(57)【要約】  本発明は、降圧変圧器の巻線タップと巻線タップとの間を遮断なしに切り換えるための、真空バルブを有する負荷時タップ切換器に関する。真空バルブを有する負荷時タップ切換器は、２つの別々の可動接触系を有するただ１つの真空バルブ内で、負荷時に切り換わる、従来の少なくとも１つの真空切換接触子の機能と、従来の技術によるもう１つの機械式切換手段の機能とを結合するという抽象的な思想に基づく。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
降圧変圧器の巻線タップと巻線タップとの間を遮断なしに切り換えるための、真空バルブを有する負荷時タップ切換器であって、
２つの負荷分岐部が、切り換えるべき各相に対して設けられていて、
各負荷分岐部は、１つの主電流分岐部内に主接触子として作用する１つの真空切換接触子と、この真空切換接触子に対して直列に接続可能な１つの機械式切換手段とを有し、
対応する前記負荷分岐部に並列接続可能な１つの補助電流分岐部が、切り換えるべき各相に対して設けられていて、
各補助電流分岐部は、通電状態中に少なくとも１つの限流抵抗器と、補助接触子として作用する１つの真空切換接触子とを有し、
各負荷分岐部の、前記主電流分岐部と前記補助電流分岐部との双方が、共通の１つの引込線に接続可能である当該負荷時タップ切換器において、
１つの主電流分岐部又は１つの補助電流分岐部の少なくとも１つの真空切換接触子（Ｖ１．．．Ｖ６）と、１つの別の機械式切換手段（Ｕ１．．．Ｕ４）とが、別々に可動な２つの接触系Ｉ及びＩＩを有する１つの真空バルブ内で構造的に一体化されていることを特徴とする負荷時タップ切換器。
【請求項２】
第１の前記接触系Ｉは、前記機械式切換手段（Ｕ１又はＵ２）を構成し、第２の前記接触系ＩＩは、前記真空切換接触子（Ｖ１又はＶ２）を構成することを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【請求項３】
第１の前記接触系Ｉは、２つの真空切換接触子（Ｖ３及びＶ５又はＶ４及びＶ６）を有し、第２の前記接触系ＩＩは、それぞれ１つの機械式切換手段（Ｕ３又はＵ４）を有することを特徴とする請求項１に記載の負荷時タップ切換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、降圧変圧器の巻線タップと巻線タップとの間を遮断なしに切り換えるための、真空バルブを有する負荷時タップ切換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一相当たり全部で４つの真空バルブを有する負荷時タップ切換器が、ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２１５７５号明細書から公知である。主接触子としての１つの真空バルブと、もう１つの真空バルブとがそれぞれ、抵抗接触子としての１つの限流抵抗器に直列接続されている状態で２つの負荷分岐部の各々の中に設けられている。
【０００３】
その前の巻線タップｎから予め選択された新たな巻線タップｎ＋１に負荷を遮断なしに切り換える場合、切断する側の主接触子が最初に開かれ、次いで、引き継ぐ側の抵抗接触子が閉じる。その結果、双方の限流抵抗器によって制限された過渡電流が、双方の巻線タップｎと巻線タップｎ＋１との間に流れる。
【０００４】
当該切断する側の、依然として閉じられている抵抗接触子が開いた後に、引き継ぐ側の主接触子が閉じる。その結果、全ての負荷電流が、新しい巻線タップｎ＋１から引込線に通電する。すなわち、切り換えが完了している。
【０００５】
しかしながら、電力用変圧器を制御するための、真空バルブを有する当該公知の負荷時タップ切換器の様々な用途の場合、１００ｋＶまでの且つこれを大きく超える高い耐サージ性が必要である。当該望まないサージ電圧は、一方では配電網内の落雷によって発生する雷サージ電圧である。当該サージ電圧の大きさは、主に降圧変圧器の構造と個々のタップ段間の巻線部分とによって決まる。他方では、例御すべき配電網内の予測不可能な開閉サージによって引き起こされる開閉サージ電圧も発生しうる。
【０００６】
負荷時タップ切換器の耐サージ性が不十分である場合は、タップ間短絡又は望まない絶縁破壊が、負荷電流を通電させない負荷分岐部内の真空バルブのセラミック又は金属蒸気シールドで発生しうる。当該タップ間短絡又は望まない絶縁破壊は、真空バルブの長期間にわたる特性劣化を引き起こしうるだけではなくて、全体として望ましくない。
【０００７】
その結果、多くの場合に、切換区間、すなわち特に真空バルブを仕様決定するときに、説明した電圧負荷に確実に耐えるように、これらの切換区間及び真空バルブの寸法が大きくなる。当該過大な寸法は、最近の機器で必要となる昨今の僅かな設置スペースと、当該真空バルブの経済性及び有用性とにとって不利となる。
【０００８】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１００２４２５５号明細書には、第１主電流分岐部の第１巻線タップが、第１機械式転換スイッチと、第１切換手段、すなわち真空バルブ又は代わりの半導体素子とから構成される直列回路を介して引込線に接続されている負荷時タップ切換器が提唱されている。当該接続構成と同様な対称な接続構成で、第２主電流分岐部の第２巻線タップが、第２機械式転換スイッチと、第２切換手段、すなわち第２真空バルブ又は代わりの第２半導体素子とから構成される直列回路を介して同様に当該引込線に接続される。さらに、第１補助電流分岐部が、第１巻線タップと第１機械式転換スイッチとの間で接続抵抗器によって分岐されている。第２主電流分岐部の第２機械式転換スイッチとの電気接続が、この接続抵抗器によって実現可能である。そして、第２補助電流分岐部が、第２巻線タップと第２機械式転換スイッチとの間で別の接続抵抗器によって分岐されている。第１主電流分岐部の第１機械式転換スイッチとの電気接続が、この別の接続抵抗器によって実現可能である。
【０００９】
したがって、換言すれば、当該公知の負荷時タップ切換器では、それぞれの真空バルブに直列接続された機械式転換スイッチが、各主電流分岐部及び補助電流分岐部内に存在する。この転換スイッチは、接続しなかったその都度の巻線タップの完全な電気切断を保証し、したがって高い耐サージ性を保証する。
【００１０】
当該従来の技術から公知の全ての負荷時タップ切換器は、一相当たり複数の真空バルブ及び追加の機械式切換手段を必要とする。これらの真空バルブ及び切換手段は、個々の切換手段の高い必要スペースと、同時に付随して生じる構造的及び機構的な経費との理由で不都合であり、特に高価である。また、特に切換工程に対しては、複数の必要部品が、負荷時タップ切換器内で切換シーケンスを実現するために必要であるので、これらの必要部品は、時間的に正確な既定の切換工程中の数十分の一秒以内に連動する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第２０２１５７５号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国未公開特許第１０２０１００２４２５５号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許第３３４４３６７号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許第１９７５６３０８号明細書
【特許文献５】ヨーロッパ特許第０２５８６１４号明細書
【特許文献６】ドイツ連邦共和国特許第１０２００６０３３４２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、複雑さを減らすこと及び必要部品を削減することを可能にし、特に機械式切換手段を不要にし、それにもかかわらず高い耐サージ性をさらに呈する、降圧変圧器の巻線タップと巻線タップとの間を遮断なしに切り換えるための、真空バルブを有する負荷時タップ切換器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題は、請求項１に記載の特徴を有する真空バルブを有する負荷時タップ切換器によって解決される。本発明の特に好適なその他の構成は、従属請求項に記載されている。
【００１４】
本発明の、真空バルブを有する負荷時タップ切換器は、２つの別々の可動接触系を有するただ１つの真空バルブ内で、負荷時に切り換わる、従来の少なくとも１つの真空切換接触子の機能と、従来の技術によるもう１つの機械式切換手段の機能とを結合するという抽象的な思想に基づく。換言すれば、本発明の負荷時タップ切換器では、従来の少なくとも２つの別々の必要な切換手段、すなわち当該少なくとも１つの真空切換接触子と、当該もう１つの機械式切換手段とが、もはや従来の技術のように個々の構成群として構成され、且つ負荷時タップ切換器内で別々に構成されるのではなくて、２つの真空切換接触子を有するただ１つの真空バルブ内だけで統合される。当該機械式切換手段は、簡単な切換スイッチと転換スイッチとの双方として作用し得る。本発明の負荷時タップ切換器では、当該機械式切換手段は、この真空バルブの組み込み部品である。
【００１５】
本発明の好適な実施の形態によれば、負荷時に切り換わる真空切換接触子用の真空バルブの切換室と、従来の機械式切換手段として機能する、無負荷時に切り換わる別の真空切換接触子用の真空バルブの切換室とがそれぞれ、別々で且つ互いに直に接して構成された１つの真空室内に配置されている。このため、機械式切換手段として機能する真空切換接触子の真空室の絶縁耐力が保証される。何故なら、負荷時に連続して実施された切り換え中に発生する金属蒸気が、この真空室内の絶縁区間に沈積し得ないからである。
【００１６】
２つの接触点を有する複数の真空バルブが、既に公知である。
【００１７】
ドイツ連邦共和国特許第３３４４３６７号明細書は、１つの真空室内の、直列に電気接続された２つの接触対を有する１つの真空バルブに関する。これらの接触対は、同時に操作可能である。
【００１８】
ドイツ連邦共和国特許第１９７５６３０８号明細書は、１つの共通の軸線上に配置された２つの切換区間を有する同様な１つの真空バルブに関する。この場合、内側に存在する接触圧縮ばねが設けられている。
【００１９】
ヨーロッパ特許第０２５８６１４号明細書は、真空バルブと特定の配線とを負荷時タップ切換器に組み合わせることを記す。この場合、複数の切換区間が、１つの真空室内に配置されている。このことは、リング状の固定接触子を有する真空バルブの構造を複雑にする。
【００２０】
最後に、ドイツ連邦共和国特許第１０２００６０３３４２２号明細書は、複数の機能を有する別の真空バルブを記す。この場合、ここでも、リング状の固定接触子が、内側に存在する接触圧縮ばねとして必要である。
【００２１】
以下に、本発明を図面に基づいて例示してさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の技術による負荷時タップ切換器を示す。
【図２】負荷時タップ切換器用の本発明の真空バルブを概略的に示す。
【図３】負荷時タップ切換器用の本発明の真空バルブの実施の形態を概略的に示す。
【図４】従来の技術から公知の別の負荷時タップ切換器を示す。
【図５】負荷時タップ切換器用の本発明の真空バルブの別の実施の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、従来の技術から公知の負荷時タップ切換器が示されている。負荷の実際の切り換え前に無負荷時に新しい巻線タップに、ここではｎ＋１に切り換えられなければならない、負荷時タップ切換器の選択器は示されていない。当該負荷時タップ切換器は、２つの負荷分岐部Ａ及びＢを有する。これらの負荷分岐部Ａ及びＢはそれぞれ、巻線タップｎ又はｎ＋１に電気接続している。当該負荷時タップ切換器は、各負荷分岐部内に１つの主電流分岐部及び１つの補助電流分岐部を有する。
【００２４】
第１主電流分岐部が、巻線タップｎから機械式転換スイッチＵ１とこの機械式転換スイッチＵ１に直列接続された真空バルブＶ１とを経由して引込線ＬＡまでの電気接続を構成する。これと同様に対称な構成で、第２主電流分岐部が、巻線タップｎから機械式転換スイッチＵ２とこの機械式転換スイッチＵ２に直列接続された真空バルブＶ２とを経由して同様に引込線ＬＡまでの電気接続を構成する。
【００２５】
接続された抵抗器Ｒ１を有する第１補助電流分岐部が、巻線タップｎと第１主電流分岐部の機械式転換スイッチＵ１との間で分岐されている。第２主電流分岐部の機械式転換スイッチＵ２との電気接続が、この第１補助電流分岐部によって構成可能である。また、これと同様な構成で、接続された抵抗器Ｒ２を有する第２補助電流分岐部が、巻線タップｎ＋１と第２主電流分岐部の機械式転換スイッチＵ２との間で分岐されている。第１主電流分岐部の機械式転換スイッチＵ１との電気接続が、この第２補助電流分岐部によって構成可能である。したがって、それぞれの当該切換手段の位置に応じて、第１補助電流分岐部が、巻線タップｎから抵抗器Ｒ１とこの抵抗器Ｒ１に直列接続された切換手段、すなわち機械式転換スイッチＵ２及び真空バルブＶ２とを経由して引込線ＬＡまでの電気伝導接続を構成でき、第２補助電流分岐部が、巻線タップｎ＋１から抵抗器Ｒ２とこの抵抗器Ｒ２に直列接続された切換手段、すなわち機械式転換スイッチＵ１及び真空バルブＶ１とを経由して引込線ＬＡまでの電気伝導接続を構成できる。
【００２６】
図１では、接続された巻線タップｎの定常運転が示されている。この巻線タップｎの場合、負荷電流が、巻線タップｎから機械式転換スイッチＵ１と接続されている真空バルブＶ１とを経由して直接引込線ＬＡまで流れる。当該電流が、最小の内部電力抵抗器の経路を選択するので、負荷電流のほんの僅かな部分だけが、巻線タップｎから分岐された第１補助電流分岐部を経由して引込線ＬＡまで流れる。
【００２７】
図２は、本発明の真空バルブを示す。この真空バルブは、真空室１０及び２０内に別々に配置された２つの接触系Ｉ及びＩＩを有する。この場合、接触系Ｉが、図１でＵ１又はＵ２によって示された機械式転換スイッチを実現し、接触系ＩＩが、図１でＶ１又はＶ２によって示された真空バルブを実現する。この場合、全ての真空バルブを包囲する共通のハウジング１が設けられている。可動上タペット２が、回転対称の長手軸線ｓ１を中心にして設けられていて、可動下タペット３が、その反対の位置にある端部に設けられている。これらのタペットは、このハウジング１の内部で公知の方式の接触子４及び５上で支持されている。両接触子４及び５は、それぞれのタペット２又は３を操作することによって対応する固定接触子６又は７に別々に且つ互いに独立して電気接続され得る。この固定接触子６に対向している側では、可動接触子４だけが、別の接触子１１に接続され得る。さらに、上固定接触子６が、第１上板１２に電気接続されていて、下固定接触子７が、第２下板１３に電気接続されている。これらの両板１２及び１３が、ハウジング１の側壁を貫通して突出している結果、電気端子が、当該側壁に取り付けられ得る。タペット２及び３と協働する公知の接触ばねは、ここでは見やすさの理由から示されていない。しかしながら、上ベローズ７及び下ベローズ８は示されている。これらのベローズは、同じに又は異なって形成され得る。さらに、ここでは、複数の絶縁用セラミック９も示されている。
【００２８】
したがって、本発明の真空バルブによれば、接触系Ｉ内では、機械式転換スイッチが、負荷時に切り換わる真空切換接触子として機能する。当該説明した真空バルブが、図１の負荷時タップ切換器に反映される場合、従来の別々の両切換要素Ｖ１及びＵ１又はＶ２及びＵ２が、別々に制御可能な接触子系Ｉ及びＩＩを有するただ１つの真空バルブ内で統合される。本発明の真空バルブの接触子１１が、抵抗器Ｒ２を介して巻線タップｎ＋１に電気伝導接続され、電気伝導性の上板１２が、巻線タップｎに電気伝導接続され、電気伝導性の下板１３が、引込線ＬＡに電気伝導接続され、この下板１３と上タペット２とが電気伝導接続される場合、これによって、図１で説明されている負荷時タップ切換器は、特に簡単に機械式に実現することができる。
【００２９】
図３には、本発明の真空バルブの第１の実施の形態が示されている。図２と違って、図３の実施の形態では、接触系Ｉが、第１ハウジング部１．１によって包囲され、接触系ＩＩが、第２ハウジング部１．２によって包囲されるように、包囲しているハウジング１が、２つの部分から構成されている。この場合、上タペット２が、第１ハウジング部１．１に固定接続されている。その結果、これによって、タペット２の、対称軸線ｓ１に沿って実施された移動が、第１ハウジング部１．１に伝達され得る。上固定接触子６が、対応する切換位置で接触子１１又は可動接触子４に接続可能である。さらに、上固定接触子６と下固定接触子７とが、持続して互いに電気接続している。
【００３０】
この実施の形態でも、本発明の真空バルブによれば、接触系Ｉ内では、機械式転換スイッチが、負荷時に切り換わる真空切換接触子として機能する。本発明の真空バルブの接触子１１が、巻線タップｎに接続され、上タペット２が、抵抗器Ｒ２を介して巻線タップｎ＋１に接続され、下タペット３が、引込線ＬＡに接続される場合、これによって、図１で説明されている負荷時タップ切換器は、特に簡単に機械式に実現することができる。
【００３１】
図４には、従来の技術から公知の別の負荷時タップ切換器が示されている。この負荷時タップ切換器は、第１負荷分岐部を有する。この第１負荷分岐部内では、主接触子として作用する真空バルブＶ３及びこの真空バルブＶ３に対して直列接続された機械式転換スイッチＵ３が構成され、当該真空バルブＶ３及び機械式転換スイッチＵ３に対して並列に、限流抵抗器Ｒ３及び抵抗接触子として作用する真空バルブＶ４が構成されている。全く同様に、第２負荷分岐部が、真空バルブＶ６及びこの真空バルブＶ６に対して直列接続された機械式転換スイッチＵ４を有し、当該真空バルブＶ６及び機械式転換スイッチＵ４に対して並列に別の限流抵抗器Ｒ４及び真空バルブＶ５を有する。
【００３２】
図５は、真空バルブのさらに別の実施の形態を示す。この実施の形態では、接触系Ｉが、図４の負荷時タップ切換器の両真空バルブＶ３及びＶ５又はＶ６及びＶ４として機能し、接触系ＩＩが、図４の負荷時タップ切換器に属するそれぞれの転換スイッチＵ３又はＵ４を構成する。この実施の形態も、空間的に分離された２つの真空室１０及び２０を有する。これらの真空室１０及び２０はそれぞれ、接触系Ｉ又はＩＩを収容する。この場合、この真空バルブの全体を包囲する共通のハウジング１が設けられている。可動上タペット２が、回転対称の長手軸線ｓ１を中心にして設けられていて、可動下タペット３が、その反対の位置にある端部に設けられている。これらのタペットは、このハウジング１の内部で公知の方式の接触子４及び５上で支持されている。両接触子４及び５は、それぞれのタペット２又は３を操作することによって対応する固定接触子６又は７に別々に且つ互いに独立して電気接続され得る。この固定接触子６に対向している側では、可動接触子４が、別の接触子１１に接続され得る。その結果、可動接触子４が、固定接触子６又は別の接触子１１に電気的に協働され得る。さらに、上固定接触子６と下固定接触子７とが電気接続している。金属板１４が、この上固定接触子６とこの下固定接触子７との間に配置されている。この金属板１４は、両真空室１０又は２０を互いに分離する。タペット２及び３と協働する公知の接触ばねは、ここでは見やすさの理由から図示されていない。しかしながら、上ベローズ７及び下ベローズ８は、図示されている。これらのベローズは、同じに又は異なって形成され得る。さらに、ここでは、複数の絶縁用セラミック９も示されている。
【００３３】
図５に示されている真空バルブが、図４の負荷時タップ切換器に反映される場合、従来の別々の両切換要素Ｖ３，Ｖ５及びＵ３又はＶ６，Ｖ４及びＵ４が、別々に制御可能な接触系Ｉ及びＩＩを有するただ１つの真空バルブ内で本発明にしたがって統合される。図５に示された真空バルブの接触子１１が、抵抗器Ｒ４を介してタップ巻線ｎ＋１に接続され、上タペット２が、引込線ＬＡに接続され、下タペット３が、巻線タップｎに電気伝導接続される場合、これによって、図４で説明されている負荷時タップ切換器は、特に簡単に機械式に実現することができる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｒ１  抵抗器
Ｒ２  抵抗器
Ｒ３  限流抵抗器
Ｒ４  限流抵抗器
Ｕ１  機械式転換スイッチ
Ｕ２  機械式転換スイッチ
Ｕ３  機械式転換スイッチ
Ｕ４  機械式転換スイッチ
Ｖ１  真空バルブ
Ｖ２  真空切換接触子
Ｖ３  真空切換接触子
Ｖ４  真空切換接触子
Ｖ５  真空切換接触子
Ｖ６  真空切換接触子
ＬＡ  引込線
１    ハウジング
２    可動上タペット
３    可動下タペット
４    可動接触子
５    可動接触子
６    上固定接触子
７    下固定接触子
７    上ベローズ
８    下ベローズ
９    絶縁用セラミック
１０  真空室
２０  真空室
１１  別の接触子
１２  第１上板
１３  第２下板
１４  金属板
１．１  第１ハウジング部
１．２  第２ハウジング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2014507800.tif 000009
2014507800.tif 000010
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