开关设备 |
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| 申请号 | CN201380027792.5 | 申请日 | 2013-04-26 | 公开(公告)号 | CN104364864A | 公开(公告)日 | 2015-02-18 |
| 申请人 | 西门子公司; | 发明人 | J.鲍施; M.海因茨; R.施密德; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提出了将用电设备或者发 电机 (例如 风 力 发电设备)借助 开关 设备(106)与馈电线(102)、例如配 电网 的环状 导线 连接。为此，开关设备具有晶闸管回路(111)，其与断路开关(109)并联连接并且将开关设备的 变压器 (113)与馈电线连接。由此可以实现高效的断路开关，其可以依据用电设备和发电机的功率而被确定尺寸。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种开关设备(106)，其具有与断路开关(109)并联地布置的晶闸管回路(111)，并且具有变压器(113)，所述变压器的初级侧通过由所述晶闸管回路(111)和所述断路开关(109)构成的并联电路与馈电线(102)连接，其中，所述变压器(113)的次级侧被设置用于连接发电机或用电设备。 |
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| 说明书全文 | 开关设备技术领域背景技术[0002] 图1示出了具有环状电路的配电网的示意性片段。在此，电能流通过环或环状线缆102传导，在所述环或环状线缆102上连接了用于进行进一步供电和配电的支路。这些支路作为开关设备实现。在图1中示出的布置中，将这些开关设备称为环状线缆开关设备101或者环状开关设备(英语：Ring Main Unit，环网柜)。环状线缆102连接到配电设备 105。 [0003] 这样的环状线缆开关设备101通常具有三个连接点103，其中，两个属于环，而一个连接点与用电设备或者发电机连接。还已知仅具有两个连接点的构造。 [0004] 作为变形方案，还存在具有多于一个支路的环状线缆开关设备101。所有设备的共同点是，支路至少具有适合于断开流动的电流的装置104。该断开通常通过断路器(Leistungsschalter)或者负载断路开关来实现。在中高压应用领域中，在这样的电路中经常使用具有断路器和断路开关的复杂构造。在此，断路器经常表示最大、最重和最复杂的单个部件，特别是当开关设备作为气体绝缘的开关设备实现时。 [0005] 这导致部分使用空气绝缘技术或者还使用SF6气体绝缘技术实现的昂贵的构造。 [0006] 例如，风力发电设备经常通过环状线缆开关设备101连接到供电网。这样的环状线缆开关设备101例如位于风力发电设备塔的足部。然而，根据开关设备的电压水平、电路和大小，为此需要附加建筑。特别是在离岸风场和高电压(33kV或者66kV)的情况下，利用目前的技术的空间要求是巨大的；这也由于局部条件而成为问题。 [0007] 从WO 2010/072622 A1已知一种基于一个或更多个机械开关的用于中低压变压器的步进开关。在进行切换时，电流通过半导体开关传导，以确保自由断开。WO2010/072622A1也没有公开用于变压器的初级侧的断路开关的有效的可能性。 发明内容[0008] 本发明要解决的技术问题是避免上述缺点，特别是提供一种用于环状线缆开关设备的有效的方法。 [0010] 为了解决上述技术问题，提出了一种开关设备，其具有与断路开关并联地布置的晶闸管回路，并且具有变压器，所述变压器的初级侧通过由晶闸管回路和断路开关构成的并联电路与馈电线连接，其中，所述变压器的次级侧被设置用于连接发电机或用电设备。 [0011] 由此，能够实现发电机或者用电设备从馈电线的有效的电断开。考虑到过电压，断路开关优选具有一定的强度(Festigkeit)(例如根据标准IEC62271)。例如，晶闸管回路能够被灵活地匹配或者被设计用于直至4000A的电流。由此，所述开关设备能够有针对性地与连接的发电机、例如风力发电设备的功率匹配。这使开销、成本、所需的部件以及需要的安装空间显著减少。正好对于风轮机的连接，由此能够有针对性地将小尺寸的开关设备与风轮机(对于一个或者必要时多个风轮机)一起安装。 [0012] 特别的是，次级侧电路也可以具有至少一个开关设备。 [0013] 一个扩展方案是，晶闸管回路被构造为进行自关断。 [0014] 由此简化了对晶闸管回路的控制。 [0015] 另一个扩展方案是，晶闸管回路包括两个反并联连接的晶闸管元件。 [0016] 此外，一个扩展方案是，每个晶闸管元件包括至少一个晶闸管或者晶闸管的至少一个并联和/或串联电路。 [0017] 此外，其它电构造元件可以与晶闸管结合使用。 [0018] 作为晶闸管的替代，也可以使用可关断半导体开关，特别是晶体管、GTO(Gate Turn-off Thyristor：栅极关断晶闸管)或者IGCT(Integrated Gate Commutated Transistor：集成栅极换向晶体管)。 [0020] 一个扩展方案是，除了所述断路开关之外，在晶闸管回路的支路中还布置另一个断路开关。 [0021] 一个扩展方案是，所述开关设备是环状线缆开关设备，并且所述馈电线是配电网的环状导线。 [0022] 另一个扩展方案是，所述断路开关是气体绝缘的断路开关、真空断路开关或者空气断路开关。 [0023] 特别地，一个扩展方案是，对所述断路开关和/或所述晶闸管回路的控制借助控制装置进行。 [0025] 例如，控制装置可以包括保护继电器(Schütze)、继电器和开关元件如旋转开关的组合，或者也可以构造为例如用于通过主控台进行远程控制的数字控制单元。控制装置可以用于在发生电网故障、例如短路时自动断开电流，或者有针对性地进行切换，以便主动影响环状线缆中的负载电流。 [0026] 此外，一个扩展方案是，开关设备与发电机或者与用电设备连接，并且发电机或用电设备借助开关设备能从馈电线断开或者能够与馈电线连接。 [0027] 此外，一个扩展方案是，变压器的次级侧能通过转换开关或者多点转换开关与发电机或用电设备连接。 [0028] 关于与多点转换开关相关的其它细节，参考开头提及的文献WO 2010/072622 A1。 [0029] 在附加扩展方案的范围内，设置另一晶闸管回路，借助该晶闸管回路，能至少暂时将转换开关或多点转换开关旁路。 [0030] 开头提及的技术问题还通过一种开关设备的操作方法来解决，所述开关设备具有与断路开关并联地布置的晶闸管回路，其中，所述晶闸管回路和所述断路开关通过馈电线与变压器的初级侧连接，其中，在所述断路开关的开关操作之前所述晶闸管回路被切换为导通，其中，断开所述断路开关，其中，将所述晶闸管回路切换为隔离。 [0031] 特别是，将所述晶闸管回路接通，以便在断路开关转换期间承受负载电流。 [0032] 一个扩展方案是，在断路开关断开时，电流完全通过导通的晶闸管回路传导。 [0033] 一个构造是，测量通过断路开关和/或通过晶闸管回路的电流。 [0035] 结合下面结合附图详细说明的对实施例的示意性描述，上面描述的本发明的性质、特征和优点以及实现这些的方式将变得更清楚并且更容易理解。在此，为了清楚请见，可能对相同或者功能相同的元件提供相同的附图标记。 [0036] 其中： [0037] 图2示出了示意性环状电路，其除了图1的图示之外，还具有环状线缆开关设备106，其相对于环状线缆开关设备101被有利地构造； [0038] 图3作为对图2的补充示出了环状线缆开关设备106的详细结构； [0039] 图4作为对图2和图3的补充示出了环状线缆开关设备的结构，其中在晶闸管回路的支路中具有附加的断路开关。 具体实施方式[0040] 图2示出了示意性环状电路，其除了图1的图示之外，还具有环状线缆开关设备106。在此，环状线缆开关设备106可以作为环状线缆开关设备101的替代来实现。如下面将详细说明的，相对于环状线缆开关设备101，环状线缆开关设备106具有一些优点。 [0041] 由此，断开(Unterbrechung)104(例如断路器)被简化，这使得能够实现环状线缆开关设备106的明显更有效的结构和使用。 [0042] 图3作为对图2的补充示出了环状线缆开关设备106的详细结构。 [0043] 由此，提出了开关单元107，其具有与晶闸管回路111组合的使得能够实现安全隔离的断路开关109。有利的是，断路开关与晶闸管回路111并联地布置。开关单元107使得次级侧能够从环状线缆102有效地断开。 [0044] 断路开关109可以作为简单的开关实现，或者如在图3中所示出的，设置有附加的接地功能112。与接地功能112组合，断路开关109提供如下开关状态：接通、断开和接地。有利的是，断路开关109作为机械开关实现。 [0045] 在变压器113的次级侧108设置了多点转换开关110，其与晶闸管回路114并联地布置。 [0046] 就在断路开关109的开关操作之前或者就在多点转换开关110的开关操作之前，晶闸管回路111至少对于断路开关109的开关操作的持续时间被触发并且由此导通。在断路开关109的开关操作结束之后，晶闸管回路111又被隔离。 [0047] 通过提出的开关单元107，能够弃用断路器或者负载断路开关(与图1中的装置104相比)。也能够与次级侧108的多点转换开关110的部分在功能上相同地使用相应的晶闸管回路111。 [0048] 图4作为对图2和图3的补充示出了环状线缆开关设备106的结构，其中，在这种情况下开关单元107在晶闸管回路111的支路中具有附加的断路开关115。 [0049] 通过提出的解决方案，降低了所需的部件的复杂度和数量。 [0051] 虽然通过至少一个示出的实施例进一步详细说明和描述了本发明，但是本发明不限于此，本领域技术人员由此可以得出其它变形方案，而不脱离本发明的保护范围。 |
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