具有真空开关管的分接开关的制作方法与工艺

本发明涉及一种用于在可调式变压器的绕组抽头之间进行不中断地切换的具有真空开关管的分接开关。

背景技术：
DE2021575公开了一种分接开关，其每个相总共具有四个真空开关管。在两个负载支路的每一个中分别设置有作为主触点的一个真空开关管以及作为电阻触点的与转接电阻串联的另一真空开关管。在从当前的绕组抽头n不中断地负载切换到新的预选的绕组抽头n+1时，首先断开切断侧的主触点，然后闭合接收侧的电阻触点，使得由转接电阻限制的补偿电流在两个级n和n+1之间流动。在断开切断侧的迄今闭合的电阻触点之后，闭合接收侧的主触点，使得所有负载电流从新的绕组抽头n+1流向负载引线；切换结束。但是，在这种已知的用于调节电力变压器的具有真空开关管的分接开关的各种应用情况中需要高的、直至100kV且明显更高的耐冲击电压强度。这种不希望的冲击电压——其大小主要由可调式变压器的和各个抽头级之间的绕组部件的结构决定——一方面是指闪电冲击电压，其因闪电击中电网而产生。另一方面也可出现切换冲击电压，其由需要调节的电网中的不可预见的切换冲击而引起。在分接开关的耐冲击电压强度不足时，可出现短暂的抽头短路或不希望地击穿在未流过负载电流的负载支路中的真空开关管的陶瓷或蒸汽罩，这不仅可引起其长期损坏，而且一般是不希望的。这在设计触点间隔并因此也尤其是设计真空开关管时的许多情况下导致超尺寸，以便使其能够安全地承受所描述的电压负载。这样的超尺寸不仅对于在现今的现有设备中提供的较小安装空间、而且对于这种真空开关管的经济性和可用性都是不利的。因此，在未在先公开的DE102010024255中提出一种分接开关，其中，第一主电流支路的第一绕组抽头经由一个包括第一机械式切换开关和第一开关机构（即真空开关管或替换地半导体构件）的串联电路与负载引线连接。以与此类似的对称的结构方式，第二主电流支路的第二绕组抽头也经由一个包括第二机械式切换开关和第二开关机构（即第二真空开关管或替换地第二半导体构件）的串联电路同样与负载引线连接。另外，在第一绕组抽头和第一机械式切换开关之间分支出具有一个形成回路的电阻的第一辅助电流支路，借助于该第一辅助电流支路能建立与第二主电流支路的第二机械式切换开关的电连接，并且在第二绕组抽头和第二机械式切换开关之间分支出具有另一形成回路的电阻的第二辅助电流支路，借助于该第二辅助电流支路能建立与第一主电流支路的第一机械式切换开关的电连接。换言之，在该已知的分接开关中，在每个主电流支路和辅助电流支路中设有与相应真空开关管串联的机械式切换开关，该切换开关确保相应未接通的绕组抽头的完全的电流隔离并由此确保高的耐冲击电压强度。所有由现有技术已知的分接开关的每个相需要多个真空开关管和附加的机械式开关机构，这由于各个开关机构的高的安装空间需求和与此相关的结构和机械复杂性而是不利的并且尤其是昂贵的。这至少还因为为了切换过程在分接开关中需要多个必要的零部件来实现切换顺序，这些零部件必须在几十分之一秒内在就时间而言精确限定的切换过程中相互接合。

技术实现要素：
因此，本发明的任务在于提供一种用于在可调式变压器的绕组抽头之间进行不中断地切换的具有真空开关管的分接开关，该分接开关能够减少复杂性和所需的零部件，在此尤其是无须机械式开关机构，但也具有高的耐冲击电压强度。该任务通过具有权利要求1的特征的具有真空开关管的分接开关来解决。从属权利要求在此涉及本发明的特别有利的扩展方案。根据本发明的具有真空开关管的分接开关所基于的基本构思在于，将至少一个常规的有载转换的真空开关触点和一个另外的根据现有技术的机械式开关机构的功能组合在仅一个唯一的具有两个可单独活动的触点系统的真空开关管中。换言之，在根据本发明的分接开关中，所述至少两个迄今单独的必要的开关机构（即所述至少一个有载转换的真空开关管和所述一个另外的机械式开关机构）不再如现有技术中那样构造成独立的组件并且单独地安装在分接开关中，而是合并在仅一个唯一的具有两个真空开关触点的真空开关管中。机械式开关机构——其现在在根据本发明的分接开关中是真空开关管的集成组成部分——在此既可用作简单的通断开关也可用作切换开关。根据本发明的一种优选的实施方式，真空开关管的用于有载转换的真空开关触点和另外的无载转换的真空开关触点（其在功能上代替迄今的机械式开关机构）的开关室分别设置在单独的且相互密封的真空室中。由此确保代替机械式开关机构的真空开关触点的真空室的永久的介电强度，这是因为在该真空室中在绝缘间隔上不会沉积因执行有载转换而产生的蒸镀。具有两个接触位置的真空开关管本身是已知的。DE3344367涉及一种在一个唯一的真空室中具有两个电气串联的触点对的真空开关管，所述触点对可被同时操作。DE19756308C1涉及一种类似的具有两个设置在一个共同轴线上的触点间隔的真空开关管，其中设有位于内部的接触压簧。EP0258614B1公开了真空开关管和在分接开关上的特殊布线的结合。在此在一个真空室中设置多个触点间隔，这导致具有环形固定触点的真空开关管的复杂结构。最后，DE102006033422B3公开了另一种具有多重功能的真空开关管，在此既需要环形固定触点又需要位于内部的接触压簧。附图说明下面借助附图进一步示例性地详细说明本发明。附图如下：图1为根据现有技术的分接开关；图2为根据本发明的用于分接开关的真空开关管的示意图；图3为根据本发明的用于分接开关的真空开关管的一种实施方式的示意图；图4为现有技术中已知的另一种分接开关；图5为根据本发明的用于分接开关的真空开关管的另一种实施方式。具体实施方式图1示出现有技术中已知的分接开关。没有示出分接开关的选择器，该选择器在实际的负载切换之前无功地选择要切换到其上的新的绕组抽头，这里即n+1。该负载切换开关具有两个负载支路A和B，其分别与绕组抽头n和n+1电连接。分接开关在每个负载支路中具有主电流支路和辅助电流支路。第一主电流支路使绕组抽头n经由一个机械式切换开关U1和一个与之串联的真空开关管V1与负载引线LA电连接。以类似的对称的结构方式，第二主电流支路使绕组抽头n经由一个串联的机械式切换开关U2和一个真空开关管V2也与负载引线LA电连接。在第一主电流支路的绕组抽头n和机械式切换开关U1之间分支出具有一个形成回路的电阻R1的第一辅助电流支路，借助于该第一辅助电流支路能建立与第二主电流支路的机械式切换开关U2的电连接。又以与此类似的对称的结构方式，在第二主电流支路的绕组抽头n+1和机械式切换开关U2之间分支出具有一个形成回路的电阻R2的第二辅助电流支路，借助于该第二辅助电流支路能建立与第一主电流支路的机械式切换开关U1的电连接。因此根据相应开关机构的位置，第一辅助电流支路可建立绕组抽头n经由电阻R1和与之串联的开关机构（即机械式切换开关U2和真空开关管V2）与负载引线LA的导电连接，第二辅助电流支路可建立绕组抽头n+1经由电阻R2和与之串联的开关机构（即机械式切换开关U1和真空开关管V1）与负载引线LA的导电连接。图1示出接通的绕组抽头n的常态运行，其中，负载电流从绕组抽头n经由机械式切换开关U1和闭合的真空开关管V1直接流向负载引线LA。由于电流选择内部线路电阻最小的路程，因此仅可忽略不计的小部分负载电流从绕组抽头n经由分支出的第一辅助电流支路流向负载引线LA。图2示出根据本发明的开关真空管。它包括两个单独的、设置在分开的真空室10和20中的触点系统I和II，其中触点系统I实现在图1中由U1或U2标记的机械式切换开关，并且触点系统II实现在图1中由V1或V2标记的真空开关管。在此设置一个共同的、包围整个真空开关管的壳体1。在中央沿旋转对称的纵轴线s1设置一个上方的活动柱塞2并且在相反的端部上设置一个下方的活动柱塞3，各柱塞在壳体1内部以已知的方式带有接触件4和5。通过操作相应柱塞2或3，两个接触件4和5可单独地且相互独立地与相应的固定触点6或7进行电连接。仅活动触点4可在与固定触点6相反的一侧上与一个另外的触点11连接。另外，上方的固定触点6与上方的第一板12电连接，并且下方的固定触点7与下方的第二板13连接。两个板12和13伸出壳体1的侧壁，使得可在其上安装电接口。为简明起见，未示出与柱塞2和3共同作用的已知的接触弹簧。但示出上波纹管7和下波纹管8，它们可构造成相同或不同的。在此还示出多个绝缘陶瓷9。因此，借助根据本发明的真空开关管在触点系统I中由无载转换的真空开关管在功能上代替机械式切换开关。如果将所描述的真空开关管应用到图1的分接开关上，则两个迄今单独的开关元件V1和U1或V2和U2现在根据本发明被合并在仅一个唯一的具有可分开控制的触点系统I和II的真空开关管中。当根据本发明的真空开关管的触点11经由电阻R2与绕组抽头n+1电连接、上方的导电板12与绕组抽头n电连接、下方的导电板13与负载引线LA电连接、并且在下方的板13和上方的柱塞2之间形成电连接时，则由此可特别简单地机械地实现图1所描述的分接开关。图3示出根据本发明的真空开关管的第一种实施方式。与图2不同，在图3的实施方式中，包围的壳体1构造成两件式的，使得触点系统I被第一壳体部分1.1包围，并且触点系统II被第二壳体部分2.2包围。上方的柱塞2在此与第一壳体部分1.1固定连接，使得由此柱塞2的沿对称轴线s1的运动可传递到第一壳体部分1.1上，并且在相应的开关位置中上方的固定触点6可与触点11或活动接触件4接通。另外，上方的固定触点6和下方的固定触点7彼此持久地电连接。在该实施方式中，借助根据本发明的真空开关管也在触点系统I中由无载转换的真空开关触点在功能上代替机械式切换开关。当根据本发明的真空开关管的触点11与绕组抽头n连接、上方的柱塞2经由电阻R2与绕组抽头n+1连接、并且下方的柱塞3与负载引线LA连接时，则由此可特别简单地机械地实现图1所描述的分接开关。图4示出现有技术中已知的另一种分接开关。它包括第一负载支路，用作主触点的真空开关管V3和与之串联的机械式切换开关U3以及与真空开关管V3和机械式切换开关U3并联的转接电阻R3和用作电阻触点的真空开关管V4位于该第一负载支路中。第二负载支路完全类似地具有真空开关管V6和与之串联的机械式切换开关U4以及与真空开关管V6和机械式切换开关U4并联的另一转接电阻R4和真空开关管V5。图5示出真空开关管的另一种实施方式，其中，触点系统I在功能上代替图4的分接开关的两个真空开关管V3和V5或V6和V4，并且触点系统II构成相应相配的切换开关U3或U4。该实施方式也包括两个在空间上分开的真空室10和20，其容纳相应的触点系统I或II。在此设置一个共同的、包围整个真空开关管的壳体1。在中央沿旋转对称的纵轴线s1设置一个上方的活动柱塞2并且在相反的端部上设置一个下方的活动柱塞3，各柱塞在壳体1内部以已知的方式带有接触件4和5。通过操作相应柱塞2或3，两个接触件4和5可单独地且相互独立地与相应的固定触点6或7进行电连接。活动触点4可在与固定触点6相反的一侧上与一个另外的触点11连接，使得活动触点4由此可电气地与所述固定触点6或所述另外的触点11共同作用。另外，上方的固定触点6和下方的固定触点7电连接。在这两个固定触点之间设置一个金属板14，该金属板将两个真空室10或20彼此分开。为简明起见，在此未示出与柱塞2和3共同作用的已知的接触弹簧。但示出上波纹管7和下波纹管8，它们可构造成相同或不同的。在此还示出多个绝缘陶瓷9。如果将图5中所描述的真空开关管应用到图4的分接开关上，则两个迄今单独的开关元件V3、V5和U3或V6、V4和U4现在根据本发明被合并在仅一个唯一的具有可分开控制的触点系统I和II的真空开关管中。当图5中所示的真空开关管的触点11经由电阻R4与绕组抽头n+1电连接、上方的柱塞2与负载引线LA电连接、并且下方的柱塞3与绕组抽头n电连接时，则由此可特别简单地机械地实现图4所描述的分接开关。