CN103563031A

CN103563031A - 分接头转换开关

Info

Publication number: CN103563031A
Application number: CN201280025605.5A
Authority: CN
Inventors: J·玛撒
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2032-05-29
Also published as: EP2530693B1; EP2530693A1; CN103563031B; WO2012163907A1

Abstract

本发明公开了一种分接头转换开关，其包括固定触头集合，每个固定触头被部署为连接至调节绕组的分接头；至少一个电流收集器，其位于距该固定触头集合一定距离之处以使得在其间形成触头间隙空间；和至少一个触头载体，其包括被部署为对电流收集器和固定触头之间的触头间隙进行电桥接的至少一个可移动触头。该分接头转换开关进一步包括驱动系统，其用于将该触头载体从一个固定触头位置移动至另一个固定触头位置。该驱动系统包括至少一个电绝缘的、机械柔性的定位环，其被提供以多个均匀分布的定位件。该定位环附接至该触头载体以便允许向其传输驱动力。

Description

分接头转换开关

技术领域

本发明涉及电力传输的领域，并且尤其涉及一种用于控制变压器的输出电压的分接头转换开关。

背景技术

分接头转换开关被用于通过在变压器绕组中提供切入或切出附加匝数的可能性而对变压器的输出电压进行控制。分接头转换开关包括固定触头集合，其中每一个触头可连接至变压器的调节绕组的不同分接头，其中分接头位于该调节绕组中的不同位置。分接头转换开关进一步包括可移动触头，其在一端连接至电流收集器，并且可在另一端连接至固定触头之一。通过切入或切出不同分接头，变压器的有效匝数能够增加或减少，因此对变压器的输出电压进行调节。分接头转换开关因此包括处于不同电位的各个部分。为了满足绝缘要求，两个这样的部分之间的距离应当超过该分接头转换开关浸入其中的绝缘介质能够抵挡两个部分之间的最大预计电位差的距离。分接头转换开关的额定电压越高，对于相同的绝缘介质而言绝缘距离将会越大。此外，绝缘距离可以在不同绝缘媒体之间有所变化。在利用空气进行绝缘的干性分接头转换开关中，与常规的油绝缘的分接头转换开关相比，绝缘距离大约大一个数量级。因此，在高压应用中使用的空气绝缘分接头转换开关趋向于非常庞大，并且因此是占用空间且不便处置的。

发明内容

本发明所涉及的问题是如何获得一种分接头转换开关的紧凑设计。

一个实施例提供了一种用于连接至变压器的调节绕组的分接头转换开关。该分接头转换开关包括分接头选择器，其包括：包括至少两个固定触头的固定触头集合，每个固定触头被部署为连接至调节绕组的分接头；至少一个电流收集器，其位于距该固定触头集合一定距离之处以使得在其间形成触头间隙空间；和至少一个触头载体，其包括被部署为对电流收集器和固定触头之间的触头间隙进行电桥接的至少一个可移动触头。该分接头转换开关进一步包括驱动系统，其用于将该至少一个触头载体从一个固定触头位置移动至另一个固定触头位置。该驱动系统包括至少一个电绝缘的、机械柔性的定位环，其被提供以多个均匀分布的定位件。该定位环接合至该触头载体以便允许向其传输驱动力。

通过使用电绝缘且机械柔性的定位环，能够实现分接头转换开关的紧凑设计。这样的定位环允许其中通过固定触头和电流收集器之间所需的绝缘距离来确定触头间隙的设计，因此允许触头间隙方向上的紧凑设计。此外，还促进了延伸方向上的紧凑设计，原因在于无论可移动触头当前位于哪个固定触头的位置驱动系统都被限定至相同的空间。

有利地，该定位环能够至少部分位于触头间隙空间之中。因此能够实现在机械上有利的驱动机构设计，并且由于该定位环是电绝缘的，所以有关触头间隙的最小要求并不受到影响。在一个实施例中，定位环到触头载体的机械连接点位于触头间隙方向中距电流收集器的[0.2d_gap;0.8d_gap]的距离之内。因此所实现的是，对于作用于可移动触头上的力的影响将会很小。在一个实施方式中，机械连接点位于[0.45d_gap;0.55d_gap]的距离之内，以便关于作用于可移动触头端点上的力而改进机械优势。

该定位环可以被实施为正时皮带，其具有均匀分布的形成为整体的齿、开孔或突起的定位件。可替换地，该定位环可以被实施为链条。

有利地，该驱动系统进一步包括至少一个驱动轮，其外围提供以均匀分布的被配置为与定位环的定位件进行交互的定位件，以使得在该驱动轮旋转时，该触头载体将执行线性移动。

为了在驱动轮的旋转和可移动触头的线性移动之间获得独立于时间的关联，该定位环例如可以以电绝缘材料形成，在其寿命期间，该电绝缘材料预期经历由于温度变化、湿度变化和机械蠕变所导致的±1%范围内的机械蠕变（crimpage）/延长。该电绝缘材料例如可以是包括液晶聚合物或对位芳纶合成材料的复合高分子材料。

为了确保驱动轮的旋转和可移动触头的线性移动之间的预定义关联，该定位环可以被施加以预应力以使得该定位轮的初始预应力延长大于机械蠕变延长、定位环的长度由于热膨胀的变化以及定位环由于湿度延长的变化的最大预计和值，以便贯穿其寿命而确保定位环拉紧。

在一个实施例中，该驱动系统包括轮，其中心可以被调节以便对该定位环的长度进行调节。因此所实现的是，能够对定位轮施加以适当的预应力，这将贯穿其寿命而确保在定位环中具有张力，例如允许时间流逝、温度变化以及湿度含量的变化。

为了促成对由弹性材料所制成的定位环施加以预应力，驱动轮的定位件的间隔超过定位环的相对应定位件的间隔。在一个实施方式中，驱动轮的定位件的间隔与定位环的定位件的间隔比处于[1.0005;1.006]的范围之内。

该驱动系统可以进一步包括位于触头间隙空间中的电绝缘线性导轨，其用于对触头载体的移动进行机械导引。该触头载体例如具有被部署为遵循该线性导轨的导引部件。

该分接头转换开关可以包括用于将定位环机械连接至触头载体的夹子。该夹子和/或触头载体可以被提供以至少一个定位件以与定位环的至少一个相对应定位件相啮合。

本发明另外的方面在以下详细描述和所附权利要求中给出。

附图说明

图1a是分接头转换开关的示意性图示。

图1b是沿分接头转换开关的延伸方向所看到的分接头选择器的触头间隙空间的截面图。

图1c是沿分接头转换开关的延伸方向所看到的分接头选择器的紧凑触头间隙空间的截面图。

图2a是用于向可移动触头提供移动的驱动系统实例的图示，其中该驱动系统包括机械柔性的定位环。

图2b-d示意性图示了不同驱动系统的配置，它们均为定位环提供可替换路径。

图3a-3d图示了定位环的不同实施例。

图4a示出了定位环在一个实施例中如何接合至可移动触头的示例。

图4b示出了用于将定位环接合至触头载体的夹子的示例。

图4c示出了用于将定位环接合至触头载体的夹子的另一个示例。

图5a示出了用于调节定位环的长度的圆形长度调节机构。

图5b示出了用于调节定位环的长度的线性长度调节机构。

图6示出了

的分子结构，这是能够用于可以以其形成定位环的聚合物帘线复合材料中的帘线的材料。

图7示出了分接头选择器的示例，其中用于移动可移动触头的驱动系统包括绝缘定位环。

图8a图示了弹簧机构的实施例，其被部署为在定位环上施加以力以使得该定位环的弯曲在定位环的张力下降的情况下有所增加。

图8b图示了弹簧机构的另一个实施例，其被部署为在定位环上施加以力以使得该定位环的弯曲在定位环的张力下降的情况下有所增加。

图8c图示了弹簧机构的又另一个实施例，其被部署为在定位环上施加以力以使得该定位环的弯曲在定位环的张力下降的情况下有所增加。

具体实施方式

图1a示意性图示了分接头转换开关100，其连接至具有一组不同分接头110的调节绕组105。图1a的分接头转换开关是转换器开关的类型，并且包括转换器开关115和分接头选择器120。图1a的分接头选择器120包括两个电流收集器125、两个可移动触头130以及一组固定触头135，其中每个固定触头135被部署为连接至调节绕组的分接头110之一。可移动触头130被部署为对电流收集器125和固定触头135之间的触头间隙进行电桥接。就电流收集器125被实施为线性杆体并且固定触头135以线性方式部署的意义而言，图1a的分接头转换开关100在机械上是线性的。在下文中，除非另外指出，否则术语线性分接头转换开关应当被理解为在机械上线性的分接头转换开关。两个电流收集器125共同形成电流收集器部分。在具有单个电流收集器125的分接头转换开关100中，电流收集器部分由单个电流收集器125所形成，等等。仅出于说明的目的，将依据具有两个电流收集器125和两个可移动触头130的分接头转换开关进行以下描述。然而，本发明可等同地应用于具有不同数量的电流收集器125和/或可移动触头130的分接头转换开关，诸如单个电流收集器125、三个电流收集器125等。

图1a的转换器开关115包括主触头140和过渡触头145的两个串行连接，具有与过渡触头145并行连接的过渡电阻器150。每个串行连接在一端连接至两个电流收集器125中相应的一个，并且在另一端连接至分接头转换开关100的外部触头155。

两个可移动触头130在一端与相应的一个电流收集器125电接触。可移动触头130可以沿其与之连接的电流收集器125进行移动，以便到达可移动触头130的另一端在那里与固定触头135之一进行电接触的不同位置。可移动触头130例如可以是滑动触头，其被配置为沿电流收集器125进行滑动，以允许电流收集器125和不同固定触头135之间的电连接。图1a的可移动触头130的驱动被部署为使得如果可移动触头130之一与连接至第一分接头的固定触头135相接触，则其它可移动触头130与相邻于该第一分接头并且连接至第二分接头110的第二固定触头135相接触。

通过以常规方式对主触头140和过渡触头145进行切换，一个或其它可移动触头130将与外部触头155电接触，并且因此通过分接头转换开关100提供电气路径。因此，两个电流收集器125将轮流作为通过分接头转换开关100的电气路径的一部分。通过分接头转换开关100的电气路径在其一端结束于外部触头155，并且在另一端结束于当前连接至调节绕组105的固定触头135。在调节绕组105的另一端提供有另外的触头173，以使得在触头155和173之间通过分接头转换开关100和调节绕组105提供路径。转换器开关115的示例在EP0116748中有所描述。图1a的转换器开关115仅作为示例，并且可以使用任意适当类型的转换器开关115。

当使用分接头转换开关100时，不同固定触头135将处于与调节绕组105的不同分接头110的不同电位水平相对应的不同电位水平。因此，电流收集器125之间的电位差将对应于两个相邻分接头110之间的电位差U_adj。U_adj通常贯穿调节绕组105是恒定的。经由可移动触头130，一次仅有一个固定触头135将被连接至当前与分接头转换开关的外部连接155相连接的电流收集器125，该固定触头135被称作所连接固定触头135。

电流收集器125和特定固定触头135之间的电位差根据可移动触头130在哪个位置被连接而变化，并且可以明显大于两个相邻固定触头135之间的电位差。在线性分接头转换开关100中，电流收集器125和固定触头135之间的最大电位差在末端固定触头135之一（图1a中表示为135e）被连接并且形成通过分接头转换开关100的电流路径的一部分时出现。在这种情况下，所连接的电流收集器125和并未连接的末端固定触头135e之间的电位差对应于跨调节绕组100的整个电压U_reg。也被称作调节电压的U_reg在图1a中由箭头170图示。

为了防止使用时在分接头转换开关100内的闪络，处于不同电位的两个部分之间的距离应当达到或超过分接头转换开关100浸入其中的介质能够抵挡在这两个部分之间所获得的电压的最小距离。这样的绝缘距离取决于分接头选择器120周围的介质，并且随着额定调节电压（其通常取决于变压器的额定电压以及所期望的分接头100数量）的增大而增加。用于定义该绝缘距离的特定调节电压经常是测试电压并且是针对其评定分接头转换开关100的参数之一。

通常特别感兴趣的两个绝缘距离是相邻固定触头135之间所要求的绝缘距离，该距离被称作相邻触头绝缘距离

以及电流收集器125和固定触头135之间的距离，该距离被称作触头间隙绝缘距离触头间隙绝缘距离

通常沿分接头转换开关100的长度而变化，从而

其中y表示沿分接头转换开关的长度的位置，这是因为电流收集器125和固定触头135之间的最大可能电位差会出现在末端固定触头135e处—越接近（多个）固定触头135的配置中心，电流收集器125和固定触头135之间的最大电位差就越小。在电流收集器125进行延伸的方向，如图1a中的坐标系统所指示的方向y将在下文中被称作线性分接头转换开关100的延伸方向。

两个相邻固定触头135之间的实际距离在此后将被称作相邻触头距离d_adj，而电流收集器125和固定触头135之间的实际距离将被称作触头间隙d_gap。为了防止分接头转换开关内的闪络，d_adj应当达到或超过

而d_gap则应当达到或超过

如果任何另外的导电部分出现在电流收集器125和固定触头135的部署之间所形成的空间之中，则触头间隙d_gap将经常必须增加。例如，在可移动触头130连接至金属驱动机构以便提供使得可移动触头130在不同固定触头位置之间进行移动所需的力时就是这样的情况。在这种情况下，固定触头135和这样的驱动机构之间的距离以及（多个）电流收集器和这样的驱动机构之间的距离都应当达到或超过

图1a的分接头转换开关的实际距离d_adj和d_gap已经在图中指出。图1a中的触头间隙d_gap被示为独立于沿延伸方向的位置y。当d_gap独立于位置时，触头间隙d_gap应当达到或超过最大所要求绝缘距离，即末端固定触头135e处的绝缘距离。在下文中，术语绝缘距离

将被用来指代最大所要求绝缘距离。

被称作触头间隙空间的空间由电流收集器125和固定触头135的集合所确定，在该空间中，电场在很大程度上由电流收集器125和固定触头135之间的电位差所确定。触头间隙空间165在这里被定义为空间，该空间由以下所定义i）通过电流收集器125（如果多于一个）的中心的（虚拟）平面；ii）通过固定触头135的行（如果多于一行）的（虚拟平面）；iii）平行于延伸方向的（虚拟）半圆柱体的集合，每个半圆具有对应于触头间隙空间的半径，其中相对应的（完整）圆柱体的中心与固定触头135的行或电流收集器125的位置对准；iv）“顶部”和“底部”（虚拟）球体表面，其中心处于电流收集器125的末端和相邻的末端固定触头135e处。图1b示出了沿分接头变换开关100的延伸方向所看到的触头间隙空间165的截面图。图1c示出了触头间隙空间的更为紧凑的版本，其被称作紧凑触头间隙空间175。该紧凑触头间隙空间175是触头间隙空间165的子空间。该紧凑触头间隙空间175针对具有两个或更少电流收集器125的分接头变换开关100而被定义为空间，该空间由如以上的i）、ii）和iv）所定义的表面以及由v）具有对应于触头间隙的直径并且其中心位于将电流收集器125与相对应的固定触头135进行互连的直线的中心的（虚拟）半圆柱体进行限定。

当仅提供一个电流收集器125时，触头间隙空间165（和紧凑触头间隙空间175）与提供两个或更多电流收集器125的情况相比将会更小。除非触头间隙空间165与外部电场屏蔽，否则电流收集器125和固定触头135之间的电位差通常还将被周围的电场所影响，因此与触头间隙空间165中没有外部场出现的情况相比，要求更大的触头间隙d_gap，并且因此需要更大的触头间隙空间。

在空气绝缘的分接头变换开关100中，与油绝缘的分接头变换开关100相比需要明显更大的绝缘距离。例如，在空气绝缘的分接头变换开关100中，其中绝缘距离为30cm，而在油绝缘的分接头变换开关中相对应的绝缘距离通常可以是大约3cm。因此，与分接头变换开关100利用油进行绝缘的情况相比，空气绝缘的分接头变换开关100通常在物理上需要更加庞大。然而，在许多应用中，空气绝缘优于油绝缘，诸如在应当使得火灾风险最小化的建筑物内（例如，在摩天大厦中），或者在应当使得污染风险最小化的环境敏感的区域中。术语空气绝缘的分接头变换开关100在这里应当被理解为包括在受控空间内通过空气或类似空气的气体进行绝缘的分接头变换开关100，诸如通过氮气（N₂）进行绝缘的分接头变换开关100，以处于受控压力的空气进行绝缘的分接头变换开关100，等等。

如以上所提到的，分接头变换开关的绝缘距离取决于分接头变换开关的额定电压以及绝缘介质。对于更高的额定电压而言，并且特别是在利用气体进行绝缘的高压干式分接头变换开关中，分接头变换开关的常规设计可能由于为了满足绝缘要求所要求的大小而是不切实际的。因此，需要更为紧凑的分接头变换开关设计。

根据本发明，提供了一种具有驱动系统的分接头变换开关，该驱动系统用于将（多个）可移动触头从一个固定触头位置移动至另一个固定触头位置，其中该驱动系统包括电绝缘的机械柔性的定位环。该定位环机械连接至可移动触头以便向其传输驱动力。

通过提供包括电绝缘且机械柔性的定位环的驱动系统，实现了分接头变换开关100的紧凑设计。

用于提供移动可移动触头130的力的驱动系统的可替换设计包括如CN2879373中所描述的金属球形螺栓或者如US4562316中所描述的日内瓦杆体。与如定位于触头间隙空间中将显著增加所要求的触头间隙的金属球体螺栓相比，本发明的驱动系统在触头间隙的方向促成了明显更为紧凑的设计，这是因为针对绝缘的定位环将不会出现闪络。因此，通过使用电绝缘且机械柔性的定位环，即使定位环处于触头间隙空间165中，也能够大约以触头间隙绝缘距离

来设置触头间隙（可能仍然期望使用超过

的触头间隙，例如为了即使在触头间隙空间165内的电场被外部电场所影响的情况下也确保充分的绝缘）。此外，与日内瓦杆体相比，本发明的驱动机构在分接头选择器120的延伸方向促成了明显更为紧凑的设计，这是因为与日内瓦杆体相反，无论可移动触头130当前位于哪个固定触头位置，该定位环都将被限定至相同空间。

图2a示出了包括电绝缘且机械柔性的定位环205的驱动系统200的示例。图2a的驱动系统200进一步包括驱动轮210，其被部署为与定位环205相啮合以便对其进行驱动。驱动轮210因此在其外围包括均匀分布的定位件213的集合，以与定位环的相对应定位件300相啮合（参见图3a-3d）。驱动轮210被部署为由轴214进行驱动，该轴214经由变速箱（未示出）连接至电机。图2a的驱动系统200进一步包括三个滑轮215。滑轮215连同驱动轮210一起定义了定位环205的路径。

图2a的定位环205经由用于将定位环205夹持到触头载体220的夹子225而机械连接至触头载体220。图2a的触头载体220被部署为承载可移动触头130并且包括向夹子225提供配对物而促成将定位环205夹持到触头载体220的凸缘230。当通过驱动轮210进行移动时，图2a的定位环205因此沿分接头选择器120的延伸方向向触头载体220传输力。

图2a的触头载体220进一步包括沿其轴向方向打开的圆形管道形式的导引部件235，该导引部件235被配置为沿分接头转换开关100的导引杆运行以便在分接头变换开关100的延伸方向对触头载体220进行适当导引。触头载体220的导引部件235可替换地可以为另一种形状，诸如封闭管道、中空平行六面体等。有利地，分接头转换开关100的导引杆（未示出）的横截面可以对应于导引部件235的横截面。图2a中所图示的导引部件235和凸缘230作为触头载体220的整体部分的设计仅作为示例，并且可以预见到可替换的设计。例如，可以提供接合至触头载体220的单独导轨235和/或单独凸缘230；凸缘230可以被接合定位环205的不同器件所替代；等等。在简单实施例中，定位环205可以直接接合至可移动触头。在其最为简单的实施方式中，触头载体220可以简单地由一个或多个可移动触头130所构成。然而，对于具有更大数量的固定触头位置以及更大隔离距离的分接头转换开关100而言，导轨235通常会是有利的。

图2a中共同被称作轮210/215的四个轮/滑轮一同定义了定位环的路径，以使得该路径能够在电流收集器125和固定触头135的集合之间的区域中在分接头转换开关100的延伸方向提供可移动触头130的线性运动。这样的路径可以通过使用不同数量的轮210/215而以许多不同方式来定义，或者通过简单地以不同方式部署轮210/215来定义。适当的轮配置形式应当有利地包括至少一个驱动轮210以及至少一个滑轮215，其中至少两个轮210/215之间的距离定义了沿分接头转换开关100的延伸方向的至少一个线性路径部分。在图2b-2d中示意性示出了定义具有这样的线性部分的路径的可替换轮配置形式的驱动系统200另外的示例。图2b的驱动系统200包括一个驱动轮210以及一个滑轮215；图2c的驱动系统200包括一个驱动轮210以及两个滑轮215；而图2d的驱动系统200则包括一个驱动轮210以及四个滑轮215。根据分接头转换开关100的设计，不同的轮配置形式可能是有利的。例如，在其中如从固定触头135看去转换器开关115位于电流收集器125之后的设计中，图2a所示的配置将是有利的。在该配置中，驱动轮210将不是在分接头转换开关的延伸方向形成线性路径部分的部件，但是将位于在y方向上与转换器开关115一致。因此，能够使用相同驱动轴214来控制可移动触头130的移动以及控制转换器开关115，同时能够在触头间隙空间165中提供定位环205和触头载体220之间的附接点。此外，在许多分接头转换开关设计中，为了节省空间，其中定位环205的返回路径平行于提供可移动触头130的线性移动的路径部分的轮配置形式是有利的（参见图2a、2b、2d）。

哪一个轮210/215为驱动轮210例如可以依据驱动轴214最为适宜的位置进行选择。图2a-2d所示出的配置包括单个驱动轮210。在可替换实施方式中，可以采用两个或更多驱动轮210。

在图3a-3d中，示出了定位环205的不同实施例（出于说明的目的仅示出了定位环205的一部分）。定位环205的每个实施例被提供以多个均匀分布的定位件300，该定位件被设计为与驱动机构（参见图2a）的驱动轮210的相对应定位件213相啮合，并且因此将轮的旋转运动机械传递至可移动触头130的线性移动。图3a的定位环205是正时皮带，在该正时皮带的内侧被提供以均匀分布的整合齿，从而该定位环能够沿定位轮的圆周进行运转。这些整合齿被设计为与具有相对应齿的链轮齿形式的驱动轮210相啮合。图3b的定位环205也是正时皮带，其被提供以均匀分布的整合齿形式的定位件300，该整合齿被设计为与链轮齿相啮合，其中该齿在该正时皮带的内侧以及外侧提供。图3c的定位环205是被提供以均匀分布的圆形开孔形式的定位件300的正时皮带，该圆形开孔被设计为与沿其圆周具有均匀分布的圆柱的或部分球体的突起的驱动轮210相啮合。如果需要，该开孔可以为不同形状，诸如椭圆形、矩形或三角形，其被设计为与相对应形状的轮的突起相啮合。图3d的定位环205是被提供以均匀分布的球珠形式的定位件300的串，其中该珠子被设计为与驱动轮210的圆周中的凹进形式的相对应定位件相啮合。可以预见到定位环205另外的实施例。例如，定位环205可以被实施为绝缘链条—例如为由绝缘材料所制造的自行车链条或类似的形状。

驱动轮210的圆周包括多个均匀分布的定位件213以用于与定位环205的相对应定位件300相接合，这样的定位件例如是齿（驱动轮210因此是链轮齿）、突起或凹进。滑轮215的圆周可以是平滑的，或者如果需要，一个或多个滑轮215的圆周可以包括多个均匀分布的定位件213。

图4a中示意性示出了用于将定位环205附接至可移动触头130的触头载体220和夹子225的实施例的示例，其中触头载体220包括用于与导引杆进行交互的导引部件235，以及用于与夹子225进行交互的凸缘230。夹子225和/或凸缘230中的任一个例如可以被提供以被部署为与定位环205的定位件300相接合的定位件213。夹子225和/或凸缘230中的任一个可以另外被提供以用于接纳定位环205以便使得定位环205在垂直于可移动触头130的线性移动（即，垂直于延伸方向）的方向机械稳定的轨道410。夹子225例如可以利用滚花和适当螺纹配置附接至凸缘230。为了促成实现可移动触头130关于固定触头135的位置的调节可能性，要通过其插入接合螺栓415的开孔在触头载体220和夹子225之一中可以为细长形状，而触头载体220和夹子405中的另一个之中的相对应开孔则可以为圆形。该细长形状例如可以提供驱动轮210的定位件213之间的一半距离或更大的游隙。

在图4b中示出了夹子225的示例，其中夹子225被提供以定位件213以及用于接纳定位环205的轨道410，定位件213位于轨道410中。为了改善夹子225和触头载体220之间的附接，所有或部分的表面420和/或触头载体220（凸缘230）的所有或部分的相对应表面可以是带滚花的。图4c中示出了夹子225的可替换实施方式，其中夹子225包括提供以定位件213的表面，该表面被提供以用于容纳附接螺栓215的开孔。因此，通过这种与图4c的夹子225的设计相比更为简单的设计，将在定位环205中需要用于附接螺栓的开孔。通常，图4b中所示的夹子设计是所期望的，因为通过定位环205的开孔会降低材料的机械强度。

在定位环205到触头载体220的附接的又另一实施方式中，并不提供夹子，而是定位环205直接螺纹连接到触头载体220上。

定位环205可以是附接至触头载体220的闭合环，或者可以是开环的皮带/带子/串等，其被形成为环并且附接至触头载体220。

通过使用使得触头载体220在与触头载体220与之附接的定位环205的部分相同的方向移动相同距离的方式而附接至触头载体220的定位环205，将良好地定义驱动轮210的旋转和可移动触头130的传输之间沿分接头转换开关的延伸方向的对应性。通过将驱动轮210旋转由驱动轮的半径与两个相邻固定触头135之间的距离之间的关系所确定的某个角度，可移动触头130将从一个固定触头位置移动到相邻的固定触头位置。就用于获得可移动触头130在两个相邻固定触头位置之间的移动所需的旋转角度而言，使用定位环205以便将力从旋转轴214传输至可移动触头130提供了一种灵活的解决方案—用于获得该移动的某个角度将由驱动轮210的半径R与相邻固定触头135之间的距离d_adj之比来确定。因此，能够通过具有R和d_adj之间的所需比率的设计来获得用于获得两个相邻固定触头135之间的移动的某个旋转角度。

除了参与从轴214到定位环205并且因此到可移动触头130的移动传输之外，包括至少一个驱动轮210和至少一个滑轮215的轮配置形式进行操作以将定位环205保持在所期望的位置。为了确保分接头转换开关100的正确操作，驱动轮的旋转移动和可移动触头130的线性移动之间的预定关系始终有效是非常重要的。因此，驱动轮210和定位环204之间任何的滑动都应当被避免。这样的滑动可以通过保持定位环205被拉紧而被避免。

定位环205的长度通常将取决于定位环的时间（通过机械蠕变）、温度以及湿度含量。当被部署在轮210/215所定义的路径中时，定位环205的长度通常将取决于保持轮210/215就位的结构的温度膨胀，以及取决于定位环自身的温度膨胀。

为了使得定位环205的长度处于控制之中，以使得驱动轮的旋转移动和可移动触头130的线性移动之间的预定关系并不会在温度和/或湿度含量改变时有所变化，定位环205例如应当在首次使用分接头转换开关100之前被施加以预应力。例如，可以对定位环205施加以预应力以使得该环的初始预应力延长大于机械蠕变延长、定位环长度由于热膨胀的变化以及定位环由于湿度延长的变化的最大预计和值。以这种方式，定位环205可以被预计始终都保持被拉紧，因此避免了松弛的定位环205（在另一方面，环的应力可能随时间而变化）。因此能够获得驱动轮210的旋转角度和所获得的可移动触头130的移动之间良好定义的关系。

为了实现这样良好定义的关系，在施加任何预应力之前，定位环205的定位件300的间隙d₃₀₀可以稍小于驱动轮210和夹子225（以及在可应用时的滑轮215）的相对应定位件213的间隙d₂₁₃，以使得通过在最初拉紧定位环210，可以使得定位环的定位件300的间隙d₃₀₀与相对应定位件213的间隙d₂₁₃一致。d₂₁₃与d₃₀₀的最优比率

通常将取决于形成定位环205的材料的蠕变特性。

在轮配置形式的一个实施例中，轮210/215中的至少一个被部署为使得轮210/215的中心位置可以进行调节，由此允许对定位环205的长度进行调节。其它的轮的中心位置通常将是固定的。其中心能够调节的轮210/215将在下文中被称作可调节轮。虽然长度调节机构通常最好关于滑轮215而不是驱动轮210进行实施，但是原则上，可以在驱动轮210或滑轮215处实施长度调节机构，这是因为驱动轮210的中心的位置应当对应于传输轴214的位置。

轮210/215的可调节性能够在安装分接头转换开关100时通过使用适当装配工具来实施，或者利用集成的长度调节机构来实施，其示例在以下的图5a和5b中示出。因此能够对轮的位置进行调节以实现定位环205的所期望长度。换句话说，长度调节机构进行操作以获得定位环205所期望的延长而不是其上的所期望的力。

长度调节机构以及与相对应定位件213的间隙相比更小的定位件300的间隙的组合促成了驱动系统200的简单安装。例如，在安装分接头转换开关100时能够以迭代的方式执行定位环205的长度调节，直至实现定位环205的定位件300的所期望间隙。理想情况下，将期望具有低蠕变系数的材料，从而由于蠕变所导致的延长部分将在分接头转换开关的安装期间出现而不是在使用分接头转换开关100时出现。定位环205的初始预应力延长例如可以为0.05-0.5%的量级，但是取决于环境，也可以使用不同的延长。

长度调节机构例如能够进行操作以提供可调节轮的圆形或线性位移。图5a中示出了圆形长度调节机构500的示例，而图5b中则示出了线性长度调节机构500的示例。图5a的圆形调节机构500是偏心件，其包括圆柱体插头505，其具有被配置为在其偏离插头505的中心的位置接纳轮210/215的轴510，从而通过旋转插头505，可以对轮的位置进行调节（并且因此对定位环215的延长进行调节）。偏心件500进一步包括螺栓（未示出），在已经对轮210/215的位置进行了调节时可以利用该螺栓将插头505固定就位。

图5b的线性调节机构500包括被配置为接纳轮210/215的轴510，其中轴510被部署在可在导轨固定器520内线性移动的导轨515上。线性调节机构500进一步包括螺栓（未示出），在已经对轮的位置进行了调节时可以利用该螺栓将板515固定就位。图5b示出了轴承525，并且其可以在需要的情况下被包括。

通过使用包括电绝缘且机械柔性的定位环205的驱动系统200，部分或全部定位环205可以位于如关于图1b所定义的触头间隙空间165中，而并不会影响触头间隙空间165中的电场分布。例如，定位环路径中定义供触头载体220沿其移动的直线路径的部分可以位于触头间隙空间165中。因此，驱动系统200和触头载体220之间的附接点可以位于触头间隙空间165中。因此，驱动系统200与触头载体220之间的附接点可以位于触头间隙空间165中而触头间隙则d_gap不必超过触头间隙绝缘距离

通过将驱动系统200与触头载体220之间的附接点置于触头间隙空间165中，能够实现力沿分接头转换开关100的延伸方向而从驱动轮210到触头载体220的直接传输。这样的驱动系统200的示例在以下的图7中示出。出于机械的目的，将定位环205的至少一部分置于如关于图1c所定义的紧凑触头空间175中通常将是有利的。附接点也被称作机械连接点。

将附接点置于触头间隙空间165中，例如在触头间隙方向距触头间隙中心0.3d_gap或更小的范围之内，为分接头选择器120给予了有利的机械稳定性，利用此可以使得定位有所改善。可移动触头130经历被暴露于机械和电气的力的风险，例如由于可移动触头130与固定触头135和/或电流收集器125之间的摩擦；或者由于附近导体中的短路电流情况下的电气短路力，等等。这样所不期望的力使得可移动触头130从其正确位置有所移动，因此使得出现电弧的风险有所增加。这样的力将作用于可移动触头130上，并且通过将可移动触头130到定位环205的附接点置于触头间隙的中间区域，机械优势通常将是最优的。虽然其它考虑可能偏好于可替换位置，但是附接点的最优位置通常将是触头间隙的中心。请注意，定位环205无需直接机械连接至触头载体220，而是可以经由诸如电绝缘或非绝缘部件（例如，杆）的中间部件机械连接至可移动触头130。当定位环205经由中间部件接合至触头载体220时，附接点应当被视为是触头载体220中的中间部件在那里进行附接的部分。中间部件可以包括一个部件，或者已经被结合在一起的多于一个的部件。如果需要，可以在将定位环205附接至触头载体220时使用阻尼材料，以使得该阻尼材料位于定位环和触头载体220之间。有利地，该阻尼材料应当在移动触头130已经到达固定触头135时回弹至其原始形状。通过使用例如聚乙烯的阻尼材料，当移动触头130到达固定触头135时，定位环205上的机械应力将会减小。

有利地，电绝缘的定位环205能够由表现出低机械蠕变的绝缘材料所制成，例如耐蠕变性好的聚合物。由于定位环205的定位件300的间隙和驱动轮210的相对应定位件213的间隙之间的准确对应将确保将可移动触头130准确定位在不同的固定触头位置，所以表现出非常低的长期蠕变性的材料将是有利的。例如，在其寿命期间具有处于0-0.3%范围内的蠕变特性的材料将是适合的。还期望低的吸湿性，这是因为湿度会影响材料的诸如延长和/或强度之类的机械强度属性以及其导电性。

可以被设计为具有所期望蠕变特性的机械柔性且电绝缘材料的示例是聚合物-帘线复合材料，其中诸如聚乙烯、聚酯或橡胶的聚合物利用电绝缘且耐机械蠕变材料的帘线进行强化，以使得该帘线被嵌入在聚合物基体之中。该帘线例如可以由液晶聚合物所制成，该液晶聚合物例如可以被熔化纺织为高性能材料。

是液晶聚合物的一个示例。

是由对羟基苯甲酸和6羟基2萘甲酸的乙酰化聚合所制成的全芳烃聚酯。图6中示出了

的分子结构。还可以预见到其它萘基热液晶聚合物。适当的柔性且绝缘材料的另一个示例是诸如Kevlar或Twaron的对位芳纶合成纤维。液晶聚合物和对位芳纶合成纤维都显示出了高的耐蠕变性、低的热膨胀系数以及低的吸湿性。

在如以上所讨论的定位环205的定位件300的间隙d₃₀₀小于相对应定位件213的间隙d₂₁₃的实施例中，d₂₁₃与d₃₀₀的适当比率

例如在定位环205包括液晶聚合物时可以处于[1.0005;1.004]的范围之内，并且在定位环205包括对位芳纶合成材料时可以处于[1.0005;1.006]的范围之内。在一些环境之下，该比率甚至更大的数值会是有利的，例如在驱动系统200悬浮于其中的结构的预计温度收缩（负延长）很大的情况下。然而，在许多实施方式中，针对液晶聚合物处于[1.001;1.003]的范围之内以及针对对位芳纶合成材料处于[1.003;1.004]的范围之内的比率将是足够的。

能够被用于定位环205中的聚合物帘线复合材料的帘线其它材料包括玻璃纤维。当定位环205以链条或类似形式实施时，该材料自身并无需是柔性的，因为柔性在环的机械设计中得以被提供。当被实施为链条时能够被用于定位环的适当刚性材料的示例包括聚酯/玻璃；环氧基树脂/玻璃；聚邻苯二甲酰胺/玻璃的复合材料。

在定位环205中所使用的材料的电气属性有利地可以是使得在触头间隙空间165中出现的材料并不明显改变该空间内的电场分布。针对其实现这一点的绝缘材料通常具有处于1<ε_r<10的范围之内的相对静态介电常数ε_r以及处于10⁷Ωm量级或更高的电阻。对于以上所提到的示例材料而言，电阻通常处于10¹²Ωm或更高的范围之中，并且相对介电常数ε_r处于1<ε_r<4的范围之内。

图7中示出了分接头选择器120的一个示例，其中利用具有电绝缘的机械柔性的定位环205的驱动系统200而将可移动触头130从一个固定触头位置移动至另一个固定触头位置。如同包括定位环205、驱动轮210、滑轮215和导引杆705的驱动系统，示出了可移动触头130、具有线缆160的固定触头135以及具有用于连接至转换器开关115的线缆700的电流收集器125。导引杆705以及定位环205由诸如聚合物或陶瓷材料的电绝缘材料所制成。触头载体220的导引部分235可以包含由适当的低摩擦材料（例如，聚四氟乙烯（PTFE））所制成的低摩擦部件或涂层。导引部件235和触头载体220之间的低摩擦可以可替换地通过提供具有低摩擦材料的涂层的导引杆705来实现。

在一个实施例中，分接头转换开关100包括弹簧机构，其被部署为在定位环205上施加以力而使得定位环205中的弯曲在定位环205中的张力下降时增加。使用这样的弹簧机构减少了定位环205的材料在低蠕变性和低热延长性方面的要求。如果定位环205的长度由于蠕变或热延长而变化，则该变化将被对定位环205的弯曲进行调节的弹簧机构所补偿，以使得有效的定位环路径保持相同。而且，如果如轮210/215所定义的定位环路径的长度由于保持轮210/215就位的结构的负延长而变得小于定位环205的长度，则这将通过该弹簧机构使得定位环205的弯曲相对应增大而得到补偿。以这种方式，如轮210/215所定义的定位环路径的长度和定位环长度之间的比率变化将被该弹簧机构800所抵消。

图8a-8c示出了被部署为对定位环205的弯曲进行调节的弹簧机构800的不同实施方式的示例。图8a是示出其中弹簧机构800包括至少一个扭力弹簧805的实施方式的侧面视图，该扭力弹簧805具有中间部分806，其在任一端与侧面部分807进行互连，该互连形成角度α，该角度α在这里被定义为中间部分的定位环205沿其运行的一侧上的两个侧面部分807之间的角度（参见图8a）。在其中性位置，该角度取数值α₀。至少一个扭力弹簧805被部署在定位环205周围以使得该扭力弹簧处于张力之下，即侧面部分807及其连接点之间的角度α小于α₀。α₀的数值取决于扭力弹簧805，并且可以取360或更小的数值。在图8a所示的示例中，α₀为180。因此，如果定位环205中的张力有所减小，则扭力弹簧角度α将增大，并且定位环205将被迫使遵循中间部分806周围的更长路径，中间部分806周围的路径形成了弯曲808。中间部分806的半径越大，中间部分806周围的路径就越长。侧面部分807例如可以是能够绕轴线809滚动的滚筒，或者侧面部分807可以是固定的。

至少一个扭力弹簧805能够有利地位于触头载体220的附近，以便使得定位环205在轮210/215所定义的路径周围的可能移动范围的减小最小化。在图8a所示的实施方式中，已经提供了两个扭力弹簧805—触头载体220的每一侧一个。在其它实施方式中，将提供仅一个扭力弹簧805或者提供多于两个的扭力弹簧805。在触头载体220的每一侧拥有相同数量的扭力弹簧805在定位环205中产生更为均匀的张力分布。如果需要，扭力弹簧805最接近于触头载体220的一端可以被附接至触头载体220（或夹子225）。

图8b示出了弹簧机构800的另一个实施例的侧面视图。在该实施方式中，弹簧机构800包括一对螺旋弹簧810，其中每个螺旋弹簧810在两个不同位置附接至定位环205，其中这两个不同位置以使得螺旋弹簧810在初始安装时将被伸展至其中性位置之外的方式进行选择。图8b的螺旋弹簧810在一端经由夹子815连接至定位环205，并且在另一端经由触头载体220进行连接，定位环205被夹子810所夹持（以及连接至触头载体220）。可替换地，螺旋弹簧810能够分别在螺旋弹簧810的第一和第二端经由第一和第二夹子815附接至定位环205，或者以任意其它适当方式进行附接。如果定位环205的长度与轮210/215所定义的定位环路径的长度之比出现减小，则螺旋弹簧815将抵消该比率减小，其中弹簧810将收缩，由此增大定位环205中的弯曲808。

图8c中示出了弹簧机构800的又另一个实施例的侧面视图。弹簧机构800包括弹簧820，其被部署为向定位环205上施加力以使得该力至少具有垂直于延伸方向的方向中的分量，该方向通常为触头间隙方向。弹簧802例如可以是螺旋弹簧。该力例如可以经由轮825而被施加在定位环205上，如果定位环205中的张力减小，定位环205在该轮825的周围将被迫使发生弯曲。在图8c的弹簧机构800中，弹簧820垂直于定位环205的长度。此外，轮825的中心连接至弹簧导轨830，该弹簧导轨830形成弹簧固定器835的一部分，该弹簧固定器835在第一端连接至定位环205而且在第二端连接至定位环导轨840。在图8c中，弹簧固定器835在一端经由触头载体220（或夹子225）连接至定位环205，并且在另一端连接至定位环导轨840。可替换地，弹簧固定器835可以经由单独夹子连接至定位环205，或者以任意其它适当方式进行连接。弹簧固定器835通常是坚硬的并且形成弹簧820的稳固停驻，从而弹簧802的任何延展变化都将必然在定位环205的方向发生。在分接头转换开关的初始设置时，图8c的弹簧820被压缩而偏离其中性位置。因此，如果定位环205中的张力下降，则图8c的弹簧机构800将迫使定位环205围绕轮825进行进一步的弯曲，因此缩短有效的定位环路径。轮825例如可以被实施为轮盘、滚筒等。定位环导轨840被部署为使得定位环205通过其进行导引，并且例如可以朝向定位环205而具有低摩擦表面，以便使得定位环205围绕轮825的弯曲更为平滑。为了增加稳定性，定位环导轨840可以机械连接至触头载体220。实际上，如果需要，定位环导轨840和/或弹簧固定器835可以形成触头载体220的整体部分。

被部署为在定位环205中的张力下降的情况下增大定位环205的弯曲的弹簧机构800将确保，即使轮201/215所定义的定位环路径比定位环205的长度更短，在定位环205中也将存在有张力，以使得定位环将具有可测量的自身频率。此外，弹簧机构800将用来对例如在可移动触头130进入或离开固定触头位置时出现的定位环205的任何振荡进行抑制。特别是对于弹簧机构800附接至触头载体220（参见图8b和8c）的实施例即是如此。

图8a-8c的弹簧机构800每个均包括至少一个弹簧（805，810，820），其被部署为经历处于其中性位置之外的位移而使得在定位环上施加以力以在定位环205中的张力减小的情况下增加定位环中的弯曲。在图8a的实施例中，该位移对应于扭力弹簧805的侧面部分807远离中立角度α₀而使得α<α₀的位移；在图8b的实施例中，该位移对应于弹簧810的延展（拉伸）；而在图8c的实施例中，该位移对应于弹簧820的压缩。还可以预见到弹簧机构800另外的实施例。

如结合图8a-8c所描述的弹簧机构800能够与以上所描述的分接头转换开关100的任何其它特征进行组合，诸如定位环205的预应力、结合图5a和5b所讨论的长度调节机构等。

在图2a、4a、7和8a-c中，可移动触头130已经被示为在每一端具有四个触头点，其中两个可以在图8a-c的侧面视图中看到。还可以预见到可移动触头130的其它设计。

其分接头选择器120在图7中示出的分接头转换开关100具有一个可移动触头130。具有多于一个的可独立移动的触头130的分接头转换开关100能够有利地针对每个可独立移动的触头130而被提供以一个定位环205。在具有两个或更多仅能够以联合移动进行移动的可移动触头130的分接头转换开关100中，单个定位环205就将足以用于可联合移动的触头130。

本发明可以有利地在有载分接头转换开关100中使用，其中变压器输出电压的调节在该变压器操作的同时进行，而且可以在无激励的无载分接头转换开关中使用。

由于绝缘距离在空气中远大于油或例如SF6中，所以紧凑设计的好处在空气绝缘的分接头转换开关中更为突出。然而，本发明也能够有利地被应用于油或SF6绝缘的设计之中，它们因此能够非常紧凑地进行设计。

虽然已经在所附的独立权利要求中给出了本发明的各个方面，但是本发明的其它方面包括以上描述和/或所附权利要求中所出现的任意特征的组合，而并非仅是在所附权利要求中明确给出的组合。本领域技术人员将会意识到，这里所给出的技术并不局限于在附图和以上详细描述中所公开的实施例，它们仅是出于说明的目的而给出，而且其能够以多种不同的方式进行实施并且由以下权利要求所限定。

Claims

1.一种用于连接至变压器的调节绕组（105）的分接头转换开关（100），所述分接头转换开关包括：

分接头选择器（120），其包括：

固定触头集合，包括至少两个固定触头（135），每个所述固定触头被部署为连接至所述调节绕组的分接头（110）；

至少一个电流收集器（125），其位于距所述固定触头集合一定距离之处以使得在其间形成触头间隙空间（165）；以及

至少一个触头载体（220），其包括被部署为对电流收集器和固定触头之间的触头间隙进行电桥接的至少一个可移动触头（130）；所述分接头转换开关进一步包括：

驱动系统（200），其用于将所述至少一个触头载体从一个固定触头位置移动至另一个固定触头位置，所述驱动系统包括至少一个电绝缘的、机械柔性的定位环（205），所述定位环设有多个均匀分布的定位件（300），所述定位环至少部分位于所述触头间隙空间中，所述定位环进一步附接至所述触头载体以便允许以便允许向其传输驱动力。

2.根据权利要求1所述的分接头转换开关，其中

所述定位环是正时皮带。

3.根据权利要求2所述的分接头转换开关，其中

所述定位件是均匀分布的整体齿。

4.根据权利要求2所述的分接头转换开关，其中

所述定位件是均匀分布的开孔。

5.根据权利要求1所述的分接头转换开关，其中

所述定位环是链条。

6.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述定位环由电绝缘材料形成，在其寿命期间，所述电绝缘材料预期经历由于温度变化、湿度变化和机械蠕变所导致的±1%范围内的机械褶皱/延长。

7.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述电绝缘材料是包括液晶聚合物或对位芳纶合成材料的聚合物复合材料。

8.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述驱动系统包括轮（210；215），所述轮的中心可以被调节以便对所述定位环的长度进行调节。

9.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述驱动系统进一步包括至少一个驱动轮（210），所述驱动轮的外围设有均匀分布的被配置为与所述定位环的所述定位件进行交互的定位件（213），以使得在所述驱动轮旋转时，所述触头载体将执行线性移动。

10.根据权利要求9所述的分接头转换开关，其中

驱动轮的所述定位件（213）的间隔超过所述定位环的相对应定位件（300）的间隔。

11.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，进一步包括

用于将所述定位环机械连接至所述触头载体的夹具（225），其中所述夹具和/或所述触头载体设有至少一个定位件（213）以与所述定位环的至少一个相对应定位件相啮合。

12.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述驱动系统进一步包括位于所述触头间隙空间中的电绝缘线性导轨（705），以用于对所述触头载体的移动进行机械导引。

13.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述定位环到所述触头载体的机械连接点位于所述触头间隙方向中距所述电流收集器[0.2d_gap;0.8d_gap]的距离之内。

14.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，其中

所述定位环被施加以预应力以使得所述定位轮的初始预应力延长大于所述机械蠕变延长、所述定位环的长度由于热膨胀的变化以及所述定位环由于湿度延长的变化的最大预计和值，以便贯穿其寿命而确保所述定位环中的张力。

15.根据以上任一项权利要求所述的分接头转换开关，进一步包括

弹簧机构（800），其被部署为使得所述弹簧机构在所述定位环上施加以力以在所述定位环中的张力下降的情况下增大所述定位环中的弯曲。