專利名稱：多相開關系統(tǒng)及具有這種開關系統(tǒng)的發(fā)電機裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明以多相開關系統(tǒng)為基礎，其中每條相導線都置于封裝件中，依據(jù)各相導線彼此絕緣的原則處于發(fā)電機輸出線中，與第一開關設備或第一開關設備組一起裝在發(fā)電機和網絡變壓器之間。
在這種情況下，本發(fā)明涉及例如DE-C2-3329404的先有技術結果。在這個專利公報中，闡述了裝在發(fā)電機輸出線中的多相開關系統(tǒng)，其中，每條相導線都裝在圓柱形的金屬封裝件中，與各種情況下的一個發(fā)電機開關，一個接地開關及一個電流變壓器一起設在圓柱軸上。為了執(zhí)行特定的開關功能，例如那些在含有這樣開關系統(tǒng)的發(fā)電機裝置中發(fā)電機的啟動和/或制動期間所執(zhí)行的功能，開關系統(tǒng)還需要附加的負載斷路開關和/或裝在封裝件外面的測量及保護組件。具有用于啟動設在氣體渦輪機系統(tǒng)中的發(fā)電機的發(fā)電機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)電機開關的開關系統(tǒng)外，此發(fā)電機裝置還需要一斷路開關或負載斷路開關，經此開關，才能供給發(fā)電機與變頻器匹配的啟動電流。
相應地，本發(fā)明的一個目的就是如權利要求1所限定的開發(fā)一個開始闡述的那樣的開關系統(tǒng)，即不管簡便緊湊否、節(jié)省空間如何、相絕緣結構怎樣，實際上就是要它能完成發(fā)電機裝置中所出現(xiàn)的各種開關、保護和測量功能。本發(fā)明的目的也同時規(guī)定了一個含有這種開關系統(tǒng)的發(fā)電機裝置，其中發(fā)電機裝置要求以特別可靠及節(jié)約成本的方式完成發(fā)電機的啟動。
依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)的不同之處在于，它甚至可以在工廠里作為一個組件而產生和被測試，該組件隨時可以裝運而且它滿足在發(fā)電機裝置中必須保證的所有開關、保護及測量功能。在安裝現(xiàn)場，依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)能夠以極簡單的方式集裝到發(fā)電機的輸出線中，以便僅僅通過連接相導線及焊接封裝件而基本保證精密度。開關系統(tǒng)很容易輸送，因為單獨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。各單個封裝件利用空氣間隙彼此分隔，以便開關系統(tǒng)和要被保護的發(fā)電機裝置都受到保護，而且能夠抗御故障發(fā)生。整個封裝件回路電流經開關系統(tǒng)的封裝件流動。大大減小了開關系統(tǒng)附近不期望的雜散磁場。
在含有這樣的開關系統(tǒng)的發(fā)電機裝置情況下，可以省略發(fā)電機和啟動器件之間的斷路開關或負載斷路開關，這是因為在發(fā)電機輸出線中所設的開關設備能夠既完成從發(fā)電機至網絡的連接，又完成發(fā)電機至啟動器件的連接。當在發(fā)電機和開關設備之間設有發(fā)電機開關時，發(fā)電機裝置能以特別有利的方式工作，這是因為在啟動期間，從啟動器件送到發(fā)電機的電流以及在制動期間發(fā)電機發(fā)出的電流現(xiàn)在都由發(fā)電機的開關直接轉換了。在這種情況下，在發(fā)電機的啟動和/或制動期間的保護，(提供該保護用以發(fā)電機的連續(xù)工作并且有發(fā)電機開關作為中心組件)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用針對不允許的操作型式和通過發(fā)電機開關的短路輸入而受到保護。
在下文中，參照附圖將詳細闡述本發(fā)明的典型實施例及由此能夠獲得的優(yōu)越性。
本發(fā)明的更圓滿的評價以及許多附帶的優(yōu)點很容易獲得，同樣參照如下的詳細闡述，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)明的多相開關系統(tǒng)的第一實施例的透視圖;
圖2示出一僅表示發(fā)電機裝置的一相，具有依據(jù)圖1的開關系統(tǒng)并具有發(fā)電機啟動器件的大為簡化的電路圖;
圖3示出一僅表示發(fā)電機裝置的一相，具有依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)的第二實施例以及啟動發(fā)電機器件的發(fā)電機裝置的大為簡化的電路圖;以及圖4示出僅表示發(fā)電機裝置一相，具有依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)的第三實施例并具有啟動發(fā)電機器件的發(fā)電機裝置大為簡化的電路圖。
現(xiàn)在參照附圖，在這幾個視圖中，同樣的參考號表示相同的或相應的部件，圖1所示的開關系統(tǒng)1可以裝在發(fā)電機(未示出)和電源和/或配電網絡的變壓器(同樣未示出)之間的發(fā)電機輸出線2之間。開關系統(tǒng)包括3但可能更多的封裝件3、4、5，它們互相平行對準，它們是金屬導電性的，用于傳輸回路(return)電流并且在所有情況下分別固定發(fā)電機輸出線2中的三相導線L1、L2及L3的其中一個。每個封裝件3、4、5在任何情況下都由兩個封裝元件31、32;41、42;51、52構成，他們分別處于相導線L1、L2、L3中，并且做成箱形。
裝在發(fā)電機一側的封裝元件31、41、51組成第一局部開關系統(tǒng)并且在任何情況下至少含有一個發(fā)電機開關并有可能含有更多的開關設備，例如接地開關和/或斷路開關以及其它組件，如電流變壓器和電壓轉換器和/或其它傳感器、抑制器和/或保護一個或多個變壓器的電容。
裝在變壓器一側的封裝元件32、42、52組成第二局部開關系統(tǒng)并且在任何情況下含有至少有兩個開關點的更多的開關設備或開關設備組，同樣可能含有更多的開關設備和/或更多的附加組件，如電流變壓器和電壓轉換器、抑制器和/或保護電容。
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)電機開關也含有更多的開關設備或開關設備組以及附加組件。根據(jù)需要，開關系統(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上并且有兩個連接相導線的開口，例如L3，它裝在圓柱軸上發(fā)電機輸出線2的圓柱狀的封裝件例如13上，還有一個封蓋，如512、522，它們是可拆卸地連到較低的封裝部件如511、521上。開關系統(tǒng)1的所有組件如發(fā)電機開關，另外的開關設備或具有至少兩個開關點的開關設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。裝在變壓器一側的封裝部件例如521在未示出的后側還有一開口，用來穿通封裝件外面的設備的電源線，亦未示出，用來啟動和/或制動發(fā)電機。
圖2示出在發(fā)電機裝置中開關系統(tǒng)1的電路圖，用一單相表示，與相導線L3相關?？梢钥闯鲩_關板1的封裝件5是用在發(fā)電機7和網絡變壓器8之間的兩個封裝元件51、52裝配的。相導線L3穿到處于發(fā)電機輸出線之間的封裝件51里，導電地連到封裝件51中提供的發(fā)電機開關9的電流連接端。發(fā)電機開關9的另一電流接點以導電的方式連接連續(xù)的相導線L3至三位斷路開關10的動觸點100上，該開關10設在封裝件52中。除動觸點100外，三位斷路開關10還包括三個靜觸點101、102和103，它們均與相導線L3的各段有一系列的電連接，即L3連到網絡變壓器8，連到網絡提供的啟動器件21的電流接點20，連到開關系統(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，例如更多的開關設備、電流變壓器和電壓轉換器、抑制器和/或保護電容。一個絕緣擋板50設在封裝元件51中用以加強在封裝元件52中執(zhí)行操作期間針對電沖擊的保護。
這種發(fā)電機裝置操作如下三位斷路開關10有三個開關位置，其中二個開路，一個閉合。
(1)在檢查裝置時，由動觸點100和靜觸點101形成的第一開關位置和由動觸點100和靜觸點102形成的第二開關位置開路。由動觸點100和靜觸點103構成的第三開關位置則閉合。發(fā)電機7與網絡變壓器8和啟動器件21是隔離的，連接到三位斷路開關10的動觸點100的這段相導線L3則接地(在圖2中三位斷路開關10的這個位置用虛線表示)。絕緣擋板50作用于封裝元件51和52之間達到保護操作人員的目的。
(2)為加速發(fā)電機7，第三開關位置先開路，第二開關位置閉合(圖2中三位斷路開關10的這個位置用實線表示)同時發(fā)電機開關9開路。如前，發(fā)電機7與網絡變壓器8是隔離的。當發(fā)電機開關9接通，發(fā)電機7與變頻器或啟動器件21背對背(BACK-to-BACK)啟動機器就接通。發(fā)電機7通過對啟動器件21適當控制而加速。
(3)一旦發(fā)電機7達到足以滿足同步連接到網絡的速度，或能不用外接電源就進一步加速，則通過打開發(fā)電機開關9使啟動器件21與發(fā)電機7隔離(圖2中的實線示出了三位斷路開關的這一位置)。
(4)接著打開第二開關，合上第一開關。發(fā)電機開關9現(xiàn)在與網絡變壓器8的一側連接上。(圖2中點線示出了三位斷路開關的這個位置)。
(5)合上發(fā)電機開關9，已加速的發(fā)電機7則同步連接到網絡上并經過發(fā)電機開關9以及三位斷路開關10的第一開關位置饋送至網絡變壓器8。
(6)如果需要，通過采用適當?shù)姆绞讲僮?，開關系統(tǒng)1可以把發(fā)電機7制動。為此，把從發(fā)電機7發(fā)送的電流經過閉合的發(fā)電機開關9及三位斷路開關10通過靜觸點103，靜觸點103起隔離短路作用，構成三相導線的星形點。
在圖3所示依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)1的另一個實施例的情況中，除三位斷路開關10或一相應作用的開關設備組及發(fā)電機開關9之外，在封裝件5中的發(fā)電機輸出線2間還裝配有其結構最好為兩位斷路開關的三個開關設備14，15，16。這些開關設備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。結果，額外導致它可能相互獨立地作用于發(fā)電機裝置的任何組件，例如，發(fā)電機7、網絡變壓器8或發(fā)電機開關9。開關設備14、15、16的數(shù)量可以根據(jù)發(fā)電機裝置的需要增加或減少。
在圖4所示依據(jù)本發(fā)明的開關系統(tǒng)1的第三個實施例的情況中，三位斷路開關10或以相應方式工作的開關設備組有一個能夠直接作用于發(fā)電機7的動觸點100，而沒有發(fā)電機開關9的中介。在本發(fā)明的該實施例情況下，在啟動器件21工作期間，附加的斷路開關同樣可省去，這是因如三位斷路開關10可以承接如下功能對于相導線L3用作一個不間斷絕緣體，將來自啟動器件21的電流通到發(fā)電機7，在制動期間，能使發(fā)電機的線圈繞組接地和/或短路。
發(fā)電機開關9的功能在這種情況下能由一高壓開關11承擔，此開關11接在網絡變壓器8的下游并連接網絡變壓器8，從而連接發(fā)電機7至網絡，或從那里隔離它們。
顯然，根據(jù)上述技術，本發(fā)明可能有許多改進和變化。因此有必要理解在不超出隨后的權利要求范圍內，本發(fā)明可以不象在此專門闡述的那樣來實施。
權利要求
1.一多相開關系統(tǒng)，其特征在于，每相導線都裝在封裝件中，按照各相彼此分開而隔離，處于發(fā)電機輸出線間，把它與第一開關設備或第一開關設備組連在一起裝在發(fā)電機和網絡變壓器之間。其中，第一開關設備或第一開關設備組至少有兩個開關位置，第一個位置在發(fā)電機和作用于網絡變壓器的開關系統(tǒng)的輸出之間，第二個位置在發(fā)電機和裝在封裝件之外的啟動器件之間，它可以在第一開關位置打開、第二開關位置閉合時有效地連接于發(fā)電機。
2.依據(jù)權利要求1的開關系統(tǒng)，其特征在于除在兩相導線的第一相中具有第一開關設備或第一開關設備組外，還另有一發(fā)電機開關，它裝在封裝件中并且通過它，使網絡變壓器在第一開關位置閉合時能有效地與發(fā)電機進入連接，在第二開關位置閉合時，使啟動器件能有效地與發(fā)電機進入連接。
3.依據(jù)權利要求2的開關系統(tǒng)，其特征在于，安裝在發(fā)電機輸出線間，除第一開關設備或第一開關設備組及發(fā)電機開關外，有第二開關設備或第二開關設備組。
4.依據(jù)權利要求1至3之一的開關系統(tǒng)，其特征在于，第一開關設備有一第三開關位置，它位于發(fā)電機和框架或地或一絕緣短路電路之間。
5.依據(jù)權利要求4的開關系統(tǒng)，其特征在于，第一開關設備做成有一個動觸點片的三位斷路開關，此動觸點片是導電地與相導線連接，并且有三個靜觸點片。
6.依據(jù)權利要求5的開關系統(tǒng)，其特征在于，三位斷路開關的動觸點與一導電地連接到相導線的靜觸點構成第一開關位置，與一導電地連接到啟動器件的電流連接點的靜觸點形成第二開關位置，與一導電地接地或接開關系統(tǒng)框架或接以絕緣方式安裝的短路電路的靜觸點構成第三開關位置。
7.依據(jù)權利要求5或6之一的開關板，其特征在于，開關系統(tǒng)包括兩部分開關系統(tǒng)，其第一部分開關系統(tǒng)至少包括發(fā)電機開關，第二部分開關系統(tǒng)至少包括三位斷路開關。
8.依據(jù)權利要求7的開關系統(tǒng)，其特征在于，第二部分開關系統(tǒng)的封裝件有一啟動器件的電流連接點。
9.依據(jù)權利要求1至8之一的開關板，其特征在于，開關系統(tǒng)或每部分開關系統(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)權利要求9的開關系統(tǒng)，其特征在于，封裝元件由一座落于支撐架上并含有二個開口以連接相導線用的封裝部件及一個封蓋組成，這個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)權利要求1至10之一的開關系統(tǒng)，其特征在于，封裝件中除含有第一開關設備或第一開關設備組外，還至少有一個附加組件，例如斷路器和/或接地開關、電流變壓器和/或電壓轉換器、抑制器和/或保護電容。
12.有一依據(jù)權利要求1的開關系統(tǒng)并且有一啟動發(fā)電機器件的發(fā)電機裝置，其中發(fā)電機最好選用氣體渦輪發(fā)電機裝配及水電發(fā)電機裝配，其特征在于，借助于第一開關設備或第一開關設備組，啟動器件的第一電流接點有效地接入網絡，且啟動器件的第二電流接點有效地與發(fā)電機連接。
13.依據(jù)權利要求12的發(fā)電機裝置，其特征在于，第一開關設備包括至少兩個開關位置，這兩個開關位置有一個公共動觸點及在任何情況下的兩個靜觸點之一，兩個開關位置中，第一位置設在相導線間，第二位置設在第二電流連接點間。
14.依據(jù)權利要求13的發(fā)電機裝置，其特征在于，發(fā)電機開關裝在第一開關設備和發(fā)電機之間，且第一開關設備有一第三開關位置，這個開關位置由動觸點和第三靜觸點構成，通過這個第三開關位置，當發(fā)電機開關閉合，第一及第二開關位置打開時，發(fā)電機能夠有效地與地或開關系統(tǒng)的框架或一絕緣短路電路連接。
全文摘要
在多相開關系統(tǒng)中，每一相導線裝在發(fā)電機輸出線中，在發(fā)電機和網絡變壓器之間，與封裝件中的開關裝置連接在一起，封裝件由空氣隙隔離，各相導線彼此隔絕。利用至少兩個開關位置的開關裝置(三位斷路開關)，這兩個開關位置中的第一個位于發(fā)電機和開關系統(tǒng)的作用于網絡變壓器的輸出之間，第二個位于發(fā)電機和啟動器件的電流接點之間，啟動器件在封裝件的外面，當?shù)谝婚_關位置打開并且第二開關位置閉合時，啟動器件作用于發(fā)電機。
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