CN102834884B - 有载分接开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换的有载分接开关，其中在分接开关头的区域中设有能够用单独循环的冷却介质穿流的冷却装置，该冷却装置构成为封闭的冷却循环，并且多余的热能能够借助于该冷却装置从有载分接开关的储油器的绝缘油中排出。

Description

有载分接开关

技术领域

本发明涉及一种用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换的有载分接开关。

背景技术

多年以来，在全球范围内大量使用有载分接开关，以在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换。这样的有载分接开关通常包括选择器和负载转换开关，其中选择器用于无功率地选择可调式变压器的要转换到的相应的绕组抽头，负载转换开关用于从当前的绕组抽头实际转换到新的、预先选定的绕组抽头上。为此，负载转换开关通常具有开关触头和电阻触头。在此，开关触头用于使相应的绕组抽头与负载引线直接连接，电阻触头用于短暂接通，也就是说借助于一个或多个转换电阻桥接。但是，近些年的发展远离在绝缘油中具有机械开关触头的负载转换开关。取而代之的是，越来越多地使用真空开关单元作为开关元件。未来也使用半导体开关元件。

在一种特别设计的有载分接开关(所谓的负载选择器)中，所述的用于选择新的绕组抽头的机构和用于实际负载转换的机构在结构上相结合并被共同操纵。

根据转换原理和相应的有载分接开关的结构类型，整个有载分接开关、但至少单独的负载转换开关安装在与变压器油分隔的储油器中。在此，所述油不仅用于电绝缘或提高在分接开关上的带有电压的部件之间的介电强度，而且用于在实际转换期间对极度需要热的构件(例如转换电阻)同时进行冷却。此外，所述油用于更好的消弧，并且由于良好的润滑特性在操作时减少待使用的机械能。还需要绝缘油的冷却效果，因为在接触电阻(可能是电感器)上进行转换期间产生高热能，并且通过所述油排出。

然而，由于频繁的调节或不能预见的干扰情况，有载分接开关的确定的使用领域要求在可调式变压器的绕组抽头之间频繁进行转换。每时间单位内的频繁转换能够将在分接开关储油器中的绝缘油加热至超过技术允许的极限值。尽管满足有关温度极限值的标准，在没有附加措施的情况下仍不能覆盖特殊的实际应用情况。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种有载分接开关，尽管在相对短的时间周期内多次完成切换，但该有载分接开关依然不超过在储油器内的绝缘油温度的极限值。

总的发明构思在于，在分接开关头的区域中设有能够用单独循环的冷却介质穿流的冷却装置，所述冷却装置构成为封闭的冷却循环，并且多余的热能能够借助于所述冷却装置从有载分接开关的储油器的绝缘油中排出。被排出的热能可以通过商业通用的组件散出到周围环境(例如流体-空气换热器)或散出到其它冷却介质(例如流体-流体换热器)上。现在，通过借助于附加设置的、起换热器作用的冷却装置使储油器中的绝缘油的温度保持在可限定的低水平上，利用根据本发明的有载分接开关现在能够在短时间周期内切换可调式变压器的多个绕组抽头，并且仍然确保有载分接开关的热负载的构件的充分冷却。因为由于储油器内的自然对流，冷却体由向上升的热绝缘油强制性地环流，因此冷却体在有载分接开关的储油器的上部区域中的适当定位确保了在冷的冷却介质和热的绝缘油之间的换热器的附加的效率提升。根据存在于冷却介质和绝缘油之间的温度差，冷却效率既能够通过冷却介质的体积流、也能够通过冷却介质自身的温度适当地得以控制。作为冷却介质，基本上能够使用所有具有大的比热容的流体，特别是绝缘油本身。

根据本发明的一个优选的实施形式，冷却装置的冷却体构成为没入储油器的绝缘油中的螺旋管，其中，螺旋管的相应的一个端部形成用于冷却介质的流入口，并且另一个端部形成用于冷却介质的流出口。通过冷却体的螺旋形结构实现可用热绝缘油环流的表面的扩大，这有助于提升冷却装置的冷却功率。对于需要在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行非常频繁地转换的特殊应用，冷却体的螺旋形结构在该实施形式的范围内也能够实施为两个或多个(也就是三个、四个或五个)。此外，除了螺旋管的总数，冷却装置的冷却效率也能够通过相应的螺旋管的各个螺旋的数量来影响。因此，冷却装置既不限制于在该实施例中示出的螺旋管的数量，也不限制于所示的螺旋的数量。

根据另一优选的实施形式，具有单独循环的冷却介质的冷却装置集成到设置在有载分接开关上的屏蔽环中。例如在源于申请人的DE10011966中已知这样的用于有载分接开关的屏蔽环。冷却装置集成到有载分接开关的原本存在的屏蔽环中通过在单个构件(即改进的屏蔽环)中功能性结合冷却特性和介电特性而对附加设置的具有单独的冷却介质的冷却装置提供特别节省空间的解决方案。

根据再一实施形式，附加的冷却装置构成为在分接开关头的侧壁中集成的环绕的管道系统。因为在该实施形式中不必引导用于在储油器内的冷却体的循环的冷却介质的附加的输入管或输出管，并且此外在储油器中不设有单独的冷却体，因此在维护情况下可以实现负载转换开关嵌件的特别简单的安装和拆除。

根据本发明的又一优选的实施形式，附加的冷却装置作为冷却蛇管设置在有载分接开关的向上密封单独的储油器的盖上。冷却装置的蛇管式结构导致与热绝缘油接触的表面的扩大，并从而导致冷却装置的冷却功率的改善。以特别简单的方式，用于单独的冷却介质的流入或流出的接口同样能够通过所述盖向外引导。

虽然例如已经从DE 10 2008 003 672或WO 01/37292中已知，可调式变压器的绝缘油借助于外部安装的辐射式冷却器和与所述辐射式冷却器共同作用的另外的通风器来冷却，但是所述方法在多个方面不适于使用在有载分接开关中。根据本发明不是如从现有技术中已知的那样绝缘油本身冷却，而是通过附加的具有单独的冷却介质的冷却装置强制地进行热交换。因此，在两个已提及的公开文献中，必须借助于耗费的泵结构确保：在位于辐射式冷却器中的绝缘油和仍位于变压器油箱中的剩余的体积大得多的绝缘油之间发生强制性交换。此外要注意，在接通和断开泵结构时在绝缘油内发生压力波动，所述压力波动能够使与分接开关处于有效连接的保护装置故障。通过根据本发明的解决方案，在分接开关头的区域中设有可用单独循环的冷却介质穿流的冷却装置，所述冷却装置构成为封闭的冷却循环，并且多余的热量能够借助于所述冷却装置从有载分接开关的储油器的绝缘油中排出，从而可十分有效地避免所述缺点，并且首次提供可用于有载分接开关的冷却装置。

附图说明

下面示例地借助于附图详细解释本发明。附图中：

图1示出根据本发明的具有冷却装置的有载分接开关的一部分的示意图；

图2a和2b示出根据本发明的具有冷却装置的有载分接开关的一个优选的实施形式；

图3a和3b示出根据本发明的具有冷却装置的有载分接开关的另一优选的实施形式；

图4示出根据本发明的具有冷却装置的有载分接开关的又一优选的实施形式。

具体实施方式

在图1中为了便于观看仅部分地示出用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换的有载分接开关，其具有基本上法兰式构成的分接开关头1以及密封地连接在分接开关头1的底环上的储油器2，所述储油器构成为介电的绝缘材料筒。在该视图中不可见的原本的有载分接开关在单独的储油器2内完全没入绝缘油中。在分接开关头1的区域中，在该分接开关头的底环的内部的侧壁上设置有构成为双螺旋管的根据本发明的冷却装置3，所述冷却装置能够用单独循环的冷却介质穿流，从而因此多余的热能能够根据热交换的物理原理从储油器2的绝缘油中排出。通过设置在分接开关头1的法兰环上的相应的管道接口4.1和4.2确保向冷却装置3供应单独的冷却介质。根据存在于冷却介质和绝缘油之间的温度差，冷却效率既能够通过单独的冷却介质的体积流、也能够通过冷却介质自身的温度适当地得以控制。由于所发生的自然对流，也就是在储油器2内的热绝缘油的上升，通过将冷却装置3适当地定位在分接开关头1的区域中确保冷却装置总是由热绝缘油强制地环绕冲刷。

图2a和2b示出本发明的一个优选的实施形式，其中冷却装置3集成在有载分接开关的至少一个屏蔽环5中。这样的屏蔽环5是根据现有技术基本上已知的构件，并例如描述在申请人的DE 10011966中。在此，图2a和2b的屏蔽环5构成为水平剖开的、旋转对称的环面，所述环面在其内侧上具有基本上螺旋形环绕地设置的空心的矩形构型，所述矩形构型构成冷却装置3。通过位于构成为矩形构型的冷却装置3的相应的端部上的相应的管道接口4.1和4.2能够输入或输出冷却装置3的单独的冷却介质。

图3a示出另一优选的实施形式，其中冷却装置3集成在分接开关头1的侧壁中，并在此构成为在多个水平的平面中环绕的管道系统。与图3a不同的是，在图3b中，冷却装置3不构成为在多个水平的平面中环绕的管道系统，而是构成为在分接开关头的侧壁中环绕的中空构型，所述中空构型基本上使用通过壁厚提供的体积作为用于用单独的冷却介质穿流的中空构型。在该实施形式中，单独的冷却介质的流入口或流出口也通过相应的管道接口4.1和4.2实现，其中在该附图中为了便于示出，两个管道接口中的仅一个、即4.1是可见的。储油器2接触锁合地、也就是密封地设置在分接开关头的侧壁的下端上，原本的但为了便于观看在此未示出的有载分接开关位于所述储油器中。

图4示出基本上圆形的盖5的底侧，所述盖具有冷却蛇管式的附加的冷却装置3。冷却装置3的蛇管式结构与盖5的底侧相匹配，使得所述蛇管式结构借助于多个螺旋和弯曲达到尽可能长的长度，以使表面扩大，这导致与热绝缘油接触的表面的改善。在该实施例中，管道接口4.1和4.2既用于单独的冷却介质的流入口和流出口，也用于将冷却装置3固定在盖5上。根据冷却装置3的尺寸，所述冷却装置还借助于其它固定点固定在盖5的底侧上。

Claims (2)

1.一种用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换的有载分接开关，具有：

用于选择可调式变压器的要转换到的相应的绕组抽头的机构；

用于从已切换到的绕组抽头实际转换到新的已选择的绕组抽头上的负载转换开关；

至少一个转换电阻；

至少一个设置在负载转换开关上的、用于介电地屏蔽电场的屏蔽环；

用油填充的绝缘材料筒，该绝缘材料筒至少容纳负载转换开关；

设置在绝缘材料筒的上部区域中的分接开关头；和

密封绝缘材料筒的盖，

其特征在于，

在分接开关头(1)的上部区域中设有能够用单独循环的冷却介质穿流的冷却装置(3)，该冷却装置构成为封闭的冷却循环，该冷却装置(3)集成到所述至少一个屏蔽环(5)中，并且该冷却装置(3)环绕地构成在屏蔽环(5)的内侧上。

2.一种用于在可调式变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换的有载分接开关，具有：

用于选择可调式变压器的要转换到的相应的绕组抽头的机构；

用于从已切换到的绕组抽头实际转换到新的已选择的绕组抽头上的负载转换开关；

至少一个转换电阻；

至少一个设置在负载转换开关上的、用于介电地屏蔽电场的屏蔽环；

用油填充的绝缘材料筒，该绝缘材料筒至少容纳负载转换开关；

设置在绝缘材料筒的上部区域中的分接开关头；和

密封绝缘材料筒的盖，

其特征在于，

设有能够用单独循环的冷却介质穿流的冷却装置(3)，该冷却装置构成为封闭的冷却循环，该冷却装置(3)集成到分接开关头(1)的侧壁中，并且该冷却装置(3)构成为在至少一个水平的平面中环绕的管道系统或中空构型。