用于功率转换开关的真空断续器组件、用于变压器负载抽头变换器的功率转换开关和变压器负载抽头变换器

技术领域

本公开涉及一种用于功率转换开关的真空断续器组件。本公开还涉及一种用于变压器负载抽头变换器的相应功率转换开关以及一种变压器负载抽头变换器。

背景技术

真空断续器被广泛用在例如，公用事业输电系统、发电机组、和铁路配电系统中。其中，真空断续器实现了中压断路器、发电机断路器、或高压断路器的开关，该开关使用真空中的电触点来可靠地分离电触点，从而导致金属蒸气电弧被迅速熄灭。

文献US 9 401 249 B2公开了一种有载抽头变换器，其包括设置在箱的内部空间中并以并排方式布置的多个模块。每个模块具有安装到板的第一侧的旁路开关组件和真空断续器组件。旁路开关组件由旁路凸轮的旋转致动，真空断续器组件由断续器凸轮的旋转致动。

文献CN 109 559 933A公开了一种中高压开关设备的开关领域中的阻尼机构。电压开关设备包括基架和用于固定基架的开关单元。开关单元包括轴向连接的真空泡、绝缘圆柱体、电磁驱动器、和去抖动设备。

在这方面，提供稳定且可靠的机构来将运动从真空断续器的驱动凸轮传递到接触杆，并相对于相互作用的部件保持低磨损是一个挑战。

发明内容

本公开的实施例涉及一种用于功率转换开关的真空断续器组件，其能够安全可靠地切换真空断续器的电触点并且有助于提高真空断续器的寿命。本公开的进一步实施例涉及包括这种真空断续器组件的变压器负载抽头变换器及用于变压器负载抽头变换器的相应功率转换开关。

根据一个实施例，用于功率转换开关的真空断续器组件包括真空断续器和驱动机构，该真空断续器被配置为在真空中打开和闭合相关联的电触点，该驱动机构与真空断续器耦接并且被配置为驱动真空断续器的电触点的打开和闭合。驱动机构包括驱动杆和包围驱动杆的引导管，使得驱动杆能够沿着布置在引导管内的真空断续器组件的纵向轴线轴向运动。真空断续器组件还包括阻尼单元，该阻尼单元与驱动机构耦接并且包括第一腔室、第二腔室、和相对于纵向轴线布置在它们之间的活塞。这些腔室以液压方式相互耦接，并由引导管和活塞限制。活塞与驱动杆耦接，驱动杆能够沿纵向轴线轴向运动，使得在与流体相互作用时，阻尼单元由于驱动杆和活塞的运动在打开真空断续器的电触点的情况下以及在闭合真空断续器的电触点的情况下提供液压阻尼。

真空断续器组件还包括第一盘和第二盘，该第一和第二盘分别相对于纵向轴线在活塞的相对侧固定地布置到引导管，以限制第一和第二腔室。因此，腔室及它们的液压容积由固定盘、引导管的壁、和可运动活塞限定。第一盘和第二盘包括至少一个孔口，每个孔口限定退出和进入第一腔室和第二腔室的相应流体通道。因此，由于驱动杆及其上的活塞朝向第一盘的运动，第一腔室的容积减小，而流体通过第一盘的孔口被压出。相应地，由于驱动杆及其上的活塞沿相反方向朝向第二盘的运动，第二腔室的容积减小，而流体通过第二盘的孔口被压出。通过这种方式，可以使用液压阻尼力来影响真空断续器的打开和闭合速度，并且特别是在真空断续器的闭合期间减少不希望的弹跳效应。第一盘的至少一个孔口和第二盘的一个孔口两者均包括圆形，或者由相应盘圆形地限制，其中，第一盘的孔口的直径可以小于第二盘的孔口的直径。第一盘将被配置为在闭合真空断续器的电触点时提供液压阻尼，而第二盘将被配置为在打开电触点时提供液压阻尼。

由于所描述的配置，真空断续器组件是可行的，其能够安全可靠地开关真空断续器的电触点，并且有助于减少相互作用的部件的磨损并提高真空断续器和相应的功率转换开关的寿命。阻尼单元实现了用于精确的真空断续器控制的阻尼机构的成本有效的设计。

本公开认识到，用于功率转换开关和真空断续器的控制的常规设计通常具有相对复杂的机构，其中，该机构具有许多运动部件和模块。这些模块相互依赖并遵循特定的顺序，这导致它们的设计复杂以及制造和维护过程中的进一步困难。

通过使用本公开的真空断续器组件，至少可以抵消上述不利影响。由于阻尼单元的简单、紧凑的设计，驱动杆在两个方向上的运动的精确控制成为可能，并且真空断续器组件有助于通过闭合真空断路器及其电触点来减少弹跳，从而减少磨损并延长组件寿命。

根据真空断续器组件的另一个实施例，第一盘、第二盘、和活塞都相对于纵向轴线轴向布置在包围驱动杆的引导管内。第一盘和第二盘连接到引导管，而活塞连接到驱动杆。因此，盘和活塞都轴向布置在引导管和驱动杆之间。例如，基本上，引导管、驱动杆、盘、和活塞被旋转对称地形成。

第一盘的至少一个孔口和第二盘的一个孔口两者均包括圆形，或者由相应的盘圆形地限制。例如，第一盘的孔口的相应直径为1mm，第二盘的孔口的相应直径为2.5mm。因此，可以在包括较小孔口的第一盘的方向上提供更高的阻尼力。

根据真空断续器组件的进一步实施例，引导管还可以包括两个凹部。这样的凹部可以被配置为穿透引导管的壁，从而限定分别与第一腔室和第二腔室相关联的第一通道和第二通道，使得流体通道由第一盘的孔口、第一通道、第二通道、和第二盘的孔口限定。因此，鉴于盘在引导管内的布置，流体可以通过第一盘的孔口流入引导管，然后通过第一通道再次流出引导管。因此，来自外部的流体可以通过第二通道流入引导管，并从内部通过第二盘的孔口再次流到外部。为了有利地控制流体流动和液压阻尼力，活塞被连接到驱动杆，由于驱动杆的运动使得活塞在闭合真空断续器的电触点时关闭第一通道，并且使得活塞在打开真空断续器的电触点时关闭第二通道。因此，第一通道和第二通道的距离被配置为与活塞相对于纵向轴线的厚度相协调。

此外，活塞的大小和/或第一和第二通道在引导管的壁中的大小和/或位置可以相互协调地配置，以在与用于清洗真空断续器组件周围并在引导管内部和外部流动的流体相互作用的情况下相对于真空断续器组件的操作状态提供预定液压阻尼力。

根据真空断续器组件的另一实施例，第一盘的孔口、第二盘的孔口、第一通道、和第二通道中的至少一者包括与用于在引导管内部和外部流动的流体的粘度相协调地配置的相应大小，以在与流体相互作用的情况下相对于真空断续器组件的操作状态提供预定液压阻尼力。真空断续器组件被配置为浸入变压器负载抽头变换器的箱内的预定流体(例如，矿物变压器油)中，并且因此，一个或多个特意实现的流体开口的大小也可以根据流体的粘度或流体的温度影响液压阻尼力。

根据一个实施例，用于变压器负载抽头变换器的功率转换开关包括绝缘板、控制凸轮、和所述真空断续器组件的实施例，所述真空断路器组件耦接到绝缘板和控制凸轮两者。控制凸轮被配置为驱动真空断续器组件的驱动机构，以便打开或闭合真空断续器的电触点。

根据一个实施例，用于设置传动比的变压器负载抽头变换器包括包围流体的箱和上述功率转换开关的至少一个实施例，所述功率转换开关布置在浸没在流体中的箱内。

使用所描述的具有改进的阻尼器的真空断续器组件的实施例的功率转换开关和变压器负载抽头变换器的这种配置使得能够安全可靠地开关或分离真空断续器的电触点。由于功率转换开关和变压器负载抽头变换器包括真空断续器的实施例，因此还公开了真空断续器相对于功率转换开关和变压器负载抽头变换器的所述特征和特性，反之亦然。因此，本公开包括几个方面，其中关于其中一个方面描述的每个特征也在本文中关于另一个方面公开，即使在特定方面的上下文中没有明确提及相应的特征。关于组装在变压器中的操作状态，真空断续器组件的所述配置及其特定的液压阻尼器浸入介电流体中，并且允许对打开和闭合真空断续器的电触点进行有益的控制。阻尼单元能够分别实现真空断续器和变压器负载抽头变换器的精确和可靠的操作模式。所述配置允许具有在驱动机构中实现的改进的阻尼的成本效益高的组件，此外还允许具有以下有利效果中的一个或多个：

·精确控制驱动杆在两个方向上的运动；

·通过闭合真空断续器来减少弹跳；

·控制真空断续器的打开和闭合速度；

·清晰简洁的设计

·将驱动机构的驱动杆用作用于引导元件的活塞杆和活塞

·使用引导管的内径作为引导活塞的圆柱形管。

附图说明

以下借助于示意图和参考标记来解释示例性实施例。图中示出：

图1示出变压器负载抽头变换器的实施例，

图2示出用于变压器负载抽头变换器的真空断续器模块的实施例的透视图，

图3示出根据图2的真空断续器模块的侧视图，

图4示出根据图2和图3的真空断续器模块的真空断续器组件的阻尼单元，以及

图5示出真空断续器组件的阻尼单元的其他透视图。

包括附图是为了提供进一步的理解。应当理解，图中所示的实施例是说明性表示而不一定是按比例绘制的。相同的参考标记表示具有相同功能的元件或部件。只要元件或组件在不同的图中在它们的功能方面彼此对应，就不对以下各图重复其描述。为了清楚起见，元件可能不会以对应的参考符号出现在所有图中。

具体实施方式

图1示出了用于设置传动比的变压器负载抽头变换器100的实施例的横截面侧视图，该变压器负载抽头变换器包括包围流体的箱101和布置在箱101内部并浸入流体中的三个功率转换开关。变压器负载抽头变换器100包括驱动电机驱动轴102和绝缘轴103，以用于控制功率转换开关及其真空断路器模块1。通过电机驱动轴102接收操作变压器负载抽头变换器100的运动。电机驱动轴102连接到电机驱动单元，该电机驱动单元安装到箱101。电机驱动轴102然后连接到锥齿轮结构，该锥齿轮结构通过绝缘轴103正将运动分配到相应的真空断路器模块1的三相。

图2以透视图的形式示出了变压器负载抽头变换器100的一个功率转换开关组件或真空断续器模块1。真空断续器模块1包括绝缘板3和附接到绝缘板3的电流互感器2。绝缘板形成用于真空断续器模块1的支撑结构，并且可以由刚性介电材料(例如，纤维增强介电塑料)组成。在绝缘板3的前侧安装有旁路开关组件和真空断续器组件10。绝缘板3的背面可以用于承载用于示意性连接的铜棒。来自选择器的输入运动通过绝缘轴103传递到控制凸轮13的凸轮端。控制凸轮13被配置为通过相应的旁通操纵杆5致动旁通触点4。同时，控制凸轮13被配置为加载和释放驱动机构12内部的弹簧蓄能器。

真空断续器模块1包括真空断续器组件10，真空断续器组件10包括真空断续器11和驱动机构12，驱动机构12与真空断续器11耦接并且被配置为驱动真空断续器11的电触点的打开和闭合。变压器负载抽头变换器100和相应的真空模块1还可以包括用于每个相绕组的选择开关组件和旁路开关模块。选择开关组件可以配置为在抽头之间进行连接，而旁路开关模块可以被配置为将抽头连接到主电源。在抽头转换期间，真空断续器模块1在抽头和主电源电路之间安全地承载电流。驱动系统被配置为移动选择开关、旁路开关模块、和真空断续器模块1。

控制凸轮13与真空断续器组件10耦接并被配置为驱动驱动机构12以打开和闭合真空断续器11的电触点(见图3)。驱动机构12包括驱动杆19和包围驱动杆19的引导管18，使得驱动杆19能够在引导管18内沿着真空断续器组件10的纵向轴线L轴向运动。

相应的真空断续器组件10还包括阻尼单元20，该阻尼单元与驱动机构12耦接并且包括第一腔室21、第二腔室22、和相对于纵向轴线L布置在它们之间的活塞29(见图4和5)。腔室21、22彼此液压耦接，并且由引导管18、活塞29、以及第一盘25和第二盘26限制，其中，他们全部相对于纵向轴线轴向地布置在引导管18内部。活塞29与能够沿纵向轴线L轴向运动的驱动杆19耦接，使得由于驱动杆19和活塞29沿着纵向轴线L的运动，当打开和闭合真空断续器11的电触点时，阻尼单元与流体相互作用从而提供液压阻尼。

根据图3所示实施例的横截面图，真空断续器模块1还包括一个或多个驱动弹簧14、锁定机构15、调节系统16、和锁定系统17。驱动弹簧14积累所需的能量以提供真空断续器模块1的适当的开关速度。锁定机构15和锁定系统17用于限定真空断续器11的两个位置。此外，锁定系统17朝向绝缘板3正夹持真空断续器11。调节系统16被配置为调节接触间隙，并被配置为为真空断续器模块1和真空断续器组件10的组装期间的轴向差异提供解决方案。阻尼单元20被配置为在驱动杆19正闭合真空断续器11的情况下以及在驱动杆19正打开真空断续器11的情况下提供可靠的阻尼。

图4和图5分别示出了图3中虚线圈出的相应真空断续器组件10的阻尼单元20的放大透视图。阻尼单元20被配置为使得在闭合真空断续器11的电触点的情况下比在打开真空断续器11的电触点的情况下提供更多的阻尼。这种更高的液压阻尼力是通过两个不同的腔室21、22和分别包括不同孔口27和28的盘25、26实现的。

盘25、26和活塞29实现了包括驱动杆19延伸穿过的相应中心开口的垫圈或衬套。盘25和26固定连接到引导管18的内表面，而活塞29固定连接到驱动杆19的外表面。此外，引导管18的内表面和/或驱动杆19的外表面可以包括边缘、突起、和/或凹槽，以分别实现盘25、26和活塞29的精确和稳定的布置。

第一盘23包括两个孔口27，第二盘24包括两个孔口28，每个孔口限定退出和进入第一腔室21和第二腔室22的流体通道。第一和第二盘25和26的孔口27和28都是由圆形限制，并且第一盘25的孔口27的相应直径小于第二盘26的孔口28的相应直径。根据所示实施例，第一盘25比第二盘26被布置得更靠近真空断续器11。盘25和26被布置在引导管18内部，相对于纵向轴线L位于活塞29的相对侧。

真空断续器组件10被配置为使得在活塞29被朝向第一盘25驱动的情况下，真空断续器的电触点闭合。因此，真空断续器组件10被配置为使得在活塞29被朝着第二盘26驱动的情况下，真空断续器的电触点打开。

因此，第一盘25及其孔口27被配置为在闭合真空断续器11的电触点的情况下提供预定的液压阻尼。

相应地，第二盘26及其孔口28被配置为在打开真空断续器11的电触点的情况下提供预定的液压阻尼。

此外，引导管18包括穿透引导管18的壁的两个凹部，这两个凹部限定了从引导管18的内部到外部的第一通道23和第二通道24。第一通道23与第一腔室21相关联，并且第二通道24与第二腔室22相关联，使得流体通道由第一盘25的孔口27、第一通道23、第二通道24、和第二盘26的孔口28限定。由于驱动杆19和活塞29的运动，腔室21、22中的一个腔室的容积减小，而腔室22、21中的另一个腔室的容积增大。然后，活塞29在闭合真空断续器11的电触点时关闭第一通道23，并且在打开真空断续器11的电触点时关闭第二通道24。

活塞29的大小及第一和第二通道23、24在引导管18的壁中的大小和位置被彼此协调地配置，以在与流体相互作用的情况下提供预定液压阻尼力以及盘25和26中的孔口27和28的大小。例如，第一盘25的孔口27的大小、第二盘26的孔口28的大小、以及第一和第二通道23和24的大小被配置为与箱101内的流体的粘度相协调。例如，盘25和26、活塞29、以及通道23和24的布置和大小使得活塞29在盘25、26之间的中间位置几乎关闭第一通道23和第二通道24，并且腔室21和22的容积大致相同。这种状态如图4所示。

活塞29相对于纵向轴线L可以具有几毫米的厚度，例如，8mm。活塞29的厚度被有益地适配到真空断续器11的可运动电触点的行程，该行程具有例如4mm的值。因此，活塞29在引导管18内的可运动距离也应该与上述行程相适应，使得活塞能够可靠地运动。

例如，当在关闭方向上移动驱动杆19和活塞29时，需要较低的速度。第一盘25的孔口27的大小和/或第二盘26的孔口28的大小被配置为小于引导管18的外围上的第一和/或第一通道23、24的大小，以实现更平滑的运动。关于结束打开位置，第二通道24被活塞29关闭，并且第一通道23被部分打开到预定程度。因此，活塞29只覆盖一个通道，即流体泄漏的面积更大，因此在这一点上速度更高。

如果活塞29继续运动以闭合电触点，它将关闭第一通道23，然后第二通道24被部分打开到预定程度，以达到期望的制动效果，因为油流将仅通过第一盘25的两个小孔口27。在结束关闭位置，位于引导管18的外围上的第二通道24被部分打开，从而防止当将活塞29朝向第二盘28移动时由引导管18内部的第二腔室22中的真空形成的任何制动作用。当再次沿打开方向运动时，顺序相同，但速度更高，并且第二盘26的孔口28大于第一盘25中的孔口。

例如，第一和第二通道23和24的相应中心可以彼此相距5mm的距离，其中，第一和第二通道23和24各自包括4mm的直径。因此，相对于等同于结束关闭位置的开始打开位置，第二通道24可能被活塞29覆盖，使得流体可渗透面积减小到例如，相对于4mm直径剩下的3mm。

因此，相对于等同于结束打开位置的开始关闭位置，第一通道23可以被活塞29覆盖，使得流体可渗透面积减少到一半，即，例如，相对于4mm直径剩余2mm。

阻尼单元20被实现在功率转换开关中的驱动机构12的引导管18中。阻尼单元20仅包括三个元件和真空断续器组件10的引导管18和驱动杆19上的一些适应部分。特别地，孔或通道23、24在引导管18的壁中的精确位置能够提供阻尼力的精确力矩，并且在孔口27、28的直径为默认值的情况下，可以实现流体的期望电抗(相应地，阻尼力)。由于这种配置，阻尼单元20能够有效地影响真空断续器11的打开和闭合速度，并减少真空断续器11的闭合期间的不必要的弹跳效应。

所描述的真空断续器组件10提供了有益的坚固性，并且有助于降低可制造性和维护标准。此外，这是由于特殊配置的阻尼单元20浸没在电介质流体中实现的。真空断续器11的电触点通过驱动机构12打开和闭合，阻尼单元20被实现在驱动机构12中。根据所示实施例的阻尼单元20被配置为在驱动杆19关闭真空断续器11时提供比在驱动杆19打开真空断续器11时更多的阻尼力。这可以通过两个液压室21、22和具有不同的孔口27、28的盘25、26来实现。

图1至图5所示的如上所述的实施例分别代表了改进的真空断续器组件10、功率转换开关或真空断续器模块1、和变压器负载抽头变换器100的示例性实施例。因此，它们并不构成所有实施例的完整列表。实际布置可以与图中所示的实施例不同。

参考标记

1 真空断续器模块

2 电流互感器

3 绝缘板

4 旁路触点

5 旁通操纵杆

10 真空断续器组件

11 真空断续器

12 驱动机构

13 控制凸轮

14 驱动弹簧

15 锁定机构

16 调节系统

17 锁定系统

18 引导管

19 驱动杆

20 阻尼单元

21 第一腔室

22 第二腔室

23 第一通道

24 第二通道

25 第一盘

26 第二盘

27 第一孔口

28 第二孔口

29 活塞

100 变压器负载抽头变换器

101 箱

102 电机驱动轴

103 绝缘轴

L真空断续器组件的纵向轴线