JP2017511973A - ケーシングと交換可能な切換モジュールを備えた切換装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ケーシングと少なくとも一つの交換可能な切換モジュールを備えた切換装置、特に負荷時タップ切換器に関する。切換装置（１）、特に負荷時タップ切換器であって、この切換装置が、−ケーシング（２）と、−交換可能な切換モジュール（３，３’，３”）と、−ケーシング（２）の内部に配置されている固定接点（２０）と、−ケーシング（２）の内部に配置されている案内レール（２５）とを備えており、−切換モジュール（３，３’，３”）が可動接点（１０）を備えており、この可動接点が固定接点（２０）と取外し可能に接続されることができ、−切換モジュール（３，３’，３”）が下側の分配板（５１）を備えており、この分配板が案内レール（２５）と可動に接続されていることを特徴とする切換装置（１）。

Description

本発明は、ケーシングと少なくとも一つの交換可能な切換モジュールを備えた切換装置、特に負荷時タップ切換器に関する。

従来技術から、タップ付き変圧器の制御巻線から隣接した制御巻線への切換のために、油の中にあるいは真空中に配置されている機械式の切換接点を使用する負荷時タップ切換器が知られている。しかし新しい負荷時タップ切換器は、これらの切換のために半導体切換要素を使用する。半導体切換要素の手入れも、半導体切換要素の修理も費用がかさみ、時間がかかり、かつ問題が大きい。

この背景を受けて、本発明の課題は、簡単で原価が安くかつ迅速な整備が可能となる切換装置を供給することである。

この課題は、独立請求項による切換装置により解決される。その際に、従属請求項の特徴は本発明の別の形態を形成する。

本発明は切換装置、特に負荷時タップ切換器を提案しており、この切換装置が、
−ケーシングと、
−少なくとも一つの交換可能な切換モジュールと、
−ケーシングの内部に配置されている少なくとも一つの固定接点と、
−ケーシングの内部に配置されている少なくとも一つの案内レールとを備えており、
−各切換モジュールが少なくとも一つの可動接点を備えており、この可動接点が固定接点と取外し可能に接続されることができ、
−切換モジュールが少なくとも一つの分配板を備えており、この分配板が案内レールの内の少なくとも一つと可動に接続されている。

交換可能な切換モジュールを備えた本発明による切換装置は特に多くの長所を提供する。この切換装置は小型で経済的で、同時に設置スペースが少なくて済み、従って運転開始前に特に容易に搬送することができる。さらに、このように小型で経済的なことにより、よりわずかな絶縁剤あるいは冷却剤が必要とされるのは顕著である。切換モジュールを個々に交換することの可能性はコストも時間も節約する。取外し可能な配設により、切換モジュールは手入れあるいは修理の際に容易にケーシングから引出されかつ新しいものに交換できる。

切換装置は、任意の様式で構成されていてもよく、例えば低電圧領域、中電圧領域および高電圧領域でのタップ付き変圧器のためのタップ切換器として、およびエネルギーグリッドあるいは溶融炉の使用におけるタップ付き変圧器のためのタップ切換器として構成されていてもよい。

各固定接点と各可動接点は、任意の様式で構成されていてもよく、例えば一つあるいは複数の部分から成りかつ直接ケーシング内にあるいは独立した壁部にもしくは直接切換モジュールに固定されていてもよい。さらに各固定接点と各可動接点は、内側に、上方でかつ相並んで配置され、弾性的に支承された複数の接触指状体を備えていてもよい。各固定接点は割当てられた可動接点に対応するように構成されており、両接点の間の、摩擦による接続、機械的な接続かつ導電接続を保障する。

ケーシングと切換モジュールの間の可動な接続部は、任意の様式で構成されていてもよく、例えば分配板と案内レールの間の摩擦を介して或いは切換モジュール上もしくはケーシング内のローラを介して構成されていてもよい。

ケーシングは任意の様式で構成されていてもよく、例えば金属あるいはプラスチックから成るタンクとして形成されていてもよい。

各固定接点が第一の端部と第二の端部を備えており、第一の端部がケーシングの内部に配置され、第二の端部がケーシングの外部に配置されていることが考慮されていてもよい。

切換モジュールが、少なくとも一つのクランプ柱状体、少なくとも一つの上側の予圧板および少なくとも一つの下側の予圧板そして少なくとも一つの切換モジュール柱状体を備えていることが考慮されていてもよい。

各クランプ柱状体は任意の様式で構成されていてもよく、例えばガラス繊維強化プラスチック、プラスチックあるいは他の絶縁材料から構成されていてもよい。

切換モジュール柱状体が少なくとも一つの切換要素と少なくとも一つの冷却容器を備えていることが考慮されていてもよい。

切換モジュール柱状体の各切換要素は任意の様式で構成されていてもよく、例えば少なくとも一つの半導体ウェハセルを備えており、この半導体ウェハセルは特に少なくとも一つのサイリスタおよび／または少なくとも一つの絶縁ゲートバイポーラトランジスタを備えている。さらに、切換要素は重なり合って平行にあるいは列を成して切換られていてもよい。

−切換モジュールが分配板を備えており、
−可動接点が接触盤に配置されており、そして
−可動接点が切換モジュール柱状体と導電式に接続されていることが考慮されていてもよい。

分配板は任意の様式で構成されていてもよく、例えばガラス繊維強化プラスチック、プラスチックあるいは他の絶縁材料から構成されていてもよい。

−各可動接点が対向する接触指状体を備えており、これらの接触指状体が弾性的に支承されており、かつ固定接点第一の端部に接触する際に、固定接点との摩擦による一体的接続部を作ることが考慮されていてもよい。

各切換モジュール柱状体と上側の予圧板の間に圧力分配ユニットが配置されていることが考慮されていてもよい。

−圧力分配ユニットがフランジとネジ山を備えており、
−上側の予圧板に板バネ台架が配置されており、
−フランジと板バネ台架の間に板バネが配置されており、そして
−板バネを介して力が圧力分配ユニットに加えられ、従って力が切換モジュール柱状体に加えられることが考慮されていてもよい。

第一の分配板の下側に少なくとも一つのスライドレールが配置されていることが考慮されていてもよい。

各スライドレールは任意の様式で構成されていてもよく、例えばテフロンあるいは他の摩擦低減材から構成されている。

−切換装置が負荷時タップ切換器として構成されており、負荷の下でタップ付き変圧器の制御巻線の巻線を切換オンあるいは切換オフにするために設けられているかあるいは構成されていることが考慮されていてもよい。

以下に本発明とその長所を添付した図に関してより詳しく説明する。

交換可能な切換モジュールを備えた切換装置を示す。 切換モジュールを備えた切換装置を断面図で示す。 半分挿入された切換モジュールを備えた切換装置を示す。 固定接点と可動接点の詳細図を示す。 固定接点と可動接点の詳細図を示す。 三つの切換モジュールを備えた切換装置を示す。 切換装置の予圧ユニットを示す。

本発明の同じ要素あるいは同様に作用する要素に対しては同一の符号が使用される。さらに明瞭にするために符号だけが個々の図に示されており、これらの符号は各々の図の説明に必要である。図示された実施形態は、本発明による交換可能な切換モジュールを備えた切換装置であってもよく、従って本発明の最終的限定を示すものではない単なる実例にすぎない。

図１は交換可能な切換モジュール３を備えた切換装置１、特に負荷時タップ切換器を示す。切換モジュール３は複数の切換要素１８を備え、これらの切換要素は、タップ付き変圧器内の制御巻線を一つの巻線タップから隣接した巻線タップに切換えるために使用される。切換要素１８は、半導体ウェハセルとして、例えばサイリスタ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタなどとして構成されていてもよい。切換要素１８間には複数の冷却容器１９が配置されており、これらの冷却容器は熱的、機械的、かつ電気的に伝達するように切換要素と接続されている。交互に配置された切換要素１８と冷却容器１９は、切換モジュール柱状体３６を形成し、この切換モジュール柱状体により各切換モジュール３は四つの部分を備えている。切換モジュール柱状体３６は、上側の予圧板１５と下側の予圧板１６の間に配置されている。さらに、八つのクランプ柱状体１３が予圧板１５，１６の間に取付けられている。冷却容器１９は、内部にここでは図示されていない複数の冷却管を備えており、これらの冷却管は導管１４を介して重なり合ってかつ中空に構成されたクランプ柱状体１３と液圧式に接続されている。予圧板１５の上方には、分配板５０が配置されており、下側の予圧板１６の下方には下側の分配板５１が配置されている。

切換要素１８は、一方では重なり合って平行にあるいは列で接続されており、他方では可動接点１０の背面側１０１と接続されている。さらに可動接点１０は接触盤１１に配置されている。個々に図示された実施形態において、接触盤１１には八つの可動接点１０が並んであるいは相互に重なり合って取付けられている。各個別の可動接点１０の正面側１０２は、互いに上方にかつ並んで配置された複数の指状体１２から成り、これらの指状体は、各々二つの指状体１２が互いに逆の方向に力を及ぼすように弾性的に支承されている（図４ａ及び４ｂ）。

ケーシング２は後壁２６に複数の固定接点２０を備えており、これらの固定接点は内部から外に向かって延びている。その際に固定接点２０の第一の端部２１はケーシンング２の内側に配置されており、固定接点の第二の端部２２はケーシング２の外側に配置されている。ケーシング２の内部において、底部２７上には案内Ｒテール２５が固定されている。ケーシング２の正面側２８は開いておりかつ蓋２９により閉鎖可能である。固定接点２０の第二の端部２２は、導管を介して、ここには図示されていない制御巻線により、タップ付き変圧器の異なる巻線タップと接続されている。ケーシング２の内部には、冷却および絶縁のためのエステルが充填されている。

図２には切換装置１の断面図を示す。切換モジュール３はケーシング２の内部にある。その際に切換モジュール３は案内レール２５に載っておりかつ固定手段３０により下側の分配板５１の上方で保持される。可動接点１０の接触指状体１２は、固定接点２０の第一の端部２１と機械式にかつ導電的に接続されており、従って切換られている。この機械式の接続により、従ってタップ付き変圧器の制御巻線のタップと負荷時タップ切換器の切換要素１８により、絶えず可動接点と固定接点の間の導電性の接続が保証される。

可動接点１０を固定接点２０と接続するために、従って切換モジュール３を使用する際に第一のネジ切り棒状体４０が使用される。第一のネジ切り棒状体４０は、一方では正面側２８のカウンタ軸受４１上に載っており、他方では切換モジュール３の接触盤１１の可動軸受４２に案内されている。第一のネジ切り棒状体４０を回転させることにより、切換モジュール３は後壁２６の方向へ押圧される。可動接点１０固定接点２０に押付けられる。その際、カウンタ軸受４１はケーシング２の支柱４９内に配置されている。

固定接点２０から可動接点１０を解除するために、従って切換モジュール３を取出す際に、第二のネジ切り棒状体４３が使用される。第二のネジ切り棒状体４３は、一方では正面側２８の第二の可動軸受４５に案内され、他方では切換モジュール３の接触盤１１の第二のカウンタ軸受４４に載っている。第二のネジ切り棒状体４３を回転させることにより、切換モジュール３は正面側２８の方向へ牽引される。
可動接点１０は固定接点２０から引離される。

その際、第二の可動軸受４５はケーシング２の支柱４９に配置されている。第一および第二のネジ切り棒状体４０，４３は、挿入後あるいは取出し後、切換装置１から取去られることができる。

図３は切換装置１を示しており、この切換装置の場合、切換モジュール３は途中までケーシング２内に押込まれている。その際、切換モジュール３は下側の分配板５１を介して案内レール２５に沿って滑り出るかあるいは滑り込む。下側の分配板５１と案内レール２５の間の摩擦を減らすために、下側の分配板５１の下側５３に少なくとも一つのスライドレール５５が配置されている。このスライドレールはテフロンあるいは他の摩擦低減材から構成されているのが好ましい。切換モジュール３が引き出た後、この切換モジュールは、ここでは組立キャリッジとして構成されている搬送補助器具６０上へ押出されることができる。挿入の際、切換モジュール３は、同様にして搬送補助器具６０から案内レール２５を介してスライドレール５５と接続してケーシング２の内部へ押出されることができる。

図４ａは詳細図において、切換モジュール３の二つの可動接点１０と固定接点２０を示しており、これらの固定接点は、接続されていないかあるいは切換えられた状態で、ケーシング２の後壁２６に固定されている。切換モジュール３を挿入する際に、可動接点１０の正面側１０２の接触指状体１２は固定接点２０に押付けられ、かつ支承部が弾性なので互いに広げられる。この機械式の接続により、可動接点１０と固定接点２０の間の電気的接続は常に保証される。

図４ｂは詳細図において、切換えられた状態の可動接点１０と固定接点２０を示す。その際に、固定接点２０と可動接点１０の間の摩擦による一体的接続と機械的な一体的接続が生じる。

図５は交換可能な切換モジュール３，３’，３”を備えた切換装置１を示しており、これらの切換モジュールは各々、負荷時タップ切換器の相の少なくとも一つの制御巻線に割当てられている。切換モジュール３の内の一つは、ケーシング２の外側で搬送補助器具６０上に配置されている。下側の分配板５１には取っ手５４が配置されており、この取っ手により切換モジュール３の引出しが容易にされる。

図６は切換モジュール３の詳細図を示す。切換モジュール３の切換モジュール柱状体３６を固定できるように、圧力分配ユニット７０は上側の冷却容器１９と下側の予圧板１５の間に案内される。圧力分配ユニット７０は、冷却容器１９の方に向いた領域にフランジ７１を備えている。圧力分配ユニット７０の上側の領域はネジ山７２を備えており、このネジ山の上端部にはナット７４が配置されている。フランジ７１とナット７４の間には複数の板バネ７３と１つの板バネ台架７５が配置されている。圧力分配ユニット７０は、差当りプレス下で切換モジュール３に必要とされる規定の予圧力に調節される。板バネ７３は予圧の際に板バネ台架７５を介してフランジ７１に抗して押圧されかつナット７４により固定される。圧力分配ユニット７０が切換モジュール柱状体３６の上側の冷却容器１９に当接するまで、圧力分配ユニット７０は板バネ台架７５を介して予圧板１５内にネジで締め付けられる。圧力分配ユニット７０はその後固定されかつ回転に対して保護される。ナット７４を緩めることにより、板バネ７３の規定された予圧は切換モジュール柱状体３６に伝達される。

各切換モジュール柱状体３０は独立した圧力分配ユニット７０を介して張力をかけられるので、両切換モジュール柱状体３６は機械式に互いに連結を外されており、従って高さの違いが補整されることができる。

ここには図示されていない実施形態において、板バネ台架７５は板バネ７３および圧力分配ユニット７０のフランジ７１よりも大きな直径を備えていてもよい。点検する場合に、圧力分配ユニット７０は、上向きに上側の予圧板１５からネジを緩めて外されることができ、従って切換モジュール柱状体３６への予圧力は解除されることができる。従って、切換モジュール３が全て完全に解体される必要もなく、個々の切換要素１８は交換されることができる。

１ 切換装置
２ ケーシング
３ 切換モジュール
１０ 可動接点
１０１ 背面側
１０２ 正面側
１１ 接触盤
１２ 接触指状体
１３ クランプ柱状体
１４ 導管
１５ 上側の予圧板
１６ 下側の予圧板
１８ 切換要素
１９ 冷却容器
２０ 固定接点
２１ 第一の端部
２２ 第二の端部
２５ 案内レール
２６ 後壁
２７ 底部
２８ 正面側
２９ 蓋
３０ 固定手段
３６ 切換モジュール柱状体
４０ 第一のネジ切り棒状体
４１ 第一のカウンタ軸受
４２ 第一の可動軸受
４３ 第二のネジ切り棒状体
４４ 第二のカウンタ軸受
４５ 第二の可動軸受
４９ 支柱
５０ 上側の分配板
５１ 下側の分配板
５３ 下側
５４ 取っ手
５５ スライドレール
６０ 搬送補助器具
７０ 圧力分配ユニット
７１ フランジ
７２ ネジ山
７３ 板バネ
７４ ナット
７５ 板バネ台架

Claims (10)

1. 切換装置（１）、特に負荷時タップ切換器であって、この切換装置が、
   −ケーシング（２）と、
   −交換可能な切換モジュール（３，３’，３”）と、
   −ケーシング（２）の内部に配置されている固定接点（２０）と、
   −ケーシング（２）の内部に配置されている案内レール（２５）とを備えており、
   −切換モジュール（３，３’，３”）が可動接点（１０）を備えており、この可動接点が固定接点（２０）と取外し可能に接続されることができ、
   −切換モジュール（３，３’，３”）が下側の分配板（５１）を備えており、この分配板が案内レール（２５）と可動に接続されていることを特徴とする切換装置（１）。
2. 固定接点（２０）が、ケーシング（２）の内部に配置されている第一の端部（２１）とケーシング（２）の外部に配置されている第二の端部（２２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の切換装置（１）。
3. −切換モジュール（３，３’，３”）が、クランプ柱状体（１３）、上側の予圧板および下側の予圧板（１５，１６）そして切換モジュール柱状体（３６）を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の切換装置（１）。
4. 切換モジュール柱状体（３６）が切換要素（１８）と冷却容器（１９）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
5. −切換モジュール（３，３’，３”）が上側の分配板（５０）を備えており、
   −可動接点（１０）が接触盤（１１）に配置されており、そして
   −可動接点（１０）が切換モジュール柱状体（３５）と導電式に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
6. −可動接点（１０）が対向する接触指状体（１２）を備えており、これらの接触指状体が弾性的に支承されており、かつ固定接点（２０）の第一の端部（２１）に接触する際に、固定接点（２０）との摩擦による一体的接続部を作ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
7. −各切換モジュール柱状体（３６）と上側の予圧板（１５）の間に圧力分配ユニット（７０）が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
8. −圧力分配ユニット（７０）がフランジ（７１）とネジ山（７２）を備えており、
   −上側の予圧板（１５）に板バネ台架（７５）が配置されており、
   −フランジ（７１）と板バネ台架（７５）の間に複数の板バネ（７３）が配置されており、そして
   −板バネ（７３）を介して力が圧力分配ユニット（７０）に加えられ、従って力が切換モジュール柱状体（３６）に加えられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
9. −第一の分配板（５０）の下側（５３）にスライドレール（５５）が配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の切換装置（１）。
10. −切換装置（１）が負荷時タップ切換器として構成されており、かつ負荷の下でタップ付き変圧器の制御巻線の巻線を切換オンあるいは切換オフにするために設けられているかあるいは構成されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の切換装置（１）。

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