分接頭轉換開關的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種分接頭轉換開關，其包括固定觸頭集合，每個固定觸頭被部署為連接至調節繞組的分接頭；至少一個電流收集器，其位于距該固定觸頭集合一定距離之處以使得在其間形成觸頭間隙空間；和至少一個觸頭載體，其包括被部署為對電流收集器和固定觸頭之間的觸頭間隙進行電橋接的至少一個可移動觸頭。該分接頭轉換開關進一步包括驅動系統，其用于將該觸頭載體從一個固定觸頭位置移動至另一個固定觸頭位置。該驅動系統包括至少一個電絕緣的、機械柔性的定位環，其被提供以多個均勻分布的定位件。該定位環附接至該觸頭載體以便允許向其傳輸驅動力。
【專利說明】分接頭轉換開關
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力傳輸的領域，并且尤其涉及一種用于控制變壓器的輸出電壓的分接頭轉換開關。
【背景技術】
[0002]分接頭轉換開關被用于通過在變壓器繞組中提供切入或切出附加匝數的可能性而對變壓器的輸出電壓進行控制。分接頭轉換開關包括固定觸頭集合，其中每一個觸頭可連接至變壓器的調節繞組的不同分接頭，其中分接頭位于該調節繞組中的不同位置。分接頭轉換開關進一步包括可移動觸頭，其在一端連接至電流收集器，并且可在另一端連接至固定觸頭之一。通過切入或切出不同分接頭，變壓器的有效匝數能夠增加或減少，因此對變壓器的輸出電壓進行調節。分接頭轉換開關因此包括處于不同電位的各個部分。為了滿足絕緣要求，兩個這樣的部分之間的距離應當超過該分接頭轉換開關浸入其中的絕緣介質能夠抵擋兩個部分之間的最大預計電位差的距離。分接頭轉換開關的額定電壓越高，對于相同的絕緣介質而言絕緣距離將會越大。此外，絕緣距離可以在不同絕緣媒體之間有所變化。在利用空氣進行絕緣的干性分接頭轉換開關中，與常規的油絕緣的分接頭轉換開關相比，絕緣距離大約大一個數量級。因此，在高壓應用中使用的空氣絕緣分接頭轉換開關趨向于非常龐大，并且因此是占用空間且不便處置的。

【發明內容】

[0003]本發明所涉及的問題是如何獲得一種分接頭轉換開關的緊湊設計。
[0004]一個實施例提供了一種用于連接至變壓器的調節繞組的分接頭轉換開關。該分接頭轉換開關包括分接頭選擇器，其包括:包括至少兩個固定觸頭的固定觸頭集合，每個固定觸頭被部署為連接至調節繞組的分接頭；至少一個電流收集器，其位于距該固定觸頭集合一定距離之處以使得在其間形成觸頭間隙空間；和至少一個觸頭載體，其包括被部署為對電流收集器和固定觸頭之間的觸頭間隙進行電橋接的至少一個可移動觸頭。該分接頭轉換開關進一步包括驅動系統，其用于將該至少一個觸頭載體從一個固定觸頭位置移動至另一個固定觸頭位置。該驅動系統包括至少一個電絕緣的、機械柔性的定位環，其被提供以多個均勻分布的定位件。該定位環接合至該觸頭載體以便允許向其傳輸驅動力。
[0005]通過使用電絕緣且機械柔性的定位環，能夠實現分接頭轉換開關的緊湊設計。這樣的定位環允許其中通過固定觸頭和電流收集器之間所需的絕緣距離來確定觸頭間隙的設計，因此允許觸頭間隙方向上的緊湊設計。此外，還促進了延伸方向上的緊湊設計，原因在于無論可移動觸頭當前位于哪個固定觸頭的位置驅動系統都被限定至相同的空間。
[0006]有利地，該定位環能夠至少部分位于觸頭間隙空間之中。因此能夠實現在機械上有利的驅動機構設計，并且由于該定位環是電絕緣的，所以有關觸頭間隙的最小要求并不受到影響。在一個實施例中，定位環到觸頭載體的機械連接點位于觸頭間隙方向中距電流收集器的[0.2dgap;0.Sdgap]的距離之內。因此所實現的是，對于作用于可移動觸頭上的力的影響將會很小。在一個實施方式中，機械連接點位于[0.45dgap;0.55dgap]的距離之內，以便關于作用于可移動觸頭端點上的力而改進機械優勢。
[0007]該定位環可以被實施為正時皮帶，其具有均勻分布的形成為整體的齒、開孔或突起的定位件。可替換地，該定位環可以被實施為鏈條。
[0008]有利地，該驅動系統進一步包括至少一個驅動輪，其外圍提供以均勻分布的被配置為與定位環的定位件進行交互的定位件，以使得在該驅動輪旋轉時，該觸頭載體將執行線性移動。
[0009]為了在驅動輪的旋轉和可移動觸頭的線性移動之間獲得獨立于時間的關聯，該定位環例如可以以電絕緣材料形成，在其壽命期間，該電絕緣材料預期經歷由于溫度變化、濕度變化和機械螺變所導致的±1%范圍內的機械螺變(crimpage) /延長。該電絕緣材料例如可以是包括液晶聚合物或對位芳綸合成材料的復合高分子材料。
[0010]為了確保驅動輪的旋轉和可移動觸頭的線性移動之間的預定義關聯，該定位環可以被施加以預應力以使得該定位輪的初始預應力延長大于機械蠕變延長、定位環的長度由于熱膨脹的變化以及定位環由于濕度延長的變化的最大預計和值，以便貫穿其壽命而確保定位環拉緊。
[0011]在一個實施例中，該驅動系統包括輪，其中心可以被調節以便對該定位環的長度進行調節。因此所實現的是，能夠對定位輪施加以適當的預應力，這將貫穿其壽命而確保在定位環中具有張力，例如允許時間流逝、溫度變化以及濕度含量的變化。
[0012]為了促成對由彈性材料所制成的定位環施加以預應力，驅動輪的定位件的間隔超過定位環的相對應定位件的間隔。在一個實施方式中，驅動輪的定位件的間隔與定位環的定位件的間隔比處于[1.0005; 1.006]的范圍之內。
[0013]該驅動系統可以進一步包括位于觸頭間隙空間中的電絕緣線性導軌，其用于對觸頭載體的移動進行機械導引。該觸頭載體例如具有被部署為遵循該線性導軌的導引部件。
[0014]該分接頭轉換開關可以包括用于將定位環機械連接至觸頭載體的夾子。該夾子和/或觸頭載體可以被提供以至少一個定位件以與定位環的至少一個相對應定位件相嚙合。
[0015]本發明另外的方面在以下詳細描述和所附權利要求中給出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1a是分接頭轉換開關的示意性圖示。
[0017]圖1b是沿分接頭轉換開關的延伸方向所看到的分接頭選擇器的觸頭間隙空間的截面圖。
[0018]圖1c是沿分接頭轉換開關的延伸方向所看到的分接頭選擇器的緊湊觸頭間隙空間的截面圖。
[0019]圖2a是用于向可移動觸頭提供移動的驅動系統實例的圖示，其中該驅動系統包括機械柔性的定位環。
[0020]圖2b_d示意性圖示了不同驅動系統的配置，它們均為定位環提供可替換路徑。
[0021]圖3a_3d圖示了定位環的不同實施例。
[0022]圖4a示出了定位環在一個實施例中如何接合至可移動觸頭的示例。
[0023]圖4b示出了用于將定位環接合至觸頭載體的夾子的示例。[0024]圖4c示出了用于將定位環接合至觸頭載體的夾子的另一個示例。
[0025]圖5a示出了用于調節定位環的長度的圓形長度調節機構。
[0026]圖5b示出了用于調節定位環的長度的線性長度調節機構。
[0027]圖6示出了 Vectran⑧的分子結構，這是能夠用于可以以其形成定位環的聚合物簾線復合材料中的簾線的材料。
[0028]圖7示出了分接頭選擇器的示例，其中用于移動可移動觸頭的驅動系統包括絕緣定位環。
[0029]圖8a圖示了彈簧機構的實施例，其被部署為在定位環上施加以力以使得該定位環的彎曲在定位環的張力下降的情況下有所增加。
[0030]圖8b圖示了彈簧機構的另一個實施例，其被部署為在定位環上施加以力以使得該定位環的彎曲在定位環的張力下降的情況下有所增加。
[0031]圖8c圖示了彈簧機構的又另一個實施例，其被部署為在定位環上施加以力以使得該定位環的彎曲在定位環的張力下降的情況下有所增加。
【具體實施方式】
[0032]圖1a示意性圖示了分接頭轉換開關100，其連接至具有一組不同分接頭110的調節繞組105。圖1a的分接頭轉換開關是轉換器開關的類型，并且包括轉換器開關115和分接頭選擇器120。圖1a的分接頭選擇器120包括兩個電流收集器125、兩個可移動觸頭130以及一組固定觸頭135，其中每個固定觸頭135被部署為連接至調節繞組的分接頭110之一。可移動觸頭130被部署為對電流收集器125和固定觸頭135之間的觸頭間隙進行電橋接。就電流收集器125被實施為線性桿體并且固定觸頭135以線性方式部署的意義而言，圖1a的分接頭轉換開關100在機械上是線性的。在下文中，除非另外指出，否則術語線性分接頭轉換開關應當被理解為在機械上線性的分接頭轉換開關。兩個電流收集器125共同形成電流收集器部分。在具有單個電流收集器125的分接頭轉換開關100中，電流收集器部分由單個電流收集器125所形成，等等。僅出于說明的目的，將依據具有兩個電流收集器125和兩個可移動觸頭130的分接頭轉換開關進行以下描述。然而，本發明可等同地應用于具有不同數量的電流收集器125和/或可移動觸頭130的分接頭轉換開關，諸如單個電流收集器125、三個電流收集器125等。
[0033]圖1a的轉換器開關115包括主觸頭140和過渡觸頭145的兩個串行連接，具有與過渡觸頭145并行連接的過渡電阻器150。每個串行連接在一端連接至兩個電流收集器125中相應的一個，并且在另一端連接至分接頭轉換開關100的外部觸頭155。
[0034]兩個可移動觸頭130在一端與相應的一個電流收集器125電接觸。可移動觸頭130可以沿其與之連接的電流收集器125進行移動，以便到達可移動觸頭130的另一端在那里與固定觸頭135之一進行電接觸的不同位置。可移動觸頭130例如可以是滑動觸頭，其被配置為沿電流收集器125進行滑動，以允許電流收集器125和不同固定觸頭135之間的電連接。圖1a的可移動觸頭130的驅動被部署為使得如果可移動觸頭130之一與連接至第一分接頭的固定觸頭135相接觸，則其它可移動觸頭130與相鄰于該第一分接頭并且連接至第二分接頭110的第二固定觸頭135相接觸。
[0035]通過以常規方式對主觸頭140和過渡觸頭145進行切換，一個或其它可移動觸頭130將與外部觸頭155電接觸，并且因此通過分接頭轉換開關100提供電氣路徑。因此，兩個電流收集器125將輪流作為通過分接頭轉換開關100的電氣路徑的一部分。通過分接頭轉換開關100的電氣路徑在其一端結束于外部觸頭155，并且在另一端結束于當前連接至調節繞組105的固定觸頭135。在調節繞組105的另一端提供有另外的觸頭173，以使得在觸頭155和173之間通過分接頭轉換開關100和調節繞組105提供路徑。轉換器開關115的示例在EP0116748中有所描述。圖1a的轉換器開關115僅作為示例，并且可以使用任意適當類型的轉換器開關115。
[0036]當使用分接頭轉換開關100時，不同固定觸頭135將處于與調節繞組105的不同分接頭110的不同電位水平相對應的不同電位水平。因此，電流收集器125之間的電位差將對應于兩個相鄰分接頭110之間的電位差Uadj。Uadj通常貫穿調節繞組105是恒定的。經由可移動觸頭130，一次僅有一個固定觸頭135將被連接至當前與分接頭轉換開關的外部連接155相連接的電流收集器125，該固定觸頭135被稱作所連接固定觸頭135。
[0037]電流收集器125和特定固定觸頭135之間的電位差根據可移動觸頭130在哪個位置被連接而變化，并且可以明顯大于兩個相鄰固定觸頭135之間的電位差。在線性分接頭轉換開關100中，電流收集器125和固定觸頭135之間的最大電位差在末端固定觸頭135之一(圖1a中表示為135e)被連接并且形成通過分接頭轉換開關100的電流路徑的一部分時出現。在這種情況下，所連接的電流收集器125和并未連接的末端固定觸頭135e之間的電位差對應于跨調節繞組100的整個電壓Ureg。也被稱作調節電壓的UMg在圖1a中由箭頭170圖示。
[0038]為了防止使用時在分接頭轉換開關100內的閃絡，處于不同電位的兩個部分之間的距離應當達到或超過分接頭轉換開關100浸入其中的介質能夠抵擋在這兩個部分之間所獲得的電壓的最小距離。這樣的絕緣距離取決于分接頭選擇器120周圍的介質，并且隨著額定調節電壓(其通常取決于變壓器的額定電壓以及所期望的分接頭100數量)的增大而增加。用于定義該絕緣距離的特定調節電壓經常是測試電壓并且是針對其評定分接頭轉換開關100的參數之一。
[0039]通常特別感興趣的兩個絕緣距離是相鄰固定觸頭135之間所要求的絕緣距離，該距離被稱作相鄰觸頭絕緣距離
【權利要求】
1.一種用于連接至變壓器的調節繞組(105)的分接頭轉換開關(100)，所述分接頭轉換開關包括: 分接頭選擇器(120)，其包括: 固定觸頭集合，包括至少兩個固定觸頭(135)，每個所述固定觸頭被部署為連接至所述調節繞組的分接頭(110)； 至少一個電流收集器(125)，其位于距所述固定觸頭集合一定距離之處以使得在其間形成觸頭間隙空間(165);以及 至少一個觸頭載體(220)，其包括被部署為對電流收集器和固定觸頭之間的觸頭間隙進行電橋接的至少一個可移動觸頭(130);所述分接頭轉換開關進一步包括: 驅動系統(200)，其用于將所述至少一個觸頭載體從一個固定觸頭位置移動至另一個固定觸頭位置，所述驅動系統包括至少一個電絕緣的、機械柔性的定位環(205)，所述定位環設有多個均勻分布的定位件(300)，所述定位環至少部分位于所述觸頭間隙空間中，所述定位環進一步附接至所述觸頭載體以便允許以便允許向其傳輸驅動力。
2.根據權利要求1所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位環是正時皮帶。
3.根據權利要求2所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位件是均勻分布的整體齒。
4.根據權利要求2所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位件是均勻分布的開孔。
5.根據權利要求1所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位環是鏈條。
6.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位環由電絕緣材料形成，在其壽命期間，所述電絕緣材料預期經歷由于溫度變化、濕度變化和機械蠕變所導致的土 1%范圍內的機械褶皺/延長。
7.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述電絕緣材料是包括液晶聚合物或對位芳纟侖合成材料的聚合物復合材料。
8.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述驅動系統包括輪(210 ;215)，所述輪的中心可以被調節以便對所述定位環的長度進行調節。
9.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述驅動系統進一步包括至少一個驅動輪(210)，所述驅動輪的外圍設有均勻分布的被配置為與所述定位環的所述定位件進行交互的定位件(213)，以使得在所述驅動輪旋轉時，所述觸頭載體將執行線性移動。
10.根據權利要求9所述的分接頭轉換開關，其中 驅動輪的所述定位件(213)的間隔超過所述定位環的相對應定位件(300)的間隔。
11.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，進一步包括 用于將所述定位環機械連接至所述觸頭載體的夾具(225)，其中所述夾具和/或所述觸頭載體設有至少一個定位件(213)以與所述定位環的至少一個相對應定位件相嚙合。
12.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中所述驅動系統進一步包括位于所述觸頭間隙空間中的電絕緣線性導軌(705)，以用于對所述觸頭載體的移動進行機械導引。
13.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位環到所述觸頭載體的機械連接點位于所述觸頭間隙方向中距所述電流收集器[0.2dgap;0.8dgap]的距離之內。
14.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，其中 所述定位環被施加以預應力以使得所述定位輪的初始預應力延長大于所述機械蠕變延長、所述定位環的長度由于熱膨脹的變化以及所述定位環由于濕度延長的變化的最大預計和值，以便貫穿其壽命而確保所述定位環中的張力。
15.根據以上任一項權利要求所述的分接頭轉換開關，進一步包括 彈簧機構(800)， 其被部署為使得所述彈簧機構在所述定位環上施加以力以在所述定位環中的張力下降的情況下增大所述定位環中的彎曲。
【文檔編號】H01H9/00GK103563031SQ201280025605
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年5月29日 優先權日:2011年5月31日
【發明者】J·瑪撒 申請人:Abb技術有限公司