开关装置 发明的背景技术
本发明涉及一种用于发电机的变电站部件，该发电机安装在电站中，例如热电站、原子能电站和水电站，本发明尤其涉及安装在从发电机到变压器的主电路中的开关装置。
对于安装在从发电机到变压器的主电路中的开关装置，例如由日本专利公开61-1218(1986)所公开。该文献所公开的开关装置是这样，各相的部件是分开的，开关装置分别装入各外部盖体内。装有开关装置的外部盖体的上端以逐步构成的方式通过装有总线连接线的外部盖体与装有切断开关的外部盖体相连。
在这种普通的开关装置中，切断开关的断路器部件的接触件根据主电路中的电压值相互接触和彼此离开。为了测量主电路中地电压值，在开关装置上装有多个仪表用互感器。这些仪表用互感器安装在分开的容器中，而不是在装有切断开关的断路器部件的容器中。
近年来，一直努力将这些部件合并成一个统一的组合单元，以便减小开关装置的尺寸和降低其成本。通过这些尝试，很希望能将该多个仪表用互感器装入装有切断开关的断路器部件的容器中。不过，关于将多个仪表用互感器布置于排列在一起的三个容器中的方法还是一个未解决的问题。
发明简介
本发明的主要目的是提供一种开关装置，该开关装置能够提高将仪表用互感器装入容器中和将仪表用互感器从容器中取出的工作效率。
本发明的特征在于：用于测量主电路的电压的多个仪表用互感器布置成在位于排列在一起的多个容器的中间的容器内。
根据上述实施例，因为多个仪表用互感器布置在位于排列在一起的多个容器的中心的容器内，将仪表用互感器装入容器中的操作和将仪表用互感器6a至6d从容器中取出的操作仅针对容器15b进行，在其它容器中的安装和取出操作可以仅是简单地对初级端引线进行接线。由于该结构，将仪表用互感器6a至6d装入容器中的操作和将仪表用互感器6a至6d从容器中取出的操作的工作量和工作时间能够大幅度降低。
根据本发明，很容易从位于中心的容器向位于两端的容器进行仪表用互感器的初级端引线的布线。也就是，在仪表用互感器安装在位于两端的容器中的情况下，则需要有与仪表用互感器的初级端引线连接的部件，以便布线。因为该结构中需要在两引线之间有足够的绝缘距离，因此该初级端引线的布线结构可能变得复杂或使容器的尺寸增大。相反，在本实施例中，因为仪表用互感器安装在位于多个容器中间的容器中，仪表用互感器的初级端引线可以适于采用从位于多个容器中间的容器向位于两端的容器伸出的单根电缆。因此，这将减小初级端引线的布线结构的复杂性和减小容器的尺寸。
三个布置在一起的容器中的相邻的容器的连接是通过绝缘管进行的。仪表用互感器的各相的初级端引线向在布置在一起的三个容器的两端的容器的布线是从位于三个容器的中间的容器通过绝缘管向位于两端的相应容器布线。绝缘管用于容器连接的目的是防止回路电流在容器之间流过。
用于与主电路断开导电连接的断开开关的断路器部件安装在布置于一起的各容器中。该断路器部件通过绝缘气体例如六氟化硫而绝缘，并有通过操纵器操作的接触件，以便使接触件彼此接触或分开。与主电路导电连接的断开开关的开关部件、接地开关的开关部件以及放电器分别布置于布置在一起三个容器内。
位于布置在一起的三个容器的中间的容器的高度大于其它容器的高度，以便在多个仪表用互感器和其它部件之间有足够的绝缘距离。多个仪表用互感器的初级端构成开口三角形连接或星形连接。该多个仪表用互感器这样支承，即从安装在容器上面的顶板向下悬挂。放电器也这样支承，即从安装在容器上面的顶板向下悬挂。
附图的简要说明
图1是表示本发明第一实施例的开关装置的结构的横剖图。
图2是沿图1中的线II-II的剖视图。
图3是沿图1中的线III-III的剖视图。
图4是本发明第一实施例的开关装置的三相接线图。
图5是表示本发明第二实施例的开关装置的结构的横剖图。
图6是沿图5中的线III-III的剖视图。
图7是本发明第二实施例的开关装置的三相接线图。
优选实施例的详细说明
下面参考附图详细介绍本发明的实施例。
图4所示为本发明第一实施例的开关装置的三相接线图。该实施例的开关装置是一种用于安装在电站例如热电站、原子能电站和水电站中的发电机上的变电站部件，该开关装置用于断开从发电机到变压器的主电路中的强电流。该开关装置包括分别用于各相，即U相、V相和W相的单独部件。
在下面的说明中，当三相的结构相同时，为了避免重复说明，对三相中的任意一相(在下面本实施例的说明中为U相)进行典型说明。其它相的相应参考标号在括号中表示，并省略对其结构的说明。
图中的部件1a(1b、1c)是安装在U相(V相、W相)电路中的开关装置。该开关装置1a(1b、1c)用于断开U相(V相、W相)中的电流。
断开开关2a(2b、2c)与开关装置1a(1b、1c)的变压器侧相连。断开开关2a(2b、2c)使发电机侧电路和变压器侧的电路中的U相电路电分隔开。发电机侧电路是位于开关装置1a(1b、1c)和发电机之间的电路，相当于包括开关装置1a(1b、1c)的电路。变压器侧电路是位于开关1a(1b、1c)和变压器之间的电路，相当于不包括开关1a(1b、1c)的电路。
接地开关3a(3b、3c)和放电器4a(4b、4c)与断开开关2a(2b、2c)的变压器侧导电连接。接地开关3a(3b、3c)用于将变压器侧的电压值降低至接地电势，且其一端接地。放电器4a(4b、4c)用于控制传递给U相(V相、W相)电路的超电压。
接地开关5a(5b、5c)与断开开关1a(1b、1c)的变压器侧导电连接。接地开关5a(5b、5c)用于将发电机侧的的电路电压降低至接地电势，且该接地开关的一端接地。
仪表用互感器6a的初级端的一端与断开开关1a的发电机侧导电连接。仪表用互感器6b的初级端的另一端和仪表用互感器6c的初级端的一端与断开开关1b的发电机侧导电连接。仪表用互感器6d的初级端的另一端与断开开关1c的发电机侧导电连接。
仪表用互感器6a的初级端的另一端与仪表用互感器6b的初级端的一端串联导电连接。仪表用互感器6c的初级端的另一端与仪表用互感器6d的初级端的一端串联导电连接。
仪表用互感器6a至6d用于测量U相至W相的电路电压，并形成开口三角连接。
尽管没有在图中表示，供给断开开关与断开开关1a至1c的发电机侧导电连接。断开开关2a至2c的仪表用互感器与断开开关1a至1c的断开开关的变压器侧相连。
图1至3表示了实现图4所示三相接线图的开关结构。图中部件10是底座。存储空间在底座10的上面。连接机构部件12a至12c容纳于存储空间13内，该连接机构部件通过连接杆11与操纵器(未示出)机械连接。操纵器匣14安装在底座10的顶部边缘处，并在存储空间13的一端侧。该操纵器用于使断开开关1a至1c的断开部分的接触件接触和断开。操纵器匣14比存储空间13高。
容器15a至15c沿连接杆11延伸的方向布置在存储空间13上面。各容器15a至15c的宽度彼此相同，各容器15a至15c的深度也彼此相同。容器的宽度小于深度。容器的宽度确定为容器在连接杆11的延伸方向上的尺寸。容器的深度确定为容器在与连接杆11的延伸方向垂直的方向上的尺寸。容器15a的高度确定为与容器15c的高度相同。容器15b的高度确定为高于容器15a和15c的高度。
容器15a(15b、15c)由底板16a(16b、16c)、侧壁17a(17b、17c)和顶盖18a(18b、18c)构成，从而形成人字顶形的盒子。容器15a(15b、15c)由金属制成，并接地。人字顶形的顶盖是这样的形状，即一对板彼此连接，且其侧面投影看起来象日本文字符号“ヘ”。人字顶形的盒子的意思是该盒子有人字形顶盖。
顶板19a(19b、19c)安装在侧壁17a(17b、17c)的顶盖18a(18b、18c)侧。顶板19a(19b、19c)用于支承如后面所述的悬架式仪表用互感器和放电器。容器盒20a(20b、20c)安装在底板16a(16b、16c)的下表面之下。容器盒20a(20b、20c)用于容纳在底板16a(16b、16c)下面向下延伸的连接机构12a(12b、12c)。
用于在容器15a和容器15b之间连接的绝缘管21a安装在侧壁17a和侧壁17b之间。用于在容器15b和容器15c之间连接的绝缘管21b安装在侧壁17b和侧壁17c之间。绝缘管21a和21b作为布线管，用于将如下所述的仪表用互感器的初级端导线从容器5b向容器15a和15c布置。
断开开关1a(1b、1c)的断路器部件22a(22b、22c)安装在容器15a(15b、15c)内。断路器部件22a(22b、22c)由主电路导体23a(23b、23c)、主电路导体24a(24b、24c)和绝缘件25a(25b、25c)包围，断路器部件22a是通过将开关机构部件26a(26b、26c)布置在充满绝缘气体例如六氟化硫的部件中而形成的。
主电路导体23a(23b、23c)和主电路导体24a(24b、24c)是导电柱形件。主电路导体24a(24b、24c)由固定在底板16a(16b、16c)上的绝缘支承件27a(27b、27c)绝缘和支承。主电路导体24a(24b、24c)由固定在底板16a(16b、16c)上的绝缘支承件28a(28b、28c)绝缘和支承。
绝缘件25a(25b、25c)是形成于主电路导体23a(23b、23c)和主电路导体24a(24b、24c)之间的柱形件，该绝缘件25a(25b、25c)用于使主电路导体23a(23b、23c)与主电路导体24a(24b、24c)电绝缘，反之亦然。
开关机构部件26a(26b、26c)由固定开关机构部件29a(29b、29c)和活动开关机构部件30a(30b、30c)组成。该固定开关机构部件29a(29b、29c)固定在从断路器部件23a(23b、23c)的周向表面径向向内凸出的凸缘的表面上，杆形固定接触件安装在其中心轴上。活动开关机构部件30a(30b、30c)固定在从断路器部件24a(24b、24c)的周向表面径向向内凸出的凸缘的表面上，以便朝着正对固定开关机构部件29a(29b、29c)的位置。活动接触件安装在活动开关机构部件30a(30b、30c)的中心部分处，以便能与固定开关机构部件29a(29b、29c)的固定接触件接触和离开该固定接触件。
连接机构12a(12b、12c)的一侧在与固定开关机构部件29a(29b、29c)相反的一侧与活动开关机构部件30a(30b、30c)的活动接触件机械连接。连接机构12a(12b、12c)形成为一个与例如绝缘杆、旋转轴杆和操纵杆相互机械连接的机械部件单元，该连接机构12a(12b、12c)通过形成于绝缘支承件28a(28b、28c)内的空心部分从容器盒20a(20b、20c)内伸入导电导体27a(27b、27c)内部。六氟化物气体(SF6)作为绝缘气体充满绝缘支承件28a(28b、28c)的空心部分和容器盒20a(20b、20c)的内部。
在本实施例中，开关装置1a(1b、1c)构成吹气型，这样，通过在断路器部件22a(22b、22c)处喷射作为绝缘材料的六氟化物压缩气体，可以消灭在使活动接触件与固定接触件断开时所产生的电弧。
断开开关2a(2b、2c)的开关部件31a(31b、31c)布置在与断开开关1a(1b、1c)的断路器部件22a(22b、22c)同轴的轴线上。开关部件31a(31b、31c)通过将开关机构部件34a(34b、34c)布置在由主电路导体24a(24b、24c)、主电路导体32a(32b、32c)和绝缘件25a(25b、25c)所包围的区域内而形成。开关机构部件34a(34b、34c)是通过空气绝缘，这与断路器部件22a(22b、22c)的开关机构部件26a(26b、26c)不同。
主电路导体32a(32b、32c)是柱形导体件。主电路导体32a(32b、32c)由固定在底板16a(16b、16c)上的绝缘支承件35a(35b、35c)绝缘支承。绝缘件33a(33b、33c)是安装于主电路导体24a(24b、24c)和主电路导体32a(32b、32c)之间的柱形件，用于使主电路导体24a(24b、24c)和主电路导体32a(32b、32c)之间电绝缘。
开关机构部件34a(34b、34c)由固定开关机构部件36a(36b、36c)和活动开关机构部件37a(37b、37c)组成。固定开关机构部件36a(36b、36c)与主电路导体24a(24b、24c)导电连接，并有固定接触件。活动开关机构部件37a(37b、37c)在从主电路导体32a(32b、32c)的周向表面径向向内凸出的凸缘表面上，以便对着固定开关机构部件36a(36b、36c)。活动开关机构部件37a(37b、37c)的中心部分装有活动接触件，该活动接触件构成这样，即能够沿水平方向与固定开关机构部件36a(36b、36c)的固定接触件接触和从该固定接触件上离开。
连接机构38a(38b、38c)的一侧在与固定开关机构部件38a(38b、38c)相反的一侧与活动开关机构部件37a(37b、37c)的活动接触件机械连接。连接机构38a(38b、38c)形成为一个与例如绝缘杆、旋转轴杆和操纵杆相互机械连接的机械部件单元，该连接机构38a(38b、38c)的另一侧在底板16a(16b、16c)之下延伸，并与装于容器盒13中的断开开关操纵杆(未示出)机械连接。
接地开关5a(5b、5c)的固定接触件40a(40b、40c)通过导电件39a(39b、39c)与主电路导体23a(23b、23c)导电连接。安装成能够与固定接触件40a(40b、40c)接触和从该固定接触件40a(40b、40c)上离开的活动接触件41a(41b、41c)沿垂直方向位于固定接触件40a(40b、40c)之下，并在与固定接触件40a(40b、40c)相对的位置。一对固定接触件40a(40b、40c)和活动接触件41a(41b、41c)形成接地开关5a(5b、5c)的开关部件42a(42b、42c)。活动接触件41a(41b、41c)通过装于容器盒13内的接地开关操纵杆(未示出)操作。
供给断开开关的固定接触件44a(44b、44c)通过导电件43a(43b、43c)与主电路导体23a(23b、23c)导电连接。安装成能够与固定接触件44a(44b、44c)接触和从该固定接触件44a(44b、44c)上离开的活动接触件45a(45b、45c)沿垂直方向位于固定接触件44a(44b、44c)之下，并在与固定接触件44a(44b、44c)相对的位置。一对固定接触件44a(44b、44c)和活动接触件45a(45b、45c)形成供给断开开关的开关部件46a(46b、46c)。活动接触件45a(45b、45c)通过装于容器盒13内的供给断开开关操纵杆(未示出)操作。
接地开关3a(3b、3c)的固定接触件(未示出)通过导电件(未示出)与主电路导体32a(32b、32c)导电连接。安装成能够与固定接触件接触和从该固定接触件上离开的活动接触件(未示出)沿垂直方向位于固定接触件之下，并在与固定接触件相对的位置。一对固定接触件和活动接触件形成供给接地开关3a(3b、3c)的开关部件。活动接触件通过装于容器盒13内的接地开关操纵杆(未示出)操作。
在顶板19a(19b、19c)的一侧(在断开开关2a(2b、2c)的开关部件31a(31b、31c)的那一侧)，仪表用互感器47a(47b、47c)和放电器4a(4b、4c)沿安装容器15a至15c所遵循的线路布置。仪表用互感器47a(47b，47c)以及放电器4a(4b、4c)这样支承，即悬挂在顶板19a(19b、19c)的下面。仪表用互感器47a(47b、47c)用于测量U相(V相、W相)的电路电压，该电压用于操作断开开关2a(2b、2c)的开关部件33a(33b、33c)，该仪表用互感器的初级线与在主电路导体32a(32b、32c)上形成的导体48a(48b、48c)导电连接。放电器4a(4b、4c)用于控制将传播到U相(V相、W相)电路上的超电压。
仪表用互感器6a至6d安装在顶板19b的另一侧(在开关装置1b的断路器部件1b的那一侧)。仪表用互感器6a至6d纵向和横向排成两列，以便悬挂在顶板19b上。仪表用互感器6a至6d用于测量将用于操作断开开关1a(1b、1c)的断路器部件22a(22b、22c)的U相至W相的电路电压。仪表用互感器6a至6d包括：芯件，该芯件具有初级线圈和二级线圈，并通过绝缘气体或绝缘油而绝缘；以及四个导电接线端，这四个导电接线端在芯件之下向下伸出，并通过绝缘材料例如环氧树脂而绝缘。四个导电接线端中的两个形成初级端的接线端，剩下的导电接线端形成二级端的接线端。
与仪表用互感器6a的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线49从容器15b的内部通过绝缘管21a向容器15a的内部布线，并与安装在主电路导体23a中的接线端52a导电连接。仪表用互感器6a的初级端的另一侧接线端和仪表用互感器6b的初级端的一侧接线端串联导电连接。尽管在图中未示出，初级端引线49由安装在顶板19a上的绝缘支承件支承。
与仪表用互感器6d的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线51从容器15b的内部通过绝缘管21b向容器15c的内部布线，并与安装在主电路导体23c中的接线端52c导电连接。仪表用互感器6d的初级端的另一侧接线端和仪表用互感器6c的初级端的一侧接线端串联导电连接。尽管在图中未示出，初级端引线51由安装在顶板19c上的绝缘支承件支承。
与仪表用互感器6b的初级端的另一侧接线端和仪表用互感器6c的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线50与安装在主电路导体23b中的接线端52b导电连接。与仪表用互感器6a至6d的二级端的接线端导电连接的二级端引线(未示出)与仪表装置导电连接。
根据上述实施例，因为仪表用互感器6a至6d布置于容器15b内，而该容器15b位于布置在一起的容器15a至15c的中间，因此，将仪表用互感器6a至6d安装到容器内的操作和将仪表用互感器6a至6d从容器内取出的操作可以仅针对容器15b进行，在其它容器中的安装和取出操作可以仅仅是对初级端引线进行接线。由于该结构，将仪表用互感器6a至6d安装到容器内的操作和将仪表用互感器6a至6d从容器内取出的操作的工作量和工作时间能够大幅度减小，这能增加将仪表用互感器6a至6d安装到容器内的操作和将仪表用互感器6a至6d从容器内取出的操作的工作效率。因此，能够增加开关装置的装配操作和仪表用互感器6a至6d的更换操作的工作效率。
将仪表用互感器6a至6d安装到容器内的操作以如下方式进行。首先，仪表用互感器6a至6d安装到顶板19b上。然后，通过起重机提升顶板19b，并将顶板19b安装在容器19b的侧壁17b上。再对容器15a至15c进行初级端引线的接线操作。将仪表用互感器6a至6d从容器中取出的操作则通过将前述安装步骤反过来而进行。
根据本实施例，与仪表用互感器6a的初级端的接线端导电连接的初级端引线49和与仪表用互感器6d的初级端的接线端导电连接的初级端引线51能够很容易地从容器15b向容器15a和15c布线。在仪表用互感器安装在容器15a和15c中的情况下，则需要有使初级端引线与仪表用互感器的初级端导电连接的部件，以便布线，这将增加电缆布线的复杂性或使容器的尺寸增大。相反，在本实施例中，因为仪表用互感器6a至6d安装在容器15b中，从容器15b布向容器15a和15c的单根电缆能够使初级端引线49与仪表用互感器6a的初级端的接线端导电连接以及使初级端引线51与仪表用互感器6d的初级端的接线端导电连接，这将减小电缆布线的复杂性或减小容器的尺寸。因此，开关装置的经济性提高。
根据本发明，因为绝缘管21a连接在容器15a和15b之间，绝缘管21b连接在容器15b和容器15c之间，回路电流不会流过容器。由于该结构，可以知道，在容器15a至15c中积累的热量能减少。因此，开关装置的安全性提高。
图7所示为本发明第二实施例的开关装置的三相接线图。在本实施例中，仪表用互感器7a至7d用于测量U相至W相的电路电压，它们的初级端构成星形连接。与前述实施例相同的部件以相同标号表示，且不再重复对它们进行详细说明。
仪表用互感器7a的初级端的一个接线端与断开开关1a的发电机侧导电连接。仪表用互感器7c的初级端的一个接线端与断开开关1b的发电机侧导电连接。仪表用互感器7e的初级端的一个接线端与断开开关1c的发电机侧导电连接。
仪表用互感器7a的初级端的另一接线端和仪表用互感器7b的初级端的一个接线端串联导电连接。仪表用互感器7c的初级端的另一接线端和仪表用互感器7d的初级端的一个接线端串联导电连接。仪表用互感器7e的初级端的另一接线端和仪表用互感器7f的初级端的一个接线端串联导电连接。仪表用互感器7b的初级端的另一接线端与仪表用互感器7d的初级端的另一接线端以及与仪表用互感器7f的初级端的另一接线端串联导电连接。
图5和图6表示了实现图7所示三相接线图的开关装置的结构。与前述实施例相同的部件以相同标号表示，且不再重复对它们进行详细说明。在本实施例中，如前述实施例，仪表用互感器7a至7f安装在容器15b内的顶板19b的另一侧(在断开开关1a的断路器部件22a那一侧)。
仪表用互感器7a至7f用于测量将用于操作断开开关1a(1b、1c)的断路器部件22a(22b、22c)的U相至W相的电路电压，仪表用互感器相对于容器15d的纵向排成两列，并相对于容器15横向排成三列，以便悬挂在顶板19b上。仪表用互感器7a至7d包括：芯件，该芯件具有初级线圈和二级线圈，并通过绝缘气体或绝缘油而绝缘；以及两个导电接线端(初级端的接线端)和两个二级端的接线端，该导电接线端在芯件之下向下伸出，并通过绝缘材料例如环氧树脂而绝缘。
与仪表用互感器7a的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线53从容器15b的内部通过绝缘管21a向容器15a的内部布线，并与安装在主电路导体23a中的接线端52a导电连接。仪表用互感器7a的初级端的另一侧接线端和仪表用互感器7b的初级端的一侧接线端串联导电连接。尽管在图中未示出，初级端引线53由安装在顶板19a上的绝缘支承件支承。
与仪表用互感器7c的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线54与安装在主电路导体23b中的接线端52b导电连接。仪表用互感器7c的初级端的另一接线端和仪表用互感器7d的初级端的一侧接线端串联导电连接。
与仪表用互感器7e的初级端的一侧接线端导电连接的初级端引线55从容器15b的内部通过绝缘管21b向容器15c的内部布线，并与安装在主电路导体23c中的接线端52c导电连接。仪表用互感器7e的初级端的另一侧接线端和仪表用互感器7f的初级端的一侧接线端串联导电连接。尽管在图中未示出，初级端引线55由安装在顶板19c上的绝缘支承件支承。
仪表用互感器7b的初级端的另一侧接线端、仪表用互感器7d的初级端的另一侧接线端与仪表用互感器7f的初级端的另一侧接线端串联导电连接。与仪表用互感器7a至7d的二级端的接线端导电连接的二级端引线(未示出)与仪表装置导电连接。
根据上述实施例，因为仪表用互感器7a至7f布置于容器15b内，而该容器15b位于布置在一起的容器15a至15c的中间，因此，可以提高将仪表用互感器7a至7f安装到容器内的操作和将仪表用互感器7a至7f从容器内取出的操作的工作效率。因此，能够增加开关装置的装配操作和仪表用互感器7a至7f的更换操作的工作效率。
此外，根据本实施例，因为仪表用互感器7a至7f安装在容器15b中，从容器15b布向容器15a和15c的单根电缆能够使初级端引线53与仪表用互感器7a的初级端的接线端导电连接以及使初级端引线55与仪表用互感器7e的初级端的接线端导电连接，这将减小电缆布线的复杂性或减小容器的尺寸。因此，开关装置的经济性提高。
根据本发明，因为将仪表用互感器安装到容器内的操作和将仪表用互感器从容器内取出的操作的工作量和工作时间能够大幅度减小，这能增加将仪表用互感器安装到容器内的操作和将仪表用互感器从容器内取出的操作的工作效率。因此，能够增加开关装置的装配操作和仪表用互感器的更换操作的工作效率。此外，根据本发明，因为能降低电缆布线的复杂性和减小容器的尺寸，因此能提高开关装置的经济性。仪表用互感器的初级端引线的布线能够采用单根电缆，而与仪表用互感器的初级端引线的接线方法无关。