ГОЛОВКА ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ СТУПЕНЕЙ НАГРУЗКИ, А ТАКЖЕ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СТУПЕНЕЙ НАГРУЗКИ С ГОЛОВКОЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЯ СТУПЕНЕЙ НАГРУЗКИ
SWITCH HEAD OF LOAD STAGES, AS WELL AS SWITCH OF LOAD STAGES WITH HEAD OF SWITCH OF LOAD STAGES

Изобретение относится к головке переключателя ступеней нагрузки, а также к переключателю ступеней нагрузки с такой головкой переключателя ступеней нагрузки.
К переключателям ступеней нагрузки и к трансформаторам при использовании в электроэнергетических системах предъявляются наивысшие требования по причинам надежности снабжения. Одновременно, трансформаторы вместе с переключателями ступеней нагрузки принадлежат к финансово наиболее дорогостоящим частям установок в этой системе. Таким образом, защита этих частей установок имеет наивысший приоритет и предписывается стандартами. Масляный бак переключателя нагрузки заполнен специальным изолирующим маслом, с целью охлаждения и изоляции электрических проводов. В случае неисправности, такой как, например, пробой из-за уменьшенного за счет старения или влажности изоляционного действия изолирующей среды, может происходить сильное повышение температуры с частичным разложением масла в газ и к связанному с этим мгновенному повышению давления.
При этом реле скорости течения служат для обнаружения вызванного за счет повышения давления вследствие неисправности потока изолирующего масла из внутреннего пространства переключателя ступеней нагрузки к расширительному баку для масла. Такие реле скорости течения, называемые также защитными реле, известны, например, из DE 1 952 048 А. Защитное реле содержит расположенный снаружи трансформатора корпус, который соединен, с одной стороны, с трубопроводом, который приходит из головки переключателя ступеней нагрузки, и с другой стороны, с трубопроводом, который ведет к баку для расширения масла. Внутри корпуса расположен подпорный клапан с постоянным магнитом, а также управляемый магнитно герконовый переключатель. Провода герконового переключателя в большинстве случаев выводятся через керамические проходы из внутреннего пространства корпуса наружу выше корпуса. Эти провода соединены снаружи с сигнальным устройством. При внезапном повышении давления в переключателе ступеней нагрузки изолирующее масло вытекает из переключателя ступеней нагрузки через корпус реле скорости течения в бак для расширения масла. При этом опрокидывается подпорный клапан, постоянный магнит приближается к герконовому переключателю и приводит в действие установленные в нем контакты, и герконовый переключатель включает сигнал в сигнальном устройстве.
С учетом указанного уровня техники предлагаются, согласно изобретению, объекты независимых пунктов формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Согласно первому аспекту изобретения предлагается головка переключателя ступеней нагрузки для или на переключателе ступеней нагрузки, содержащая:
- первую зону, которая образована в головке переключателя ступеней нагрузки и через которую может протекать изолирующая текучая среда переключателя ступеней нагрузки;
- вторую зону, которая с помощью стенки отделена от первой зоны;
- детекторное устройство для обнаружения повышенной скорости потока, содержащее
- заслонку потока, которая расположена в первой зоне и, начиная с заданной скорости потока изолирующей текучей среды, опрокидывается из первого положения во второе положение;
- первый магнит сцепления, который закреплен на заслонке и находится во втором положении заслонки потока в непосредственной близости от стенки;
- второй магнит сцепления, который расположен в непосредственной близости от стенки во второй зоне;
- переключатель, который расположен во второй зоне и соединен со вторым магнитом сцепления так, что опрокидывание заслонки потока из первого положения во второе положение приводит в действие переключатель.
Изобретение обеспечивает возможность разумного комбинирования двух компонентов, а именно, головки переключателя ступеней нагрузки и детекторного устройства, например, в виде реле потока. Таким образом, упрощается конструкция трансформатора со ступенчатым регулированием напряжения под нагрузкой, поскольку бак расширения масла может быть смонтирован непосредственно на головке переключателя ступеней нагрузки. За счет расположения заслонки потока в отдельной зоне и связанного с этим отделения переключательного пространства во второй зоне сильно сокращается стоимость детекторного устройства. Поскольку переключатель во второй зоне больше не находится под маслом, то можно использовать здесь коммерчески доступный микропереключатель или т.п. Дорогостоящий проход, а также переключательные элементы, которые должны выдерживать влияния изолирующего масла (коррозия, давление, температура), также не требуются. При этом передача движений с помощью магнитных сцеплений является особенно стабильной и надежной.
Головка переключателя ступеней нагрузки может быть выполнена любым образом, предпочтительно в виде отлитого из металла фланца.
Первая зона может быть образована любым образом, предпочтительно с помощью литья или фрезерования в головке переключателя ступеней нагрузки.
Заслонка потока может быть выполнена любым образом и предпочтительно может быть механически соединена с первым магнитом сцепления непосредственно или через первый вал. Второй магнит сцепления во второй зоне может приводить в действие непосредственно или опосредованно один или несколько переключателей. Кроме того, каждое положение заслонки потока в первой зоне может обнаруживаться с помощью переключателя во второй зоне за счет соответствующего расположения магнитов сцепления.
Вторая зона может быть выполнена любым образом и образована в головке переключателя ступеней нагрузки или отдельно. При этом вторая зона может быть образована над первой зоной снаружи переключателя ступеней нагрузки, рядом и/или под первой зоной переключателя ступеней нагрузки, и/или снаружи переключателя ступеней нагрузки в трансформаторе со ступенчатым регулированием напряжения под нагрузкой и иметь отдельный корпус.
Приведение в действие переключателей может осуществляться любым образом, например, с помощью поворотного второго вала с кулачками для соответствующего переключателя. Кроме того, переключатели могут приводиться в действие с помощью перемещаемого предпочтительно линейно или радиально второго магнита сцепления или с помощью вала. В зависимости от выполнения переключатели в каждом положении могут быть замкнуты, соответственно приведены в действие, или разомкнуты, соответственно не приведены в действие. Так, например, при опрокидывании заслонки потока первый магнит сцепления может удаляться из непосредственной близости второго магнита сцепления, и тем самым может быть разомкнут, соответственно больше не быть приведенным в действие.
Переключатели могут быть выполнены любым образом, например, в виде микропереключателей, магнитных переключателей в атмосфере защитного газа, герконовых переключателей, переключателей качающегося типа, ртутных качающихся трубных переключателей, датчика сближения или датчика Холла.
Возможно, что заслонка потока имеет выемку, соответственно, диафрагму. Величина заслонки потока и выемки определяет, при какой скорость потока изолирующей текучей среды опрокидывается заслонка потока.
Возможно, со вторым магнитом сцепления механически соединено через второй вал возвратное приспособление, и за счет приведения в действие возвратного приспособления первый магнит сцепления и тем самым заслонка потока может опрокидываться из второго положения в первое положение с помощью второго магнита сцепления.
Возможно, что возвратное приспособление выполнено на заслонке потока, и за счет приведения в действие возвратного приспособления заслонка потока может опрокидываться из второго положения в первое положение.
В зависимости от варианта выполнения, возвратное приспособление расположено в первой или во второй зоне и служит для непосредственного или опосредованного возврата заслонки потока из первого положения во второе положение.
Согласно второму аспекту изобретения, предлагается переключатель ступеней нагрузки, содержащий
- головку переключателя ступеней нагрузки, которая выполнена в соответствии с первым аспектом изобретения;
- цилиндр, который на первой стороне соединен с головкой переключателя ступеней нагрузки,
- крышку, которая соединена с головкой переключателя ступеней нагрузки;
- дно, которое соединено с цилиндром на второй стороне, лежащей противоположно первой стороне;
- переключатель нагрузки в цилиндре;
- изолирующую текучую среду в цилиндре.
Цилиндр предпочтительно выполнен из стекловолоконного композитного материала. Внутри цилиндра расположен переключатель нагрузки, который предпочтительно имеет вакуумные дугогасительные камеры, промежуточные резисторы переключателя ответвлений обмоток и механические контакты. Изолирующая текучая среда предпочтительно является минеральным или синтетическим маслом.
Пояснения к одному из аспектов изобретения, в частности к отдельным признакам этого аспекта, справедливы, соответственно, также по аналогии для других аспектов изобретения.
Ниже приводится в качестве примера более подробное пояснение вариантов выполнения изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. Однако вытекающие из этого отдельные признаки не ограничиваются отдельными вариантами выполнения, а могут быть соединены, соответственно, комбинированы с другими указанными выше признаками и/или с отдельными признаками других вариантов выполнения. Показанные на чертежах подробности служат лишь для пояснения и не должны рассматриваться в качестве ограничения. Приведенные в формуле изобретения обозначения позиций не должны ограничивать объем защиты изобретения и приведены лишь для обозначения показанных вариантов выполнения.
На чертежах изображено:
фиг. 1 - трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения под нагрузкой с переключателем ступеней нагрузки, который содержит головку переключателя ступеней нагрузки, согласно первому варианту выполнения;
фиг. 2 - разрез части головки переключателя ступеней нагрузки из фиг. 1, в увеличенном масштабе;
фиг. 3а - разрез по линии А на фиг. 2 головки переключателя ступеней нагрузки из фиг. 1, которая имеет первый вариант выполнения детекторного устройства;
фиг. 3b - аналогичный фиг. 3а разрез второго варианта выполнения головки переключателя ступеней нагрузки, которая содержит второй вариант выполнения детекторного устройства;
фиг. 4а - часть первого варианта выполнения детекторного устройства, которое встроено в головку переключателя ступеней нагрузки из фиг. 3а, в изометрической проекции;
фиг. 4b - часть первого варианта выполнения детекторного устройства из фиг. 4а, которое встроено в головку переключателя ступеней нагрузки из фиг. 3b, в изометрической проекции;
фиг. 5а - разрез по линии А на фиг. 2 головки переключателя ступеней нагрузки из фиг. 1, которая содержит второй вариант выполнения детекторного устройства;
фиг. 5b - разрез, аналогичный фиг. 5а, третьего варианта выполнения головки переключателя ступеней нагрузки;
фиг. 6а - часть второго варианта выполнения детекторного устройства, которое встроено в головку переключателя ступеней нагрузки из фиг. 5а, в изометрической проекции;
фиг. 6b - часть детекторного устройства из фиг. 6а, которое встроено в головку переключателя ступеней нагрузки из фиг. 5b.
На фиг. 1 схематично показан трансформатор 40 со ступенчатым регулированием напряжения с регулировочной обмоткой и основной обмоткой 41. Внутрь трансформатора 40 выступает сверху переключатель 10 ступеней нагрузки, который содержит головку 20 переключателя ступеней нагрузки в соответствии с первым вариантом выполнения, цилиндр 11, крышку 13 и дно 14. Цилиндр 11 состоит предпочтительно из смеси стекловолокна с пластмассой или другого изолирующего материала. Переключатель 10 ступеней нагрузки закреплен с помощью головки 20 переключателя ступеней нагрузки на крышке 42 трансформатора 40. Переключатель 10 ступеней нагрузки на своей первой, верхней стороне 12 снабжен крышкой 13, а на своей второй, нижней стороне 15 закрыт дном 14. Во внутреннем пространстве 19 переключателя 10 ступеней нагрузки расположен блок 16 переключения нагрузки. Он может иметь, например, механические переключательные контакты, вакуумные дугогасительные камеры, промежуточные резисторы переключателя ответвлений обмоток и т.д. Снаружи на трансформаторе 40 расположен бак 43 для расширения масла. Находящаяся в переключателе ступеней нагрузки изолирующая текучая среда 17 гидравлически соединена через первую зону 21 в головке 20 переключателя ступеней нагрузки с баком 43 для расширения масла. Изолирующая текучая среда 17 предпочтительно является минеральным маслом или синтетическим маслом. Также трансформатор 40 заполнен внутри изолирующей текучей средой 17. Для приведения в действие блока 16 переключения нагрузки через крышку 13 проходит приводной вал 44, который приводится в движения, например, с помощью электродвигателя 45. Переключатель 10 ступеней нагрузки может быть выполнен в виде переключателя нагрузки с селектором или в виде нагрузочного селектора. В зависимости от вида переключателя 10 ступеней нагрузки, под дном 14 может быть расположен селектор ступеней для точного регулирования с или без предварительного селектора. Переключатель 10 ступеней нагрузки соединен через провода 46 с регулировочной обмоткой/основной обмоткой 41. Обмотки показаны здесь лишь схематично. В зависимости от конструкции трансформатора, одна или несколько обмоток расположены на одном или нескольких сердечниках. Обмотки окружены изолирующей текучей средой 17.
На фиг. 2 показана в разрезе первая зона 21 головки 20 переключателя ступеней нагрузки в первом варианте выполнения с частью детекторного устройства 39. В первой зоне 21 расположена заслонка 24 потока, которая установлена с возможностью поворота на валу 28. Заслонка 24 потока находится в первом положении 24А. За счет установки на валу 28 заслонка 24 потока может опрокидываться из первого положения 24А во второе положение 24В. Опрокидывание происходит на основании быстрого нарастания давления изолирующей текучей среды 17 во внутреннем пространстве 19 переключателя 10 ступеней нагрузки. При этом изолирующая текучая среда 17 вытекает из внутреннего пространства 19 (в направлении 18 потока) переключателя 10 ступеней нагрузки через первую зону и фланец 48 в бак 43 расширения масла.
На фиг. 3а схематично показан разрез по линии А на фиг. 2 головки 20 переключателя ступеней нагрузки в первом варианте выполнения, которая содержит первый вариант выполнения детекторного устройства 39. Первая зона 21 (масляное пространство) отделено стенкой 22 от второй зоны 23 (коммутационное пространство). В этом варианте выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки обе зоны образованы в головке 20 переключателя ступеней нагрузки. Заслонка 24 механически соединена через вал 28 с первым магнитом 25 сцепления в непосредственной близости к стенке 22. Во второй зоне 23 в непосредственной близости от стенки 22 расположен второй магнит 26 сцепления. Второй магнит 26 сцепления соединен через второй вал 29 с переключателями 27 через показанные на фиг. 4а кулачки 33. В этом варианте выполнения при опрокидывании заслонки 24 потока из первого положения 24а во второе положение 24В, первый вал и первый магнит 25 сцепления поворачиваются. Это поворотное движение магнитно передается через стенку 22 на второй магнит 26 сцепления и второй вал 29, так что приводится в действие переключатели 27, когда заслонка 24 потока достигнет второго положения 24В. Зоны положения между первым и вторым положением могут контролироваться, соответственно, образовываться с помощью любого большого количества переключателей. Переключатели 27 могут быть выполнены в виде микропереключателей, магнитных переключателей в атмосфере защитного газа, герконовых переключателей, переключателей качающегося типа, ртутных качающихся трубных переключателей, датчиков сближения или датчиков Холла.
На фиг. 3b схематично показана в увеличенном масштабе головка 20 переключателя ступеней нагрузки, которая выполнена в соответствии со вторым вариантом выполнения и содержит первый вариант выполнения детекторного устройства 39. Первая зона 21 отделена стенкой 22 от второй зоны 23. В этом варианте выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки первая зона 21 образована в головке 20 переключателя ступеней нагрузки, однако вторая зона 23 расположена снаружи головки 20 переключателя ступеней нагрузки. Кроме того, детекторное устройство 39 по сравнению с первым вариантом выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки повернуто на 90° вверх. Вторая зона 23 может быть расположена снаружи вблизи крышки 13 или же внутри трансформатора 40 и иметь собственный корпус. Заслонка 24 потока механически соединена через вал 28 с первым магнитом 25 сцепления, который расположен в непосредственной близости от стенки 22. Во второй зоне 23 в непосредственной близости от стенки 22 расположен второй магнит 26 сцепления. Второй магнит 29 сцепления соединен через второй вал 29 с одним или несколькими переключателями 27. Здесь также при опрокидывании заслонки 24 потока из первого положения 24А во второе положение 24В поворачивается первый вал 28 и первый магнит 25 сцепления. Это поворотное движение магнитно передается через стенку 22 на второй магнит 26 сцепления и второй вал 29, так что переключатели 27 приводятся в действие с помощью изображенных на фиг. 4а возможных кулачков 33. В этом варианте выполнения переключатели 27 приводятся в действие, когда заслонка 24 потока достигает второго положения 24В.
На фиг. 4а и 4b показана в двух видах часть первого варианта выполнения детекторного устройства 39. Второй вал 29 взаимодействует с двумя переключателями 27. При этом на втором валу 29 образовано несколько кулачков 33, которые приводят в действие переключатели 27. Возвратное приспособление 32 образовано на одном конце второго вала 29. За счет приведения его в действие, т.е. за счет поворота, заслонка поворота с помощью обоих магнитов 25, 26 сцепления опрокидывается из второго положения 24В обратно в первое положение 24А. При этом заслонка 24 потока опрокидывается изолирующей текучей средой 17 при заданном направлении 18 потока. За счет величины выемки 30, называемой также диафрагмой, и величины заслонки потока можно задавать подлежащую обнаружению скорость потока, при которой заслонка 24 потока опрокидывается, соответственно, приводится в движение.
На фиг. 5а показана схематично в увеличенном масштабе часть головки 20 переключателя ступеней нагрузки, которая выполнена в соответствии с третьим вариантом выполнения и содержит второй вариант выполнения детекторного устройства 39. Первая зона 21 отделена стенкой 22 от второй зоны 23. В этом варианте выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки, так же как и в первом варианте выполнения, обе зоны образованы в головке 20 переключателя ступеней нагрузки. Заслонка 24 потока установлена на валу 28. В этом варианте выполнения детекторного устройства 39 первый магнит 25 сцепления механически соединен с заслонкой 24 потока. Во второй зоне 23 в непосредственной близости от стенки 22 расположен второй магнит 26 сцепления. Второй магнит 26 сцепления соединен здесь, например, через второй вал 29 с переключателем 27. В этом варианте выполнения при опрокидывании заслонки 24 потока первый магнит 25 сцепления перемещается из первого положения 24А во второе положение 24В, которое находится в непосредственной близости от стенки 22. Во втором положении 24В первый магнит 25 сцепления действует через стенку 22 на второй магнит 26 сцепления, который выполняет предпочтительно линейное движение и тем самым непосредственно или через второй вал 29 приводит в действие переключатель 27. Приведение в действие переключателя происходит за счет нажатия, соответственно, тяги второго магнита 26 сцепления. В принципе возможно также, что в первом положении заслонки 24 потока приводятся в действие переключатели 27 во второй зоне 23, и при опрокидывании во второе положение 24В больше не происходит приведение в действие переключателя 27.
На фиг. 5b схематично показана в увеличенном масштабе головка 20 переключателя ступеней нагрузки, которая образована в соответствии с четвертым вариантом выполнения и содержит второй вариант выполнения детекторного устройства 39. Первая зона 21 отделена стенкой 22 от второй зоны 23. В этом варианте выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки, так же как и во втором варианте выполнения, первая зона 21 образована в головке 20 переключателя ступеней нагрузки, но вторая зона 23 расположена снаружи головки 20 переключателя ступеней нагрузки. Кроме того, детекторное устройство 39 по сравнению с третьим вариантом выполнения головки 20 переключателя ступеней нагрузки повернуто на 90° вверх. Вторая зона 23 может быть расположена снаружи вблизи крышки 13 или же внутри трансформатора 40. Заслонка 24 потока механически соединена через вал 28 с первым магнитом 25 сцепления, который расположен в непосредственной близости от стенки 22. Во второй зоне 23 аналогичным образом в непосредственной близости от стенки 22 расположен второй магнит 26 сцепления. Второй магнит 26 сцепления соединен здесь, например, также через второй вал 29 с переключателем 27. Здесь также при опрокидывании заслонки 24 потока первый магнит 25 сцепления перемещается из первого положения 24А во второе положение 24В, которое находится в непосредственной близости от стенки 22. Во втором положении 24В первый магнит 25 сцепления воздействует через стенку 22 на второй магнит 26 сцепления, который предпочтительно выполняет линейное движение и тем самым приводит в действие переключатель 27 непосредственно или через второй вал 29. Приведение в действие переключателя происходит посредством нажатия или тяги второго магнита 26 сцепления. В принципе возможно также, что в первом положении заслонка 24 потока приводит в действие переключатели 27 во второй зоне 23, и при опрокидывании во второе положение 24 больше не происходит приведения в действие переключателя 27.
На фиг. 6а и 6b показана в двух видах часть второго варианта выполнения детекторного устройства 39. На заслонке 24 потока, которая установлена с возможностью поворота на первом валу 28, расположен первый магнит 25 сцепления. При опрокидывании заслонки 24 потока течением изолирующей текучей среды 17 в направлении 18 потока, первый магнит 25 сцепления переводится из первого положения 24А во второе положение 24В. Во втором положении 24В первый магнит 25 сцепления воздействует через стенку 22 на второй магнит 28 сцепления во второй зоне 23 и приводит в действие переключатели 27.
Перечень позиций
10 Переключатель ступеней нагрузки
11 Цилиндр
12 Первая сторона 10
13 Крышка
14 Дно
15 Вторая сторона 10
16 Переключатель нагрузки
17 Изолирующая текучая среда
18 Направление потока
19 Внутреннее пространство 10
20 Головка переключателя ступеней нагрузки
21 Первая зона (масляное пространство)
22 Стенка
23 Вторая зона (коммутационное пространство)
24 Заслонка потока
24А/24В Первое/второе положение 24
25 Первый магнит сцепления
26 Второй магнит сцепления
27 Переключатель
28 Первый вал
29 Второй вал
30 Выемка, диафрагма
31 Штифт
32 Возвратное приспособление
33 Кулачок
39 Детекторное устройство
40 Трансформатор со ступенчатым регулированием напряжения под нагрузкой
41 Основная обмотка/регулировочная обмотка
42 Крышка трансформатора
43 Бак для расширения масла
44 Приводной вал
45 Электродвигатель
46 Провода
47 Селектор ступеней для точного регулирования/предварительный селектор
48 Фланец трубопровода