专利名称：真空中断装置与油浸变压器的组合的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来中断给变压器装置或通过变压器装置送电的输电系统提供的电流的系统和方法。更明确地说，本发明涉及变压器装置和用于控制对变压器装置供电的或通过变压器装置供电的磁力驱动的真空中断装置的组合。
本发明的现有技术一般地说，电力中断装置对各种不同类型的负载提供过载保护。在中断给电感负载的电流的时候，往往在中断装置的分开的触点之间形成电弧。根据特定的应用，电弧能对周围的零部件造成伤害。在输电变压器的环境中，由其最近的中断装置引起的电弧能损害变压器的绕组，从而引起变压器发生故障或彻底失效。
在输电变压器中，负载断路开关和普通的熔断丝使用绝缘流体以便在电流中断期间熄灭电弧。具体地说，变压器的铁心和绕组以及中断装置(例如，开关、断路器或熔断丝)都浸没在绝缘流体的储罐中。例如，当电流中断装置由于超载或故障条件断开给变压器绕组的电流的时候，由此产生的电弧被周围的绝缘流体熄灭。在位于输电变压器里面的电流中断装置不是用来保护变压器的绕组，而是用来保护在通过变压器壳体(即，“环路(loop-thru)”连接)时的配电系统的下游部分的场合同样如此。历史上，绝缘流体包括矿物油、硅树脂和六氟化硫(气体)。
虽然这些灭弧流体在避免对配电变压器的零部件的伤害方面是有效的，但是他们的效力往往随着时间的流逝而减少。这种能力的减少起因于流体的绝缘性由于它必须熄灭许多电弧而衰竭。因此，要么是绝缘流体要么是整个变压器系统必须按某个时间间隔被更换，从而引起费用昂贵的系统停工期。这些绝缘流体的另一个限制是在灭弧过程中所产生的气体。由此产生的气体增加系统压力，往往需要变压器壳体通气。
所以，提供一种在不在绝缘流体里面引起电弧的情况下中断变压器装置中的电流的系统和方法是有利的。
本发明的详细说明
图1是依照本发明的垫板上安装的三相输电变压器100的透视图。输电变压器100可能是任何适当的变压器，例如，用来把较高压(例如，7200伏特)降低到较低的电压(例如，220伏特或120伏特)的变压器。输电变压器100包括一个储罐101。储罐101可以有任何适当的结构，例如焊缝接合和密封零部件的密封件。输电变压器100是在图1中展示的，其中为了清楚把顶部拿掉了，然而，人们应该意识到输电变压器100每边都是封闭的。
储罐101包括流体池102。流体池102可以包括任何传统的用来绝缘和冷却浸没在储罐101中的变压器绕组103-105的矿物油、硅油、六氟化硫或类似的物质。真空中断装置106-108安装在储罐101内部而且浸没在流体池102中。每个真空中断装置106-108开关三相输电变压器100的一相。汇流条109-111分别从真空中断装置106-108延伸到输电变压器100的前面112。汇流条109-111可以是实心金属棒或者是电缆/金属丝装置。每个汇流条109-111分别附着到高压套管113-115上。高压输入的电力经高压套管113-115进入输电变压器100。然后，汇流条109-111把来自高压套管113-115的高压输入电力分别输送到中断装置106-108。如果真空中断装置106-108处于闭合状态(如同参照图4A进一步讨论的那样)，高压输入的电力则提供给输电变压器100的绕组103-105。另一方面，如果真空中断装置106-108处于打开状态(如同参照图4B讨论的那样)高压输入的电力被禁止进入输电变压器100的绕组103-105。
作为替代，输电变压器100和真空中断装置106-108可能被作为“环路”电路续断器使用。在这种情况下，输电变压器100和真空中断装置106-108对不通过绕组103-105进入变压器100并存在的电流提供保护。为了构成“环路”连接，输电变压器100使用高压输入套管113-115和对应的一套类似的高压输出套管(未示出)。所有的高压套管都被安装在输电变压器100的前面112。电力进入高压输入套管113-115和经真空中断装置106-108输送到那套高压输出套管(未示出)。真空中断装置106-108和那套高压输出套管(未示出)之间的连接可能与真空中断装置106-108和绕组103-105之间的连接一起存在。于是，这套高压输出套管可以与位于输电变压器100下游的配电系统的其余部分耦合。这样，真空中断装置106保护并且开关通过输电变压器100而不是绕组103-105馈电的配电系统的下游部分。
图2是图1的透视图的放大视图。图2提供输电变压器100中的真空中断装置106的较大的细节。如图2所示，真空中断装置106通过顶端板201和底端板202被连接到储罐101内部的后表面203上。顶端板201和底端板202与真空中断装置106及其电连接绝缘。汇流条109从真空中断装置106延伸到输电变压器100的前面112。汇流条204从真空中断装置106延伸到变压器绕组103。
在操作时，高压功率进入套管113(如图1所示)，经过汇流条109、真空中断装置106、汇流条204、进入变压器绕组103。然而，如果真空中断装置106被打开，高压功率将被禁止进入变压器的绕组103，因此不给输电变压器100供电。
图3是依照本发明的真空中断装置106的剖视图，它更详细地展示真空中断装置106的操作。如图3所示，真空中断装置106包括连接到磁力致动器306上的弹簧301。磁力致动器306连接到远程激励磁力致动器306的控制装置302上。电流或电压互感器312在控制装置302和汇流条109之间与输入电流313耦合。如果选定的是电流互感器，那么它可能是本领域技术人员众所周知的环形电流互感器，并且围绕着高压输入套管113安装在输电变压器100的前面112(如图1所示)。另一方面，如果选定的是电压互感器，那么它可能被安装在储罐101内部(如图1所示)。磁力致动器306被连接到壳体307上。顶端板201位于磁力致动器306和壳体307之间，而底端板202附着在壳体307的对置端。顶端板201和底端板202允许将真空中断装置106安装到输电变压器100上。
磁力致动器306与绝缘的推杆303机械耦合。绝缘推杆303在真空续断器310和磁力致动器306之间提供电介质间隙。移动轴311与绝缘推杆303耦合。柔性引线支架304与移动轴311连接。柔性连接器308与柔性的引线支架304耦合。柔性的连接器308穿过壳体307借助末端309与汇流条109耦合。柔性连接器308和柔性引线支架304为移动部分(即，移动轴311)和静止部份(即，汇流条109)之间的电连结创造条件。移动轴311穿过柔性引线支架304进入真空续断器310。金属膜盒(未示出)在允许移动轴311随着绝缘推杆303的移动自由移动的时候将真空续断器310密封。真空续断器310被接到汇流条204上。然后，汇流条204可以被接到变压器绕组103、高压输出套管315或两者上。所有下述的部件都位于壳体307之内绝缘推杆303、柔性引线支架304、柔性连接器308、真空续断器310和移动轴311。
在操作中，当真空续断器310处在闭合位置的时候，汇流条109通过末端309在柔性连接器308上传导高压功率。然后，柔性连接器308把高压功率经真空续断器310传导到汇流条204上。汇流条204把高压功率传导到变压器绕组103、高压输出套管315或两者上。当发生超载或故障条件的时候，这种条件被电流或电压互感器312察觉。电流或电压互感器312的输出由控制装置302监测。基于在控制装置302内编程的逻辑，当控制装置302注意到来自电流或电压互感器312的超载条件时，信号314被发送给磁力致动器306。信号314可以是基于电流或电压的信号。然后，如同参照图4A和4B进一步讨论的那样，信号314引起磁力致动器306打开或关闭真空续断器310。
图4A和4B是分别在闭合位置和打开位置的真空续断器310的剖视图。如图4A和4B所示，真空续断器310包括与移动触点401耦合的移动轴311和与汇流条204耦合的静止触点402。移动触点401在用箭头404表示的向下的方向上和用箭头405表示的向上的方向上自由地移动。真空续断器310是包括抽成真空的内部403的密封装置。真空续断器310的抽成真空的内部403提供能够控制在移动触点401和静止触点402之间形成的电弧的环境。真空续断器310可以是市场上购买的真空续断器，例如，ABB制造的parno.VG5。如同参照图3一般地讨论的那样，当与控制装置302耦合的电流或电压互感器312察觉到电流超载条件的时候，绝缘推杆303被移动，从而使真空续断器310打开并且禁止电流进入变压器绕组103。
如图4A所示，当信号314被控制装置302发送以闭合真空续断器310的时候，磁力致动器306按向下的方向404移动移动轴311、压缩弹簧301(如图3所示)，并因此把移动触点401移动到与静止触点402连接。这个动作完成在汇流条109和变压器绕组103之间的、或在汇流条108和高压输出套管315之间的或两者的线路。静止触点402和移动触点401被装在磁力致动器306(如图3所示)里面包含的强力永久磁铁(未示出)保持在一起(即，闭合)。
图4B图解说明当磁力致动器306察觉到电流超载条件的时候或者当磁力致动器306收到控制装置302发送的信号打开真空续断器310的时候所发生的事情。首先，信号314具有与参照图4A讨论过的“闭合的”电流信号相反的极性。另外，信号314在数值上足以暂时地抵消永久磁铁(未示出)的强度和减轻弹簧301的压力，因此把静止触点402和移动触点401分开。当绝缘推杆303和移动轴311按向上的方向405移动的时候，真空续断器310断开汇流条204和汇流条109之间的连接，因此中断对变压器绕组103和/或高压输出套管315的电流流动。静止触点402和移动触点401被磁力致动器306的永久磁铁(未示出)保持在打开的位置。
作为替代，为了打开真空续断器310，磁力致动器306可以借助控制装置302被激励，而与超载条件无关。这样，控制装置302就可以被专门用来中断至变压器绕组103或高压输出套管315的电流流动。例如，为了保护变压器绕组103或下游的配电系统免受电流超载条件，或者为了测试和维护的目的，可以实施这样的中断事件。在一个实施方案中，控制装置302可以在真空中断装置106的安全距离进行远程电操作。一旦中断条件被取消，磁力致动器306使移动触点401在向下的方向404上与移动轴311一起移动，因此把汇流条204和变压器绕组103之间的电路闭合，如图4A所示。
虽然本发明已对特定的实施方案进行了描述，但是许多其它的变化和修正以及其它的用途对于熟悉这项技术的人将变得明显。例如，虽然本发明是在垫板上安装的三相配电变压器系统的环境中进行描述的，但是人们应该意识到本发明可以用在任何类型的变压器系统中，例如，包括单相的功率变压器。除此之外，虽然本发明已被描述成是在充满流体的变压器中使用的，但是人们应该意识到它也可以在干燥的变压器中使用。所以，优选的是本发明不受本文中特定的揭示的限制，而是仅仅受权利要求书的限制。
权利要求
1.一种变压器装置，包括至少一个变压器绕组；以及至少一个与所述的至少一个变压器绕组耦合的中断装置，其中所述的中断装置包括真空室。
2.根据权利要求1的装置，其中所述的中断装置进一步包括与所述的变压器绕组串联连接的电触点，其中所述的电触点驻留在所述的真空室里面，而且所述的电触点能够在打开和闭合位置之间移动。
3.根据权利要求2的装置，其中所述的中断装置进一步包括可用磁力致动器移动的线性轴，其中所述的线性轴与所述的电触点之一这样耦合，以致用所述的磁力致动器移动所述的线性轴将引起所述的电触点从所述的闭合位置移动到所述的打开位置。
4.根据权利要求3的装置，其中所述的磁力致动器是用输入信号激励的。
5.根据权利要求4的装置，其中所述的输入信号是电流。
6.根据权利要求4的装置，其中所述的输入信号是电压。
7.根据权利要求1的装置，其中所述的变压器装置包括充满流体的壳体，而且其中所述的中断装置浸没在充满流体的壳体里面。
8.一种用来中断给变压器装置的电力的方法，包括下述步骤把所述的电力提供给所述的变压器装置；测定所述的电力；以及当所述的电力超过预定值的时候，在真空装置中将所述的电力与所述的变压器装置断开。
9.根据权利要求8的方法，进一步包括根据控制信号将所述的电力与所述的变压器装置断开。
10.根据权利要求8的方法，其中所述的变压器装置包括充满流体的壳体。
11.一种变压器装置，包括至少一个输入端；至少一个输出端；以及耦合在所述的至少一个输入端和所述的至少一个输出端之间的至少一个中断装置，其中所述的中断装置包括真空室。
12.根据权利要求11的装置，其中所述的中断装置进一步包括与所述的输入端串联连接的第一电触点和与所述的输出端串联连接第二电触点，其中所述的电触点驻留在所述的真空室里面，而且所述的电触点能够在打开和闭合位置之间移动。
13.根据权利要求12的装置，其中所述的中断装置进一步包括可用磁力致动器移动的线性轴，其中所述的线性轴与所述的第一电触点这样耦合，以致用所述的磁力致动器移动所述的线性轴将引起所述的第一电触点与所述的第二电触点连接。
14.根据权利要求13的装置，其中所述的磁力致动器是用输入信号激励的。
15.根据权利要求14的装置，其中所述的输入信号是电流。
16.根据权利要求14的装置，其中所述的输入信号是电压。
17.根据权利要求11的装置，其中所述的变压器装置包括充满流体的壳体，而且其中所述的中断装置浸没在所述的充满流体的壳体里面。
18.一种输电变压器装置，包括至少一个变压器绕组；以及至少一个与所述的至少一个变压器绕组耦合的中断装置，其中所述的中断装置包括可用磁力致动器移动的线性轴，而且其中所述的线性轴与位于真空室里面的一对电触点之一这样耦合，以致用所述的磁力致动器移动所述的线性轴将引起与所述的变压器绕组串联连接的所述的一对电触点打开并中断对所述的变压器绕组供电。
19.根据权利要求18的装置，其中所述的磁力致动器受一个在所述的变压器装置里面测量电流和/或电压的控制装置控制。
20.一种配电系统，包括输电变压器装置；至少一个输入端；至少一个输出端；以及不仅耦合在所述的至少一个输入端和所述的至少一个输出端之间，而且耦合在所述的输入端和所述的输电变压器之间的至少一个中断装置，其中所述的中断装置包括真空室。
21.根据权利要求20的装置，其中所述的中断装置进一步包括与所述的输入端串联连接的第一电触点，和与所述的输出端串联连接的第二电触点，其中所述的电触点驻留在所述的真空室里面，而且其中所述的电触点能够在打开和闭合位置之间移动。
22.根据权利要求21的装置，其中所述的中断装置进一步包括可用磁力致动器移动的线性轴，其中所述的线性轴与所述的第一电触点这样耦合，以致所述的磁力致动器移动所述的线性轴将引起所述的第一电触点与所述的第二电触点连接。
23.根据权利要求22的装置，其中所述的磁力致动器是用输入信号激励的。
24.根据权利要求23的装置，其中所述的输入信号是电流。
25.根据权利要求23的装置，其中所述的输入信号是电压。
26.根据权利要求11的装置，其中所述的变压器装置包括充满流体的壳体，而其中所述的中断装置浸没在所述的充满流体的壳体里面。
全文摘要
本发明描述用来中断给变压器绕组(103－105)供电的装置(100)和方法，或中断对装置(100)下游的输电系统的电力的装置(100)和方法。装置(100)包括至少一个变压器绕组(103－105)和至少一个与变压器绕组(103－105)耦合的中断装置(106－108)。中断装置(106)包括一个真空室(310)。位于真空室(310)中的触点(401，402)与变压器绕组(103)串联连接而且能在打开和闭合位置之间移动。与触点(401，402)之一耦合并且能用磁力致动器(306)移动的线性轴(311)使触点(401)从闭合位置移到打开位置。磁力致动器(306)是用既可以是电流也可以是电压的输入信号激励的。
文档编号H01H33/66GK1439165SQ01809604
公开日2003年8月27日 申请日期2001年5月21日 优先权日2000年5月23日
发明者威廉J·布克, 戴维A·赖因克 申请人:Abb动力T&D股份有限公司