[發(fā)明專利]開關(guān)設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380027792.5
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN104364864B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J.鮑施;M.海因茨;R.施密德
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: H01H9/54
• 分類號: H01H9/54;H01H9/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 謝強,熊雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開關(guān)設(shè)備以及開關(guān)設(shè)備的操作方法、特別是環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備，借助其將用電設(shè)備或者發(fā)電機與配電網(wǎng)的饋電線連接。

背景技術(shù)

圖1示出了具有環(huán)狀電路的配電網(wǎng)的示意性片段。在此，電能流通過環(huán)或環(huán)狀線纜102傳導(dǎo)，在所述環(huán)或環(huán)狀線纜102上連接了用于進行進一步供電和配電的支路。這些支路作為開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)。在圖1中示出的布置中，將這些開關(guān)設(shè)備稱為環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備101或者環(huán)狀開關(guān)設(shè)備(英語：Ring Main Unit，環(huán)網(wǎng)柜)。環(huán)狀線纜102連接到配電設(shè)備105。

這樣的環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備101通常具有三個連接點103，其中，兩個屬于環(huán)，而一個連接點與用電設(shè)備或者發(fā)電機連接。還已知僅具有兩個連接點的構(gòu)造。

作為變形方案，還存在具有多于一個支路的環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備101。所有設(shè)備的共同點是，支路至少具有適合于斷開流動的電流的裝置104。該斷開通常通過斷路器(Leistungsschalter)或者負(fù)載斷路開關(guān)來實現(xiàn)。在中高壓應(yīng)用領(lǐng)域中，在這樣的電路中經(jīng)常使用具有斷路器和斷路開關(guān)的復(fù)雜構(gòu)造。在此，斷路器經(jīng)常表示最大、最重和最復(fù)雜的單個部件，特別是當(dāng)開關(guān)設(shè)備作為氣體絕緣的開關(guān)設(shè)備實現(xiàn)時。

這導(dǎo)致部分使用空氣絕緣技術(shù)或者還使用SF6氣體絕緣技術(shù)實現(xiàn)的昂貴的構(gòu)造。

例如，風(fēng)力發(fā)電設(shè)備經(jīng)常通過環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備101連接到供電網(wǎng)。這樣的環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備101例如位于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備塔的足部。然而，根據(jù)開關(guān)設(shè)備的電壓水平、電路和大小，為此需要附加建筑。特別是在離岸風(fēng)場和高電壓(33kV或者66kV)的情況下，利用目前的技術(shù)的空間要求是巨大的；這也由于局部條件而成為問題。

從WO 2010/072622 A1已知一種基于一個或更多個機械開關(guān)的用于中低壓變壓器的步進開關(guān)。在進行切換時，電流通過半導(dǎo)體開關(guān)傳導(dǎo)，以確保自由斷開。WO 2010/072622A1也沒有公開用于變壓器的初級側(cè)的斷路開關(guān)的有效的可能性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是避免上述缺點，特別是提供一種用于環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備的有效的方法。

上述技術(shù)問題根據(jù)獨立權(quán)利要求的特征來解決。特別是在從屬權(quán)利要求中敘述了優(yōu)選實施方式。

為了解決上述技術(shù)問題，提出了一種開關(guān)設(shè)備，其具有與斷路開關(guān)并聯(lián)地布置的晶閘管回路，并且具有變壓器，所述變壓器的初級側(cè)通過由晶閘管回路和斷路開關(guān)構(gòu)成的并聯(lián)電路與饋電線連接，其中，所述變壓器的次級側(cè)被設(shè)置用于連接發(fā)電機或用電設(shè)備。

由此，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電機或者用電設(shè)備從饋電線的有效的電斷開。考慮到過電壓，斷路開關(guān)優(yōu)選具有一定的強度(Festigkeit)(例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC62271)。例如，晶閘管回路能夠被靈活地匹配或者被設(shè)計用于直至4000A的電流。由此，所述開關(guān)設(shè)備能夠有針對性地與連接的發(fā)電機、例如風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的功率匹配。這使開銷、成本、所需的部件以及需要的安裝空間顯著減少。正好對于風(fēng)輪機的連接，由此能夠有針對性地將小尺寸的開關(guān)設(shè)備與風(fēng)輪機(對于一個或者必要時多個風(fēng)輪機)一起安裝。

特別的是，次級側(cè)電路也可以具有至少一個開關(guān)設(shè)備。

一個擴展方案是，晶閘管回路被構(gòu)造為進行自關(guān)斷。

由此簡化了對晶閘管回路的控制。

另一個擴展方案是，晶閘管回路包括兩個反并聯(lián)連接的晶閘管元件。

此外，一個擴展方案是，每個晶閘管元件包括至少一個晶閘管或者晶閘管的至少一個并聯(lián)和/或串聯(lián)電路。

此外，其它電構(gòu)造元件可以與晶閘管結(jié)合使用。

作為晶閘管的替代，也可以使用可關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)，特別是晶體管、GTO(Gate Turn-off Thyristor：柵極關(guān)斷晶閘管)或者IGCT(Integrated Gate Commutated Transistor：集成柵極換向晶體管)。

特別有利的是，也可以使用由超導(dǎo)半導(dǎo)體材料、例如由鍺制成的晶閘管。在此，優(yōu)點在于電阻小并且防短路可靠性更高。

一個擴展方案是，除了所述斷路開關(guān)之外，在晶閘管回路的支路中還布置另一個斷路開關(guān)。

一個擴展方案是，所述開關(guān)設(shè)備是環(huán)狀線纜開關(guān)設(shè)備，并且所述饋電線是配電網(wǎng)的環(huán)狀導(dǎo)線。

另一個擴展方案是，所述斷路開關(guān)是氣體絕緣的斷路開關(guān)、真空斷路開關(guān)或者空氣斷路開關(guān)。

特別地，一個擴展方案是，對所述斷路開關(guān)和/或所述晶閘管回路的控制借助控制裝置進行。