專利名稱：多相開關(guān)系統(tǒng)及具有這種開關(guān)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明以多相開關(guān)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，其中每條相導(dǎo)線都置于封裝件中，依據(jù)各相導(dǎo)線彼此絕緣的原則處于發(fā)電機(jī)輸出線中，與第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組一起裝在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)變壓器之間。
在這種情況下，本發(fā)明涉及例如DE-C2-3329404的先有技術(shù)結(jié)果。在這個(gè)專利公報(bào)中，闡述了裝在發(fā)電機(jī)輸出線中的多相開關(guān)系統(tǒng)，其中，每條相導(dǎo)線都裝在圓柱形的金屬封裝件中，與各種情況下的一個(gè)發(fā)電機(jī)開關(guān)，一個(gè)接地開關(guān)及一個(gè)電流變壓器一起設(shè)在圓柱軸上。為了執(zhí)行特定的開關(guān)功能，例如那些在含有這樣開關(guān)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)裝置中發(fā)電機(jī)的啟動和/或制動期間所執(zhí)行的功能，開關(guān)系統(tǒng)還需要附加的負(fù)載斷路開關(guān)和/或裝在封裝件外面的測量及保護(hù)組件。具有用于啟動設(shè)在氣體渦輪機(jī)系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)裝置已公開在例如聯(lián)合循環(huán)動力工廠(Combined-CyclePowerPlants)系列KA11和KA13文件的
圖10中，公開號為No.CH-KW2009E，由申請人發(fā)布。除了含有發(fā)電機(jī)開關(guān)的開關(guān)系統(tǒng)外，此發(fā)電機(jī)裝置還需要一斷路開關(guān)或負(fù)載斷路開關(guān)，經(jīng)此開關(guān)，才能供給發(fā)電機(jī)與變頻器匹配的啟動電流。
相應(yīng)地，本發(fā)明的一個(gè)目的就是如權(quán)利要求1所限定的開發(fā)一個(gè)開始闡述的那樣的開關(guān)系統(tǒng)，即不管簡便緊湊否、節(jié)省空間如何、相絕緣結(jié)構(gòu)怎樣，實(shí)際上就是要它能完成發(fā)電機(jī)裝置中所出現(xiàn)的各種開關(guān)、保護(hù)和測量功能。本發(fā)明的目的也同時(shí)規(guī)定了一個(gè)含有這種開關(guān)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)裝置，其中發(fā)電機(jī)裝置要求以特別可靠及節(jié)約成本的方式完成發(fā)電機(jī)的啟動。
依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)的不同之處在于，它甚至可以在工廠里作為一個(gè)組件而產(chǎn)生和被測試，該組件隨時(shí)可以裝運(yùn)而且它滿足在發(fā)電機(jī)裝置中必須保證的所有開關(guān)、保護(hù)及測量功能。在安裝現(xiàn)場，依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)能夠以極簡單的方式集裝到發(fā)電機(jī)的輸出線中，以便僅僅通過連接相導(dǎo)線及焊接封裝件而基本保證精密度。開關(guān)系統(tǒng)很容易輸送，因?yàn)閱为?dú)各相制成便攜緊湊的封裝件，而且很容易裝在各相共用的支撐架上。各單個(gè)封裝件利用空氣間隙彼此分隔，以便開關(guān)系統(tǒng)和要被保護(hù)的發(fā)電機(jī)裝置都受到保護(hù)，而且能夠抗御故障發(fā)生。整個(gè)封裝件回路電流經(jīng)開關(guān)系統(tǒng)的封裝件流動。大大減小了開關(guān)系統(tǒng)附近不期望的雜散磁場。
在含有這樣的開關(guān)系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)裝置情況下，可以省略發(fā)電機(jī)和啟動器件之間的斷路開關(guān)或負(fù)載斷路開關(guān)，這是因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)輸出線中所設(shè)的開關(guān)設(shè)備能夠既完成從發(fā)電機(jī)至網(wǎng)絡(luò)的連接，又完成發(fā)電機(jī)至啟動器件的連接。當(dāng)在發(fā)電機(jī)和開關(guān)設(shè)備之間設(shè)有發(fā)電機(jī)開關(guān)時(shí)，發(fā)電機(jī)裝置能以特別有利的方式工作，這是因?yàn)樵趩悠陂g，從啟動器件送到發(fā)電機(jī)的電流以及在制動期間發(fā)電機(jī)發(fā)出的電流現(xiàn)在都由發(fā)電機(jī)的開關(guān)直接轉(zhuǎn)換了。在這種情況下，在發(fā)電機(jī)的啟動和/或制動期間的保護(hù)，(提供該保護(hù)用以發(fā)電機(jī)的連續(xù)工作并且有發(fā)電機(jī)開關(guān)作為中心組件)也作用于含有啟動器件和/或制動器件的電路中。因此，啟動器件和/或制動器件不用額外的費(fèi)用針對不允許的操作型式和通過發(fā)電機(jī)開關(guān)的短路輸入而受到保護(hù)。
在下文中，參照附圖將詳細(xì)闡述本發(fā)明的典型實(shí)施例及由此能夠獲得的優(yōu)越性。
本發(fā)明的更圓滿的評價(jià)以及許多附帶的優(yōu)點(diǎn)很容易獲得，同樣參照如下的詳細(xì)闡述，與附圖聯(lián)系起來將得到更好的理解。其中圖1示出依據(jù)本發(fā)明的多相開關(guān)系統(tǒng)的第一實(shí)施例的透視圖;
圖2示出一僅表示發(fā)電機(jī)裝置的一相，具有依據(jù)圖1的開關(guān)系統(tǒng)并具有發(fā)電機(jī)啟動器件的大為簡化的電路圖;
圖3示出一僅表示發(fā)電機(jī)裝置的一相，具有依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)的第二實(shí)施例以及啟動發(fā)電機(jī)器件的發(fā)電機(jī)裝置的大為簡化的電路圖;以及圖4示出僅表示發(fā)電機(jī)裝置一相，具有依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)的第三實(shí)施例并具有啟動發(fā)電機(jī)器件的發(fā)電機(jī)裝置大為簡化的電路圖。
現(xiàn)在參照附圖，在這幾個(gè)視圖中，同樣的參考號表示相同的或相應(yīng)的部件，圖1所示的開關(guān)系統(tǒng)1可以裝在發(fā)電機(jī)(未示出)和電源和/或配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器(同樣未示出)之間的發(fā)電機(jī)輸出線2之間。開關(guān)系統(tǒng)包括3但可能更多的封裝件3、4、5，它們互相平行對準(zhǔn)，它們是金屬導(dǎo)電性的，用于傳輸回路(return)電流并且在所有情況下分別固定發(fā)電機(jī)輸出線2中的三相導(dǎo)線L1、L2及L3的其中一個(gè)。每個(gè)封裝件3、4、5在任何情況下都由兩個(gè)封裝元件31、32;41、42;51、52構(gòu)成，他們分別處于相導(dǎo)線L1、L2、L3中，并且做成箱形。
裝在發(fā)電機(jī)一側(cè)的封裝元件31、41、51組成第一局部開關(guān)系統(tǒng)并且在任何情況下至少含有一個(gè)發(fā)電機(jī)開關(guān)并有可能含有更多的開關(guān)設(shè)備，例如接地開關(guān)和/或斷路開關(guān)以及其它組件，如電流變壓器和電壓轉(zhuǎn)換器和/或其它傳感器、抑制器和/或保護(hù)一個(gè)或多個(gè)變壓器的電容。
裝在變壓器一側(cè)的封裝元件32、42、52組成第二局部開關(guān)系統(tǒng)并且在任何情況下含有至少有兩個(gè)開關(guān)點(diǎn)的更多的開關(guān)設(shè)備或開關(guān)設(shè)備組，同樣可能含有更多的開關(guān)設(shè)備和/或更多的附加組件，如電流變壓器和電壓轉(zhuǎn)換器、抑制器和/或保護(hù)電容。
為每一相提供的封裝元件31、32;41，42;51，52有可能做成完整的封裝元件。此完整封裝件則既含有發(fā)電機(jī)開關(guān)也含有更多的開關(guān)設(shè)備或開關(guān)設(shè)備組以及附加組件。根據(jù)需要，開關(guān)系統(tǒng)的順序可以顛倒。
封裝元件例如51、52在任何情況下都含有較低位置的封裝部件例如511、521，它們位于支撐架6上并且有兩個(gè)連接相導(dǎo)線的開口，例如L3，它裝在圓柱軸上發(fā)電機(jī)輸出線2的圓柱狀的封裝件例如13上，還有一個(gè)封蓋，如512、522，它們是可拆卸地連到較低的封裝部件如511、521上。開關(guān)系統(tǒng)1的所有組件如發(fā)電機(jī)開關(guān)，另外的開關(guān)設(shè)備或具有至少兩個(gè)開關(guān)點(diǎn)的開關(guān)設(shè)備組以及附加組件都安裝在較低的封裝部件如511、521上，在封蓋如512、522打開以后很容易取放，以便于檢查和安裝。裝在變壓器一側(cè)的封裝部件例如521在未示出的后側(cè)還有一開口，用來穿通封裝件外面的設(shè)備的電源線，亦未示出，用來啟動和/或制動發(fā)電機(jī)。
圖2示出在發(fā)電機(jī)裝置中開關(guān)系統(tǒng)1的電路圖，用一單相表示，與相導(dǎo)線L3相關(guān)?？梢钥闯鲩_關(guān)板1的封裝件5是用在發(fā)電機(jī)7和網(wǎng)絡(luò)變壓器8之間的兩個(gè)封裝元件51、52裝配的。相導(dǎo)線L3穿到處于發(fā)電機(jī)輸出線之間的封裝件51里，導(dǎo)電地連到封裝件51中提供的發(fā)電機(jī)開關(guān)9的電流連接端。發(fā)電機(jī)開關(guān)9的另一電流接點(diǎn)以導(dǎo)電的方式連接連續(xù)的相導(dǎo)線L3至三位斷路開關(guān)10的動觸點(diǎn)100上，該開關(guān)10設(shè)在封裝件52中。除動觸點(diǎn)100外，三位斷路開關(guān)10還包括三個(gè)靜觸點(diǎn)101、102和103，它們均與相導(dǎo)線L3的各段有一系列的電連接，即L3連到網(wǎng)絡(luò)變壓器8，連到網(wǎng)絡(luò)提供的啟動器件21的電流接點(diǎn)20，連到開關(guān)系統(tǒng)1的框架或連到地或連到絕緣短路電路。在封裝元件51、52中還有充足的空間以裝配更多的附加組件200、202，例如更多的開關(guān)設(shè)備、電流變壓器和電壓轉(zhuǎn)換器、抑制器和/或保護(hù)電容。一個(gè)絕緣擋板50設(shè)在封裝元件51中用以加強(qiáng)在封裝元件52中執(zhí)行操作期間針對電沖擊的保護(hù)。
這種發(fā)電機(jī)裝置操作如下三位斷路開關(guān)10有三個(gè)開關(guān)位置，其中二個(gè)開路，一個(gè)閉合。
(1)在檢查裝置時(shí)，由動觸點(diǎn)100和靜觸點(diǎn)101形成的第一開關(guān)位置和由動觸點(diǎn)100和靜觸點(diǎn)102形成的第二開關(guān)位置開路。由動觸點(diǎn)100和靜觸點(diǎn)103構(gòu)成的第三開關(guān)位置則閉合。發(fā)電機(jī)7與網(wǎng)絡(luò)變壓器8和啟動器件21是隔離的，連接到三位斷路開關(guān)10的動觸點(diǎn)100的這段相導(dǎo)線L3則接地(在圖2中三位斷路開關(guān)10的這個(gè)位置用虛線表示)。絕緣擋板50作用于封裝元件51和52之間達(dá)到保護(hù)操作人員的目的。
(2)為加速發(fā)電機(jī)7，第三開關(guān)位置先開路，第二開關(guān)位置閉合(圖2中三位斷路開關(guān)10的這個(gè)位置用實(shí)線表示)同時(shí)發(fā)電機(jī)開關(guān)9開路。如前，發(fā)電機(jī)7與網(wǎng)絡(luò)變壓器8是隔離的。當(dāng)發(fā)電機(jī)開關(guān)9接通，發(fā)電機(jī)7與變頻器或啟動器件21背對背(BACK-to-BACK)啟動機(jī)器就接通。發(fā)電機(jī)7通過對啟動器件21適當(dāng)控制而加速。
(3)一旦發(fā)電機(jī)7達(dá)到足以滿足同步連接到網(wǎng)絡(luò)的速度，或能不用外接電源就進(jìn)一步加速，則通過打開發(fā)電機(jī)開關(guān)9使啟動器件21與發(fā)電機(jī)7隔離(圖2中的實(shí)線示出了三位斷路開關(guān)的這一位置)。
(4)接著打開第二開關(guān)，合上第一開關(guān)。發(fā)電機(jī)開關(guān)9現(xiàn)在與網(wǎng)絡(luò)變壓器8的一側(cè)連接上。(圖2中點(diǎn)線示出了三位斷路開關(guān)的這個(gè)位置)。
(5)合上發(fā)電機(jī)開關(guān)9，已加速的發(fā)電機(jī)7則同步連接到網(wǎng)絡(luò)上并經(jīng)過發(fā)電機(jī)開關(guān)9以及三位斷路開關(guān)10的第一開關(guān)位置饋送至網(wǎng)絡(luò)變壓器8。
(6)如果需要，通過采用適當(dāng)?shù)姆绞讲僮?，開關(guān)系統(tǒng)1可以把發(fā)電機(jī)7制動。為此，把從發(fā)電機(jī)7發(fā)送的電流經(jīng)過閉合的發(fā)電機(jī)開關(guān)9及三位斷路開關(guān)10通過靜觸點(diǎn)103，靜觸點(diǎn)103起隔離短路作用，構(gòu)成三相導(dǎo)線的星形點(diǎn)。
在圖3所示依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)1的另一個(gè)實(shí)施例的情況中，除三位斷路開關(guān)10或一相應(yīng)作用的開關(guān)設(shè)備組及發(fā)電機(jī)開關(guān)9之外，在封裝件5中的發(fā)電機(jī)輸出線2間還裝配有其結(jié)構(gòu)最好為兩位斷路開關(guān)的三個(gè)開關(guān)設(shè)備14，15，16。這些開關(guān)設(shè)備14，15，16可以在任何情況下交替地起不間斷絕緣體或接地器件的作用。結(jié)果，額外導(dǎo)致它可能相互獨(dú)立地作用于發(fā)電機(jī)裝置的任何組件，例如，發(fā)電機(jī)7、網(wǎng)絡(luò)變壓器8或發(fā)電機(jī)開關(guān)9。開關(guān)設(shè)備14、15、16的數(shù)量可以根據(jù)發(fā)電機(jī)裝置的需要增加或減少。
在圖4所示依據(jù)本發(fā)明的開關(guān)系統(tǒng)1的第三個(gè)實(shí)施例的情況中，三位斷路開關(guān)10或以相應(yīng)方式工作的開關(guān)設(shè)備組有一個(gè)能夠直接作用于發(fā)電機(jī)7的動觸點(diǎn)100，而沒有發(fā)電機(jī)開關(guān)9的中介。在本發(fā)明的該實(shí)施例情況下，在啟動器件21工作期間，附加的斷路開關(guān)同樣可省去，這是因如三位斷路開關(guān)10可以承接如下功能對于相導(dǎo)線L3用作一個(gè)不間斷絕緣體，將來自啟動器件21的電流通到發(fā)電機(jī)7，在制動期間，能使發(fā)電機(jī)的線圈繞組接地和/或短路。
發(fā)電機(jī)開關(guān)9的功能在這種情況下能由一高壓開關(guān)11承擔(dān)，此開關(guān)11接在網(wǎng)絡(luò)變壓器8的下游并連接網(wǎng)絡(luò)變壓器8，從而連接發(fā)電機(jī)7至網(wǎng)絡(luò)，或從那里隔離它們。
顯然，根據(jù)上述技術(shù)，本發(fā)明可能有許多改進(jìn)和變化。因此有必要理解在不超出隨后的權(quán)利要求范圍內(nèi)，本發(fā)明可以不象在此專門闡述的那樣來實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一多相開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，每相導(dǎo)線都裝在封裝件中，按照各相彼此分開而隔離，處于發(fā)電機(jī)輸出線間，把它與第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組連在一起裝在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)變壓器之間。其中，第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組至少有兩個(gè)開關(guān)位置，第一個(gè)位置在發(fā)電機(jī)和作用于網(wǎng)絡(luò)變壓器的開關(guān)系統(tǒng)的輸出之間，第二個(gè)位置在發(fā)電機(jī)和裝在封裝件之外的啟動器件之間，它可以在第一開關(guān)位置打開、第二開關(guān)位置閉合時(shí)有效地連接于發(fā)電機(jī)。
2.依據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于除在兩相導(dǎo)線的第一相中具有第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組外，還另有一發(fā)電機(jī)開關(guān)，它裝在封裝件中并且通過它，使網(wǎng)絡(luò)變壓器在第一開關(guān)位置閉合時(shí)能有效地與發(fā)電機(jī)進(jìn)入連接，在第二開關(guān)位置閉合時(shí)，使啟動器件能有效地與發(fā)電機(jī)進(jìn)入連接。
3.依據(jù)權(quán)利要求2的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，安裝在發(fā)電機(jī)輸出線間，除第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組及發(fā)電機(jī)開關(guān)外，有第二開關(guān)設(shè)備或第二開關(guān)設(shè)備組。
4.依據(jù)權(quán)利要求1至3之一的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，第一開關(guān)設(shè)備有一第三開關(guān)位置，它位于發(fā)電機(jī)和框架或地或一絕緣短路電路之間。
5.依據(jù)權(quán)利要求4的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，第一開關(guān)設(shè)備做成有一個(gè)動觸點(diǎn)片的三位斷路開關(guān)，此動觸點(diǎn)片是導(dǎo)電地與相導(dǎo)線連接，并且有三個(gè)靜觸點(diǎn)片。
6.依據(jù)權(quán)利要求5的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，三位斷路開關(guān)的動觸點(diǎn)與一導(dǎo)電地連接到相導(dǎo)線的靜觸點(diǎn)構(gòu)成第一開關(guān)位置，與一導(dǎo)電地連接到啟動器件的電流連接點(diǎn)的靜觸點(diǎn)形成第二開關(guān)位置，與一導(dǎo)電地接地或接開關(guān)系統(tǒng)框架或接以絕緣方式安裝的短路電路的靜觸點(diǎn)構(gòu)成第三開關(guān)位置。
7.依據(jù)權(quán)利要求5或6之一的開關(guān)板，其特征在于，開關(guān)系統(tǒng)包括兩部分開關(guān)系統(tǒng)，其第一部分開關(guān)系統(tǒng)至少包括發(fā)電機(jī)開關(guān)，第二部分開關(guān)系統(tǒng)至少包括三位斷路開關(guān)。
8.依據(jù)權(quán)利要求7的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，第二部分開關(guān)系統(tǒng)的封裝件有一啟動器件的電流連接點(diǎn)。
9.依據(jù)權(quán)利要求1至8之一的開關(guān)板，其特征在于，開關(guān)系統(tǒng)或每部分開關(guān)系統(tǒng)的封裝件都做成一盒狀的封裝元件并荷載回路電流。
10.依據(jù)權(quán)利要求9的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，封裝元件由一座落于支撐架上并含有二個(gè)開口以連接相導(dǎo)線用的封裝部件及一個(gè)封蓋組成，這個(gè)封蓋是可拆卸地連到封裝部件上的，并荷載回路電流。
11.依據(jù)權(quán)利要求1至10之一的開關(guān)系統(tǒng)，其特征在于，封裝件中除含有第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組外，還至少有一個(gè)附加組件，例如斷路器和/或接地開關(guān)、電流變壓器和/或電壓轉(zhuǎn)換器、抑制器和/或保護(hù)電容。
12.有一依據(jù)權(quán)利要求1的開關(guān)系統(tǒng)并且有一啟動發(fā)電機(jī)器件的發(fā)電機(jī)裝置，其中發(fā)電機(jī)最好選用氣體渦輪發(fā)電機(jī)裝配及水電發(fā)電機(jī)裝配，其特征在于，借助于第一開關(guān)設(shè)備或第一開關(guān)設(shè)備組，啟動器件的第一電流接點(diǎn)有效地接入網(wǎng)絡(luò)，且啟動器件的第二電流接點(diǎn)有效地與發(fā)電機(jī)連接。
13.依據(jù)權(quán)利要求12的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，第一開關(guān)設(shè)備包括至少兩個(gè)開關(guān)位置，這兩個(gè)開關(guān)位置有一個(gè)公共動觸點(diǎn)及在任何情況下的兩個(gè)靜觸點(diǎn)之一，兩個(gè)開關(guān)位置中，第一位置設(shè)在相導(dǎo)線間，第二位置設(shè)在第二電流連接點(diǎn)間。
14.依據(jù)權(quán)利要求13的發(fā)電機(jī)裝置，其特征在于，發(fā)電機(jī)開關(guān)裝在第一開關(guān)設(shè)備和發(fā)電機(jī)之間，且第一開關(guān)設(shè)備有一第三開關(guān)位置，這個(gè)開關(guān)位置由動觸點(diǎn)和第三靜觸點(diǎn)構(gòu)成，通過這個(gè)第三開關(guān)位置，當(dāng)發(fā)電機(jī)開關(guān)閉合，第一及第二開關(guān)位置打開時(shí)，發(fā)電機(jī)能夠有效地與地或開關(guān)系統(tǒng)的框架或一絕緣短路電路連接。
全文摘要
在多相開關(guān)系統(tǒng)中，每一相導(dǎo)線裝在發(fā)電機(jī)輸出線中，在發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)變壓器之間，與封裝件中的開關(guān)裝置連接在一起，封裝件由空氣隙隔離，各相導(dǎo)線彼此隔絕。利用至少兩個(gè)開關(guān)位置的開關(guān)裝置(三位斷路開關(guān))，這兩個(gè)開關(guān)位置中的第一個(gè)位于發(fā)電機(jī)和開關(guān)系統(tǒng)的作用于網(wǎng)絡(luò)變壓器的輸出之間，第二個(gè)位于發(fā)電機(jī)和啟動器件的電流接點(diǎn)之間，啟動器件在封裝件的外面，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)位置打開并且第二開關(guān)位置閉合時(shí)，啟動器件作用于發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02B13/02GK1078072SQ93104978
公開日1993年11月3日 申請日期1993年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月28日
發(fā)明者L·懷登霍恩 申請人:亞瑞亞·勃朗勃威力有限公司