真空自动继电器.pdf

本发明涉及一种真空自动继电器，其包括适合于连接到第一导电体上的第一连接部分；机械地连接到第一连接部分上的第二连接部分；和连接在第一与第二连接部分之间的臂。第二连接部分适合于连接到第二导电体上。所述臂包括具有触头的真空瓶部分，所述触头可移动地彼此接触和脱离接触，用于分别使第一和第二连接部分彼此电连接和断开。所述臂可移动地将真空瓶部分从一个连接部分上电断开。

1.  一种真空自动继电器，包括：
第一连接部分，其适合于连接到第一导电体上；
第二连接部分，其机械地连接到该第一连接部分上，其中该第二连接部分适合于连接到第二导电体上；以及
臂，其连接在该第一和第二连接部分之间，其中该臂包括具有触头的真空瓶部分，所述触头可移动地彼此进入或脱离接触，以分别用于使该第一和第二连接部分彼此电连接和断开，并且其中该臂是可移动的，以将该真空瓶部分从该连接部分中的一个上电断开。

2.  如权利要求1所述的真空自动继电器，其中该真空自动继电器包括框架，该框架具有所述第一与第二连接部分和至少一个电绝缘部分，该电绝缘部分在结构上将该第一连接部分连接到该第二连接部分上。

3.  如权利要求1所述的真空自动继电器，还包括用于控制该真空瓶部分中的触头的打开和闭合的部分。

4.  如权利要求1所述的真空自动继电器，其中用于控制该真空瓶部分中的触头的打开和闭合的该部分包括感应耦合电源模块、自动继电器电子控制模块和电容性放电与螺线管致动模块。

5.  如权利要求1所述的真空自动继电器，其中该臂通过连接平台可枢转地连接到该第一连接部分上。

6.  如权利要求1所述的真空自动继电器，其中该臂包括可活动地连接到该第一连接部分上的第一端部，和可去除地连接到该第二连接部分上的相对的第二端部。

7.  如权利要求1所述的真空自动继电器，还包括用于打开和闭合该第一和第二连接部分之间的电路的第一装置，其包括该真空瓶部分的触头，该触头是可移动的，以彼此进入和脱离电连接。

8.  如权利要求7所述的真空自动继电器，还包括用于打开和闭合该第一和第二连接部分之间的电路的第二装置，其中该第二装置包括用于手动地将该真空瓶部分的端部和该连接部分中的一个连接和断开的装置。

9.  如权利要求1所述的真空自动继电器，还包括用于与另一个设备通信的通信器。

10.  一种真空自动继电器，包括：
框架，其包括适合于连接到高架导电体上的第一与第二部分和位于该第一与第二部分之间的电绝缘器，该电绝缘器将该第一与第二部分彼此电绝缘；
枢转臂，其可以电气地连接和断开该第一和第二部分，该枢转臂包括真空瓶部分；以及
该真空自动继电器上的电子控制器，该电子控制器电连接到该真空瓶部分上。

11.  如权利要求10所述的真空自动继电器，其中该真空瓶部分包括各电连接到该电子控制器上的电触点。

12.  如权利要求10所述的真空自动继电器，其中该电子控制器包括从下面的组中选择的部分，该组包括感应耦合电源模块、自动继电器电子控制模块、电容放电与螺线管致动模块和电枢机构，该电枢机构将该电容放电与螺线管致动模块的螺线管连接到该真空瓶中的电触点中的一个上。

13.  如权利要求12所述的真空自动继电器，其中该感应耦合电源模块包括电压监控部分和电流互感器。

14.  一种真空自动继电器，包括：
第一系统，其用于打开和闭合该真空自动继电器的两个连接部分之间的电路，该第一系统包括具有触头的真空瓶部分，该触头是可移动的，以彼此进入和脱离电连接；以及
第二系统，其用于打开和闭合该两个连接部分之间的电路，其中该第二系统包括用于手动地将该真空瓶部分的端部与该连接部分中的第二个连接和断开的系统。

15.  如权利要求14所述的真空自动继电器，其中该第一系统包括感应耦合电源模块、自动继电器电子控制模块、电容放电与螺线管致动模块和电枢机构，该电枢机构将该电容放电与螺线管致动模块的螺线管连接到该真空瓶部分中的触头中的一个上。

16.  如权利要求14所述的真空自动继电器，其中该第二系统包括连接在该两个连接部分之间的臂部分，该臂部分包括该真空瓶部分，该真空瓶部分的端部包括该臂的第二端部，并且该臂的第一端部可活动地连接到该连接部分中的第一个上。

17.  如权利要求16所述的真空自动继电器，其中该臂的第一端部可枢转地连接到从该第一连接部分上延伸的平台。

18.  一种制造真空自动继电器的方法，包括：
提供框架，其具有适合于连接到第一导体上的第一部分、适合于连接到第二导体上的第二部分和在该第一与第二部分之间将该第一与第二部分彼此电绝缘的电绝缘器；以及
将真空自动继电器部分连接到该第一和第二部分之间的该框架上，其中该真空自动继电器部分具有第二端部，该第二端部可去除地连接到该第二部分上，从而用户可以通过机械地将该真空自动继电器部分与该第二部分断开来手动地将该第一和第二部分从彼此电连接中断开。

19.  如权利要求18所述的方法，其中将该真空自动继电器部分连接到该框架上包括将该真空自动继电器部分的第一端部可枢转地安装到该框架上。

20.  如权利要求18所述的方法，还包括通过电枢机构将该真空自动继电器部分的触头连接到控制器的螺线管上。

21.  一种打开真空自动继电器中的电路的方法，包括：
制造如权利要求18所述的真空自动继电器；
通过分开该真空自动继电器部分内部的接触来自动地打开该电路；
另外地或替换地，手动将该真空自动继电器部分的端部与该第二部分断开。

真空自动继电器
技术领域
本发明涉及一种电连接系统，且更特别是涉及一种用于打开或闭合导体之间的电路的装置。
背景技术
美国专利3,727,019公开了一种真空型断路器。在高架的高压配电线的区域内，有时在配电杆上使用真空自动继电器以将导电体相互连接，并且允许基于预定状态来自动打开导体之间的电路负载断开器。所述传统的高架真空自动继电器没有串联(in-line)结构，并且代之以必须通过具有安装构件(如，附着于杆上的支撑平台)的配电杆来支撑。俄亥俄州克利夫兰的Joslyn Hi-Voltage出售的三相真空自动继电器被称为TRIMOD 300。例如，已知了设计成能安装在现有电力线上并且物理地打开未供电(亦称空载断开)的电力线的用于配电线的串联断开组件，例如宾夕法尼亚的Harrisburg的Amp公司生产的AMPACT 83881。然而，所述串联断开组件不包括自动类型的真空自动继电器结构。
存在降低与将真空自动继电器安装到高压高架配电杆上有关的成本和重量的需求。现有的高架真空自动继电器是被着重绝缘的，并且通常包括电接地构件、惰性气体绝缘体、支承箱等。还希望确定性地给用户指示出在预定的或要求的维修期间真空自动继电器处于打开状态，在该处可以获得可见的空隙。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种真空自动继电器，其包括适合于连接到第一导电体上的第一连接部分；机械地连接到第一连接部分上的第二连接部分；和连接在第一和第二连接部分之间的臂。第二连接部分适合于连接到第二导电体上。所述臂包括具有触头的真空瓶部分，所述触头可移动地彼此接触和脱离接触，用于分别使第一和第二连接部分彼此电连接和断开。所述臂可移动地将真空瓶部分从一个连接部分上电气地断开。
根据本发明的另一方面，提供了一种真空自动继电器，其包括用于打开和闭合真空自动继电器的两个连接部分之间的电路的第一系统和用于打开和闭合真空自动继电器的两个连接部分之间的电路的第二系统。第一系统包括具有触头的真空瓶部分，所述触头可移动地彼此进入和脱离电连接。第二系统包括用于手动地连接和断开连接部分中的第二个的真空瓶部分的一端部的系统。
根据本发明的另一方面，提供了一种真空自动继电器，其包括框架和和电连接部分(如，枢转臂)。所述框架包括适合于连接到第一导体上的第一部分、适合于连接到第二导体上的第二部分和在第一和第二部分之间将第一和第二部分彼此电绝缘的电绝缘器。所述电连接部分位于第一和第二部分之间。电连接部分可以包括可枢转地连接到第一部分上的第一端部、可去除地连接到第二部分上的第二端部和第一与第二端部之间的真空瓶部分。所述真空瓶部分可以包括电触点，可以移动所述电触点彼此进入或脱离连接以将第一和第二端部彼此电连接或断开。真空自动继电器还包括用于移动所述触头彼此进入或脱离接触的部分。可以通过处于真空瓶部分中的触头或者通过去除具有第二部分的电连接部分的第二端部的连接来使第一和第二部分彼此电断开。
根据本发明的一种方法，提供了一种制造真空自动继电器的方法，其包括提供框架，该框架具有适合于连接到第一导体上的第一部分、适合于连接到第二导体上的第二部分和位于第一与第二部分之间将第一和第二部分彼此电绝缘的电绝缘器；和在第一与第二部分之间将真空自动继电器部分连接到框架上，其中所述真空自动继电器部分具有第二端部，所述第二端部可去除地连接到第二部分上，从而用户可以通过将真空自动继电器部分机械地从第二部分上断开来手动地断开第一和第二部分彼此间的电连接。
附图说明
在以下描述中结合附图说明了本发明的前述方面及其他特征，其中：
图1是包括本发明特征的设备的正面视图，其显示为串联在两个导体之间；
图2是图1中所示的设备的平面俯视图；和
图2是图1所示的设备的正面视图，其电连接部分的臂被移动到打开状态。
具体实施方式
参照图1，显示了包括本发明特征的真空自动继电器10的正面视图。虽然将参照图中所示的示例性实施例来描述本发明，应理解，本发明可以体现为许多替换形式的实施例。此外，可以使用任何适当尺寸、形状或类型的元件或材料。
真空自动继电器10显示为将第一导电体12连接到第二导电体14上。例如，导体12、14可能是高压的高架配电线。然而，真空自动继电器10可用于任何适当的应用中。真空自动继电器10在两个导体12、14之间形成开关。当打开所述开关时，第一和第二导体未通过开关相互电连接。当闭合开关时，第一和第二导体通过所述开关相互电连接。在该实施例中，真空自动继电器按串联结构被串联连接在两个导体12、14之间。然而，在替换实施例中，可以提供除串联结构之外的真空自动继电器。
还参照图2，真空自动继电器10一般包括框架16、电连接部分18和控制器20。框架16一般包括第一连接部分22、第二连接部分24和电绝缘部分26。电绝缘部分26在结构上将第一连接部分22连接到第二连接部分24上。在该实施例中，电绝缘部分26包括两个平行部分28。各部分28具有两个分别连接到第一和第二连接部分上的相对的端部。在两个部分28之间形成开放区域。各部分28包括电绝缘器组件，其用于将各部分28的相对端部彼此电绝缘，并从而当仍然在结构上将部分22、24相互连接时将第一和第二部分22、24相互电绝缘。
在该实施例中，第一和第二部分22、24实质上相互为镜像。然而，在替换实施例中，两个部分22、24可能是不同的。优选第一连接部分22是由金属(如，铸造金属)组成的。第一连接部分22一般包括供与楔形连接器外壳32使用的整体楔形部分30，该楔形连接器外壳用于将第一连接部分22与第一导体连接。美国专利5,507,671中描述了楔形连接器外壳的一个实例，在此以引用其全文的方式加入。然而，在替换实施例中，可以提供用于机械地和电气地将第一导体12连接到第一连接部分22上的任何适当的系统。例如，可以使用非楔形压缩连接或非楔形机械连接。第一连接部分12包括两个支腿部分34和底部平台部分36。支腿部分34连接到电绝缘部分26的部分28上。底部平台部分36在两个支腿部分之间及其下面延伸。然而，在替换实施例中，第一连接部分22可以包括任何适当的形状。第二连接部分24与第一连接部分相同；仅仅相对地定向。
电连接部分18一般包括可活动地连接到第一连接部分22上的第一端部38和可活动地连接到第二连接部分24上的相对的第二端部40。在该实施例中，第一端部38通过枢轴连接件42可枢转地连接到第一连接部分的平台部分36上。然而，在替换实施例中，可以提供任何适当类型的活动连接。枢轴连接件42将第一端部38电气地连接到第一连接部分22上。第二端部40通过锁存组件44可去除地连接到第二连接部分的平台部分上。锁存组件44将第二端部40电气地连接到第二连接部分24上。锁存组件可以包括(例如)主摩擦锁存组件，并且可以包括用于防止第二端部40从所述锁存组件44上无意地断开的止动系统。
电连接部分18形成连接在第一和第二部分22、24之间的活动臂或枢转臂。所述臂包括第一与第二端部38、40和位于两个端部38、40之间的真空瓶部分46。真空瓶部分包括外壳48和位于所述外壳48内部的至少两个触头50、52。第一触头50适合于被移动以与第二触头52接触和与其脱离接触。外壳48可以包括允许用户察看触头50、52彼此间的相对位置的窗口，或者真空瓶部分46可以具有任何其他适当类型的视觉指示器以向用户发送触头50、52的打开或闭合状态的信号。当触头50、52处于打开状态时，第一和第二连接部分相互没有被电连接。当触头50、52在闭合状态(电连接部分18处于图1和2所示的闭合配置中；接触锁存组件44)中相互连接时，第一和第二部分22、24相互电连接。
控制器20一般包括三个部分：感应耦合电源部分54、自动继电器的电子控制部分56和电容性放电与螺线管致动部分58。例如，所述三个部分可以被安装在单个印刷电路板上成为单独的模块。感应耦合电源部分54一般包括电流互感器。可以通过所述电源部分感应产生电荷，所述电荷通过电容器来存储并且给控制部分56供电。自动继电器的电子控制部分56一般包括电压监控部分。控制部分56可以连续地监视来自电流互感器的电压，从而监视通过两个导体12、14之间的真空闭路器10传输的电流。在所述印刷电路板上设置存储器，其包括预设置的动作标准。自动继电器的电子控制部分56可以使用该预设置的动作标准并且检测实时的状态以决定是否应该打开真空瓶部分46的触头50、52以停止通过真空自动继电器10的电流传输。
电容性放电和螺线管致动部分58一般包括电容器和螺线管60。来自互感器的电荷可以被存储在电容器中，当被自动继电器的电子控制部分56指示时，所述电容器用于致动螺线管60。螺线管60通过电枢机构62连接到真空瓶部分46的第一触头50上。当向外移动螺线管的螺管式继动活塞时，电枢机构62适合于移动第一触头50脱离与第二触头52的接触。同样，当向内移动螺线管的螺管式继动活塞时，电枢机构62适合于移动第一触头50进入与第二触头52的接触。在一种类型的实施例中，螺线管是二极螺线管。然而，可以使用任何适当的螺线管。可替换地，可以使用任何适当类型的电枢驱动系统。
另外，一机械机构附着到电枢60上，该机械机构起弹簧加载的分离机构的作用，在此处当通过手动或带电操作杆56致动该分离机构时将分离(打开)真空瓶18的触头50/52，以实际上断开12与14的电路。作为安全特征，优选是在12和14之间不提供通过闭合真空瓶10上的50/52的手动操作来机械地重新连接(闭合电连接)。
控制器20与电枢机构62和真空瓶部分46结合在一起形成了用于打开和闭合第一和第二连接部分22、24之间的通路的第一系统。该第一系统可以基于实时状况自动运行，如当发生下游故障或其他系统过载时打开所述开关。除了该第一系统之外，真空自动继电器10包括用于打开和闭合第一和第二连接部分22、24之间的通路的第二系统。第二系统允许用户通过手动地连接和断开真空瓶部分的第二端部40与第二连接部分24来手动地打开和闭合所述通路。此外，参见图3，将提供进一步的描述。
图3显示了处于手动打开状态中的真空自动继电器10。图1和2显示了处于手动闭合状态中的真空自动继电器。在手动闭合状态中，真空瓶部分的触头50、52确定是否打开或闭合所述开关。在手动打开状态中，与触头50、52相对彼此的位置无关，开关总是打开的。在手动打开状态中，用户已经将电连接部分18的第二端部40移离与锁存组件44的连接。这断开了通过电连接部分18的电路。第二端部40具有把手64，该把手用于用户抓住或附着带电操作杆，为了将电连接部分18移动到其打开位置。当用户在真空自动继电器的下游完成执行的任务时，然后用户可以仅将电连接部分18返回到其闭合位置，如图1和2所示。电连接部分18在其手动打开和手动闭合位置之间的循环还可以用来使螺线管60和电枢机构重新设置回原始状态。
本发明涉及部件和设备的研制以修改和改善串联式开关的应用并且使其起真空自动继电器的作用。该开关的应用按该式样除去了若干高成本的处理和部件以显著降低生产成本，同时提供具有若干额外的省力和提高有关安全的相似性能。关键特征包括降低成本和开启真空瓶开关部件的能力，并且为了安全的缘故将其向下摆动以在视觉上和电气上隔离下游电路。本发明是模块化的，以便允许提供1相位样式和3个协调一致起作用的单独的1相位样式以执行单相位分离、3相位锁定。本发明减少了通常要求的并与典型的真空自动继电器设施有关的附加产品的数量。
本发明可以作为开关设备产品被提供，该产品要求安装有WEJTAP系统(如，有外壳32)。WEJTAP系统是由FCI(美国)公司在BURNDY产品线提供的。然而，在替换实施例中，可以提供用于将组件10与导电体12、14连接的任何适当类型的连接系统。本发明可以被结合到配电分类(15-35千伏)开关设备内，该开关设备直接安装在铝裸导线上。所述开关设备可以用作真空自动继电器，类似于按其惯例理解和现在通常使用的传统的真空自动继电器，但是本发明可以包括新颖的特征，其是直接串联和中跨(midspan)地被拼接在裸露的高架导线上而不是如现在传统上对其所做的那样安装在任何支承结构上。通过悬挂所述中跨的开关设备，除去了许多昂贵的绝缘和沉重的安装部件，使其安装成本降低了30％或更多。
本发明可以包括串联的开关架、真空瓶、驱动电路、电压/电流检测与控制电路，所述真空瓶连接在串联开关架的供电部分之间以用作开关中介，所述驱动电路是由至少一个用于打开和闭合真空瓶机构的螺管式继电器组成的，所述电压/电流检测与控制电路用来连续监测电气读数并且在预定状态期间提供用于中断供电的信号，否则可能损害电系统及其他连接的电部件。所述系统还可以包括单向或双向通信电路66(参见图1)以允许在非常接近的多个部件之间通信，或者和/或与远程的中央监视站通信。可以提供任何适当的通信电路，(例如)如无线蜂窝状、红外光学、调频无线、卫星或者SCADA(监控和数据采集)通讯设备通常使用的其他通信电路。例如，如果通信电路66允许与远程的中央监视站进行通信，则通信电路66可以通知监测站什么时候所述开关被自动打开。另外地或者替换地，可以通过监测站来使用通信电路66以远程地触发真空瓶部分中的开关从打开状态变为闭合状态。这可以特别有利于达到否则会由直升机来接近的线路。可以提供储能电路来使用铁抗(Ferro resistant)技术以存储电容能量，为真空瓶开关、电压/电流检测与控制电路和通信电路供电。
当开关保持在图1和2所示的直观表示中时，触头50/52的设置可以打开和闭合以向电路供电和断电。对于传统的真空自动继电器，不能在视觉上看到真空瓶内部的触头，人们可以通过方法来目视检查真空瓶打开或闭合的触头状态；除了相信螺线管电枢机构上的指示机构，触头是打开的或闭合的。如图3所示的另一方面，本发明允许用户物理上将真空瓶从高压输电线中的一个上断开。历史上，用户总是非常担心用他或她的生命来相信很小的电枢机构，所述电枢机构指示触头(其位于很小的瓶子内部并且看不见)被打开或闭合。
在安装以后，当给电线供电时，电源模块从供电电路获取感应电力并将其配给自动继电器控制模块和电容模块部分。自动继电器的电子控制器供给信号以形成打开/闭合决定。来自电流互感器和电源模块的电压监控部分的信号被传送到电子控制器中并被连续监控。基于在线路上所看到的(实时的)与存储到其预设置存储器中(作为动作标准)的比较结果来决定动作。如果发生线路故障或干扰，其将被实时地传输到闭合控制模块中。如果所检测到的实时状态满足打开或闭合动作所需要的标准，则指示一个或多个电力电容器放电。所述放电电容器具有所需要的电能以促使螺线管打开或闭合，来促使螺管式继动活塞向前移动或向后移动。所述活塞通过一机构被连接，该机构依次被连接到真空瓶电枢上。完成的动作导致在真空瓶中触头被快速打开或闭合。
本发明可以将真空瓶的支撑结构减少40-75％，同时仍然维持上述优点。应理解，前述描述仅是本发明的说明。本领域的技术人员可以设计出不同的替换和修改而不脱离本发明。因此，本发明旨在包括属于权利要求范围内的全部所述替换、修改和变化。