CN114127878A - 有载分接开关 - Google Patents

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CN114127878A CN202080051917.8A CN202080051917A CN114127878A CN 114127878 A CN114127878 A CN 114127878A CN 202080051917 A CN202080051917 A CN 202080051917A CN 114127878 A CN114127878 A CN 114127878A
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Abstract

本发明涉及一种用于在分级变压器(2)的绕组抽头(N1、…NJ、…NN)之间进行无中断切换的有载分接开关(1)。有载分接开关(1)包括选择器(3)和负载转换开关(4)。负载转换开关(4)具有第一负载分支(5.1)和第二负载分支(5.2)，每个负载分支(5.1、5.2)具有至少一个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)。每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)可以在断开状态(31)与闭合状态之间变换，在断开状态中，可动触点(11)和固定触点(12)不接触，在闭合状态中，可动触点(11)和固定触点(12)在至少一个接触点(13)中接触。每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)从接触点(13)出发分别具有限定的球形区域(14)。负载转换开关(4)这样设计，使得真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)设置在壳体(29)中，使得所述负载转换开关(4)的被电流流过的部件设置在所限定的区域(14)外部。

Description

有载分接开关
技术领域
本发明涉及一种用于在分级变压器的绕组抽头之间进行无中断切换的有载分接开关。
背景技术
已知的有载分接开关通常由选择器和负载转换开关构成，所述选择器用于无功率地选定变压器的应被切换到的相应绕组抽头，所述负载转换开关用于从目前的绕组抽头实际负载转换到所选定的新绕组抽头上。所述切换通过机械地操纵不同开关来进行。在负载升高时、即在电流和电压较高时，对操纵机械的要求也提高。
发明内容
因此本发明的目的是：提供一种改进的有载分接开关，该有载分接开关在电流和电压较高时承受升高的机械载荷和电载荷。
所述目的通过独立权利要求1的技术方案得以实现。其他实施方式是从属权利要求的技术方案。
根据改进方案，提出一种用于在分级变压器的绕组抽头之间进行无中断切换的有载分接开关，所述有载分接开关具有选择器和负载转换开关，所述选择器用于无功率地预选所选取的应切换到的绕组抽头，所述负载转换开关用于从目前的绕组抽头实际负载转换到预选的绕组抽头上。所述负载转换开关包括第一负载分支和第二负载分支以及在所述第一负载分支和所述第二负载分支中的至少一个真空开关管。每个真空开关管具有可动触点和固定触点并且可以占据打开状态和闭合状态，在所述打开状态中，所述可动触点和所述固定触点不接触，在所述闭合状态中，所述可动触点和所述固定触点在至少一个接触点中接触。从所述接触点出发，每个真空开关管具有限定的球形区域。所述负载转换开关的真空开关管这样设置在壳体中，使得所述负载转换开关的被电流流过的部件处在所限定的区域外部。根据至少一种优选实施方式，所述负载转换开关这样设计，使得在将真空开关管从闭合状态操纵到断开状态时，所述负载转换开关的在这个时刻被电流流过的部件设置在所限定的区域外部。
尽管电流和电压升高，这种布置结构在运行模式安全的情况下也允许有载分接开关的紧凑结构方式。
根据至少一种实施方式，所述球形区域绕所述接触点具有最小80mm且最大200mm的半径。
根据至少一种实施方式，所述负载转换开关的被电流流过的部件是第一负载分支的第一电导线和/或第二负载分支的第二电导线和/或第一负载分支的第三电导线和/或第二负载分支的第四电导线和/或导电的连接元件和/或第一机械开关触点和/或第二机械开关触点和/或转接电阻和/或处于闭合状态中的真空开关管，它们设置在真空开关管的球形区域外部。
根据至少一种实施方式，所述负载转换开关的第一负载分支包括第一真空开关管和第二真空开关管。
根据至少一种实施方式，至少第一导线、第二导线、第一负载分支的第二真空开关管、第三导线和第一机械开关触点设置在第一负载分支的第一真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，所述负载转换开关的第二负载分支包括第一真空开关管和第二真空开关管。
根据至少一种实施方式，至少第一导线、第二导线、第二负载分支的第二真空开关管、第四导线和第二机械开关元件设置在第二负载分支的第一真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，至少第二负载分支的第二真空开关管、第三导线、第四导线和机械开关元件设置在第一负载分支的第二真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，至少第一负载分支的第二真空开关管、第三导线、第四导线和机械开关元件设置在第二负载分支的第二真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，第一绕组抽头经由包括第一真空开关管和第二真空开关管的串联电路经由第一负载分支与负载引线电连接，并且第二绕组抽头经由包括第一真空开关管和第二真空开关管的串联电路经由第二负载分支而与负载引线电连接。
根据至少一种实施方式，与第一负载分支的和第二负载分支的真空开关管并联地分别设置有转接电阻。
根据至少一种实施方式，所述转接电阻设置在第一负载分支的第二真空开关管的所限定的区域外部和第二负载分支的第二真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，在第一负载分支的第二真空开关管与负载引线之间设置有第一机械开关触点，而在第二负载分支的第二真空开关管与负载引线之间设置有第二机械开关触点。
根据至少一种实施方式，机械开关触点设置在真空开关管的所限定的区域外部。
根据至少一种实施方式，机械开关触点构造为断路开关。
根据至少一种实施方式，在第一负载分支中，第一真空开关管和第二真空开关管经由第一电导线相互电连接，并且第二真空开关管和第一机械开关元件经由第三电导线相互电连接，并且在第二负载分支中，第一真空开关管和第二真空开关管经由第二导线相互电连接，并且第二真空开关管和第一机械开关元件经由第四导线相互电连接。
根据至少一种实施方式，电导线分别经由连接元件与真空开关管导电连接。
根据至少一种实施方式，导线分别具有第一端部和第二端部，第一端部经由连接元件与真空开关管的可动触点电连接，并且第二端部经由连接元件与真空开关管的固定触点电连接。
根据至少一种实施方式，与每个负载分支并联地分别额外设置有持续主触点，所述持续主触点在稳态运行中承担连续导电的至少一部分并且与所述负载引线导电连接。
根据至少一种实施方式，真空开关管围绕切换轴圆形地设置。
根据至少一种实施方式，第一机械开关触点和第二机械开关触点关于处于切换轴上的轴线对称地设置。
根据至少一种实施方式，各两个真空开关管关于所述轴线对称地设置。
附图说明
下面借助示例性实施方式参照附图详细阐述本发明。功能相同或具有同样效果的部件可以设有相同的附图标记。相同的部件或具有相同功能的部件可能仅关于其第一次出现的附图得到阐述。所述阐述没有必要在后续附图中重复。
附图中：
图1示出根据所述改进方案的具有有载分接开关的分级变压器的示意图；
图2示出分级变压器的绕组抽头的示意图；
图3示出根据所述改进方案的有载分接开关的一种示例性实施方式的示意图；
图4a至4f示出图3中的有载分接开关的示例性切换过程；
图5示出根据所述改进方案的负载转换开关的一种示例性实施方式；
图6示出图5中的示例性实施方式的另一视图；
图7示出图5中的示例性实施方式的另一视图；
图8示出图5中的示例性实施方式的另一视图。
具体实施方式
附图仅示出本发明的实施例，然而并不将本发明限于所示出的实施例。
图1示出具有有载分接开关1的分级变压器2的示意图，该有载分接开关具有选择器3和负载转换开关4。有载分接开关1由马达22驱动。
图2示出分级变压器2的调控绕组25(参见图1)，该分级变压器具有不同的绕组抽头N1、…NJ、…NN。所述绕组抽头N1、…NJ、…NN通过有载分接开关1接通或断开。所述接通或断开可以利用任意工具、例如利用选择器3、负载转换开关4等实现。对有载分接开关1的操纵经由马达22进行。
图3示出有载分接开关1的示例性实施方式的示意图。根据所述改进方案，有载分接开关1包括选择器3，该选择器具有至少一个第一固定触点23.1和至少一个第二固定触点23.2，所述第一固定触点和所述第二固定触点可以分别与分级变压器2的绕组抽头N1、…NJ、…NN连接。固定触点的总数量与绕组抽头N1、…NJ、…NN的数量有关。此外，有载分接开关1具有第一可动选择器触点24.1和第二可动选择器触点24.2，所述第一可动选择器触点和所述第二可动选择器触点可以分别与调控绕组25的各个固定触点23.1、23.2触点接通。有载分接开关1还包括负载转换开关4，该负载转换开关具有第一负载分支5.1和第二负载分支5.2。根据这种示例性实施方式，第一负载分支5.1将第一固定触点23.1经由包括第一真空开关管6.1和第二真空开关管6.2的串联电路与负载引线8连接，并且第二负载分支5.2将第二固定触点23.2经由包括第一真空开关管7.1和第二真空开关管7.2的串联电路与负载引线8连接。分别与第一真空开关管6.1或7.1并联连接有转接电阻9.1或9.2。在第二真空开关管6.2与负载引线8之间设置有第一机械开关元件18.1，并且在第二真空开关管7.2与负载引线8之间设置有第二机械开关元件18.2。第一导线10.1将第一真空开关管6.1和第二真空开关管6.2相互导电连接，并且第二导线10.2将第一真空开关管7.1和第二真空开关管7.2相互电连接。此外，第三导线10.3将第二真空开关管6.2与第一机械开关元件18.1连接，并且第四导线10.4将第二真空开关管7.2与第二机械开关元件18.2连接。此外，与每个负载分支5.1、5.2并联设置有附加的持续主触点19.1、19.2。图2示出处于稳态状态中的有载分接开关1，在该稳态状态中经由所述持续主触点19.1、19.2，负载电流的至少一部分、特别是比经由负载分支5.1大的部分从绕组抽头起经由第一固定触点23.1流动到负载引线8。
图4a至图4e描述了根据所述改进方案的有载分接开关1的示例性切换过程，从第二固定触点23.2被切换到第一固定触点23.1或者说分级变压器2的相应绕组抽头N1、…NJ、…NN上。
在步骤a中(参见图4a)，持续主触点19.2闭合或保持闭合。有载分接开关1处于稳态状态中，在该稳态状态中，经由持续主触点19.2，负载电流的至少一部分、特别是比经由负载分支5.2大的部分从相应的绕组抽头NJ+1经由第二固定触点23.2流动到负载引线8。
在步骤b中(参见图4b)，持续主触点19.2断开，并且第一机械开关触点18.1闭合。电流现在经由第二负载分支5.2的第一真空开关管7.1、第二导线10.2、第二负载分支5.2的第二真空开关管7.2、第四导线10.4和第二机械开关触点18.2流动到负载引线8。
在步骤c中(参见图4c)，第二负载分支5.2的第一真空开关管7.1断开。在断开过程期间，第二真空开关管7.2、第四导线10.4和第二机械开关触点18.2被电流流过并且在空间上设置在真空开关管7.1的所限定的区域14(例如参见图6至图8)外部。然后，电流从固定触点23.2经由转接电阻9.2、第二真空开关管7.2、第四导线10.4和第二机械开关触点18.2流动到负载引线8。
在步骤d中(参见图4d)，第一负载分支5.1的第二真空开关管6.2闭合。负载电流现在分布发到第一负载分支5.1和第二负载分支5.2上。额外地叠加有环形电流。
在步骤e中(参见图4e)，第二负载分支5.2的第二真空开关管7.2断开。在断开过程期间，第一负载分支5.1的第二真空开关管6.2、第一负载分支5.1的第一机械开关元件18.1、第二负载分支5.2的第二机械开关元件18.2和通向第一负载分支5.1的或第二负载分支5.2的转接电阻9.1或9.2的连接导线27被电路流过并且在空间上设置在第二负载分支5.2的真空开关管7.2的所限定的区域14(例如参见图6至图8)外部。然后，电流从固定触点23.1经由转接电阻9.1、第一负载分支5.1的第二真空开关管6.2、第三导线10.3和第一机械开关触点18.1流动到负载引线8。
在步骤f中(参见4f)，第一负载分支5.1的第一真空开关管6.1闭合。电流现在经由第一真空开关管6.1、第一导线10.1、第二真空开关管6.2、第三导线10.3和第一机械开关触点18.1流动到负载引线8。
在步骤g中(参见图3)，第一负载分支5.1中的持续主触点19.1闭合，并且第二负载分支5.2中的第二机械开关触点18.2断开。有载分接开关1又处于稳态状态中，如在图3中示出和阐述的那样。
图5和图6分别示出根据所述改进方案的负载转换开关4的一种示例性实施方式，出于清楚明了的目的，负载转换开关4从两个不同的侧向透视图中示出。四个真空开关管6.1、6.2、7.1、7.2围绕切换轴20圆形地设置并且分别具有可动触点11和固定触点12。真空开关管6.1和6.2经由第一电导线10.1相互导电连接，并且真空开关管7.1和7.2经由第二电导线10.2相互导电连接。所述导电连接经由连接元件17实现，所述连接元件例如构造为螺纹件和/或绞合线。在此，第一电导线10.1的第一端部经由连接元件17与真空开关管6.1的可动触点11电连接，并且第二端部经由连接元件17与真空开关管6.2的固定触点12电连接。第二导线10.2的第一端部经由连接元件17与真空开关管7.1的可动触点11电连接，并且第二端部经由连接元件17与真空开关管7.2的固定触点12电连接。每个真空开关管6.1、6.2、7.1、7.2的可动触点11和固定触点12在真空开关管的闭合状态中在至少一个点13中接触。从相应的接触点13出发，每个真空开关管6.1、6.2、7.1、7.2分别限定球形区域14。出于清楚明了的目的，触点11和12、它们的接触点13在图4和图5中仅在少数的真空开关管中画出并且设有一个附图标记。
图7和图8分别在俯视图中示出负载转换开关的一种示例性实施方式。负载转换开关4具有壳体29，在该壳体中设置有真空开关管6.1、6.2、7.1和7.2。壳体29是基本上柱形的并且由GFK(玻璃纤维增强)塑料构成。真空开关管6.1、6.2与真空开关管7.1、7.2对称地设置在壳体29中。例如真空开关管7.2与真空开关管6.1对置地设置，并且真空开关管7.1与真空开关管6.2对置地设置。由此，在真空开关管7.1与6.1以及真空开关管6.2与7.2之间生成尽可能大的间距。在第一负载分支5.1的真空开关管6.1与6.2之间、即以及在第二负载分支5.2的真空开关管7.1与7.2之间彼此同样对称地分别设置有第一机械开关触点18.1或第二机械开关触点18.2。在图7中示出：第二导线10.2和第二负载分支5.2的第二真空开关管7.2设置在第二负载分支5.2的第一真空开关管7.1的所限定的区域14外部。在图8中还示出：第一负载分支5.1的第二真空开关管6.2设置在第二负载分支5.2的第二真空开关管7.2的所限定的区域14外部。
附图标记列表
1 有载分接开关
2 分级变压器
3 选择器
4 负载转换开关
5.1 第一负载分支
5.2 第二负载分支
6.1 第一负载分支的第一真空开关管
6.2 第一负载分支的第二真空开关管
7.1 第二负载分支的第一真空开关管
7.2 第二负载分支的第二真空开关管
8 负载引线
9.1、9.2 转接电阻
10.1 第一导线
10.2 第二导线
11 可动触点
12 固定触点
13 中心点/接触点
14 所限定的区域
15.1、15.2 第一端部
16.1、16.2 第二端部
17 连接元件
18.1 第一机械开关触点
18.2 第二机械开关触点
19.1、19.2 持续主触点
20 切换轴
21 轴线
22 马达
23.1、23.2 选择器的固定触点
24.1、24.2 可动选择器触点
25 调控绕组
27 连接导线
29 壳体
(N1、…NJ、…NN) 绕组抽头

Claims (13)

1.用于在分级变压器(2)的绕组抽头(N1、…NJ、…NN)之间进行无中断切换的有载分接开关(1)，所述有载分接开关包括：
用于无功率地预选到所选取的绕组抽头(NJ)上的选择器(3)；
用于从目前的绕组抽头(NJ-1)实际负载转换到预选的绕组抽头(NJ)上的负载转换开关(4)，所述负载转换开关(4)具有第一负载分支(5.1)和第二负载分支(5.2)；
在所述第一负载分支(5.1)和所述第二负载分支(5.2)中的至少一个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)，
每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)分别具有可动触点(11)和固定触点(12)，并且
每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)能够占据断开状态(31)和闭合状态，在所述断开状态中，所述可动触点(11)和所述固定触点(12)不接触，在所述闭合状态中，所述可动触点(11)和所述固定触点(12)在至少一个接触点(13)中接触，
其特征在于，
由每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)的所述固定触点(12)和所述可动触点(11)的接触点(13)限定球形区域(14)；并且
所述负载转换开关(4)的真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)设置成，使得所述负载转换开关(4)的被电流流过的部件设置在所限定的区域(14)外部。
2.按照权利要求1所述的有载分接开关，其中，
所述球形区域(14)绕所述接触点(13)具有最小80mm且最大200mm的半径。
3.按照权利要求1所述的有载分接开关，其中，
所述负载转换开关(4)的被电流流过的部件是所述第一负载分支(5.1)的第一电导线(10.1)或所述第二负载分支(5.2)的第二电导线(10.2)或导电的连接元件(17)或第一机械开关触点(18.1)或第二机械开关触点(18.2)，它们设置在每个真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)的球形区域(14)外部。
4.按照上述权利要求1至3中任一项所述的有载分接开关，其中，
所述负载转换开关(4)的第二负载分支(5.2)包括第一真空开关管(7.1)和第二真空开关管(7.2)，
至少所述第二导线(10.2)、所述第二负载分支(5.2)的第二真空开关管(7.2)和第四导线(10.4)设置在所述第二负载分支(5.2)的第一真空开关管(7.1)的所限定的区域(14)外部。
5.按照上述权利要求1至3中任一项所述的有载分接开关，其中，
所述负载转换开关(4)的第一负载分支(5.1)包括第一真空开关管(6.1)和第二真空开关管(6.2)，
至少所述第一负载分支(5.1)的第二真空开关管(6.2)、第三导线(10.3)和所述第四导线(10.4)设置在所述第二负载分支(5.2)的第二真空开关管(7.2)的所限定的区域(14)外部。
6.按照上述权利要求4或5中任一项所述的有载分接开关，其中，
所述第一负载分支(5.1)分别将一个绕组抽头(NJ)经由包括所述第一负载分支(5.1)的第一真空开关管(6.1)和第二真空开关管(6.2)的串联电路与负载引线(8)电连接，
所述第二负载分支(5.2)分别将一个绕组抽头(NJ+1)经由包括所述第二负载分支(5.2)的第一真空开关管(7.1)和第二真空开关管(7.2)的串联电路与所述负载引线(8)电连接。
7.按照权利要求3所述的有载分接开关，其中，
在所述第一负载分支(5.1)的第二真空开关管(6.2)与所述负载引线(8)之间设置有所述第一机械开关触点(18.1)；并且
在所述第二负载分支(5.2)的第二真空开关管(7.2)与所述负载引线(8)之间设置有所述第二机械开关触点(18.2)。
8.按照权利要求7所述的有载分接开关，其中，
所述机械开关触点(18.1、18.2)构造为断路开关。
9.按照上述权利要求中任一项所述的有载分接开关，其中，
在所述第一负载分支(5.1)中，所述第一真空开关管(6.1)和所述第二真空开关管(6.2)经由所述第一电导线(10.1)相互电连接，并且所述第二真空开关管(6.2)与所述第一机械开关触点(18.1)经由所述第三电导线(10.3)相互电连接，
在所述第二负载分支(5.2)中，所述第一真空开关管(7.1)与所述第二真空开关管(7.2)经由所述第二电导线(10.2)相互电连接，并且所述第二真空开关管(7.2)与所述第一机械开关触点(18.2)经由所述第四导线(10.4)相互电连接。
10.按照权利要求9所述的有载分接开关，其中，
所述电导线(10.1、10.2、10.3、10.4)分别经由连接元件(17)与所述真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)导电连接。
11.按照上述权利要求中任一项所述的有载分接开关，其中，
与每个负载分支(5.1、5.2)并联地分别额外设置有持续主触点(19.1、19.2)，所述持续主触点在稳态运行时承担连续导电的至少一部分并且直接与所述负载引线(8)处于导电连接。
12.按照上述权利要求中任一项所述的有载分接开关，其中，
所述真空开关管(6.1、6.2、7.1、7.2)围绕切换轴(20)圆形地设置。
13.按照上述权利要求中任一项所述的有载分接开关，其中，
所述第一机械开关触点(18.1)和所述第二机械开关触点(18.2)关于切换轴(20)的轴线(21)对称地设置。
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