一种抽头变换器以及包括所述抽头变换器的变压器装置的制作方法

本公开涉及一种抽头变换器(tap changer)，并且更具体地，涉及一种具有屏蔽结构的有载抽头变换器。本公开还涉及一种包括这样的抽头变换器的变压器装置。

背景技术：

1、抽头变换器被用于通过提供在变压器绕组中接通或断开附加的匝的可能性来控制变压器的输出电压。抽头变换器包括可连接到变压器的调节绕组的多个抽头的一组固定触点，其中抽头位于所述调节绕组中的不同位置。抽头变换器还包括可移动触点，所述可移动触点在一端处连接到集电器(current collector)，并且在另一端处可连接到所述固定触点之一，即所谓的连接的抽头。通过接通或断开不同的抽头，可以增加或减少变压器的有效匝数，因此调节变压器的输出电压。抽头变换器通常针对特定应用而定制，特别是当抽头变换器意在用于较高的变压器电压额定值时。

2、抽头变换器和变压器装置的一个重要设计因素是绝缘距离。绝缘距离通常是指应被保持彼此电绝缘的部件之间的距离。绝缘距离取决于多个因素，诸如场强度、绝缘材料，部件的位置和部件的几何形状。抽头变换器被暴露于外部和内部电势/电场。外部场可以是相(phase)之间的电势，诸如多相变压器装置的相，或相和地之间的电势。内部场涉及抽头变换器内的部件之间的电势。由于外部场和内部场通常叠加在变压器装置中的常规抽头变换器中，因此计算和预测不同位置中的场强度以及设计、定制和适配抽头变换器以用于特定的变压器装置是困难并且耗时的任务。主要由于叠加的外部场和内部场，而且由于预测所述场的复杂任务，因此部件之间的距离必须被设计成相对大，作为安全措施。

3、ep2509089 b1公开了一种抽头变换器，所述抽头变换器具有屏蔽结构，所述屏蔽结构包括两个部分，其中一个部分至少部分地由固定触点形成，并且另一个部分被布置成在连接的抽头的电势处。所述屏蔽结构使抽头选择器绝缘，使得在设计所述抽头选择器时仅需要考虑内部电势，诸如用于确定绝缘材料、部件之间的绝缘距离和/或用于相对于彼此定位部件。然而，未连接的抽头在相之间被暴露于外部电势。因此，未连接的抽头具有高绝缘要求以考虑相之间的电势和朝向地的电势。

技术实现思路

1、因此，本公开的目的是提供一种具有改进的性能和更简单的客户接口的抽头变换器。还提供了一种包括所公开的抽头变换器的变压器装置，所述变压器装置是更紧凑的并且具有更小的占地面积和每平方米增加的效果。

2、根据本公开的第一方面通过一种抽头变换器实现该目的，所述抽头变换器被布置成连接到额定调节电压的调节绕组，所述抽头变换器包括转换器开关(diverter switch)、抽头选择器以及一组抽头变换器触点，其中所述抽头选择器和所述转换器开关被封装在屏蔽结构中，所述屏蔽结构被布置成将所述抽头选择器和所述转换器开关与外部电场屏蔽，所述屏蔽结构被布置成电连接到所述调节绕组的一个连接的抽头。

3、通过将所述转换器开关和所述抽头选择器封装在连接到所述连接的抽头的电势的所述屏蔽结构中，内部部分，例如所述转换器开关和所述抽头选择器，几乎完全被保护免受外部电场的影响。从而简化了所述抽头变换器的设计，因为在确定诸如材料和距离的绝缘属性时仅需要考虑内部场，这意味着所述抽头变换器可以在更宽范围的应用中使用，而无需广泛的定制和适配。此外，可以减小绝缘距离，因为外部场未以任何显著的方式叠加在内部电势上，这产生更紧凑的设计。

4、使所述屏蔽结构的电势在所述连接的抽头的电势处规定了比在未屏蔽的情形下更小和更可预测的电势差，即由所述屏蔽结构包围的部件之间的内部电势差，在未屏蔽的情形下，这些部件被暴露于外部场和电势，诸如在所述调节绕组的抽头和邻近的相之间或在抽头和地之间。下文将对这进行更详细的解释。

5、所述抽头变换器的抽头变换器触点包括可连接到所述调节绕组的抽头的可选择触点，以及可连接到邻近的绕组/相、到屏蔽结构、到可选择抽头等的外部触点。所述抽头变换器触点在本文中有时被称为客户接口。

6、根据本公开的一方面，所述抽头选择器电连接到包括至少两个抽头变换器触点的所述一组抽头变换器触点，所述抽头变换器触点的至少一部分被布置成连接到所述调节绕组的一个对应的抽头，其中所述一组抽头变换器触点被布置在所述屏蔽结构的开口处，并且其中所述抽头变换器触点被布置在所述抽头变换器的一侧。

7、所述屏蔽结构的所述开口被布置成允许访问所述抽头变换器触点，诸如用于将连接电缆附接到所述抽头变换器触点。所述屏蔽结构的所述开口被适配以被限制到所述抽头变换器触点所需的区域，以允许访问所述抽头变换器触点。

8、“抽头变换器的一侧”在本文中是指所述抽头变换器触点布置在所述抽头变换器的面向一个总方向的一侧，诸如面向变压器的调节绕组的一侧。换句话说，所述抽头变换器触点布置在所述抽头变换器的一个界定区域中，并且不在所述抽头变换器周围展开。所述抽头变换器触点还布置在由所述屏蔽结构的所述开口限定的区域中，诸如在所述屏蔽结构的所述开口内部。因此，来自所述调节绕组的连接电缆可以从一个总方向平行地接近所述抽头变换器触点。

9、根据本公开的一方面，所述屏蔽结构至少部分地覆盖在所述屏蔽结构的所述开口处的所述一组抽头变换器触点。

10、这样，如果开口的边缘超出由所述抽头变换器触点占据的表面使得从所述抽头变换器触点占据的表面、从至少一个抽头变换器触点的中心点绘制的法线与所述屏蔽结构的内表面相交，则认为所述一组抽头变换器触点的一部分被所述屏蔽结构覆盖。

11、在所述屏蔽结构的所述开口处的抽头变换器触点构成不规则形状的对象，其可以引起增加的/集中的场强度，诸如在有尖的端或尖锐的拐角处，这进而可以导致有破坏性的闪络。因此，所述屏蔽结构可以覆盖和屏蔽所述抽头变换器触点的一部分免受外部电场的影响。通过将所述触点布置在一个有限区域中并且面向单个方向，可以通过连接电缆对未覆盖的触点进行介电屏蔽，如下文所描述的。

12、根据本公开的一方面，所述屏蔽结构包括由电绝缘屏障分开的第一隔室和第二隔室，并且其中所述第一隔室包括第一绝缘介质和所述转换器开关，并且其中所述第二隔室包括第二绝缘介质和所述抽头选择器。

13、所述第一和第二绝缘介质可以是流体，诸如油，例如矿物油，诸如硅油(siliconeoil)、烃油或酯基液体/油。所述第二绝缘介质可以与包含在变压器箱中的绝缘介质相同。这样，当所述抽头变换器与变压器箱组装时，所述第二隔室可以与所述变压器箱内部的变压器共享绝缘介质。所述第一隔室可以与所述第二隔室流体密封，使得所述第一和第二绝缘介质不混合。以此方式，污染物——诸如由转换器开关的操作产生的残留物——不污染所述第二隔室的和变压器箱的第二绝缘介质。

14、根据本公开的一方面，所述抽头变换器还包括布置在所述第一隔室中的转换选择器(change-over selector)，并且其中所述转换选择器是正/负切换类型或粗糙/精细切换类型。

15、由于所述转换选择器还可能污染绝缘介质，因此它优选地与所述转换器开关一起布置在所述第一隔室内。

16、根据本公开的一方面，所述屏蔽结构的所述第二隔室包括所述开口，并且其中所述一组抽头变换器触点布置在所述开口处。

17、这样，所述屏蔽结构的所述开口可以布置在所述变压器箱内部。因此，当所述抽头变换器与所述变压器箱组装时，所述抽头变换器触点可以布置在所述变压器箱的内部。因此，连接电缆可以方便地连接在所述调节绕组的抽头和所述抽头变换器触点之间。

18、根据本公开的一方面，所述屏蔽结构由导电材料制成。

19、因此，所述屏蔽结构形成高效的屏蔽，从而保护所述抽头变换器的内部部分免受外部电场的影响。

20、根据本公开的另一方面，一种变压器装置包括具有额定调节电压的至少一个调节绕组的变压器，所述至少一个调节绕组具有抽头。所述变压器装置还包括如在上文中所描述的至少一个抽头变换器，所述至少一个抽头变换器具有屏蔽结构。所述至少一个抽头变换器中的每个电连接到一个相应的调节绕组，使得其屏蔽结构电连接到所述相应的调节绕组的一个连接的抽头。

21、根据本公开的一方面，所述抽头变换器的抽头变换器触点的至少一部分经由电绝缘的连接电缆电连接到所述调节绕组的一个对应的抽头。

22、根据本公开的一方面，所述连接电缆至少邻接所述抽头变换器触点平行布置。

23、平行布置连接电缆是对变压器装置进行布线的方便方式。此外，它允许所述抽头变换器触点的介电屏蔽。所述连接电缆至少在所述抽头变换器触点附近平行布置意味着连接电缆至少在所述屏蔽结构的所述开口的所述界定区域中平行布置，在所述开口处布置所述抽头变换器触点。

24、根据本公开的一方面，所述连接电缆中的至少一个被布置成在与一个抽头变换器触点连接之前对所述抽头变换器触点中的至少另一个抽头变换器触点进行介电屏蔽。

25、所述连接电缆被布置成提供所述抽头变换器触点的至少一部分的介电屏蔽。通过将连接电缆布置成与至少一个抽头变换器触点相邻并且将所述连接电缆连接到另一个抽头变换器触点来提供介质屏蔽。不能够以此方式设置有电介质屏蔽的抽头变换器触点被设置成由所述屏蔽结构覆盖，如上文所描述的。通过将所述抽头变换器触点布置在一个界定区域中，诸如在所述屏蔽结构的所述开口处，可以在连接到其它抽头变换器触点之前将所述连接电缆布置成与所述抽头变换器触点的至少一部分相邻。

26、根据本公开的一方面，具有所述至少一个调节绕组的所述变压器被容纳在包含电绝缘介质的变压器箱中，并且其中封装所述至少一个抽头变换器的屏蔽结构被布置在所述变压器箱的壁上。

27、所述抽头变换器可以布置在所述变压器箱的壁上，使得所述抽头变换器的一部分，即所述屏蔽结构的一部分，位于所述变压器箱内部。因此，所述抽头变换器可以方便地与所述箱内部的变压器互连。

28、根据本公开的一方面，所述变压器装置包括具有三个调节绕组和三个抽头变换器的y耦合变压器，并且其中所述三个抽头变换器被封装在电连接到所述三个调节绕组的一个公共连接的抽头的一个屏蔽结构中。

29、这样，三个抽头变换器仅需要一个屏蔽结构，因为所述y耦合变压器的相共享所选择的抽头的电势。因此，邻近的相不产生叠加电势。因此，所述屏蔽结构主要用于保护内部部件免受部件和地之间的外部电势的影响。