CN1078072A - 多相开关系统及具有这种开关系统的发电机装置 - Google Patents

Abstract

在多相开关系统中，每一相导线装在发电机输出 线中，在发电机和网络变压器之间，与封装件中的开 关装置连接在一起，封装件由空气隙隔离，各相导线 彼此隔绝。利用至少两个开关位置的开关装置(三位 断路开关)，这两个开关位置中的第一个位于发电机 和开关系统的作用于网络变压器的输出之间，第二个 位于发电机和启动器件的电流接点之间，启动器件在 封装件的外面，当第一开关位置打开并且第二开关位 置闭合时，启动器件作用于发电机。

Description

本发明以多相开关系统为基础，其中每条相导线都置于封装件中，依据各相导线彼此绝缘的原则处于发电机输出线中，与第一开关设备或第一开关设备组一起装在发电机和网络变压器之间。

在这种情况下，本发明涉及例如DE-C2-33    29    404的先有技术结果。在这个专利公报中，阐述了装在发电机输出线中的多相开关系统，其中，每条相导线都装在圆柱形的金属封装件中，与各种情况下的一个发电机开关，一个接地开关及一个电流变压器一起设在圆柱轴上。为了执行特定的开关功能，例如那些在含有这样开关系统的发电机装置中发电机的启动和/或制动期间所执行的功能，开关系统还需要附加的负载断路开关和/或装在封装件外面的测量及保护组件。具有用于启动设在气体涡轮机系统中的发电机的发电机装置已公开在例如联合循环动力工厂（Combined-Cycle    Power    Plants）系列KA11和KA13文件的图10中，公开号为No.CH-KW2009E，由申请人发布。除了含有发电机开关的开关系统外，此发电机装置还需要一断路开关或负载断路开关，经此开关，才能供给发电机与变频器匹配的启动电流。

相应地，本发明的一个目的就是如权利要求1所限定的：开发一个开始阐述的那样的开关系统，即不管简便紧凑否、节省空间如何、相绝缘结构怎样，实际上就是要它能完成发电机装置中所出现的各种开关、保护和测量功能。本发明的目的也同时规定了一个含有这种开关系统的发电机装置，其中发电机装置要求以特别可靠及节约成本的方式完成发电机的启动。

依据本发明的开关系统的不同之处在于，它甚至可以在工厂里作为一个组件而产生和被测试，该组件随时可以装运而且它满足在发电机装置中必须保证的所有开关、保护及测量功能。在安装现场，依据本发明的开关系统能够以极简单的方式集装到发电机的输出线中，以便仅仅通过连接相导线及焊接封装件而基本保证精密度。开关系统很容易输送，因为单独各相制成便携紧凑的封装件，而且很容易装在各相共用的支撑架上。各单个封装件利用空气间隙彼此分隔，以便开关系统和要被保护的发电机装置都受到保护，而且能够抗御故障发生。整个封装件回路电流经开关系统的封装件流动。大大减小了开关系统附近不期望的杂散磁场。

在含有这样的开关系统的发电机装置情况下，可以省略发电机和启动器件之间的断路开关或负载断路开关，这是因为在发电机输出线中所设的开关设备能够既完成从发电机至网络的连接，又完成发电机至启动器件的连接。当在发电机和开关设备之间设有发电机开关时，发电机装置能以特别有利的方式工作，这是因为在启动期间，从启动器件送到发电机的电流以及在制动期间发电机发出的电流现在都由发电机的开关直接转换了。在这种情况下，在发电机的启动和/或制动期间的保护，（提供该保护用以发电机的连续工作并且有发电机开关作为中心组件）也作用于含有启动器件和/或制动器件的电路中。因此，启动器件和/或制动器件不用额外的费用针对不允许的操作型式和通过发电机开关的短路输入而受到保护。

在下文中，参照附图将详细阐述本发明的典型实施例及由此能够获得的优越性。

本发明的更圆满的评价以及许多附带的优点很容易获得，同样参照如下的详细阐述，与附图联系起来将得到更好的理解。其中：

图1示出依据本发明的多相开关系统的第一实施例的透视图;

图2示出一仅表示发电机装置的一相，具有依据图1的开关系统并具有发电机启动器件的大为简化的电路图;

图3示出一仅表示发电机装置的一相，具有依据本发明的开关系统的第二实施例以及启动发电机器件的发电机装置的大为简化的电路图;以及

图4示出仅表示发电机装置一相，具有依据本发明的开关系统的第三实施例并具有启动发电机器件的发电机装置大为简化的电路图。

现在参照附图，在这几个视图中，同样的参考号表示相同的或相应的部件，图1所示的开关系统1可以装在发电机（未示出）和电源和/或配电网络的变压器（同样未示出）之间的发电机输出线2之间。开关系统包括3但可能更多的封装件3、4、5，它们互相平行对准，它们是金属导电性的，用于传输回路（return）电流并且在所有情况下分别固定发电机输出线2中的三相导线L₁、L₂及L₃的其中一个。每个封装件3、4、5在任何情况下都由两个封装元件31、32;41、42;51、52构成，他们分别处于相导线L₁、L₂、L₃中，并且做成箱形。

装在发电机一侧的封装元件31、41、51组成第一局部开关系统并且在任何情况下至少含有一个发电机开关并有可能含有更多的开关设备，例如接地开关和/或断路开关以及其它组件，如电流变压器和电压转换器和/或其它传感器、抑制器和/或保护一个或多个变压器的电容。

装在变压器一侧的封装元件32、42、52组成第二局部开关系统并且在任何情况下含有至少有两个开关点的更多的开关设备或开关设备组，同样可能含有更多的开关设备和/或更多的附加组件，如电流变压器和电压转换器、抑制器和/或保护电容。

为每一相提供的封装元件31、32;41，42;51，52有可能做成完整的封装元件。此完整封装件则既含有发电机开关也含有更多的开关设备或开关设备组以及附加组件。根据需要，开关系统的顺序可以颠倒。

封装元件例如51、52在任何情况下都含有较低位置的封装部件例如511、521，它们位于支撑架6上并且有两个连接相导线的开口，例如L₃，它装在圆柱轴上发电机输出线2的圆柱状的封装件例如13上，还有一个封盖，如512、522，它们是可拆卸地连到较低的封装部件如511、521上。开关系统1的所有组件：如发电机开关，另外的开关设备或具有至少两个开关点的开关设备组以及附加组件都安装在较低的封装部件如511、521上，在封盖如512、522打开以后很容易取放，以便于检查和安装。装在变压器一侧的封装部件例如521在未示出的后侧还有一开口，用来穿通封装件外面的设备的电源线，亦未示出，用来启动和/或制动发电机。

图2示出在发电机装置中开关系统1的电路图，用一单相表示，与相导线L₃相关。可以看出：开关板1的封装件5是用在发电机7和网络变压器8之间的两个封装元件51、52装配的。相导线L₃穿到处于发电机输出线之间的封装件51里，导电地连到封装件51中提供的发电机开关9的电流连接端。发电机开关9的另一电流接点以导电的方式连接连续的相导线L₃至三位断路开关10的动触点100上，该开关10设在封装件52中。除动触点100外，三位断路开关10还包括三个静触点101、102和103，它们均与相导线L₃的各段有一系列的电连接，即L₃连到网络变压器8，连到网络提供的启动器件21的电流接点20，连到开关系统1的框架或连到地或连到绝缘短路电路。在封装元件51、52中还有充足的空间以装配更多的附加组件200、202，例如更多的开关设备、电流变压器和电压转换器、抑制器和/或保护电容。一个绝缘挡板50设在封装元件51中用以加强在封装元件52中执行操作期间针对电冲击的保护。

这种发电机装置操作如下：

三位断路开关10有三个开关位置，其中二个开路，一个闭合。

（1）在检查装置时，由动触点100和静触点101形成的第一开关位置和由动触点100和静触点102形成的第二开关位置开路。由动触点100和静触点103构成的第三开关位置则闭合。发电机7与网络变压器8和启动器件21是隔离的，连接到三位断路开关10的动触点100的这段相导线L₃则接地（在图2中三位断路开关10的这个位置用虚线表示）。绝缘挡板50作用于封装元件51和52之间达到保护操作人员的目的。

（2）为加速发电机7，第三开关位置先开路，第二开关位置闭合（图2中三位断路开关10的这个位置用实线表示）同时发电机开关9开路。如前，发电机7与网络变压器8是隔离的。当发电机开关9接通，发电机7与变频器或启动器件21背对背（BACK-to-BACK）启动机器就接通。发电机7通过对启动器件21适当控制而加速。

（3）一旦发电机7达到足以满足同步连接到网络的速度，或能不用外接电源就进一步加速，则通过打开发电机开关9使启动器件21与发电机7隔离（图2中的实线示出了三位断路开关的这一位置）。

（4）接着打开第二开关，合上第一开关。发电机开关9现在与网络变压器8的一侧连接上。（图2中点线示出了三位断路开关的这个位置）。

（5）合上发电机开关9，已加速的发电机7则同步连接到网络上并经过发电机开关9以及三位断路开关10的第一开关位置馈送至网络变压器8。

（6）如果需要，通过采用适当的方式操作，开关系统1可以把发电机7制动。为此，把从发电机7发送的电流经过闭合的发电机开关9及三位断路开关10通过静触点103，静触点103起隔离短路作用，构成三相导线的星形点。

在图3所示依据本发明的开关系统1的另一个实施例的情况中，除三位断路开关10或一相应作用的开关设备组及发电机开关9之外，在封装件5中的发电机输出线2间还装配有其结构最好为两位断路开关的三个开关设备14，15，16。这些开关设备14，15，16可以在任何情况下交替地起不间断绝缘体或接地器件的作用。结果，额外导致它可能相互独立地作用于发电机装置的任何组件，例如，发电机7、网络变压器8或发电机开关9。开关设备14、15、16的数量可以根据发电机装置的需要增加或减少。

在图4所示依据本发明的开关系统1的第三个实施例的情况中，三位断路开关10或以相应方式工作的开关设备组有一个能够直接作用于发电机7的动触点100，而没有发电机开关9的中介。在本发明的该实施例情况下，在启动器件21工作期间，附加的断路开关同样可省去，这是因如三位断路开关10可以承接如下功能：对于相导线L₃用作一个不间断绝缘体，将来自启动器件21的电流通到发电机7，在制动期间，能使发电机的线圈绕组接地和/或短路。

发电机开关9的功能在这种情况下能由一高压开关11承担，此开关11接在网络变压器8的下游并连接网络变压器8，从而连接发电机7至网络，或从那里隔离它们。

显然，根据上述技术，本发明可能有许多改进和变化。因此有必要理解在不超出随后的权利要求范围内，本发明可以不象在此专门阐述的那样来实施。

Claims (14)

1、一多相开关系统，其特征在于，每相导线都装在封装件中，按照各相彼此分开而隔离，处于发电机输出线间，把它与第一开关设备或第一开关设备组连在一起装在发电机和网络变压器之间。其中，第一开关设备或第一开关设备组至少有两个开关位置，第一个位置在发电机和作用于网络变压器的开关系统的输出之间，第二个位置在发电机和装在封装件之外的启动器件之间，它可以在第一开关位置打开、第二开关位置闭合时有效地连接于发电机。

2、依据权利要求1的开关系统，其特征在于：除在两相导线的第一相中具有第一开关设备或第一开关设备组外，还另有一发电机开关，它装在封装件中并且通过它，使网络变压器在第一开关位置闭合时能有效地与发电机进入连接，在第二开关位置闭合时，使启动器件能有效地与发电机进入连接。

3、依据权利要求2的开关系统，其特征在于，安装在发电机输出线间，除第一开关设备或第一开关设备组及发电机开关外，有第二开关设备或第二开关设备组。

4、依据权利要求1至3之一的开关系统，其特征在于，第一开关设备有一第三开关位置，它位于发电机和框架或地或一绝缘短路电路之间。

5、依据权利要求4的开关系统，其特征在于，第一开关设备做成有一个动触点片的三位断路开关，此动触点片是导电地与相导线连接，并且有三个静触点片。

6、依据权利要求5的开关系统，其特征在于，三位断路开关的动触点与一导电地连接到相导线的静触点构成第一开关位置，与一导电地连接到启动器件的电流连接点的静触点形成第二开关位置，与一导电地接地或接开关系统框架或接以绝缘方式安装的短路电路的静触点构成第三开关位置。

7、依据权利要求5或6之一的开关板，其特征在于，开关系统包括两部分开关系统，其第一部分开关系统至少包括发电机开关，第二部分开关系统至少包括三位断路开关。

8、依据权利要求7的开关系统，其特征在于，第二部分开关系统的封装件有一启动器件的电流连接点。

9、依据权利要求1至8之一的开关板，其特征在于，开关系统或每部分开关系统的封装件都做成一盒状的封装元件并荷载回路电流。

10、依据权利要求9的开关系统，其特征在于，封装元件由一座落于支撑架上并含有二个开口以连接相导线用的封装部件及一个封盖组成，这个封盖是可拆卸地连到封装部件上的，并荷载回路电流。

11、依据权利要求1至10之一的开关系统，其特征在于，封装件中除含有第一开关设备或第一开关设备组外，还至少有一个附加组件，例如断路器和/或接地开关、电流变压器和/或电压转换器、抑制器和/或保护电容。

12、有一依据权利要求1的开关系统并且有一启动发电机器件的发电机装置，其中发电机最好选用气体涡轮发电机装配及水电发电机装配，其特征在于，借助于第一开关设备或第一开关设备组，启动器件的第一电流接点有效地接入网络，且启动器件的第二电流接点有效地与发电机连接。

13、依据权利要求12的发电机装置，其特征在于，第一开关设备包括至少两个开关位置，这两个开关位置有一个公共动触点及在任何情况下的两个静触点之一，两个开关位置中，第一位置设在相导线间，第二位置设在第二电流连接点间。

14、依据权利要求13的发电机装置，其特征在于，发电机开关装在第一开关设备和发电机之间，且第一开关设备有一第三开关位置，这个开关位置由动触点和第三静触点构成，通过这个第三开关位置，当发电机开关闭合，第一及第二开关位置打开时，发电机能够有效地与地或开关系统的框架或一绝缘短路电路连接。

Images