CN103460324B - 分接开关和用于这种分接开关的真空开关管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在抽头式变压器的绕组分接头之间无间断切换的分接开关。此外，本发明涉及一种新式真空开关管，该真空开关管特别适合于这样的分接开关。按照本发明的分接开关基于如下的基本构思：分别将第一负载支路的主触头（V1）和与其串联的机械开关器件（U1）以及第二负载支路的附加的电阻触头（V3）整合在仅一个唯一的、带有一个共同的壳体（5）的真空开关管（1）中。此外，按照本发明的真空开关管（1）基于如下的基本构思：通过真空开关管（1）的构造形式与设置在单独的并且相互密封的真空灭弧室（2、3、4）中的多个可动的触头系统（I、II、III）组合，由唯一的按照本发明的真空开关管（1）来代替按照现有技术两个所需的真空开关管和一个附加的机械开关器件的功能。

Description

分接开关和用于这种分接开关的真空开关管
技术领域
本发明涉及一种用于在抽头式变压器的绕组分接头之间无间断切换的分接开关。
此外，本发明涉及一种新式真空开关管，该真空开关管特别适合于这样的分接开关。
背景技术
由DE2021575已知了一种分接开关，该分接开关具有每相共计四个真空开关管。分别在两条负载支路的每条中设置一个真空开关管作为主触头，并与转接电阻串联地设置另一个的真空开关管作为电阻触头。
在从目前的绕组分接头n到所预选的新绕组分接头n+1的无间断负载切换时，首先断开切断侧的主触头，然后闭合将接收侧的电阻触头，从而在n和n+1两级之间流过有通过转接电阻限制的补偿电流。
在断开切断侧的目前闭合的电阻触头之后，然后闭合将接收侧的主触头，从而全部负载电流从新绕组分接头n+1通向负载导线；切换结束。
已知的这种分接开关具有用于调节功率变压器的真空开关管，然而在这种分接开关的不同应用情况中需要高冲击电压耐受性（直至100kV和明显超过于此）。这样不期望的冲击电压（其大小主要取决于在各个分接级之间绕组部件和抽头式变压器的构造）一方面是雷电冲击电压，该雷电冲击电压由于雷电击中而在电网中形成。另一方面，也会出现如下的开关冲击电压，这些开关冲击电压由于在要调节的电网中不可预见的开关冲击而引起。
在分接开关的冲击电压耐受性不足时，如果在不引导负载电流的负载支路中的真空开关管击穿，则一方面会发生短时的分接短路（Stufenkurzschluss）。
这在设计开关段并且因此特别是设计真空开关管的许多情况下导致过尺寸设计，以便开关线路和真空开关管安全地承受所描述的电压负载。不仅目前在现代设备中可供使用的小结构空间而且这样的真空开关管的经济性以及可用性都使这样的过尺寸设计显得不利。
因此在未公开的DE102010024255中建议一种分接开关，在该分接开关中，第一主电流支路的第一绕组分接头通过串联电路与负载导线相连接，该串联电路包括第一机械切换开关和第一开关机构、亦即真空开关管或备选地为半导体器件。在与此类似的对称结构形式中，第二主电流支路的第二绕组分接头通过串联电路同样与负载导线相连接，该串联电路包括第二机械切换开关和第二开关机构、亦即第二真空开关管或备选地为第二半导体器件。此外，在第一绕组分接头与第一机械切换开关之间，利用插入（eingeschleift）的电阻使第一辅助电流支路分岔，借助于该插入的电阻可建立与第二主电流支路的第二机械切换开关的电连接，并且在第二绕组分接头与第二机械切换开关之间利用另一插入的电阻使第二辅助电流支路分岔，借助于该另一插入的电阻可建立与第一主电流支路的第一机械切换开关的电连接。
换言之：因此，在已知的分接开关中，与相应的真空开关管串联的机械切换开关位于每个主电流支路和辅助电流支路中，该机械切换开关确保每个未接通的绕组分接头完全电流隔离，并因此确保高冲击电压耐受性。
所有由现有技术已知的分接开关每相需要多个真空开关管和附加的机械开关机构，这由于各个开关装置大位置需要以及伴随而来的结构和机械开销是不利的并且是特别昂贵的。尤其是也因为在用于实现开关顺序的分接开关中多个所需的单构件对于一个切换过程来说是必需的，所以这些单构件于是必须在仅几十分之一秒之内在时间上精确定义的切换过程中接合。
发明内容
因此，本发明的任务在于，给出一种用于在抽头式变压器的绕组分接头之间无间断切换的分接开关，该分接开关能实现减少复杂性和所需的单构件，在此特别是使机械开关机构变得非必要并且此外具有高冲击电压耐受性。此外，本发明的任务在于，给出一种真空开关管，该真空开关管特别有利地能用于这种进一步改进的分接开关。
本发明通过具有第一权利要求的特征的分接开关以及具有第六权利要求的特征的、特别适合于这样的分接开关的真空开关管来解决。在此，各个从属权利要求涉及本发明的特别优选的改进方案。
按照本发明的分接开关基于如下的基本构思：分别将第一负载支路的主触头和与此串联的机械开关机构以及第二负载支路的附加的电阻触头整合在带有共整合同的壳体、仅一个唯一的真空开关管中。
此外，按照本发明的真空开关管基于如下的基本构思：通过真空开关管的构造形式与设置在单独且相互密封的真空灭弧室中的多个可动触头系统组合，由唯一的按照本发明的真空开关管来代替按照现有技术两个所需的真空开关管和一个附加的机械开关机构的功能。换言之：在按照本发明的真空开关管中，目前单独需要的开关机构、即两个在负载下进行开关的真空开关管和一个另外的机械开关机构，不再如按照现有技术地构造成单独的组件并且构建在分接开关中，而是组合在带有设置在多个单独的真空灭弧室中的真空开关段的现在仅一个唯一的真空开关管中。在此，真空开关管能够通过真空开关段在功能上既代替切换开关的机械开关机构又代替闭合开关和断开开关的机械开关机构。
新式真空开关管的绝缘强度通过如下的方式提高，即，多个触头系统的各个真空开关段设置在分开的、亦即相互密封的真空灭弧室中，但设置在一个共同的壳体中。换言之：在不同的触头系统之间存在危险的电势差（该电势差可能导致交叠电弧）按照本发明通过如下方式解决，即，设有多个单独的真空灭弧室，在这些真空灭弧室中分别相互电隔离地设置有触头系统。
本身已知了带有两个接触部位的真空开关管。
DE3344367涉及一种带有两个在唯一的真空室中电串联的触头对的真空开关管，这些触头对能同时操纵。
DE19756308C1涉及一种类似的真空开关管，该真空开关管具有两个设置在一个共同的轴线上的开关段，其中设有位于内部的触头压缩弹簧。
EP0258614B1描述了真空开关管和在分接开关上的特定的接线的组合。在此，在真空室中设置有多个开关段，这造成带有环状固定接触的真空开关管的复杂结构。
DE102006033422B3最后描述另一种带有多重功能的真空开关管，其中，这里也不仅需要环状固定接触而且也需要位于内部的触头压缩弹簧。
附图说明
以下借助附图还以示例性方式更详细地阐述了本发明。
其中：
图1示出按照现有技术的分接开关
图2以示意图示出按照本发明的用于分接开关的真空开关管。
具体实施方式
在图1中示出由现有技术已知的分接开关。该分接开关具有第一负载支路，在该负载支路中有作为主触头起作用的真空开关管V1和与其串联的机械切换开关U1、以及与其并联的转接电阻R1和作为电阻触头起作用的真空开关管V2。第二负载支路完全类似地具有真空开关管V4和与其串联的机械切换开关U2、以及与其并联的另一转接电阻R2和作为电阻触头起作用的真空开关管V3。因此，已知的分接开关针对每条负载支路具有两个真空开关管，因此每相有4个真空开关管。分接头n接通的初始位置对应于图1中所示的各个开关元件的状态。切换以如下步骤进行：
-真空开关管V1
-真空开关管V3闭合；
-真空开关管V2断开；
-真空开关管V4闭合；切换结束。
图2示出按照本发明的真空开关管1，该真空开关管具有第一触头系统I、第二触头系统II和第三触头系统III，这些触头系统都构成为真空开关段。此外，触头系统I、II和III在单独的真空灭弧室2、3和4中分别在空间上分开，但都设置在包围所有触头系统I、II和III的共同壳体5中。在各个真空灭弧室2、3和4的侧壁区域中分别设有多个绝缘陶瓷6。在旋转对称的纵轴线s1的延长中居中地设有上部的固定挺杆7并且在对置的端部处设有下部的可动挺杆8，这些挺杆在壳体5内部按照本身已知的方式分别支承触头件9和10。触头件9能够单独且独立地通过操纵可动的挺杆8与固定触头11电连接。在此，固定触头11布置在设在壳体5内部的、固定的、导电的挺杆12上，该挺杆在纵轴线s1的延长中穿透在真空灭弧室3与4之间的隔离部并且在其与固定触头11对置的端部上具有另一固定触头13。通过沿轴线s1的纵向方向可移动地构成的导电板14来确保真空灭弧室2与3之间的密封隔离，在该导电板上各通过一个导电板条17和18朝向两个侧面紧固有另一固定的触头件15和16。由此，可以通过板14的竖直移动将固定触头16与固定触头10接通或者将固定触头15与固定触头13接通。在壳体5的壁区域中在此设有按照现有技术已知的波纹管19，这些波纹管给予板14竖直运动自由度。与挺杆8共同作用的已知接触弹簧在此出于清楚性原因未示出。
如果在图2中描述的真空开关管1应用于图1的分接开关上，则按照本发明将两个目前单独的开关元件V1、V3和U1或者V2、V4和U2整合成现在带有可分开控制的触头系统I、II和III的唯一的真空开关管1中。如果在图2中示出的真空开关管1的挺杆7通过电阻R2与绕组分接头n+1导电连接，导电板14与负载导线LA导电连接并且下部挺杆8与绕组分接头n导电连接，则由此特别简单地在机械上实现在图1中描述的分接开关。

Claims (10)

1.用于在抽头式变压器的绕组分接头之间无间断切换的分接开关，该分接开关带有真空开关管，其中，对于每个要切换的相，所述分接开关包括：
第一负载支路，所述第一负载支路包括作为主触头起作用的第一真空开关触头(V1)和能与其串联的第一机械开关机构(U1)，
第一辅助电流支路，所述第一辅助电流支路具有至少一个第一转接电阻(R1)和串联地作为辅助触头起作用的第二真空开关触头(V2)，
第二辅助电流支路，所述第二辅助电流支路具有至少一个第二转接电阻(R2)和串联地作为辅助触头起作用的第三真空开关触头(V3)，
第二负载支路，所述第二负载支路包括作为主触头起作用的第四真空开关触头(V4)和能与其串联的第二机械开关机构(U2)，
其中，第一辅助电流支路能与相应的第一负载支路并联连接，第二辅助电流支路能与相应的第二负载支路并联连接，
所述负载支路以及所述辅助电流支路都能与共同的负载导线连接，
第一真空开关触头(V1)、第一机械开关机构(U1)以及第三真空开关触头(V3)在结构上整合在带有共同的壳体(5)的、唯一的第一真空开关管(1)中，
第四真空开关触头(V4)、第二机械开关机构(U2)以及第二真空开关触头(V2)整合在带有共同的壳体(5)的、唯一的第二真空开关管(1)中，
并且每个真空开关管(1)在其共同的壳体(5)内包括为其真空开关触头(V1、V3；V2、V4)的每一个以及为其机械开关机构(U1；U2)分别设有的单独的、气密地封闭的第一、第二和第三真空灭弧室(2、3、4)。
2.按照权利要求1所述的分接开关，其特征在于，设在真空灭弧室(2、3、4)中的真空开关触头(V1…V4)和所述机械开关机构(U1、U2)分别形成单独的第一、第二和第三触头系统(I、II和III)。
3.按照权利要求2所述的分接开关，其特征在于，第一触头系统(I)形成第一或第二机械开关机构(U1或U2)。
4.按照权利要求2所述的分接开关，其特征在于，第二触头系统(II)形成第一或第四真空开关触头(V1或V4)。
5.按照权利要求2所述的分接开关，其特征在于，第三触头系统(III)形成第二或第三真空开关触头(V2或V3)。
6.用于按照权利要求1至5之一所述的分接开关的真空开关管，其特征在于，
设有包围整个真空开关管(1)的、共同的壳体(5)，
在壳体(5)内设有沿着共同的纵轴线(S1)设置的第一、第二和第三触头系统(I、II、III)，所述第一、第二和第三触触头系统分别在空间上并且气密分开地设置在单独的第一、第二和第三真空灭弧室(2、3、4)中。
7.按照权利要求6所述的真空开关管，其特征在于，第一触头系统(I)具有能沿着纵轴线(S1)运动的下部挺杆(8)，在所述下部挺杆上紧固有第一触头件(9)，该第一触头件能与紧固在下部的固定挺杆(12)上的第二触头件(11)接触。
8.按照权利要求7所述的真空开关管，其特征在于，第二触头系统(II)具有紧固在第二触头件(11)的对置的端部上、同样紧固在下部的固定挺杆(12)上的第三触头件(13)，该第三触头件能与通过板条(17)紧固在能沿着纵轴线(S1)移动的导电板(14)上的第四触头件(15)接触。
9.按照权利要求8所述的真空开关管，其特征在于，第三触头系统(III)具有紧固在上部的固定挺杆(7)上的第五触头件(10)，该第五触头件能与通过板条(18)紧固在能沿着纵轴线S1移动的导电板(14)上的第六触头件(16)接触。
10.按照权利要求7至9之一所述的真空开关管，其特征在于，在每个真空灭弧室(2、3、4)中在壳体(5)的侧壁区域内设置多个绝缘陶瓷(6)。
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