CN102656652B - 具有空转元件的分接开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分接开关（10），用于在可调式变压器（16）的至少两个绕组抽头（12、14）之间进行不中断地转换，该分接开关具有可转动的开关轴（22），为该开关轴配设操纵元件（24），用于机械开关元件（MTF、TTF）或真空开关管（MSV、TTF）的多个操纵相位。

Description

具有空转元件的分接开关
技术领域
本发明涉及一种分接开关，用于在可调式变压器的至少两个绕组抽头之间进行不中断地转换，该分接开关具有可转动的开关轴，为该开关轴配设操纵元件，用于机械开关元件或真空开关管的多个操纵相。
背景技术
由DE 2021575已知一种分接开关，其每一相具有总共四个真空开关管。在两个存在的负载支路的每一个中分别设置一个作为主触头的真空开关管和另一个与转接电阻串联的作为电阻触头的真空开关管。
在从目前的绕组抽头n不中断地负载转换到新的预选的绕组抽头n+1时，首先打开断路侧的主触头，由此闭合承接侧的电阻触头，从而在两个级n与n+1之间流动有由转接电阻限制的平衡电流。在打开断路侧的目前闭合的电阻触头之后，闭合承接侧的主触头，从而全部负载电流从新的绕组抽头n+1通到负载引线，以此终止转换。
在该已知的分接开关和众多类似的已知实施形式中使用的真空开关管(其代替传统的用于负载转换的机械触头)具有一系列优点。由于各触头本身封装在真空中，因此可以实现高的开关功率。封装的密封封闭的各触头还不会导致在分接开关中因触头烧损或电弧引起的围绕各触头的绝缘油的熏黑和污染。此外，真空开关管同时可作为很小型的构件使用；它们具有不多的空间需求并仅需要较小的操纵力。
但在这种已知的具有真空开关管的分接开关用于调节各功率变压器的不同应用情况下，需要优选高达100kV且甚至更大的电压的高脉冲电压强度。这种不希望的脉冲电压(其大小主要由可调式变压器和在各个抽头级之间的绕组部件的结构决定)一方面是通过雷电在电网中击中而产生的雷电冲击电压。另一方面也可以出现开关冲击电压，其通过不可预测的开关冲击在待调节的电网中引起。在分接开关的脉冲电压强度不充分时，可以在未通入负载电流的负载支路中导致对涉及陶瓷或防蒸汽屏蔽的真空开关管的临时的级短路或不希望的击穿，这不仅能够引起其长期损坏，而且一般是不希望的。
由DE 2357209A和DE 2604344A已知，为了抑制过高的脉冲电压负载，在各负载支路之间设置保护性火花隙或还设置与电压相关的电阻或设置这两者；但这些措施在不同的情况下是不充分的并在其作用上不能或不完全能够排除有害的脉冲电压负载。
发明内容
本发明的目的在于，建议一种开头所述型式的分接开关，其具有高的脉冲电压强度(也称为a0强度)。
为了达到本发明的目的建议一种分接开关，用于在可调式变压器的至少两个绕组抽头之间进行不中断地转换。在该分接开关中设置具有至少两个并行的线路的负载支路。各线路中的每一个可以包括由至少一个真空开关管和至少一个机械开关元件组成的串联设置，该机械开关元件在当前的上下文关系中也可以称为可变化调节的或可转换的开关触头。可以为至少两个线路中的一个配设与相应的真空开关管和机械开关元件串联设置的电阻。按这种方式所述至少两个绕组抽头能够可变地相互联接和/或用负载引线加载。按照本发明，总共至少两个真空开关管和至少两个机械开关元件能够以彼此间的限定的时间偏移分别向不同的切换方向共同切换。此外，所述机械开关元件中的至少一个机械开关元件具有与切换方向无关地相对于其余的开关元件或真空开关管在时间上居后的切换时刻或触发时刻，由此可以按简单的可靠的可精确再现的方式借助于机械装置实现确定的开关状态。
按照本发明的分接开关的优选的实施方案，所述居后的切换时刻或触发时刻具有距其他的机械开关元件和真空开关管的其余的切换时刻或触发时刻的限定的时间间隔。此外，具有在时间上居后的切换时刻或触发时刻的机械开关元件在所有其余的开关元件和真空开关管之后切换。
按照本发明的分接开关设置可转动的开关轴，为该开关轴配设操纵元件，用于机械开关元件或真空开关管的每一操纵相，其中各操纵元件分别配设于能由开关轴转动的同心的凸轮盘，该凸轮盘具有在端面上的轮廓部。在端面上的轮廓部可以特别通过突出部、凸台等构成，它们适用于操纵各开关元件和/或各真空开关管。此外，由至少一个与待在时间上居后地切换的机械开关元件对应的凸轮盘触发的切换时刻与该凸轮盘的转动方向或与开关轴的转动方向无关地相对于其余的凸轮盘或其余的操纵元件的转动运动在时间上居后。
此外，附加的持续主触头可以设置在分接开关上和/或与其联接。在这样的分接开关中可以附加地在断路侧和/或接通侧面上分别存在一机械触头(MC)，所述机械触头引导持续电流。这样的持续主触头开关的触头优选在断路侧上在所有其余的开关元件(MSV、TTV、MTF、TTF)之前打开，而触头在接通侧上在所有其余的开关元件之后闭合。
所述至少一个机械开关元件的向每一切换方向居后的切换或触发在分接开关中可以这样实现，即用于按照开关轴的转动方向使切换时刻的相推移的空转元件配设于至少一个开关装置和为该至少一个开关装置配设的凸轮盘。特别是，空转元件可以包括圆弧形的、与开关轴同心地设置的、用于凸轮盘的带动件的导向滑环以及套筒状的分离元件，该分离元件相对于可转动的开关轴和凸轮盘壳体固定地锚定，并且开关轴的转动运动和在其上支承的凸轮盘的转动运动彼此脱离联接。分离元件以简单和有效的方式保证：凸轮盘在开关轴转动时例如通过油池(分接开关的各构件设置在该油池中)的粘滞效应不是不受控地一同转动，而是凸轮盘仅通过配合作用的各带动件元件和各导向滑环转动。该配合作用的各带动件元件和各导向滑环通过其尺寸和设置结构限定空转的滞后作用、亦即居后切换，该居后切换向开关轴的每一转动方向都具有距切换开始的精确等值的时间间隔。
本发明总体上基于这样的构思，即通过多个负载支路之一的机械开关元件的相应居后的切换可以与各个切换方向无关地实现希望的脉冲电压强度或a0强度。按这种方式，可能出现的脉冲电压不会对在各个不通负载电流的负载支路中的各真空开关管施加负载，并以此保持对于各真空开关管无害。
附图说明
以下通过使用以下描述的附图借助各实施例更详细地说明本发明。
图1示出按照本发明的具有空转元件的分接开关的实施方案的示意性透视图，该分接开关包括具有在其自身上设置的操纵元件的开关轴和与该开关轴联接的开关元件。
图2示出按图1的分接开关的操纵机构的细节的示意性细节图。
图3示出按图1的分接开关的从下方观看的示意性平面图。
图4示出用于说明按照图1至3的按照本发明的分接开关的在向分别不同的切换方向的切换循环期间的实施例的切换过程的过程图。
图5示出分接开关的不同部件向第一切换方向的各个接连的开关状态的多个切换图。
图6示出分接开关的不同部件向第二切换方向的各个接连的开关状态的多个切换图。
图7借助另一切换图示出补充两个附加的持续主触点的分接开关的方案。
具体实施方式
以下描述的实施例不应该被理解为限制性的，而是用于说明按照本发明的分接开关的功能和各切换可能性。
图1和2的示意性透视图示出分接开关10的实施例，该分接开关包括具有在其自身上设置的操纵元件24的开关轴22和与该开关轴联接的开关元件26。图3的示意图还示出按图1的分接开关10的从下方观看的平面图。如借助以下待说明的图4至7可知，两个机械开关元件之一TTF的居后的切换时刻或触发时刻具有距第一机械开关元件MTF和两个真空开关管MSV和TTV的其余的切换时刻或触发时刻的限定的时间间隔。此外，具有在时间上居后的切换时刻或触发时刻的机械开关元件TTF在所有其余的开关元件和真空开关管之后切换，而与切换方向、亦即与开关轴22的转动方向无关。
按照本发明的分接开关10的图1至3中所示的实施例设置可绕其自身轴线向两个方向转动的开关轴22，为该开关轴配设四个平行设置的圆盘形的操纵元件24，用于机械开关元件26或真空开关管的每一操纵相，其中各操纵元件24分别通过可由开关轴转动的同心的凸轮盘28构成，各凸轮盘具有在周边侧上的轮廓部或突出部30。可选地，这些轮廓部和/或突出部也可以设置在各凸轮盘的端面上。通过将突出部转动进开关块27的轮廓中和转动经过该轮廓，各突出部30触发开关块27中的各相应的开关元件26或真空开关管，其中各突出部关于限定的切换行程转动或操纵相应的机械开关元件和/或相应的真空开关管。如在图1、2和3中可见，四个存在的凸轮盘28中的每一个可以在其外周边上分别具有多个均匀地彼此间隔开的突出部或凸台30，从而针对分接开关10的完整的切换循环不需要开关轴22完整转动360°，而是为此例如120°的转动可以够用。此外，各凸轮盘28的突出部或凸台30的外轮廓和至少一个凸轮盘28的轴承的特定机构允许：由至少一个与在时间上居后地待切换的机械开关元件TTF对应的凸轮盘28触发的切换时刻与该凸轮盘的转动方向或与开关轴22的转动方向无关地相对于其余的凸轮盘28或其余的操纵元件24的转动运动在时间上居后。
在图1和3中用附图标记32标明的第二机械开关元件TTF的向每一切换方向居后的切换或触发(图5和6)在所示的分接开关10中通过如下方式实现，即为相关的开关装置或操纵元件24和配设于该相关的开关装置或操纵元件的凸轮盘28配设空转元件34，用于按照开关轴22的转动方向使切换时刻的相推移。该空转元件34构成为圆弧形的与开关轴22同心设置的用于相应的凸轮盘28的圆环形的带动件的导向滑环36以及套筒状的分离元件38，该分离元件相对于可转动的开关轴22和在该开关轴上引导的凸轮盘28借助壳体固定地锚定的支架40固定，并且开关轴22的转动运动和在该开关轴上支承的凸轮盘28的转动运动彼此脱离联接。分离元件38以简单和有效的方式保证：凸轮盘28在开关轴22转动时例如通过油池(分接开关10的各构件设置或浸入该油池中)的粘滞效应不是不受控地一同转动，而是凸轮盘22仅通过配合作用的各带动件元件和各导向滑环36转动。配合作用的各带动件元件和各导向滑环36通过其尺寸和设置结构限定空转34的滞后作用、亦即居后切换，该居后切换向开关轴22的每一转动方向都具有距切换开始的精确等值的时间间隔。因此通过图1至3清楚地说明本发明的总构思，通过机械开关元件32或TTF(即多个负载支路之一)的相应居后的切换与开关轴22的各个切换方向无关地确保希望的脉冲电压强度或a0强度。按这种方式，可能出现的脉冲电压不会对在各个不通负载电流的负载支路中的各真空开关管施加负载，并以此保持对于各真空开关管无害。
图4的视图示出示例性的需定性地理解的过程图，用于说明按照本发明的分接开关10(参见图1至3)的在向分别不同的切换方向的切换循环期间的实施例的切换过程。上面的图说明包括总共四个单独的开关装置的分接开关向第一切换方向的切换顺序，而下面的图示出向相反的切换方向的切换顺序。图5(图5a至5h)的示意图以总共9个切换图示出分接开关的不同部件向第一切换方向的各个接连的开关状态，这在图5a中的特征在于切换方向n→n+1。
在图5中借助原理切换图示出的分接开关10用于在可调式变压器16的两个绕组抽头12与14之间进行不中断地切换。分接开关10构成具有两个并行的线路18和20的负载支路。线路18和20中的每一个分别包括由真空开关管MSV、TTV和机械开关元件MTF、TTF组成的相应的串联设置，所述机械开关元件在当前的上下文关系中也可以称为可变化调节的或可转换的开关触头。第一线路18通过串联的第一真空开关管MSV和第一机械开关元件MTF构成。第二线路20通过由第二真空开关管TTV、第二机械开关元件TTF和电阻R组成的串联系统构成。通过切换两个机械开关元件MTF和TTF并通过打开和闭合两个真空开关管，可调式变压器16的两个绕组抽头12和14可以可变地相互联接和/或用负载引线LA加载。
两个真空开关管MSV和TTV和两个机械开关元件MTF和TTF按图4可以以彼此间的限定的时间偏移分别向不同的切换方向(n→n+1或n+1→n)共同切换。如借助图4可看出的，第二机械开关元件TTF具有与切换方向无关地相对于第一开关元件MTF和两个真空开关管MSV和TTV在时间上居后的切换时刻或触发时刻，由此可以按简单的可靠的可精确再现的方式借助于机械装置实现确定的开关状态。此外，具有在时间上居后的切换时刻或触发时刻的第二机械开关元件TTF在所有其余的开关元件和真空开关管之后切换。
图4的图示出这样的过程，即在一个完整的切换过程中，上面的图示针对从左向右的驱动方向(n→n+1)，亦即从零时刻开始、在可限定的时刻终止(参见图5)，下面的图示针对从右向左的驱动方向(n+1→n)，亦即按照下面的标尺在可限定的时刻开始并在最左边的零处终止。分接开关10在切换开始时的开关位置在图5a中表明。第一真空开关管MSV此时是闭合的，而第二真空开关管TTV的开关触头是打开的。第一机械开关元件MTF处于第一开关位置，在该位置负载电流IL可以从可调式变压器16的第一绕组抽头12经由第一机械开关元件MTF和闭合的第一真空开关管MSV流到负载引线LA。
在短时间之后闭合第二真空开关管TTV(参见图5b)，然后打开第一真空开关管MSV(参见图5c)。在切换开始之后的在短时间之后的打开在图5d中表明。在具有打开的第一真空开关管MSV和闭合的第二真空开关管TTV的分接开关10的开关状态下以及在第二机械开关元件TTF的在图5a至5g中所示的第一开关位置中，负载电流IL以在图5d和5e中所示的方式从可调式变压器16的第一绕组抽头12通过第二负载支路或第二线路20流到负载引线LA，其中线路20也可以称为电阻支路或R支路。
在另一短时间之后转换第一机械开关元件MTF(图5d，图5e)，然后闭合第一真空开关管MSV(图5e，图5f)并接着打开第二真空开关管TTV(图5f，图5g)。负载电流IL以在图5g中所示的方式从可调式变压器16的第二绕组抽头14通过相应接通的第一机械开关元件MTF和闭合的第一真空开关管MSV流到负载引线LA。最后在该所示的切换循环中再将第二机械开关元件TTF转换到第二绕组抽头14上(图5g，图5h)，由此终止该切换循环。
借助图5中所示的切换循环的各个切换过程(n→n+1；图4上面)的视图变得明显的是，以所述的方式最后切换第二机械开关元件TTF。由于按照本发明这也是在相反的切换方向时的情况，因此要采取适合的预防措施，以便在以相反的顺序切换的其余的部件MTF、MSV和TTV时再次可以最后切换第二机械开关元件TTF。按照本发明借助于适合的待配置的空转元件确保该居后的切换，如这借助图1至3已清楚说明的那样。
图6的视图以多个切换图示出分接开关的不同部件向第二切换方向的各个接连的开关状态。这样图4的下面的图示示出这样的过程，即在一个完整的逆向切换过程中，针对从右向左的驱动方向(n+1→n)，亦即按照下面的标尺的一时刻开始并在最左边的零处终止。分接开关10在第一时间间隔内在切换开始时的开关位置表明在图6a中。第一真空开关管MSV此时是闭合的，而第二真空开关管TTV的开关触头是打开的。第一机械开关元件MTF处于其第二开关位置，在该位置负载电流IL可以从可调式变压器16的第二绕组抽头14经由第一机械开关元件MTF和闭合的第一真空开关管MSV流到负载引线LA。这同时是图5h的开关位置，根据图4的上面的图示的第一切换循环在该开关位置终止。
本发明在这里设定，第二机械开关元件TTF不是在很早的时刻转换，而是首先保留在图6a(和图6b至6f)中所示的第二开关位置，这在按图6的逆向切换过程中仅通过如下方式实现，即将第二机械开关元件TTF的切换运动至少部分地与其余的开关元件或真空开关管的切换运动脱离联接，这借助于按图1至3的空转元件来实现。
在可限定的时间之后闭合第二真空开关管TTV(参见图6a)，然后打开第一真空开关管MSV(参见图6b)。在切换开始之后在可限定的时间间隔内打开第一真空开关管MSV，这表明在图6b(打开)和图6c(MSV已打开)中。在具有打开的第一真空开关管MSV和闭合的第二真空开关管TTV的分接开关10的开关状态下和在第二机械开关元件TTF的在图6a至6f中所示的第二切换位置中，负载电流IL以在图6c和6d中所示的方式从可调式变压器16的第一绕组抽头12通过第二负载支路或线路20流到负载引线LA，其中线路20也可以称为电阻支路或R支路。
在另一短的时间间隔之后转换第一机械开关元件MTF(图6c，图6d)，然后闭合第一真空开关管MSV(图6d，图6e)并接着打开第二真空开关管TTV(图6e，图6f)。负载电流IL以此再以图6f中所示的方式从可调式变压器16的第一绕组抽头12通过相应接通的第一机械开关元件MTF和闭合的第一真空开关管MSV流到负载引线LA。最后在所示的逆向切换循环中再将第二机械开关元件TTF转换到第一绕组抽头12上(图6f，图6g)，以此终止该切换循环。按这种方式借助图6中所示的切换循环的各个切换过程(n+1→n；图4下面)的视图再次变得明显的是，以所述的方式最后转换第二机械开关元件TTF。
第二机械开关元件TTF的所示的居后切换形成本发明的总构思的变换，即借助于在分接开关中的适合的空转元件通过机械开关元件TTF的相应居后的转接可以在两个负载支路之一中与相应的切换方向无关地实现希望的脉冲电压强度或a0强度。按这种方式，可能出现的脉冲电压不会对在各个不通负载电流的负载支路中的真空开关管MSV和TTV施加负载，并以此保持对真空开关管无害。
图7的视图借助另一切换图示出补充两个附加的开关或持续主触头MC的分接开关10的方案。在分接开关10的该可替代的方案中，附加地在断路侧和接通侧上分别设置机械触头MC。这些持续主触头MC或附加的开关分别引导持续电流。此外优选这样切换这些触头，即在断路侧上的触头MC2在全部其余的开关元件(MSV、TTV、MTF、TTF)之前打开，而在接通侧上的触头MC2在全部其余的开关元件之后闭合。

Claims (7)

1.一种分接开关(10)，用于在可调式变压器(16)的至少两个绕组抽头(12、14)之间进行不中断地转换，该分接开关具有可转动的开关轴(22)，为该开关轴配设操纵元件(24)，用于机械开关元件(MTF、TTF)或真空开关管(MSV、TTV)的多个操纵相，其中各操纵元件(24)分别配设于能由开关轴(22)转动的同心的凸轮盘(28)，各凸轮盘具有在端面上或在周边侧上的轮廓部、突出部或凸台(30)，其特征在于，设有空转元件(34)，该空转元件由圆弧形的、与开关轴(22)同心设置的、用于相应的凸轮盘(28)的圆环形的带动件的导向滑环(36)以及套筒状的分离元件(38)构成，从而开关轴(22)的转动运动和在其上支承的凸轮盘(28)的转动运动彼此脱离联接，使得由至少一个凸轮盘(28)触发的切换时刻与开关轴(22)的转动方向无关地相对于其余的凸轮盘(28)或其余的操纵元件(24)的转动运动在时间上居后。
2.按照权利要求1所述的分接开关，其特征在于，为所述操纵元件(24)中的至少一个操纵元件和配设于该至少一个操纵元件的凸轮盘(28)配设所述空转元件(34)，用于按照开关轴(22)的转动方向使切换时刻的相推移。
3.按照权利要求1或2所述的分接开关，其特征在于，空转元件(34)的套筒状的分离元件(38)相对于可转动的开关轴(22)和各凸轮盘(28)壳体固定地锚定。
4.按照权利要求1或2所述的分接开关，其特征在于，设置具有至少两个并行的线路(18、20)的负载支路，所述线路分别包括由至少一个真空开关管(MSV；TTV)和至少一个机械开关元件(MTF；TTF、32)组成的串联设置，其中为至少一个线路(18、20)配设与相应的真空开关管(TTV)和机械开关元件(TTF)串联设置的电阻(R)，其中所述至少两个绕组抽头(12、14)能够可变地相互联接和/或能够用负载引线(LA)加载，其中总共至少两个真空开关管(MSV、TTV)和至少两个机械开关元件(MTF、TTF)能够以彼此间的限定的时间偏移分别向不同的切换方向共同切换，并且其中所述机械开关元件中的至少一个机械开关元件(TTF)具有与切换方向无关地相对于其余的开关元件(MTF)或真空开关管(MSV、TTV)在时间上居后的切换时刻或触发时刻。
5.按照权利要求4所述的分接开关，其特征在于，所述居后的切换时刻或触发时刻具有距其他的机械开关元件(MTF)和真空开关管(MSV、TTV)的其余的切换时刻或触发时刻的限定的时间间隔。
6.按照权利要求4所述的分接开关，其特征在于，具有在时间上居后的切换时刻或触发时刻的机械开关元件(TTF)在所有其余的开关元件(MTF)和真空开关管(MSV、TTV)之后切换。
7.按照权利要求1或2所述的分接开关，其特征在于，附加地在断路侧和接通侧上分别存在一机械触头(MC)，所述机械触头引导持续电流，其中在断路侧上的触头在所有其余的开关元件(MSV、TTV、MTF、TTF)之前打开，而在接通侧上的触头在所有其余的开关元件之后闭合。
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