因而确保良好电接 触。
[0031] 备选地，与电弧触指4a在第二冲击区7b上的滑移相反，电弧触指4a在与第二电 弧接触件4b的第一冲击之后也可向上跳动，使得对第二电弧接触件4b的接触丧失。当后 者沿箭头7a的方向进一步移动时，它可能没有对第一冲击区7a的任何进一步接触，而是直 接与接触区8接触。
[0032] 在电气开关装置1的另一个实施例中，接触区8通过第二平面表面来形成，其相对 纵轴z沿与第一冲击区7a的倾斜方向相反的角方向倾斜。如所述，接触区8倾斜补偿角 3，其在电气开关装置1处于闭合配置时能够基本上等于电弧触指4a的偏转角。换言之， 补偿角0在取得静态闭合位置时能够等于电弧触指4a的最大偏转角。其优点在于，接触 区8具有与第二电弧接触件4b的最大接触区，因为在电弧触指4a的转储位置中，接触区8 与第二电弧接触件4b的外表面平行。但是，接触表面8也可相对纵轴z是平行的，或者可 具有另一种倾斜或形状，这取决于电弧触指4a和第二电弧接触件4b的构造和倾斜。要注 意，术语"角方向"在本发明的意义上表示顺时针或逆时针方向。
[0033] 在实施例中，第一冲击区7a与接触区8之间的第一过渡区10成弧形。因此，电弧 触指4a的跳动在紧接第二电弧接触件4b的第二冲击区7b丧失与第一冲击区7a的接触之 后在电气开关装置1的闭合过程期间被避免或者至少为最小。在其他实施例中，第二电弧 接触件4b的配套第二过渡表面也成弧形，以便提供到接触区8的最平滑可能过渡。
[0034] 图4示出相对轴向闭合速率Va及其矢量分量的矢量图，以及图5示出径向速度Vr 及其矢量分量的矢量图。下面论述确定电弧触指4a的倾角a与径向位移之间的关系的等 式。有利地，第一冲击区7a相对纵轴z的倾角通过下式给出：
其中d是电弧触指4a的径向位移，m是电弧触指4a的质量，k是电弧触指4a的指刚 度，Va是第二电弧接触件4b在冲击时相对于第一电弧接触件的相对轴向速率，以及a是 冲击表面7a的倾角。具体来说，径向位移不大于电弧触指4a的径向间隙dmax。径向间隙 dmax表示沿电弧触指4a的偏转方向的可用自由空间（或者最大径向偏转幅度）。
[0035]假定电弧触指4a在空间中完全固定，电弧触指4a与第二电弧接触件4b之间的相 对速率能够被理解为绝对速率。这还考虑电弧接触件在闭合过程的过程中均朝彼此移动。 在本例中，电弧触指4a的轴向速率为零，使得总绝对速率是第二电弧触指4b的轴向速率 Va。相对来说，电弧触指4a"看到"相对速率Vr与第一冲击区7a的平面垂直。集中于这个 相对速率Vr，它能够进一步划分为其分量（图5)，其相对径向速率Vrr是特别关注的。相 对径向速率Vrr能够从矢量图和三角函数按下式来得出：
将电弧触指的能量平衡考虑为
其中变量或常数分别在以上命名，能够看到，电弧触指4a的最大径向位移为
以及相对径向速率Vrr是倾角a的函数。考虑上述关系，结果是以上所公开的等式 (1)。因此，最大径向位移是指质量、指刚度和径向相对速率Vrr的函数。因此，已知某个电 气开关装置1的所规定相对径向速率Va并且已知最大容许位移dmax,即，保持d=〈dmax，就 有可能将倾角a选择成适合特定电气开关装置1的要求。
[0036]通过本发明，通过提供更平滑冲击，能够防止电弧接触件的触指受到闭合过程期 间的电弧接触件的冲击所引起的损坏。另一个优点在于，电弧触指的特殊形状允许相对接 触件失配的增加健壮性。要注意，本发明集中电气开关装置的于电弧接触件。但是，本文的 原理也可适用于电气开关装置的标称接触件。具体来说，标称触指可具有与电弧触指相同 的形状。还可规定第二标称接触件3b具有与第二电弧接触件4b相同形状的倾斜表面。
[0037]在另一方面，本发明还涉及如以上所公开并且在所附权利要求的任一项要求保护 的电气开关装置1的接触件布置，其中接触件布置具有纵轴z，并且包括触指4a、3a，其在自 由端包括第一冲击区7a，其中对电气开关装置1的第二接触件4b、3b的第一接触在闭合电 气开关装置1时发生，其中第一冲击区7a还通过第一平面表面（其相对纵轴z以大于零度 的倾角a来设置）来形成。
[0038]在实施例中，接触件布置的特征还在于所附权利要求的任一项的特征。
[0039]在其他实施例中，接触件布置是电弧接触件布置并且触指是电弧触指4a，和/或 接触件布置是标称接触件布置并且触指是标称触指3a。
[0040] 图6是图2和图3的重叠视图。偏转第一电弧触指4a和相应第二电弧接触件4b 通过虚线表示。如在图2、图3和图6的综合视图中能够看到，在或者接近冲击时以轴向速 率Va朝第一电弧触指4a(参见图2)移动第二电弧接触件4b。当它以轴向速率Va(其因 而可在本申请中通篇称作轴向冲击速率）来冲击所述第一电弧触指4a时，电弧触指4a通 过第二电弧接触件4b(参见图3)径向位移。要注意，为了简洁起见，已经假定第一电弧接 触件4a是静止的（速率等于零），以及只有第二电弧接触件4b以速率Va移动。如先前所 述，第一电弧接触件4a也可以是活动的，使得在这种情况下，轴向速率Va(即，轴向冲击速 率Va)是所产生速率或者合计速率（接触件4a的速率+接触件4b的速率）。技术人员知 道，高压接触件的速率对那个接触件的整个移动距离不是恒定的，因为它显然必须在其初 始位置从零加速到与配套接触件的接触的速率。但是，在这里不考虑这种加速。显然，径向 速率Va(其对于描述本发明是相干的）是冲击速率，其被认为对于图2与图3的截图之间 的时间跨度是恒定的（两个图中的相同速率数字，不表示为时间的函数）。
[0041] 图6示意示出最大间隙dmax，即，接触件4a的最大径向位移或径向偏转。假定限 定最大间隙dmax的线条上方的区域（如朝页面列举所看到）是电气开关装置1的另一部 分，其准确性质对于本发明是不相干的。发如结合等式1所述，第一电弧触指4a的径向位 移d或偏转d必须小于dmax,如图6所示，其中d仅为具有虚线的相交点下方的双箭头dmax 的分数。请注意，偏转d的径向位移通常通过d=lXsin(0)与偏转角@相关，其中1表 示从触指4a的固定点到触指4的头部区域的距离（其中冲击发生）。
[0042] 虽然示出和描述本发明的 当前优选实施例，但是清楚地理解，本发明并不局限于 此，而是可在以下权利要求书的范围之内以不同方式来实施和实践。因此，例如"优选"或 "具体"或"特别"、"有利地"等术语仅表示可选和示范实施例。
[0043] 具体来说，术语"平面"在其通常意义上被理解为与平面表面相关，S卩，与二维平坦 区域或平面相关，因此例如不包括（一维）边缘或棱线或者甚至角或弧形形状；例如又参见http://en.wiktionary.org/wiki/planar上的定义。
[0044]进一步具体来说，术语"触指"或"触指笼"表示多通常按照围绕纵轴个加长细长 径向偏转接触元件，其按照郁金香状配置围绕纵轴同心地设置。术语"触指"与接触片形成 对照并且不包括接触片，其不是细长的，而是具有对其延伸的横向的充分宽度，并且形成刀 片状宽接触区，使得单个刀片提供完全载流能力。
[0045] 参考标号列表 1 =断路器 2 =指支承 3a=第一标称接触件的触指 3b=第二标称接触件 4a=第一电弧接触件，第一电弧触指 4b=第二电弧接触件 5 =外壳，壳体 7a=第一冲击区 7b=第二冲击区 8 =接触区 9 =屏蔽 10 =第一过渡区 Va=相对径向速率 Vr=径向速率 Vrr=相对径向速率a=倾角 3 =补偿角，偏转角 z=(开关装置或者接触件布置的）纵轴d=触指的径向位移，第一电弧触指的径向偏转 dmax=触指的径向间隙，第一电弧触指的径向间隙。
【主权项】
1. 一种电气开关装置（I)，具有纵轴（Z)并且包括至少一个接触件布置，其中所述接 触件布置包括第一接触件和配套第二接触件（4b，3b)，所述第一接触件包括至少一个触指 (4a,3a), 其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述第一接触件和所述配套接触件（4a， 3b)中的至少一个可平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一接触件协作， 所述触指（4a，3a)在其自由端包括第一冲击区（7a)，其中对所述第二接触件（4b)的第 一接触在闭合所述电气开关装置（1)时发生， 其特征在于，所述第一冲击区（7a)通过相对所述纵轴（z)以大于零度的倾角（α)设 置的第一平面表面来形成。2. 如权利要求1所述的电气开关装置（1)，其中，所述至少一个接触件布置是或者包 括电弧接触件布置，所述第一接触件是或者包括其中包括至少一个电弧触指（4a)的第一 电弧接触件，以及所述配套第二接触件是或者包括匹配第二电弧接触件（4b)， 具体来说，其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述电弧接触件的至少一个可 平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一电弧接触件协作。3. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述至少一个接触件 布置是或者包括标称接触件布置，所述第一接触件是或者包括其中包括多个标称触指（3a) 并且形成相对所述纵轴（z)是同心的指笼的第一标称接触件，以及所述配套第二接触件是 或者包括配套第二标称接触件（3b), 具体来说，其中为了闭合和断开所述电气开关装置（1)，所述标称接触件的至少一个可 平行于所述纵轴（z)活动，并且与另一标称接触件协作。4. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一接触件包括 具有与所述触指（4a)相同形状的至少一个附加触指。5. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述触指（4a，3a)包 括接触区（8)，其中在沿所述纵轴（z)来看时，所述第一冲击区（7a)设置在所述接触区（8) 与所述触指（4a，3a)的所述自由端的尖部之间，并且当所述电气开关装置（1)闭合时，所述 触指（4a，3a)在所述接触区（8)中与所述第二配套接触件（4b，3b)的端位置中的所述第二 配套接触件（4b，3b)接触。6. 如权利要求5所述的电气开关装置（1)，其中，所述接触区（8)通过与所述纵轴（z) 平行的第二平面表面来形成，具体来说其中所述第二平面表面是二维平坦区域。7. 如权利要求5所述的电气开关装置（1)，其中，在所述电气开关装置（1)的断开配 置中，所述接触区（8)通过第二平面表面来形成，所述第二平面表面相对所述纵轴（z)沿与 所述第一冲击区（7a)的倾斜方向相反的角方向倾斜补偿角（β)，其在所述电气开关装置 (1)处于闭合配置时基本上等于所述触指（4a)的偏转角，具体来说其中所述第二平面表面 是二维平坦区域。8. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一冲击区（7a) 相对所述纵轴（z)的所述倾角（α)使得所述触指（4a，3a)的径向位移（d)由下式给出：其中d是所述电弧触指（4a，3a)的径向位移，m是所述触指（4a，3a)的质量，k是所述 触指（4a，3a)的指刚度，Va是所述第二配套接触件（4b，3b)在冲击时相对所述第一接触件 的相对轴向速率，以及α是所述冲击表面（7a)的倾角，以及 具体来说其中所述径向位移（d)选择成等于或小于所述触指（4a，3a)的径向间隙 (dmax)〇9. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置，其中，所述第二接触件（4b)在 其自由端包括第二冲击区（7b)，其中对所述触指（4a)的第一接触在闭合所述电气开关装 置（1)时发生，具体来说其中所述第二冲击区（7b)是与所述第一冲击区（7a)平行的二维 平坦区域，或者所述第二冲击区（7b)成弧形。10. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述触指（4a，3a)在 闭合所述开关装置（1)时沿径向弹性地变形。11. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述倾角（α)具有 不大于15度但是不小于5度的幅值。12. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，在所述触指（4a，3a) 上，所述第一冲击区（7a)与所述接触区（8)之间的第一过渡区（10)成弧形，和/或在所述 第二配套接触件（4b，3b)上，所述第二配套接触件（4b，3b)的配套第二过渡区成弧形。13. 如权利要求2和3以及可选的以上权利要求4-12中的任一项所述的电气开关装 置（1)，其中，所述标称触指（3a)具有与所述电弧触指（4a)相同的形状。14. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，它是接地装置、快速接地装 置、断路器、发电机断路器、开关分离器、组合分离器和接地开关或者负载断路开关。15. 如以上权利要求中的任一项所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一平面表面是 二维平坦区域。16. 如权利要求2所述的电气开关装置（1)，其中，所述第一电弧接触件包括多个电弧 触指（4a)，其形成相对所述纵轴（z)同心的电弧触指笼，以及所述配套第二接触件是或者 包括配套第二电弧接触件（4b)。17. -种用于如以上权利要求1-16中的任一项所述的电气开关装置（1)的接触件布 置，其中，所述接触件布置具有纵轴（z)，并且包括触指（4a，3a)，其在自由端包括第一冲击 区（7a)，其中对所述电气开关装置（1)的第二配套接触件（4b，3b)的第一接触在闭合所述 电气开关装置（1)时发生， 其特征在于，所述第一冲击区（7a)通过相对所述纵轴（z)以大于零度的倾角（α)设 置的第一平面表面来形成。18. 如权利要求17所述的接触件布置，它是或者包括电弧接触件布置，并且所述触指 是或者包括电弧触指（4a),和/或它是或者包括标称接触件配置,并且所述触指是或者包 括标称触指（3a)，具体来说所述接触件布置的特征在于如以上权利要求2-16中的任一项 所述的特征。19. 如权利要求17或18所述的接触件装置，其中，所述第一平面表面是二维平坦区 域；和/或 其中所述第一接触件包括多个触指（4a，3a)，其形成相对所述纵轴（z)同心的触指笼， 以及所述配套第二接触件是或者包括配套第二电弧接触件（4b，3b)。
【专利摘要】电气开关装置(1)能够包括至少标称接触件布置，其中标称接触件布置包括至少第一标称接触件，其中包括形成相对纵轴(z)同心的指笼的多个标称触指(3a)以及至少配套第二标称接触件(3b)。它还能够包括至少电弧接触件布置，其中电弧接触件布置包括第一电弧接触件(4a)和配套第二电弧接触件(4b)，其中第一电弧接触件包括至少电弧触指(4a)。电弧触指(4a)在其自由端包括第一冲击区(7a)，其中对第二电弧接触件(4b)的第一接触在闭合电气开关装置(1)时发生，第一冲击区(7a)通过相对纵轴(z)以大于零度的倾角(α)设置的第一平面表面来形成。
【IPC分类】H01H1/38, H01H1/46, H01H1/50, H01H1/44
【公开号】CN104885174
【申请号】CN201380059246
【发明人】F.皮苏, J.科斯托维, S.科蒂莱恩, T.苏特兰德
【申请人】Abb 技术有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2013年11月8日
【公告号】EP2920802A1, US20150248976, WO2014075992A1
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