CN104541352A - 有载分接开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有载分接开关，用于在分级变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换。在此，选择器接触单元(7)和用于进行不中断地转换负载的开关元件(16、17)都借助在转换时由驱动马达(2)转动的丝杠(5)而在没有中间接入蓄能器的情况下被共同操纵。

Description

有载分接开关
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的有载分接开关，用于在分级变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换。
背景技术
有载分接开关多年来在世界范围内大量用于在分级变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换。特别是在北美流行的所谓的反应器开关具有转换电抗，该转换电抗能够实现一种缓慢的、连续的转换。有载分接开关根据电阻快速开关原理通常包括选择器和负载转换开关，选择器用于无功率地选择分级变压器的要转换到的相应绕组抽头，负载转换开关用于从当前的绕组抽头实际转换到新的、预选的绕组抽头上。负载转换开关为此通常具有开关触头和电阻触头。在这种情况下，开关触头用于直接连接相应绕组抽头与负载引线，电阻触头用于短时接通，例如借助一个或多个跨接电阻跨接。然而近年来的发展不再是具有处于绝缘油中的机械开关触头的负载转换开关。取而代之的是，使用真空开关单元作为开关元件。
这种具有真空开关管的有载分接开关例如从DE 10 2009 043 171A1中公开。这里负载转换开关载有可由蓄力器驱动的、具有至少一个凸轮盘的驱动轴。该凸轮盘具有多个控制曲线，其中两个在凸轮盘端面上设置的控制曲线具有不同于圆形的根据凸轮类型的轮廓，在该轮廓上接触锁定地引导有相应一个经由摇臂与真空开关管连接的辊，该辊接合相应控制曲线的成型轮廓。
在一种特殊类型的有载分接开关、即所谓的负载选择器中，所述用于选择新的绕组抽头的机构和用于实际转换负载的机构在结构上一体化并且被共同操纵。通常根据电阻快速接通原理、用于不中断地从分级变压器的一个抽头转换到另一个抽头的分接开关如此构造：与分接绕组的引出线电连接的各个固定分接触头在一个或多个水平平面内成圆形地设置在一个绝缘材料支架或者绝缘材料圆柱上，并且能够通过由同心的驱动轴操纵的、可转动的接触桥接通。在将分接选择和实际的负载转换相结合的负载选择器中，接触桥的操纵在此根据由开关的驱动轴张紧的蓄能器(大多为弹簧蓄力器)的触发而跳跃式地进行。
不同于这种通常的结构，DE 42 37 165 C1说明一种具有线性的接触操纵的分接开关，其中固定分接触头沿一条轨道在该开关内部延伸并且可由可移动的开关机构接通，该可移动的开关机构又由驱动轴驱动。这里可竖直移动的开关机构由一个连续地可由所述驱动轴驱动的、预选新的固定分接触头的升降滑块和一个通过该升降滑块可借助一个蓄能器提升的从动部件组成，该从动部件根据触发而跳跃式地追随升降滑块并且在这种情况下执行从分接绕组的当前抽头向预选的新的抽头上的实际负载转换。为此所需的开关元件是从动部件的组成部分。
从DE 198 47 745 C1中获知另一个源于本申请人的具有直线式设置的选择器触头的有载分接开关。在选择器触头上方——也就是说位置分开地——设有配设给每一相的相应选择器触头的固定真空开关管，用于实际的、跳跃式的负载转换。为了操纵该有载分接开关，需要一个弹簧蓄能器，其在其提升运动期间操纵选择器触头并且通过其跳跃式的从动运动驱动真空开关元件。
与有载分接开关的构造结构无关，也就是说具有转动的或者可直线运动的接触系统的有载分接开关，在从现有技术中知晓的有载分接开关的情况下需要一个弹簧蓄能器，用于借助接触系统跳跃式地转换。从现有技术知晓的蓄力器在每次开始操纵有载分接开关时由一个驱动轴张紧，亦即绷紧。已知的蓄力器基本上由一个升降滑块和一个跳跃滑块组成，在它们之间设置一个蓄力器弹簧作为蓄能器。这种蓄力器例如可从DE 198 55 860 C1以及DE 28 06 282 B1中得知。
使用驱动轴的最初缓慢的转动来平移地提升升降滑块，以便随后将跳跃滑块(亦即从动部件)的也是平移的运动转变为驱动轴的旋转的主运动和与此连接的实际的触头驱动。转动向平移运动和再次转变回转动的这种耗费的转变在有载分接开关内需要用于储力器结构的大空间需求，此外需要大量复杂的独立组件。
发明内容
因此本发明的任务在于，提供一种有载分接开关，其不再耗费地构造蓄力器，并且由此在提高运行安全性的同时提供显著简单的构造结构。
该任务通过具有权利要求1的特征的、用于在分级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解决。从属权利要求在此涉及本发明的特别有利的扩展方案。
本发明的基本构思在于，无论选择器接触单元还是用于不中断地转换负载的开关元件都借助一个共用的马达驱动装置通过一个丝杠结构在无需中间接入蓄能器的情况下被操纵。根据本发明的另一个特征，直接由马达驱动装置驱动的丝杠借助一个在其上运动的丝杠螺母直接操纵选择器触头以及以有利的方式通过一个中间接入的传动装置操纵一个凸轮结构，该凸轮结构自身作用于负载转换开关的开关机构并且操纵该开关机构以便以设备特定的开关顺序在两个选择器触头之间进行不中断地转换。特别有利的是将真空开关管用作这种开关机构。
根据本发明的一种优选的实施方式，可动选择器触头分别被接纳在触头载体内并且与设置在载体板上的固定选择器触头如此共同作用，使得各个固定选择器触头通过作为一个共用的、与丝杠螺母机械连接的选择器接触单元的组成部分的可动选择器触头的纵向移动可沿丝杠的纵向被接通。通过选择器接触单元的往复运动，各个固定选择器触头被接通并且由此遍历有载分接开关的调节区域。
附图说明
下面还将示例性地详细说明本发明。附图中：
图1示出从上方观察的根据本发明的有载分接开关的示意图。
具体实施方式
用于整个有载分接开关的基础承载元件是由绝缘材料制成的承载板1。直接在该承载板1上或者如在这里所示在另一个单独的承载板1a上固定有电驱动马达2、例如三相异步马达或力矩马达或步进驱动器。在承载板1上沿一条在图中用点划线表示的直线轨道分别彼此等距地设置有多个固定选择器触头3。这些导电的选择器触头3中的每一个都与要由该有载分接开关接通的分级变压器的调节绕组的其中一个绕组抽头电连接。
已经说明的驱动马达2驱动绝缘轴4，该绝缘轴自身与丝杠5同轴连接。在本发明的范围内还可以由驱动马达2直接驱动在各种情况下总是金属的丝杠5，然而出于电压强度的原因，所描述的插入的绝缘轴4在许多情况下是有意义的。
丝杠5平行于固定选择器触头3的轨道延伸。该丝杠在两个轴承座5.1和5.2上被可转动地支承并且固定在其适当位置。
丝杠螺母6在丝杠5上运动，该丝杠螺母自身载有选择器接触单元7，当丝杠5转动时，该选择器接触单元与丝杠螺母6一起沿纵向方向(亦即点划线的方向)在两个方向上运动。在选择器接触单元7上固定地设置有由绝缘材料制成的触头载体8，该触头载体自身载有两个可动选择器触头9和10。术语“可动”意味着：这两个选择器触头9和10固定不动地并且以其彼此间固定的间距固定在触头载体8上并且当丝杠5转动时与触头载体8一起沿纵向方向运动。
这两个可动选择器触头9和10在几何结构上如此选择尺寸，使得它们根据位置将固定选择器触头3电接通。
这两个平行的可动选择器触头9和10之间的间距和固定选择器触头3的纵向延伸距离如此选择大小，使得可以由相应一个可动选择器触头9或10将两个相邻的固定选择器触头3接通(跨接接通)，亦或可以使这两个可动选择器触头9和10共同靠放在其中一个固定选择器触头3上。
由导电材料制成的接触和引导轨11和12沿所示点划线互相平行地并且既平行于固定选择器触头3的轨道也平行于丝杠5地位于承载板1上，所述接触和引导轨具有双重功能：一方面它们保证机械地引导可沿纵向移动的选择器接触单元7；另一方面它们用于将该有载分接开关的选择器W的可动触头9和10与该有载分接开关的负载转换开关LU的开关元件电连接，这在下面还将详细说明。
在丝杠的背离驱动马达2的端部上，丝杠5以机械方式与传动装置13连接，该传动装置的另一侧具有另一个可转动的绝缘轴14，该绝缘轴通过另外两个轴承座14.1和14.2被可转动地支承并且固定在其适当位置。
在绝缘轴14上固定地设置有凸轮盘15(或类似的、在其功能性方面相似的控制装置)。
在绝缘轴14的两侧设置有负载转换开关LU的开关元件，该开关元件在这里是两个真空开关管16和17。这两个真空开关管的操纵分别通过一个控制辊18或19进行，各控制辊在凸轮盘15的轮廓上滑动。
在本发明的范围内可能的是，两个控制辊18和19在同一个(唯一的)轮廓上滑动，例如在端面上滑动；同样可能的是，为每一个控制辊18和19在凸轮盘15上提供一个单独的轮廓。
在凸轮盘15上滑动的控制辊18、19的运动的传递分别通过在真空开关管16和17的可动挺杆上的直角杠杆20、21实现。
也可以提供多于一个的这样的凸轮盘。这样例如每一个真空开关管都可以包括一个自身的凸轮盘以对其进行操纵。
在本发明的范围内也可以提供其他开关元件(例如机械触头)代替真空开关管。
通过所述的传动装置13，可以以简单的方式设置丝杠5的第一特定转速，以便通过选择器接触单元7的移动将选择器W并继而将选择器触头9、10从一个运行位置操纵到下一相邻的运行位置；并且还设置用于凸轮盘15的每次负载转换的第二特定转速。在本发明的范围内还可能的是，固定选择器触头3、选择器W的可动选择器触头9、10和负载转换开关LU的凸轮盘15在几何结构上如此选择尺寸，使得在没有中间接入传动装置的情况下由驱动马达2转动的丝杠5无传动地直接操纵所述的各结构元件。
每个(共用的)可动选择器触头9、10与两个接触和引导轨11和12之一的电连接分别通过一条电导线22、23进行。这两个接触和引导轨11和12与真空开关管16、17的电连接通过另外的电导线24、25进行。最后，真空开关管16、17的另外一侧与未示出的负载引线的电连接由另外的电导线26、27负责。
根据本发明的有载分接开关的作用方式如下：
已经早在上文描述：无论同一个固定选择器触头5通过两个可动选择器触头9、10的触点接通、还是两个相邻的固定选择器触头5通过相应一个可动选择器触头9或10的跨接触点接通都是允许的、静止的运行位置。在图1所示的实施例中，选择器W具有六个固定选择器触头3；由此总共产生11种静止状态。换句话说：可调出11种不同的电压。
在负载转换开始时对驱动马达2加电，丝杠5转动。由此根据丝杠5的转动方向，选择器接触单元7连同触头载体8和两个可动选择器触头9、10向上或者向下移动，也就是说，沿电压调节的“更高”或者“更低”的方向移动。这在每次从跨接位置向非跨接位置以及从非跨接位置向跨接位置转换时变化。同时绝缘轴14并且连同其凸轮盘15转动；特别有利的是通过中间接入的传动装置13转动180或360度的角度。由此，控制辊18、19偏转；该运动通过直角杠杆20、21来操纵真空开关管16、17。
在此负载电流以电路特定的方式从可动选择器触头9、10的初始位置转换到所述可动选择器触头的新位置。
转换执行；驱动马达2通过适宜的、对于专业人员熟悉的且在这里未示出的控制和/或制动机构停止运转。
根据本发明的有载分接开关能够异常简单和紧凑地构造并且无需蓄力器地工作。仅通过所操控的电动马达的唯一的转动运动既操纵选择器W又操纵负载转换开关LU。
由于该有载分接开关的非常紧凑的结构方式和异常小的位置需求，能够有利地将根据本发明的有载分接开关在分级变压器的内部以单相模块直接设置在相应绕组的区域内在其叉架上，或者在该变压器的油箱内的其它适宜的位置。
这种设置结构在原理上在DE 20 2010 011 521 U1、DE 20 2010 011524 U1和主要在DE 20 2010 012 811 U1中提出。它们的技术实现迄今在已知的具有通常为圆形的杆布置结构或绝缘圆柱的有载分接开关的大的位置需求方面失败，这些圆形的杆布置结构或绝缘圆柱对于可用位置的几何轮廓仅很差地匹配于叉架。除轮廓外，已知的具有复杂蓄力器的有载分接开关也由于竖直延伸长度而不适合用于这些已经建议的应用情况。
本发明为这些新颖的应用公开了一种适宜的有载分接开关。

Claims (9)

1.一种有载分接开关，用于在分级变压器的不同的绕组抽头之间进行不中断地转换，该有载分接开关包括选择器和负载转换开关，其中，
所述选择器具有固定选择器触头，各固定选择器触头分别与单个的绕组抽头电连接并且沿一条直线轨道设置；
各固定选择器触头通过所述选择器的两个能够沿纵向移动的可动选择器触头而能够被选择性地接通；
为了对于每一相进行不中断地转换而在所述负载转换开关中设置开关元件；并且
为了导入该有载分接开关的转换而设置具有驱动马达的马达驱动装置，
其特征在于，
所述选择器(W)的两个可动选择器触头(9、10)和所述负载转换开关(LU)的用于进行不中断地转换的开关机构(16、17)能够借助驱动马达(2)直接操纵，使得驱动马达(2)的驱动运动向可动选择器触头(9、10)和用于进行不中断地转换的开关机构(16、17)的导入在没有中间接入蓄能器的情况下进行。
2.根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征在于，
通过马达驱动装置的驱动马达(2)产生的旋转运动能够直接传递给丝杠(5)，并且
通过旋转的丝杠(5)既能够操纵可动选择器触头(9、10)也能够操纵用于进行不中断地转换的开关机构(16、17)。
3.根据权利要求2所述的有载分接开关，其特征在于，
在丝杠(5)上，丝杠螺母(6)沿所述直线轨道的方向被可移动地引导，并且
丝杠螺母(6)载有选择器接触单元(7)，在该选择器接触单元上，可动选择器触头(9、10)固定不动地并且以其彼此间固定的间距固定并且能够与选择器接触单元(7)一起被操纵。
4.根据权利要求1到3之一所述的有载分接开关，其特征在于，
两个平行的可动选择器触头(9、10)之间的间距和固定选择器触头(3)的纵向延伸距离的尺寸如此选择，使得能够实现两个相邻的固定选择器触头分别被其中一个可动选择器触头(9、10)接通(跨接接通)或者能够实现两个可动选择器触头(9、10)共同靠放在其中一个固定选择器触头(3)上。
5.根据权利要求1到4之一所述的有载分接开关，其特征在于，
该有载分接开关设置在承载板(1)上，
由导电材料构成的接触和引导轨(11和12)互相平行地并且既平行于固定选择器触头(3)的轨道也平行于沿轨道的丝杠(5)地位于承载板(1)上，所述接触和引导轨一方面保证能够沿纵向运动的选择器接触单元(7)的机械引导，另一方面用于电连接该有载分接开关的选择器(W)的可动触头(9、10)与负载转换开关(LU)的开关元件(16、17)。
6.根据权利要求1到5之一所述的有载分接开关，其特征在于，
所述开关元件是真空开关管(16、17)，
所述真空开关管的操纵通过控制辊(18、19)进行，所述控制辊(18、19)与至少一个凸轮盘(15)的至少一个轮廓对应，并且
所述至少一个凸轮盘(15)与丝杠(5)机械连接。
7.根据权利要求6所述的有载分接开关，其特征在于，
所述至少一个凸轮盘(15)与丝杠(5)通过中间接入的传动装置(13)机械连接。
8.根据权利要求5到7之一所述的有载分接开关，其特征在于，
相应一个(共用的)可动选择器触头(9或10)与两条接触和引导轨(11和12)中的相应一条接触和引导轨的电连接分别通过一条电导线(22、23)进行，
这两条接触和引导轨(11或12)与真空开关管(16、17)的电连接通过另外的电导线(24、25)进行，并且
最后真空开关管(16、17)的另一侧与负载引线的电连接通过又另外的电导线(26、27)进行。
9.根据权利要求1到8之一所述的有载分接开关，其特征在于，
该有载分接开关在分级变压器的内部以单相模块直接设置在相应绕组的区域内在其叉架上，或者设置在该变压器的油箱内的其他适宜的位置。
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