[发明专利]多层变压器开关

说明书

相关专利申请

本申请要求2009年6月3日提交的、名称为“Multi-Deck Transformer Switch”的美国专利申请第12/477,193号的优先权。在此以参见的方式完全引入前述优先权专利申请中的完整内容。

技术领域

本发明总地涉及变压器开关，并且更确切地涉及用于充填介电流体的变压器的多层抽头转换开关。

背景技术

变压器是通过磁性联接将电能从一个电路传递至另一电路的装置。通常，变压器包括围绕芯部的一个或多个绕组。施加于一个绕组(“初级绕组”)的交流电压在芯部中产生随时间改变的磁通，而该磁通在另一(“次级”)绕组中感生出电压。使初级和次级绕组绕芯部的相对匝数改变来确定变压器的输入和输出电压比值。例如，具有匝数比为2∶1(初级∶次级)的变压器具有比其输出电压高两倍的输入电压。

变压器抽头是沿变压器绕组的连接点，该连接点允许选择绕组的匝数。因此，变压器抽头使得变压器能具有可变的匝数比。在使用中选择匝数比通过操作抽头转换开关来进行。为了简化起见，术语“开关”在本文用于指代抽头转换开关。已开发出通用的匝数比并且该匝数比已标准化。一种此种标准是包括两个绕组的对偶电压变压器，这两个绕组可串联连接以处理特定的电压和安培强度，或者可并联连接以处理双倍的安培强度和一半的串联连接电压。

还开发有通常的抽头转换器设计以支持最普遍的标准匝数比。例如，“对偶电压”开关特定地构造成用于联接于对偶电压变压器的抽头装置。虽然传统的开关具有用于六个变压器绕组抽头的连接点，但对偶电压开关仅仅具有四个连接点。

本领域的其它类型开关是“多层”开关，该“多层”开关通过将两个或多个抽头转换开关推叠并且连接起来而产生。推叠中的各开关都互连，以防止独立操作。多层开关用于如下变压器绕组构造，该变压器绕组构造具有比能由一个开关所满足情况更多的抽头。

本领域众所周知的是，使用诸如深度精制的矿物油之类的介电流体来冷却高功率变压器。介电流体在高温下稳定并且具有良好的绝缘性能，用以抑制变压器中的电晕放电和电弧。通常，变压器包括至少部分地填充有介电流体的储罐。该介电流体围绕变压器芯部和绕组。

芯部夹持件从芯部中伸出并且维持芯部和绕组在储罐内的相对位置。开关安装于储罐的侧壁。开关包括电联接于绕组中至少一个的一层或多层，用以使变压器的电压变化。

在传统的多层开关中，金属螺纹件和非金属螺纹件用于将开关各层紧固在一起。这些螺纹件虽然并不带电但却是导电的。因此，这些螺纹件可用于减小在开关触件和接地的储罐壁以及芯部夹持件之间的电间隙。为了使满足接地需求的电间隙最小，须在带电触件、螺纹件以及接地的储罐壁和芯部夹持件之间存在至少最小的距离。

在多层开关的相邻层中的电触件之间需要具有最小的电间隙。将各层连接在一起的杆件在触件之间产生一定距离，而该距离须符合间隙需求。

随着开关尺寸的增大，储罐须变宽或者开关须在较高的储罐上安装于芯部夹持件之上，以满足最小距离的需求。随着储罐尺寸的增大，获取和维护变压器的成本会增大。例如，较大的变压器需要更大空间以及更多的储罐材料。较大的变压器还需要更多介电流体来充填变压器的较大储罐。因此，变压器的成本与开关的尺寸成正比。

因此，本领域存在对于具有减小尺寸的开关的需求。此外，本领域存在对于如下开关的需求：该开关具有与接地的储罐壁之间增大的电间隙。本领域存在对于如下开关的又一需求：该开关避免使用用于将多层开关的各开关层紧固在一起的金属螺纹件。

发明内容

本发明提供诸如多层抽头转换器之类的变压器开关，该变压器开关具有减小的尺寸以及与接地的储罐壁和接地的芯部夹持件之间的增大电间隙。该开关包括一个或多个开关层；每层具有罩盖、外壳以及夹在该罩盖和外壳之间的转子。在转子在外壳的管道内从开关层的顶部延伸至罩盖的内表面。

该罩盖包括基部件和从该基部件延伸的壁部件。该壁部件限定罩盖的内部空间。例如，壁部件能基本上垂直地从基部件延伸出。在罩盖的内部空间内从壁部件延伸的部件在内部空间内限定至少一个凹穴。每个凹穴构造成接纳与变压器的一个或多个绕组相关联的固定触件。例如，从壁部件延伸的每个部件可包括突部或槽口，该突部或槽口构造成接纳固定触件的槽口或突部。