有载分接开关、用于操纵有载分接开关的方法以及具有有载分接开关的电气设备

摘要

本发明涉及一种用于在调节绕组(20)的绕组抽头(n、n+1)之间无中断地转换的有载分接开关(1)，所述有载分接开关包括：‑转换开关(2)，所述转换开关包括第一、第二和第三转换触点(2.1、2.2、2.3)并且能够占据第一位置、第二位置和桥接位置，在所述第一位置中第一和第三转换触点连接，在所述第二位置中，第二和第三转换触点连接，在所述桥接位置中各转换触点连接；‑第一固定触点(4)，所述第一固定触点能够连接到第一绕组抽头上；‑第二固定触点(5)，所述第二固定触点能够连接到第二绕组抽头上；‑第一运动触点(6)，所述第一运动触点能够选择性地接通所述固定触点中的每个固定触点；‑第二运动触点(7)，所述第二运动触点能够选择性地接通所述固定触点中的每个固定触点；‑主支路(8)，所述主支路连接第一运动触点与第一转换触点，‑辅支路(9)，所述辅支路通过电流限制元件(10)连接第二运动触点与第二转换触点；‑开关元件(11)，所述开关元件在主支路和第二转换触点之间切换。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在调节绕组的绕组抽头之间无中断地转换的有载分接开关、一种用于操纵有载分接开关的方法以及一种具有调节绕组和有载分接开关的电气设备。

背景技术

DE102009048813A1描述一种用于在可调式变压器的绕组抽头之间无中断地转换的分接开关。所述分接开关具有两个负载支路，其中每个负载支路具有一个作为主触点起作用的真空开关管并且与此并联地具有串联电路，该串联电路包括转换电阻和真空开关管。通过所述负载支路，绕组抽头可以与一个共同的负载输出线连接。在所述两个负载支路的真空开关管和所述负载输出线之间设置有机械的开关元件，所述开关元件用作附加的断路开关。通过机械的开关元件能实现在没有引导负载电流的负载支路中将相应的真空开关管与负载输出线电流地断开并且因此提高分接开关的冲击电压强度。

发明内容

在上述背景下，本发明提出独立权利要求所述的技术方案。本发明的有利的扩展方案和实施方式在从属权利要求中描述。

按照第一方面，本发明提出一种用于在调节绕组的绕组抽头之间无中断地转换的有载分接开关，所述有载分接开关包括：

-转换开关，所述转换开关包括第一转换触点、第二转换触点和第三转换触点并且可以占据第一位置、第二位置和桥接位置，在所述第一位置中第一转换触点和第三转换触点连接，在所述第二位置中第二转换触点和第三转换触点连接，在所述桥接位置中各转换触点连接；

-第一固定触点，所述第一固定触点连接到或可以被连接到或可以连接到所配设的第一绕组抽头上；

-第二固定触点，所述第二固定触点连接到或可以被连接到或可以连接到所配设的第二绕组抽头上；

-第一运动触点，所述第一运动触点可以选择性地接通所述固定触点中的每个固定触点；

-第二运动触点，所述第二运动触点可以选择性地接通所述固定触点中的每个固定触点；

-主支路，所述主支路连接第一运动触点与第一转换触点，

-辅支路，所述辅支路通过电流限制元件连接第二运动触点与第二转换触点；

-开关元件，所述开关元件在所述主支路和第二转换触点之间切换。

所述有载分接开关能通过两个固定触点实现两个运动触点同时接通一个固定触点、亦即一个绕组抽头，所述两个固定触点中的每个固定触点连接到所配设的绕组抽头上。因此，整个有载分接开关处于确定的电势上并且因此具有高的冲击电压强度。此外，不需要电压限制元件、例如压敏电阻。

所述有载分接开关利用少的机械开关触点和真空开关管具有高的冲击电压强度并且与此同时是低成本且可靠的。

所述有载分接开关可以按照需求以任意的方法和方式构造，例如

-构造为有载选择器或者构造成，使得所述有载分接开关包括至少一个负载转换开关和至少一个选择器；和/或

-构造成，使得所述有载分接开关包括至少一个或不包括附加的转换开关和/或包括至少一个或不包括附加的固定触点和/或包括至少一个或不包括附加的运动触点和/或包括至少一个或不包括附加的主支路和/或包括至少一个或不包括附加的辅支路和/或包括至少一个或不包括附加的开关元件。

运动触点可以按照需求以任意的方法和方式构造，例如构造为可以线性地或旋转地在恰好一个或至少一个平面内运动的触点。所述运动触点可以构造为精选择器的选择器触点。

优选详细说明，

-主支路，所述主支路将第一运动触点直接与第一转换触点连接；和/或

-电流限制元件构造为电阻；和/或

-各运动触点能相互独立地操纵。

优选详细说明，

-所述转换开关构造为桥接转换开关并且包括可运动的第一中间触点，所述第一中间触点与第三转换触点连接；

-在所述第一位置中所述中间触点接通第一转换触点，在所述第二位置中所述中间触点接通第二转换触点，并且在所述桥接位置中所述中间触点接通第一转换触点和第二转换触点。

在此，所述桥接转换开关可以构造为转动开关，其中，转动可运动的中间触点，或者构造为牵拉开关，其中，牵拉或按压可运动的中间触点。

以有利的方式，所述中间触点在第一位置中不接通第二转换触点并且在第二位置中不接通第一转换触点。

优选详细说明，

-所述转换开关包括可运动的第一中间触点和可运动的第二中间触点，所述第一中间触点与第三转换触点连接，所述第二中间触点与第三转换触点连接；

-在所述第一位置中第一中间触点和/或第二中间触点接通第一转换触点，在所述第二位置中第二中间触点和/或第一中间触点接通第二转换触点，并且在所述桥接位置中第一中间触点接通第一转换触点并且第二中间触点接通第二转换触点。

具有两个中间触点的转换开关达到桥接位置，其方式是，其中一个中间触点接通第一转换触点并且另一个中间触点接通第二转换触点。在第一位置或第二位置中，所述中间触点中的至少一个中间触点必须接通第一转换触点或第二转换触点。

以有利的方式，所述中间触点在第一位置中不接通第二转换触点并且在第二位置中不接通第一转换触点。

优选详细说明，电流限制元件包括至少一个电阻和/或至少一个电感线圈和/或至少一个压敏电阻。

优选详细说明，开关元件构造为真空开关管、油开关路径或半导体开关元件，所述半导体开关元件例如可以是IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或晶闸管。

优选详细说明，

-每个固定触点具有至少两个接触面；

-在每个固定触点中，第一接触面配设给第一运动触点并且第二接触面配设给第二运动触点。

所述接触面可以以任意的方法和方式构造并且例如处于一个共同的平面内或处于不同的平面内和/或沿相同的方向或沿不同的方向突出和/或一件式地或多件式地构造。

优选详细说明，第三转换触点连接到或可以被连接到或可以连接到负载输出线上。

按照第二方面，本发明提出一种用于操纵有载分接开关的方法，所述有载分接开关包括至少一个第一和第二运动触点并且包括至少一个第一和第二固定触点，其中，

-从第一静止状态转换到第二静止状态，在第一静止状态中所述运动触点接通第一固定触点，在第二静止的状态中所述运动触点接通第二固定触点。

所述方法能实现有载分接开关在静止状态中处于确定的电势上，因为各个运动触点接通一个共同的绕组抽头的一个固定触点。

所述方法利用少的机械开关触点和真空开关管提供高的冲击电压强度并且与此同时是低成本且可靠的。

所述有载分接开关可以按照需求以任意的方法和方式构造，例如根据第一方面提出的所述有载分接开关之一那样构造和/或构造为根据第三方面提出的所述设备之一的部分。

优选详细说明，

-将第二运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通；

-将负载电流从主支路转换到辅支路上；

-将第一运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通。

在两个运动触点接通两个固定触点之后，可以将负载电流从所述辅支路转换到所述主支路上。

优选详细说明，

-将第一运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通；

-将负载电流从辅支路转换到主支路上；

-将第二运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通。

在将第一运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通之前，可以将负载电流从所述主支路转换到所述辅支路上。

优选详细说明，负载电流的转换借助于转换开关和开关元件进行。

转换开关优选如所提出的有载分接开关之一中的转换开关那样构造。开关元件优选如所提出的有载分接开关之一中的开关元件那样构造。

优选详细说明，仅当所述开关元件闭合时才操纵所述转换开关。

优选详细说明，

-所述转换开关包括第一转换触点、第二转换触点和第三转换触点并且可以占据第一位置、第二位置和桥接位置，在所述第一位置中第一转换触点和第三转换触点连接，在所述第二位置中第二转换触点和第三转换触点连接，在所述桥接位置中各转换触点连接；

-在第一运动触点运动之前将所述开关元件打开并且所述转换开关占据所述第二位置或者将所述转换开关切换到所述第二位置中，其中在此，特别是将负载电流从所述主支路切换到所述辅支路上，和/或在第二运动触点运动之前将所述开关元件打开并且所述转换开关占据所述第一位置或者将所述转换开关切换到所述第一位置中，其中在此，特别是将负载电流从所述辅支路切换到所述主支路上。

优选详细说明，

-在步骤a中，将所述开关元件打开或者所述开关元件保持打开或者所述开关元件是打开的并且所述转换开关占据所述第一位置或者将所述转换开关切换到所述第一位置中；

-在步骤b中，将第二运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通；

-在步骤c中，将所述开关元件闭合并且通过所述开关元件将所述辅支路与所述主支路连接，所述辅支路通过所述电流限制元件连接第二运动触点与第二转换触点，所述主支路连接第一运动触点与第一转换触点；

-在步骤d中，将所述转换开关切换到所述桥接位置中；

-在步骤e中，将所述转换开关切换到所述第二位置中；

-在步骤f中，将所述开关元件打开并且通过所述开关元件将所述辅支路与所述主支路断开；

-在步骤g中，将第一运动触点与第一固定触点断开并且与第二固定触点接通；

-在步骤h中，将所述开关元件闭合并且通过所述开关元件将所述辅支路与所述主支路连接；

-在步骤i中，将所述转换开关切换到所述桥接位置中；

-在步骤j中，将所述转换开关切换到所述第一位置中。

优选详细说明，

-在步骤j之后的步骤k中，将所述开关元件打开。

按照第三方面，本发明提出一种电气设备，所述电气设备包括：

-调节绕组；

-有载分接开关，所述有载分接开关连接到所述调节绕组上并且如根据第一方面提出的有载分接开关之一那样构造。

所述设备利用少的机械开关触点和真空开关管具有高的冲击电压强度并且与此同时是低成本且可靠的。

所述设备可以按照需求以任意的方法和方式构造，例如

-构造为用于影响交变电网中的无功功率的补偿扼流圈或者构造为本地电网变压器或功率变压器或可调式变压器或移相变压器或整流变压器或无功功率补偿设备；和/或

-构造成，使得所述设备包括至少一个或不包括附加的调节绕组和/或至少一个或者无附加的有载分接开关和/或至少一个干线绕组。

利用所提出的有载分接开关中的每个有载分接开关和所提出的设备中的每个设备例如可以实施所提出的方法之一。

优选所提出的有载分接开关中的每个有载分接开关可以构造成和/或用于和/或适用于，使得所提出的有载分接开关中的每个有载分接开关实施和/或可以实施所提出的方法之一。优选所提出的设备中的每个设备可以构造成和/或用于和/或适用于，使得所提出的设备中的每个设备实施和/或可以实施所提出的方法之一。

对本发明的所述方面中的一个方面、特别是该方面的各个特征的实施和解释对应地也类似地适用于本发明的其他方面。

附图说明

下面示例性地借助附图详细阐述本发明的实施方式。然而由此得出的各个特征不局限于各个实施方式，而可以与在上面描述的各个特征和/或与其他实施方式的各个特征结合和/或组合。附图中的细节仅阐述性地、而非限制性地注释。包含在权利要求中的附图标记不应以任何方式限制本发明的保护范围，而仅涉及在附图中示出的实施方式。

附图中：

图1示出具有有载分接开关的一个优选实施方式的电气设备的一个优选实施方式；

图2a至图2k示出有载分接开关中的切换过程；

图3a至图3c示出具有第二中间触点的转换开关的切换过程。

具体实施方式

在图1中示意性地示出电气设备的一个优选实施方式，所述电气设备示例性地构成可调式变压器并且所述电气设备示例性地包括调节绕组20和根据一个优选实施方式构造的用于在调节绕组20的绕组抽头n、n+1之间无中断地转换的有载分接开关1。所述有载分接开关1具有根据第一实施方式构造的转换开关2，该转换开关具有第一、第二和第三转换触点2.1、2.2、2.3和可运动的中间触点2.4，该中间触点连接到所述设备的负载输出线3上。所述转换开关2构造为桥接转换开关2。所述转换开关2在第一位置中接通第一转换触点2.1、在第二位置中接通第二转换触点2.2并且在桥接位置中接通两个转换触点2.1、2.2。在此，所述转换开关在第一位置中连接第一和第三转换触点2.1、2.3、在第二位置中连接第二和第三转换触点2.2、2.3并且在桥接位置中连接第一、第二和第三转换触点2.1、2.2、2.3。

所述固定触点4、5中的两个固定触点连接到所配设的绕组抽头n、n+1上。在此，固定触点的数量与绕组抽头的数量有关。每个固定触点4、5具有至少两个接触面4.1、4.2、5.1、5.2。此外，有载分接开关1具有至少两个运动触点6、7，其中每个运动触点可以选择性地接通所述固定触点4、5中的至少一个固定触点。在此，第一接触面4.1、5.1总是配设给第一运动触点6并且第二接触面4.2、5.2总是配设给第二运动触点7。

主支路8连接第一运动触点6与第一转换触点2.1。辅支路9通过电流限制元件10连接第二运动触点7与第二转换触点2.2。在此，所述电流限制元件10可以构造为电阻、电感(线圈)或压敏电阻。通过在主支路8和第二转换触点2.2之间(在电流限制元件10和第二转换触点2.2之间)切换的开关元件11，主支路9和辅支路9可以相互连接。开关元件11优选构造为真空开关管。

在图2a至图2k中描述有载分接开关1的切换过程的一个优选实施方式。

在步骤a中，将开关元件11打开或者所述开关元件保持打开。在此，转换开关2占据第一位置，在该第一位置中，中间触点2.4接通第一转换触点2.1，如在图2a中示出的那样。负载电流I_L在这里从绕组抽头n经由主支路8、亦即经由固定触点4和运动触点6流到转换开关2并且进而流到负载输出线3。

在步骤b中，将第二运动触点7与第一固定触点4断开直至该第二运动触点与第二固定触点5接通，如在图2b中示出的那样。

在步骤c中，将开关元件11闭合并且通过开关元件11将辅支路9与主支路8连接，所述辅支路通过电流限制元件10连接第二运动触点7与第二转换触点2.2，所述主支路连接第一运动触点6与第一转换触点2.1，如在图2c中示出的那样。因为现在两个不同的绕组抽头n和n+1导电连接，所以产生环形电流I_K，该环形电流通过电流限制元件10来限制。

在步骤d中，将转换开关2切换到桥接位置中，在该桥接位置中，中间触点2.3接通两个转换触点2.1、2.2，如在图2d中示出的那样。

在步骤e中将转换开关2切换到第二位置中，在该第二位置中，中间触点2.3接通第二转换触点2.2，如在图2e中示出的那样。

在步骤f中，将开关元件11打开并且通过开关元件11将辅支路9与主支路8断开，如在图2f中示出的那样。在这里，中断环形电流I_K。负载电流I_L现在从绕组抽头n+1经由辅支路9、亦即经由固定触点5和运动触点7流到转换开关2并且进而流到负载输出线3。

在步骤g中，将第一运动触点6与第一固定触点4断开并且与第二固定触点5接通，如在图2g中示出的那样。

在步骤h中，将开关元件11闭合并且通过开关元件11将辅支路9与主支路8连接，如在图2h中示出的那样。

负载电流I_L现在从绕组抽头n+1经由主支路8、亦即经由固定触点5和运动触点6通过开关元件11流到转换开关2并且进而流到负载输出线3。

在步骤i中，将转换开关2切换到桥接位置中，如在图2i中示出的那样。

在步骤j中，将转换开关2切换到第一位置中，如在图2j中示出的那样。负载电流I_L现在从绕组抽头n+1经由主支路8、亦即经由固定触点5和运动触点6流到转换开关2并且进而流到负载输出线3。

在步骤j之后进行的步骤k中，将开关元件11打开。

因为开关元件11优选构造为真空开关管，所以有利的是，该开关元件在静止状态中是闭合的。为了使真空开关管保持打开要施加对应的打开保持力。如果真空开关管在静止状态中闭合，则确保真空开关管的操纵机构不受机械载荷。

在图3a至图3c中示意性地示出按照第二实施方式构造的转换开关2。在该实施方式中，转换开关2包括两个可运动的中间触点2.4、2.5，所述中间触点与第三转换触点2.3连接。在此，通过以下方式达到桥接位置，如在图3b中示出的那样，即，第一中间触点2.4接通第一转换触点2.1并且第二中间触点2.5接通转换触点2.2。

附图标记：

1 有载分接开关

2 转换开关

2.1/2.2/2.3 2的第一/第二/第三转换触点

2.4/2.5 2的第一/第二可运动的中间触点

4 固定触点

4.1/4.2 4的第一/第二接触面

5 固定触点

5.1/5.2 5的第一/第二接触面

6 第一运动触点

7 第二运动触点

8 主支路

9 辅支路

10电流限制元件

11开关元件

20调节绕组

n，n+1 绕组抽头