CN102709106A - 真空灭弧转换选择器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的带真空灭弧电路的转换选择器，包括一中心轴和由该中心轴驱动回转的动触头以及圆周布置在转换选择器笼体的绝缘板条上的第一、第二静触头，动触头在中心轴驱动下回转在第一静触头与第二静触头之间切换，动触头与第一、第二静触头构成一转换选择主电路，其在转换选择主电路上并联有一包含真空管的真空灭弧支路；真空管的开断在动触头与第一静触头分离之后，闭合在动触头与第二静触头电连接之前。本发明采用了上述技术方案，与现有技术相比，具有如下显著优点：1．机构简化，控制可靠；彻底解决了转换选择器产生电弧对变压器油的污染。2．结构尺寸小，可缩小转换选择器占位空间，节省变压器箱体空间，降低变压器及变压器油的费用。

Description

真空灭弧转换选择器
技术领域：
本发明涉及有载分接开关技术领域，特别涉及一种带真空灭弧电路的转换选择器。
背景技术：
有载分接开关是在变压器有载即不停电的情况下，通过改变连接变压器的绕组抽头，改变变压器初次级绕组的匝数比，从而达到改变变压器输出电压的目的。
现有的组合式有载分接开关分成两个部分，即切换开关和选择器两部分。有些变压器要求调压的范围比较大，级数较多，可在选择器部分增加一转换选择器，通过转换变压器调压绕组的极性或改变粗、细调绕组的连接，达到不增加变压器调压绕组的抽头而扩大变压器调压范围的目的。
转换选择器通过转换变压器调压绕组的极性或改变粗、细调绕组的连接，即粗细调转换选择器与极性转换选择器。这个操作只能在整个调压范围的中间位置进行，即粗调转换选择器与极性转换选择器的动触头在K的位置上进行粗细调和极性转换调节。
如图1a、图1b和图1c所示的极性转换选择器，极性转换选择器的操作是在分接的“中间位置”上，即分接选择器处在“K”位置上进行。极性转换时，动触头离开“+”或“-”的瞬间，变压器的调压绕组与主绕组脱离，调压绕组处于电的“悬浮”状态。
如图2a、图2b和图2c所示的粗调转换选择器的操作是在分接的“中间位置”上，即分接选择器处在“K”位置上进行。转换时，动触头离开“+”或“-”的瞬间，变压器的调压绕组与主绕组脱离，调压绕组处于电的“悬浮”状态。
由于与调压绕组相邻的绕组上有电压存在，以及调压绕组与相邻的绕组、与相邻的接地体之间存在的耦合电容，脱开的瞬时使得调压绕组上出现一个不同于粗调转换选择器和极性转换选择器动作之前的新的电位，而粗调转换选择器和极性转换选择器的动触头仍处在原来的电位上，这二者之间的电位差被称为位移电压（也有称为偏移电压的）。这个电压同时作用于粗调转换选择器或极性转换选择器的动触头与“+”或“-”的静触头之间的断口上，则被称作恢复电压。当恢复电压的数值超过转换选择器能够承受的能力时，在转换选择器的上述断口上可能出现持续的放电。
电容电流和恢复电压的强度取决于系统电压、线圈布置方式、以及线圈之间的电容和比率。对于给定的线圈布置方式和线圈电容，没有办法降低电容电流。
为了限制恢复电压，现有技术通常采用以下几种方案：
1.在调压线圈中部和切换开关引出端之间安装固定电位电阻RP（参见图3）。这种方法结构简单，但电位电阻RP电阻长期通流，浪费电力，对变压器油也起到加温的作用，不利于变压器的运行。
2.参见图4a、图4b和图4c，电位电阻R串接一与动触头联动的电位开关M，只有在转换操作时电位开关M才连接电位电阻R，电位开关M的使用是为了避免很多的电位电阻，简化电位电阻的安装并减少无功补偿。这种方法使转换选择器结构比较复杂。
3.采用如图5a、图5b、图5c所示的一种双极性转换原理来实现无断开转换选择，其基本原理是该转换选择器采用一对静触头1、1a和一对动触头2、2a来实现转换选择，在转换过程中，动触头2逐渐由与静触头1接触切换到静触头1a，动触头2a逐渐由与静触头1a接触切换到静触头1，也就是动触头2、2a在转换选择过程中，不会电“悬浮”，因此不存在恢复电压问题，也就是说其不会产生火花放电。但是采用该理论设计的双极性转换选择器需要另外配置驱动机构，需要考虑与有载分接开关的同步性，机械结构复杂；再者现有无载分接开关的触头组是平面布置的，在变压器上需要留有安装位置，并需备有控制系统和操动系统，增加设备成本，并且增加变压器体积及用油量。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术所存在的不足而提供一种采用真空灭弧室（也称真空管）进行灭弧的带真空灭弧电路的转换选择器。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
带真空灭弧电路的转换选择器，包括一中心轴和由该中心轴驱动回转的动触头以及圆周布置在转换选择器笼体的绝缘板条上的第一静触头和第二静触头，所述动触头在所述中心轴驱动下回转在第一静触头与第二静触头之间切换，所述动触头与第一、第二静触头构成一转换选择主电路，其特征在于，在所述转换选择主电路上并联有一包含真空管的真空灭弧支路；所述真空管的开断在所述动触头与第一静触头分离之后，闭合在所述动触头与第二静触头电连接之前。
所述真空灭弧电路由所述中心轴驱动与所述动触头同步回转。
所述真空灭弧支路还包括一真空管驱动机构，一用以安装所述真空管和真空管驱动机构的支撑部件，一安装在所述转换选择器笼体的绝缘板条上的凸轮；所述支撑部件由绝缘材料支撑，安装在所述中心轴上；所述真空管驱动机构采用导电材料制成，与真空管一起安装在支撑部件上；该真空驱动机构具有一与所述凸轮接触的受力端和与所述真空管的动触头端接触的驱动端；所述凸轮分为三段，其中中间段为绝缘段，两端分别为第一导电段和第二导电段，所述第一导电段与所述第一静触头电连接，第二导电段与所述第二静触头电连接。
在本发明的一个优选实施例中，所述真空管驱动机构包括一固定在所述支撑部件上的杠杆座和滑动设置在所述杠杆座上的受力杆、驱动杆以及铰接在所述杠杆座上的杠杆，所述受力杆的外端安装有与所述凸轮接触的滚轮，受力杆的内端与所述杠杆的一端铰接；所述驱动杆的外端与所述杠杆的另一端铰接，驱动杆的内端与所述真空管的动触头端接触。
在本发明的另一个优选实施例中，所述真空管驱动机构包括一滑动设置在所述支撑部件上的受力杆,在所述受力杆的中间部位上设置有一弹簧座,所述受力杆的外端装有与所述凸轮接触的滚轮,受力杆的内端套上弹簧后与真空管的动触头端连接,所述弹簧的外端与所述弹簧座接触,弹簧的内端与所述真空管的管体端面接触。
本发明的原理为：在常规载流的情况下，负载电流由动、静触头的电连接承担。转换选择器动作时，动触头先离开一个静触头，这时由于滚轮与该静触头电连接的导电段电接触，真空管构成的真空灭弧支路是导通的，动触头与该静触头无电位差，动触头与该静触头之间分离时不会产生电弧，由真空管构成的真空灭弧支路承担负载电流。真空管在凸轮的控制下，管内触头开断。恢复电压产生在真空管内分开的触头之间，产生电弧。真空管构成的真空灭弧支路进入控制凸轮的中间段，动触头继续向另一静触头过渡。在动触头与另一静触头接触前，滚轮进入到与另一静触头电连接的另一导电段，真空管内触头闭合，闭合过程中恢复电压在真空管内产生电弧，然后动触头与另一静触头连接，这时由于真空管构成的真空灭弧支路已经与该静触头电连接，因此动触头与该静触头之间无电位差，接触时不会产生电流。
从上述转换过程可以看出，本发明的电弧只发生在真空管内，管外无电弧发生，也就不会对开关所在的变压器油造成污染。
由于本发明采用了上述技术方案，与现有技术相比，具有如下显著优点：
1．机构简化，控制可靠；彻底解决了转换选择器产生电弧对变压器油的污染。
2．结构尺寸小，可缩小转换选择器占位空间，节省变压器箱体空间，降低变压器及变压器油的费用。
附图说明：
图1a、图1b和图1c为线性调极性转换选择器电路示意图。
图2a、图2b和图2c为粗细调转换选择器电路示意图。
图3为带固定电位电阻的转换选择器电路示意图。
图4a、图4b和图4c为电位电阻串接一与动触头联动开关的转换选择器电路示意图。
图5a、图5b和图5c为双极性转换选择器示电路意图。
图6为本发明实施例1带真空灭弧电路的转换选择器的结构示意图。
图7a、图7b、图7c、图7d、图7e、图7f、图7g、图7h为本发明实施例1真空灭弧电路的转换选择器转换过程原理示意图。
图8为本发明实施例2带真空灭弧电路的转换选择器的真空灭弧支路的结构示意图
图9a、图9b、图9c为本发明实施例2真空灭弧电路的转换选择器转换过程示意图。
具体实施方式
下面实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。
参见图6，带真空灭弧电路的转换选择器，包括一中心轴601，夹片式动触头603利用弹簧浮动安装在动触头支架613上，动触头支架613固定在转换选择器的中心轴601上，这样中心轴601可带动动触头支架613和动触头603回转来回摆动。动触头603的内端夹持在引出环302上形成电连接，引出环302固定在中心轴601上。
静触头604、605分别安装在以中心轴601为圆心，圆周分布地固定在转换选择器笼体成圆周分布的绝缘板条612.1和612.2上，绝缘板条612.1与绝缘板条612.2之间为绝缘板条612，这样动触头603的外端随着中心轴601的回转摆动可分别与静触头604或静触头605形成电连接，动触头603与静触头604、605构成一转换选择主电路。
本发明的特点是在动触头603与静触头604、605构成一转换选择主电路上并联有一包含真空管的真空灭弧支路，其具体结构如下：按中心轴601轴向在由动触头603和动触头支架613构成的动触头组件上或下安装有包含真空管的真空灭弧支路。
该包含真空管的真空灭弧支路由采用绝缘材料制成的支撑部件606、真空管607、滚轮609、杠杆611、受力杆611.1、驱动杆611.2、杠杆座611.3、凸轮610等部件组成；其中真空管607、滚轮609、杠杆611、受力杆611.1、驱动杆611.2、杠杆座611.3均采用导电材料制成。
支撑部件606大致为L形零件，其直段固定在中心轴601上，杠杆座611.3和真空管607成前后位置安装在支撑部件606的横段上，受力杆611.1、驱动杆611.2滑动设置在杠杆座611.3上，杠杆611铰接在杠杆座611.3上。受力杆611.1的外端安装有滚轮609，两者之间形成电连接，受力杆611.1的内端与杠杆611的上端铰接，两者之间形成电连接。驱动杆611.2的外端与杠杆611的下端铰接，两者之间形成电连接，驱动杆611.2的内端与真空管607的动触头端接触，两者之间形成电连接；真空管607的静触头端607.2与引出环602之间形成电连接。
凸轮610固定在转换选择器笼体成圆周分布的绝缘板条612.1、612和612.2上，凸轮610分为三段，中间段为绝缘段610.3，两端分别为金属导电段610.1和610.2，导电段610.1与静触头604之间通过敷设在绝缘板条612.1内边上的连接片608形成电连接，导电段610.2与静触头605之间通过敷设在绝缘板条612.1内边上的连接片（图中未示出）形成电连接。
该实施例的带真空灭弧电路的转换选择器详细转换过程如下：
参见图7a,在常规载流的情况下，虽然滚轮609与凸轮的导电段610.1接触，但是负载电流由动触头603、静触头604的电连接承担。
参见图7b，转换选择器动作时，动触头603先离开静触头604，这时由于滚轮609与该静触头604电连接的导电段610.1电接触，真空管607构成的真空灭弧支路是导通的，动触头603与该静触头604无电位差，动触头603与该静触头604之间分离时不会产生电弧，由真空管607构成的真空灭弧支路承担负载电流。
参见图7c,当滚轮609与该静触头604电连接的导电段610.1脱离进入到凸轮中间的绝缘段610.3，滚轮609通过受力杆、杠杆和驱动杆作用于真空管607的动触头端，真空管607触头开断，恢复电压产生在真空管607内分开的触头之间，产生电弧。
参见图7d、图7e和图7f,在中心轴的带动下，滚轮609继续沿凸轮中间的绝缘段610.3滚动向凸轮另一端的导电段610.2过渡，同时动触头603也继续向静触头605过渡。
参见图7g，在动触头603与另一静触头605接触前，滚轮609进入到与静触头605电连接的另一导电段610.2，滚轮609通过受力杆、杠杆和驱动杆作用于真空管607的动触头端，真空管607内触头闭合，闭合过程中恢复电压在真空管607内产生电弧。
参见图7h,接着动触头603与另一静触头605电连接，这时由于真空管607构成的真空灭弧支路已经与该静触头605连接，因此动触头603与该静触头605之间无电位差，接触时不会产生电流。
上述转换选择过程可以分成以下几个阶段：
1、动触头603与静触头604分离，真空管607构成的真空灭弧支路还在电连接，动触头603与静触头604分离时无耦合电位差，不会有电弧产生；
2、滚轮609进入凸轮的导电部610.1的凸起位置，通过杠杆的作用，使真空管607内的动、静触头分离，由于耦合电位差的作用，真空管607内的动、静触头有电弧产生，但发生在真空管607内。
3、滚轮609进入凸轮中间的绝缘段610.3。
4、滚轮609进入凸轮另一端的导电部610.2，使真空管607内的动、静触头闭合，由于耦合电位差的作用，真空管607内的动、静触头有电弧产生，但发生在真空管内。
5、动触头603与静触头605结合，真空管607构成的真空灭弧支路已经电连接，动触头603与静触头605结合时无耦合电位差，不会有电弧产生，选择转换完成。
实施例2
该实施例的带真空灭弧电路的转换选择器的结构与实施例1基本上相同，只是真空管607的驱动机构不同。参见图8，该实施例的真空管607的驱动机构由受力杆611a、弹簧座611b、弹簧611c构成，在支撑部件606的最外端固定有一采用绝缘材料制成的受力杆支架606a，受力杆611a采用导电材料制成，其滑动设置在受力杆支架606a上，弹簧座611b采用绝缘材料制成，固定在受力杆611a中间位置，与凸轮610接触的滚轮609安装在受力杆611a的外端，两者之间形成电连接；受力杆611a的内端套上弹簧611c后与真空管607的动触头端电接触，两者之间形成电连接,弹簧611c的外端与弹簧座611b接触,内端与真空管607的管体端面接触。
凸轮610固定在转换选择器笼体成圆周分布的绝缘板条612.1、612和612.2上，凸轮610分为三段，中间段为绝缘段610.3，两端分别为金属导电段610.1和610.2，导电段610.1与静触头604之间通过敷设在绝缘板条612.1内边上的连接片（图中未示出）形成电连接，导电段610.2与静触头605之间通过敷设在绝缘板条612.1内边上的连接片（图中未示出）形成电连接。
支撑部件606同样固定在中心轴601上。
该实施例的带真空灭弧电路的转换选择器详细转换过程如下：
参见图8,在常规载流的情况下，虽然滚轮609与凸轮610的导电段610.1接触，但是负载电流由动触头603、静触头604的电连接承担（结合参见图6）。转换选择器动作时，动触头603先离开静触头604，这时由于滚轮609与该静触头604电连接的导电段610.1电接触，真空管607构成的真空灭弧支路是导通的，动触头603与该静触头604无电位差，动触头603与该静触头604之间分离时不会产生电弧，由真空管607构成的真空灭弧支路承担负载电流。
参见图9a,当滚轮609与该静触头604电连接的导电段610.1脱离进入到凸轮610中间的绝缘段610.3，滚轮609通过受力杆611a作用于真空管607的动触头端，真空管607触头开断，恢复电压产生在真空管607内分开的触头之间，产生电弧。这时弹簧611c成释放状态。
参见图9b,在中心轴601的带动下，滚轮609继续沿凸轮610中间的绝缘段610.3滚动向凸轮610另一端的导电段610.2过渡，同时动触头603也继续向静触头605过渡。
在动触头603与另一静触头605接触前（结合参见图6），滚轮609进入到与静触头605电连接的另一导电段610.2，滚轮609通过受力杆611a作用于真空管607的动触头端，真空管607内触头闭合，闭合过程中恢复电压在真空管607内产生电弧。这时弹簧611c成压缩状态。
参见图9c,接着动触头603与另一静触头605电连接（结合参见图6），这时由于真空管607构成的真空灭弧支路已经与该静触头605连接，因此动触头603与该静触头605之间无电位差，接触时不会产生电流。
以上内容显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的人员应该了解，本发明不受上述实例的限制，上述实例和说明中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.带真空灭弧电路的转换选择器，包括一中心轴和由该中心轴驱动回转的动触头以及圆周布置在转换选择器笼体的绝缘板条上的第一静触头和第二静触头，所述动触头在所述中心轴驱动下回转在第一静触头与第二静触头之间切换，所述动触头与第一、第二静触头构成一转换选择主电路，其特征在于，在所述转换选择主电路上并联有一包含真空管的真空灭弧支路；所述真空管的开断在所述动触头与第一静触头分离之后，闭合在所述动触头与第二静触头电连接之前。
2.如权利要求1所述的带真空灭弧电路的转换选择器，其特征在于；所述真空灭弧电路由所述中心轴驱动与所述动触头同步回转。
3.如权利要求1或2所述的带真空灭弧电路的转换选择器，其特征在于；所述真空灭弧支路还包括一真空管驱动机构，一用以安装所述真空管和真空管驱动机构的支撑部件，一安装在所述转换选择器笼体的绝缘板条上的凸轮；所述支撑部件由绝缘材料支撑，安装在所述中心轴上；所述真空管驱动机构采用导电材料制成，与真空管一起安装在支撑部件上；该真空驱动机构具有一与所述凸轮接触的受力端和与所述真空管的动触头端接触的驱动端；所述凸轮分为三段，其中中间段为绝缘段，两端分别为第一导电段和第二导电段，所述第一导电段与所述第一静触头电连接，第二导电段与所述第二静触头电连接。
4.如权利要求3所述的带真空灭弧电路的转换选择器，其特征在于；所述真空管驱动机构包括一固定在所述支撑部件上的杠杆座和滑动设置在所述杠杆座上的受力杆、驱动杆以及铰接在所述杠杆座上的杠杆，所述受力杆的外端安装有与所述凸轮接触的滚轮，受力杆的内端与所述杠杆的一端铰接；所述驱动杆的外端与所述杠杆的另一端铰接，驱动杆的内端与所述真空管的动触头端接触。
5.如权利要求3所述的带真空灭弧电路的转换选择器，其特征在于；所述真空管驱动机构包括一滑动设置在所述支撑部件上的受力杆,在所述受力杆的中间部位上设置有一弹簧座,所述受力杆的外端装有与所述凸轮接触的滚轮,受力杆的内端套上弹簧后与真空管的动触头端连接,所述弹簧的外端与所述弹簧座接触,弹簧的内端与所述真空管的管体端面接触。
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