CN116171482A

CN116171482A - 一种抽头变换器以及包括所述抽头变换器的变压器装置

Info

Publication number: CN116171482A
Application number: CN202080105625.8A
Authority: CN
Inventors: T·拉尔森; J·L·G·马萨伊
Original assignee: Hitachi Energy Switzerland AG
Current assignee: Hitachi Energy Co ltd
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2023-05-26
Also published as: WO2022096124A1; EP4241290B1; US20230260695A1; EP4241290A1; KR20230054891A

Abstract

本公开涉及一种抽头变换器(300)，所述抽头变换器被布置成连接到额定调节电压的调节绕组(105)。所述抽头变换器(300)包括转换器开关(315)、抽头选择器(320)和一组抽头变换器触点(385)。所述抽头选择器(320)和所述转换器开关(385)被封装在屏蔽结构(390)中，所述屏蔽结构被布置成将所述抽头选择器(320)和所述转换器开关(315)与外部电场屏蔽，所述屏蔽结构(390)被布置成电连接到所述调节绕组(105)的一个连接的抽头。本公开还涉及包括至少一个这样的抽头变换器(300)的变压器装置(400)。

Description

一种抽头变换器以及包括所述抽头变换器的变压器装置

技术领域

本公开涉及一种抽头变换器(tap changer)，并且更具体地，涉及一种具有屏蔽结构的有载抽头变换器。本公开还涉及一种包括这样的抽头变换器的变压器装置。

背景技术

抽头变换器被用于通过提供在变压器绕组中接通或断开附加的匝的可能性来控制变压器的输出电压。抽头变换器包括可连接到变压器的调节绕组的多个抽头的一组固定触点，其中抽头位于所述调节绕组中的不同位置。抽头变换器还包括可移动触点，所述可移动触点在一端处连接到集电器(current collector)，并且在另一端处可连接到所述固定触点之一，即所谓的连接的抽头。通过接通或断开不同的抽头，可以增加或减少变压器的有效匝数，因此调节变压器的输出电压。抽头变换器通常针对特定应用而定制，特别是当抽头变换器意在用于较高的变压器电压额定值时。

抽头变换器和变压器装置的一个重要设计因素是绝缘距离。绝缘距离通常是指应被保持彼此电绝缘的部件之间的距离。绝缘距离取决于多个因素，诸如场强度、绝缘材料，部件的位置和部件的几何形状。抽头变换器被暴露于外部和内部电势/电场。外部场可以是相(phase)之间的电势，诸如多相变压器装置的相，或相和地之间的电势。内部场涉及抽头变换器内的部件之间的电势。由于外部场和内部场通常叠加在变压器装置中的常规抽头变换器中，因此计算和预测不同位置中的场强度以及设计、定制和适配抽头变换器以用于特定的变压器装置是困难并且耗时的任务。主要由于叠加的外部场和内部场，而且由于预测所述场的复杂任务，因此部件之间的距离必须被设计成相对大，作为安全措施。

EP2509089 B1公开了一种抽头变换器，所述抽头变换器具有屏蔽结构，所述屏蔽结构包括两个部分，其中一个部分至少部分地由固定触点形成，并且另一个部分被布置成在连接的抽头的电势处。所述屏蔽结构使抽头选择器绝缘，使得在设计所述抽头选择器时仅需要考虑内部电势，诸如用于确定绝缘材料、部件之间的绝缘距离和/或用于相对于彼此定位部件。然而，未连接的抽头在相之间被暴露于外部电势。因此，未连接的抽头具有高绝缘要求以考虑相之间的电势和朝向地的电势。

发明内容

因此，本公开的目的是提供一种具有改进的性能和更简单的客户接口的抽头变换器。还提供了一种包括所公开的抽头变换器的变压器装置，所述变压器装置是更紧凑的并且具有更小的占地面积和每平方米增加的效果。

根据本公开的第一方面通过一种抽头变换器实现该目的，所述抽头变换器被布置成连接到额定调节电压的调节绕组，所述抽头变换器包括转换器开关(diverter switch)、抽头选择器以及一组抽头变换器触点，其中所述抽头选择器和所述转换器开关被封装在屏蔽结构中，所述屏蔽结构被布置成将所述抽头选择器和所述转换器开关与外部电场屏蔽，所述屏蔽结构被布置成电连接到所述调节绕组的一个连接的抽头。

通过将所述转换器开关和所述抽头选择器封装在连接到所述连接的抽头的电势的所述屏蔽结构中，内部部分，例如所述转换器开关和所述抽头选择器，几乎完全被保护免受外部电场的影响。从而简化了所述抽头变换器的设计，因为在确定诸如材料和距离的绝缘属性时仅需要考虑内部场，这意味着所述抽头变换器可以在更宽范围的应用中使用，而无需广泛的定制和适配。此外，可以减小绝缘距离，因为外部场未以任何显著的方式叠加在内部电势上，这产生更紧凑的设计。

使所述屏蔽结构的电势在所述连接的抽头的电势处规定了比在未屏蔽的情形下更小和更可预测的电势差，即由所述屏蔽结构包围的部件之间的内部电势差，在未屏蔽的情形下，这些部件被暴露于外部场和电势，诸如在所述调节绕组的抽头和邻近的相之间或在抽头和地之间。下文将对这进行更详细的解释。

所述抽头变换器的抽头变换器触点包括可连接到所述调节绕组的抽头的可选择触点，以及可连接到邻近的绕组/相、到屏蔽结构、到可选择抽头等的外部触点。所述抽头变换器触点在本文中有时被称为客户接口。

根据本公开的一方面，所述抽头选择器电连接到包括至少两个抽头变换器触点的所述一组抽头变换器触点，所述抽头变换器触点的至少一部分被布置成连接到所述调节绕组的一个对应的抽头，其中所述一组抽头变换器触点被布置在所述屏蔽结构的开口处，并且其中所述抽头变换器触点被布置在所述抽头变换器的一侧。

所述屏蔽结构的所述开口被布置成允许访问所述抽头变换器触点，诸如用于将连接电缆附接到所述抽头变换器触点。所述屏蔽结构的所述开口被适配以被限制到所述抽头变换器触点所需的区域，以允许访问所述抽头变换器触点。

“抽头变换器的一侧”在本文中是指所述抽头变换器触点布置在所述抽头变换器的面向一个总方向的一侧，诸如面向变压器的调节绕组的一侧。换句话说，所述抽头变换器触点布置在所述抽头变换器的一个界定区域中，并且不在所述抽头变换器周围展开。所述抽头变换器触点还布置在由所述屏蔽结构的所述开口限定的区域中，诸如在所述屏蔽结构的所述开口内部。因此，来自所述调节绕组的连接电缆可以从一个总方向平行地接近所述抽头变换器触点。

根据本公开的一方面，所述屏蔽结构至少部分地覆盖在所述屏蔽结构的所述开口处的所述一组抽头变换器触点。

这样，如果开口的边缘超出由所述抽头变换器触点占据的表面使得从所述抽头变换器触点占据的表面、从至少一个抽头变换器触点的中心点绘制的法线与所述屏蔽结构的内表面相交，则认为所述一组抽头变换器触点的一部分被所述屏蔽结构覆盖。

在所述屏蔽结构的所述开口处的抽头变换器触点构成不规则形状的对象，其可以引起增加的/集中的场强度，诸如在有尖的端或尖锐的拐角处，这进而可以导致有破坏性的闪络。因此，所述屏蔽结构可以覆盖和屏蔽所述抽头变换器触点的一部分免受外部电场的影响。通过将所述触点布置在一个有限区域中并且面向单个方向，可以通过连接电缆对未覆盖的触点进行介电屏蔽，如下文所描述的。

根据本公开的一方面，所述屏蔽结构包括由电绝缘屏障分开的第一隔室和第二隔室，并且其中所述第一隔室包括第一绝缘介质和所述转换器开关，并且其中所述第二隔室包括第二绝缘介质和所述抽头选择器。

所述第一和第二绝缘介质可以是流体，诸如油，例如矿物油，诸如硅油(siliconeoil)、烃油或酯基液体/油。所述第二绝缘介质可以与包含在变压器箱中的绝缘介质相同。这样，当所述抽头变换器与变压器箱组装时，所述第二隔室可以与所述变压器箱内部的变压器共享绝缘介质。所述第一隔室可以与所述第二隔室流体密封，使得所述第一和第二绝缘介质不混合。以此方式，污染物——诸如由转换器开关的操作产生的残留物——不污染所述第二隔室的和变压器箱的第二绝缘介质。

根据本公开的一方面，所述抽头变换器还包括布置在所述第一隔室中的转换选择器(change-over selector)，并且其中所述转换选择器是正/负切换类型或粗糙/精细切换类型。

由于所述转换选择器还可能污染绝缘介质，因此它优选地与所述转换器开关一起布置在所述第一隔室内。

根据本公开的一方面，所述屏蔽结构的所述第二隔室包括所述开口，并且其中所述一组抽头变换器触点布置在所述开口处。

这样，所述屏蔽结构的所述开口可以布置在所述变压器箱内部。因此，当所述抽头变换器与所述变压器箱组装时，所述抽头变换器触点可以布置在所述变压器箱的内部。因此，连接电缆可以方便地连接在所述调节绕组的抽头和所述抽头变换器触点之间。

根据本公开的一方面，所述屏蔽结构由导电材料制成。

因此，所述屏蔽结构形成高效的屏蔽，从而保护所述抽头变换器的内部部分免受外部电场的影响。

根据本公开的另一方面，一种变压器装置包括具有额定调节电压的至少一个调节绕组的变压器，所述至少一个调节绕组具有抽头。所述变压器装置还包括如在上文中所描述的至少一个抽头变换器，所述至少一个抽头变换器具有屏蔽结构。所述至少一个抽头变换器中的每个电连接到一个相应的调节绕组，使得其屏蔽结构电连接到所述相应的调节绕组的一个连接的抽头。

根据本公开的一方面，所述抽头变换器的抽头变换器触点的至少一部分经由电绝缘的连接电缆电连接到所述调节绕组的一个对应的抽头。

根据本公开的一方面，所述连接电缆至少邻接所述抽头变换器触点平行布置。

平行布置连接电缆是对变压器装置进行布线的方便方式。此外，它允许所述抽头变换器触点的介电屏蔽。所述连接电缆至少在所述抽头变换器触点附近平行布置意味着连接电缆至少在所述屏蔽结构的所述开口的所述界定区域中平行布置，在所述开口处布置所述抽头变换器触点。

根据本公开的一方面，所述连接电缆中的至少一个被布置成在与一个抽头变换器触点连接之前对所述抽头变换器触点中的至少另一个抽头变换器触点进行介电屏蔽。

所述连接电缆被布置成提供所述抽头变换器触点的至少一部分的介电屏蔽。通过将连接电缆布置成与至少一个抽头变换器触点相邻并且将所述连接电缆连接到另一个抽头变换器触点来提供介质屏蔽。不能够以此方式设置有电介质屏蔽的抽头变换器触点被设置成由所述屏蔽结构覆盖，如上文所描述的。通过将所述抽头变换器触点布置在一个界定区域中，诸如在所述屏蔽结构的所述开口处，可以在连接到其它抽头变换器触点之前将所述连接电缆布置成与所述抽头变换器触点的至少一部分相邻。

根据本公开的一方面，具有所述至少一个调节绕组的所述变压器被容纳在包含电绝缘介质的变压器箱中，并且其中封装所述至少一个抽头变换器的屏蔽结构被布置在所述变压器箱的壁上。

所述抽头变换器可以布置在所述变压器箱的壁上，使得所述抽头变换器的一部分，即所述屏蔽结构的一部分，位于所述变压器箱内部。因此，所述抽头变换器可以方便地与所述箱内部的变压器互连。

根据本公开的一方面，所述变压器装置包括具有三个调节绕组和三个抽头变换器的Y耦合变压器，并且其中所述三个抽头变换器被封装在电连接到所述三个调节绕组的一个公共连接的抽头的一个屏蔽结构中。

这样，三个抽头变换器仅需要一个屏蔽结构，因为所述Y耦合变压器的相共享所选择的抽头的电势。因此，邻近的相不产生叠加电势。因此，所述屏蔽结构主要用于保护内部部件免受部件和地之间的外部电势的影响。

附图说明

通过下面参考所附附图对一个或多个实施方案的描述，本公开的其他目的和优点以及特征将变得明显，其中：

图1是现有技术的抽头变换器的示意性例示

图2示出了现有技术的变压器装置

图3是根据本公开的现有技术的抽头变换器的示意性例示

图4示出了根据本公开的现有技术的变压器装置

图5是正/负切换类型的可选的转换选择器的示意性例示

图6是粗糙/精细切换类型的可选的转换选择器的示意性例示

图7是本公开的抽头变换器的侧视图

图8是图7的抽头变换器的俯视图

图9是根据本公开的变压器装置的侧视图

图10示出了用于图8的抽头变换器的连接布置

图11示出了根据本公开的变压器装置中的模拟电场线

具体实施方式

下文参考示出实施方案的实施例的所附附图更详细地阐述本公开。本公开不应被视为限于所描述的实施方案的实施例；相反，其由所附专利权利要求限定。在整个描述中，相同的数字指代相同的元件。

图1示意性地例示了抽头变换器100，该抽头变换器100连接到具有一组不同抽头110的调节绕组105。图1的抽头变换器是转换器开关类型的，并且包括转换器开关115和抽头选择器120。图1的抽头选择器120包括两个集电器125、两个可移动触点130和一组固定触点135，其中，每个固定触点135被布置成连接到所述调节绕组的抽头110中的一个。图1的抽头变换器100具有十五个不同的固定触点135，并且调节绕组105具有十五个抽头110。图1的抽头变换器100在集电器125被实施为线性杆并且固定触点135以线性方式布置的意义上是机械线性的。在下文中，除非另有说明，否则术语线性抽头变换器应被解释为机械线性抽头变换器。两个集电器125一起形成一个集电器部分。在具有单个集电器125的抽头变换器100中，所述集电器部分由单个集电器125等形成。

示例性转换器开关115包括主触点140和过渡触点145的两个串联连接，其中过渡电阻器150与过渡触点145并联连接。所述串联连接中的每个在一端处连接到两个集电器125中的相应的一个集电器，并且在另一端处连接到抽头变换器100的外部触点155。转换器开关的其它配置是可能的。

两个可移动触点130在一端处与集电器125中的相应的一个集电器电接触。可移动触点130可以沿与其连接的集电器125移动，以到达不同位置，在所述位置处，可移动触点130的另一端与固定触点135中的一个电接触。可移动触点130例如可以是布置成沿集电器125滑动以允许集电器125和不同的固定触点135之间的电连接的滑动触点。图1的可移动触点130的驱动被布置成使得如果可移动触点130中的一个与连接到第一抽头的固定触点135接触，则另一个可移动触点130与连接到与第一抽头110相邻的抽头110的固定触点135接触。

通过以常规方式切换主触点140和过渡触点145，可移动触点130中的一个或另一个将与外部触点155电接触，并且因此提供通过抽头变换器100的电路径。类似地，两个集电器125将轮流成为抽头变换器100的电路径的一部分。通过抽头变换器100的电路径在一端处终止于外部触点155，并且在另一端处终止于当前连接的固定触点135。在EP0116748中描述了转换器开关115的一个实施例。如先前所提及的，图1的转换器开关115仅是一个实施例，并且可以使用任何合适类型的转换器开关115。

如上文所提及的，调节绕组105具有一组抽头110，所述一组抽头110被示出为经由连接电缆160连接到抽头变换器100的固定触点135。连接电缆160本身不形成抽头变换器100的一部分，而是被提供作为变压器装置的一部分、作为抽头变换器和变压器之间的电连接。调节绕组105的另一端设置有外部触点165。根据哪个抽头110当前连接到固定触点135，外部触点155和外部触点165之间的电路径将包括不同数目的调节绕组匝。调节绕组105通常不被看作抽头变换器100的一部分，并且因此在图1中被实线包围。

当抽头变换器100处于使用中时，不同的固定触点135将在不同的电势电平处，对应于调节绕组105的不同抽头110的不同的电势电平。当前连接的集电器125将在连接的抽头110的电势处，而当前断开的另一个集电器125将在与连接的抽头110相邻的抽头110的电势处。因此，集电器125之间的电势差将对应于两个相邻的抽头110之间的电势差U_adj。U_adj，在整个调节绕组105中通常是恒定的。一次只有一个抽头110将连接到当前连接到抽头变换器的外部连接155的可移动触点130，此抽头110被称为连接的抽头110。

另一方面，集电器125和特定的固定触点135之间的电势差根据可移动触点130连接在哪个位置而变化，并且该电势差可以是相当较大的。在线性抽头变换器100中，当端固定触点135中的一个(图1中被表示为135e)被连接并且形成通过抽头变换器100的电流路径的一部分时，在集电器125和固定触点135之间的最大电势差出现。在此情况下，连接的集电器125和未连接的端固定触点135e之间的电势差对应于调节绕组100两端的整个电压U_reg。U_reg，也被称为调节电压，在图1中由箭头170例示。为了防止集电器125和固定触点135之间的闪络，集电器125和固定触点135之间的距离应达到或超过最小距离，在所述最小距离上，抽头变换器100浸入其中的介质能够承受特定的调节电压U_reg、在可移动触点130的产生集电器125和固定触点之间的最高电压的位置的在集电器和固定触点135之间(可移动触点130的产生最高电压的该位置在不同的固定触点之间变化)获得的电压。此距离被表示为d_insul并且在下文中被称为抽头变换器的额定调节电压绝缘距离，或被简称为绝缘距离取决于包围抽头选择器120的介质，并且随着增加的额定调节电压(其通常取决于变压器的额定电压和抽头110的期望数目)而增加。此外，抽头变换器的绝缘距离d_insul通常沿抽头变换器100的长度变化，使得d_insul＝d_insul(y)，其中y表示沿线性抽头变换器的延伸方向的位置。集电器125和固定触点135之间的最大可能电势差可以发生在端固定触点135e处，并且越靠近固定触点135的布置的中心，集电器125和固定触点135之间的最大电势差越小。端固定触点135e处的绝缘距离被表示为d_endrinsul。用于限定绝缘距离的调节电压通常是测试电压，并且是抽头变换器100被额定所针对的参数之一。

集电器125和固定触点135之间的实际距离在本文中被称为触点间隙d_gap，并且在图1中由箭头175指示。图1中的触点帽被示出为独立于沿延伸方向的位置y。这表示了一种典型的设计，其中触点间隙d_gap是恒定的并且近似地对应于d_endrinsul。然而，随着沿延伸方向的位置而变化例如使得d_gap(y)朝向抽头变换器130的中心较小的触点间隙d_gap＝d_gap(y)在一些情况下可能是有益的。

触点间隙d_gap取决于绝缘介质。在空气绝缘的抽头变换器100中，触点间隙d_gap需要比在油绝缘的抽头变换器100中大得多。例如，在其中绝缘距离为30cm的空气绝缘的抽头变换器100中，在油绝缘的抽头变换器中对应的绝缘距离通常可以是大约3cm。因此，空气绝缘的抽头变换器100通常需要在物理上大于抽头变换器100通过油绝缘的情况。然而，在许多应用中，与油绝缘相比，空气绝缘是优选的，诸如在应使火灾风险最小化的建筑物内部(例如在摩天大楼中)，或在应使污染风险最小化的环境敏感区域中。术语空气绝缘的抽头变换器100在此应被解释为包括在受控的空间中由空气或由类似空气的气体绝缘的抽头变换器100，诸如由氮气(N₂)绝缘的抽头变换器100、由受控压力下的空气绝缘的抽头变换器100、由SF₆绝缘的抽头变换器100等。

图1的抽头变换器100的集电器125和固定触点135之间的电势差将进一步受周围电场影响。在三相电力系统中，抽头变换器100通常是三相抽头变换器系统的一部分，所述三相抽头变换器系统包括连接到三相变压器的三个相的三个不同的抽头变换器100。因此，抽头变换器100处的电场将受抽头变换器系统100的其他两个相以及抽头变换器100连接到的变压器周围的电场以及其他电场影响。例如，集电器125和固定触点135之间的电势差将受地电势影响。因此，触点间隙d_gap应足够大以允许由源自调节电压U_reg并且被叠加到外部电场上的内部电场引起的电势差。由于根据对地和相之间的绝缘要求，外部电场将从应用到应用而变化，因此通常必须根据每个应用的要求来定制抽头变换器100的触点间隙和其它部分的尺寸。这导致抽头变换器100制造昂贵。

图2例示了具有三个变压器相205的三相变压器200。所例示的变压器是三角形配置的变压器，但是在下文，在不参考其配置的情况下，通常将由参考数字200表示变压器。每个变压器相205具有一个调节绕组105。在图2中所示出的配置中，调节绕组105位于一个(内部或外部)变压器绕组的端处——这仅作为例示性实施例给出，并且调节绕组105可以具有替代位置，例如在变压器绕组的中心。在图2中，指示了在三相变压器200中出现的各种电势差。U_reg，如上文所呈现的，表示整个调节绕组105两端的电压。U_transf是变压器的两个相之间的电压。U_phase是服务于两个不同的变压器相205的两个调节绕组之间的电压；并且U_earth是调节绕组105的(最高)电势。图2中未示出抽头变换器100。通常，一个抽头变换器100将连接到一个变压器200的每个调节绕组105，尽管也存在其中单个抽头变换器100可以被用于调节三个变压器相205的配置。抽头变换器100的抽头选择器120的电势位于其连接到的调节绕组105的电势范围内，即在范围[U_earth，U_earth-U_reg]内。

高压AC装备中的绝缘距离通常根据额定雷电冲击电平来确定尺寸。用于装备的最高电压的特定值的额定雷电冲击电压电平U_m可以在诸如IEC 60214－1的标准中找到。在标准中找到的额定雷电冲击电压对于到地的绝缘和对于相之间的绝缘是有效的。调节绕组105上的额定冲击电压电平将在某种程度上取决于变压器200的额定值，但是也取决于调节绕组105的放置和大小。在冲击电压期间，从调节绕组105到周围(尤其是从当可移动触点130接近外部触点165时创建的自由端)的电容以及调节绕组135自身内的电容将比变压器磁路起更重要的作用。因此，通常针对调节绕组135上的特定冲击电压电平——在此被称为额定调节电压——以及对于与到地距离相关的特定U_m来额定抽头变换器100。

根据本公开，诸如有载抽头变换器(OLTC)的抽头变换器300被封装在屏蔽结构390中，该屏蔽结构390被布置成将抽头变换器300与外部电场屏蔽。图3示意性地示出了连接到额定调节电压的调节绕组105的这样的抽头变换器300。抽头变换器300包括转换器开关315、抽头选择器320和一组抽头变换器触点385。术语“抽头变换器触点”包括抽头变换器300的所有可连接触点，取决于应用，所述触点可以包括固定触点335、用于外部触点155和外部触点165的连接、屏蔽触点382(图8)等。图3中所示出的示例性抽头变换器300被示出为线性抽头变换器，诸如现有技术的抽头变换器100，但是本公开不限于线性抽头变换器。抽头选择器320和转换器开关315被封装在屏蔽结构390中，该屏蔽结构390被布置成将抽头选择器320和转换器开关315与外部电场屏蔽。屏蔽结构390被布置成电连接到调节绕组105的一个连接的抽头。屏蔽结构390可以经由屏蔽连接380电连接到连接的抽头，诸如在屏蔽结构390和外部触点155之间或在屏蔽结构390和抽头变换器触点385(例如屏蔽触点382(图8))之间。在后一个实施例中，屏蔽触点382将进而电连接到连接的抽头。

如上文所陈述的，外部电场被屏蔽结构390有效地屏蔽。图4示出了与图2的现有技术的三相变压器200的比较。屏蔽结构390移除(或显著减小)相之间的外部电势以及固定触点335和地之间的电势。U_reg——其表示整个调节绕组105两端的电压，即内部最大电势差——基本上是在确定触点间隙d_gap 375(图3)时需要考虑的唯一电势。由于叠加的外部场对于目前公开的抽头变换器300不是重要因素，因此与现有技术的抽头变换器100相比，可以减小触点间隙d_gap，从而产生更紧凑的抽头变换器300。具有所公开的屏蔽结构390的抽头变换器300还可以在更宽范围的应用中使用，即在更宽范围的电场环境中使用，这意味着在制造抽头变换器300时需要更少的定制和适配。

本公开的抽头变换器300还可以包括转换选择器350。图5和图6示意性地示出了两种类型的转换选择器。在图5中，示出了用于正/负切换的转换选择器350a。转换选择器350a通过将主绕组连接到调节绕组105的不同端并且从而使由调节绕组105生成的磁通量反向来将调节范围扩展到抽头的绕组的电压的两倍。图6示出了用于粗糙/精细切换的转换选择器350b，所述转换选择器350b通过连接或断开粗糙调节绕组106来将调节范围扩展到抽头的绕组的电压的两倍。转换选择器350可以以常规方式连接到抽头变换器300，并且可选地由抽头变换器300包括、封装在屏蔽结构390中。

图7例示了抽头变换器300的示例性概念性设计的侧视图。如所示出的，屏蔽结构390封装转换器开关315、抽头选择器320和抽头变换器触点385。如上文所陈述的，抽头变换器300还可以可选地包括转换选择器350。屏蔽结构优选地由导电材料诸如铝制成。所例示的屏蔽结构390的形状仅是示例性的，并且主要意在示出封装的范围。

抽头变换器触点385可以布置在电介质表面302上，并且可以根据需要经由电介质表面302中的穿引件(lead-through)(未示出)电连接到转换器开关315、抽头选择器320和/或可选的转换选择器350。

抽头变换器触点385的数目可以根据应用而变化。因此，抽头选择器320电连接到包括至少两个抽头变换器触点385的一组抽头变换器触点385。抽头变换器触点385的至少一部分被布置成连接到调节绕组的一个对应的抽头。抽头变换器触点385的连接到调节绕组105的一个对应的抽头110的该部分是通过抽头选择器320可选择的一组固定触点335。

所述一组抽头变换器触点385布置在屏蔽结构390的开口392处，诸如在屏蔽结构390的开口392内部。在图7中，开口392被示出为屏蔽结构390的虚线部分。抽头变换器触点385布置在抽头变换器300的一侧，即，使得它们布置在抽头变换器300的面向一个总方向的一侧，例如面向变压器200的调节绕组105的一侧。

屏蔽结构390的开口392被布置成允许接触抽头变换器触点，诸如用于将连接电缆附接到抽头变换器触点385。屏蔽结构390的开口392还被适配以在大小上被限制到抽头变换器触点385所需的区域，这允许方便地接触抽头变换器触点385，而同时提供对外部电场的最佳屏蔽。

屏蔽结构390的开口392处的抽头变换器触点385(抽头变换器触点暴露于外部电场)构成不规则形状的对象，其可以引起增加的/集中的场强度，诸如在触点的有尖的端或尖锐的拐角处，这进而可以导致有破坏性的闪络。屏蔽结构390至少部分地覆盖位于屏蔽结构390的开口392处的一组抽头变换器触点385。如果从所述抽头变换器触点385的中心点绘制的正交于表面302的线303与屏蔽结构390的内表面相交，则抽头变换器触点385可以被定义为由屏蔽结构390覆盖。出于解释的目的，在图7中绘制了这样的线303，以示出在图中最右边的触点如何被屏蔽结构390覆盖。这在图8中被进一步例示，图8是图7的抽头变换器300的俯视图。开口390的边缘392’在图8中示出。边缘392’超出抽头变换器触点385的最右边的线385’，使得它们被屏蔽结构390覆盖。

图8进一步示出了屏蔽结构390可以如何经由屏蔽连接380电连接到连接的抽头。在图8的示例性实施方案中，屏蔽连接380将屏蔽结构390连接到抽头变换器触点385，该抽头变换器触点385在所例示情况下是专用屏蔽触点382。屏蔽触点382进而电连接到连接的抽头。图8示例了作为电缆连接的屏蔽连接380，但是它可以是任何种类的电流连接。

还如图7中所示出的，屏蔽结构390包括由电绝缘屏障398分开的第一隔室394和第二隔室396。第一隔室394包括第一绝缘介质和转换器开关315。如果在抽头变换器300中包括转换选择器350，则转换选择器350布置在第一隔室中。第二隔室396包括第二绝缘介质和抽头选择器320。第一绝缘介质和/或第二绝缘介质可以是流体，诸如油，例如矿物油，诸如硅油、烃油或酯基液体/油。

屏蔽结构390的第二隔室396还包括开口392。因此，所述一组抽头变换器触点385也在开口392处布置在开口第二隔室396中。

在本公开的另一个实施方案中，如图9中所示出的，变压器装置400包括具有额定调节电压的至少一个调节绕组105的变压器420。至少一个调节绕组105中的每个被包括在变压器420的一个相绕组405中。至少一个调节绕组105具有抽头110。变压器装置400还包括具有如在上文中所描述的屏蔽结构390的至少一个抽头变换器300。至少一个抽头变换器300中的每个电连接到一个相应的调节绕组105，使得其屏蔽结构390电连接到所述相应的调节绕组105的一个连接的抽头。

具有至少一个调节绕组105的变压器420被容纳在包含电绝缘介质的变压器箱430中。在图9的示例性实施方案中，示出了三个抽头变换器300，但是仅示出了两个相绕组405/调节绕组105。第三相绕组405/调节绕组105可以被想象位于该图外部在右侧。

封装至少一个抽头变换器300的屏蔽结构390可以布置在变压器箱430的壁440上。通过将抽头变换器300布置在变压器箱430的壁440上，抽头变换器300的一部分，即屏蔽结构390的一部分，可以布置在变压器箱430内部。因此，抽头变换器300可以方便地经由抽头变换器触点385与该箱内部的变压器互连。

布置在变压器箱430内部的屏蔽结构390的部分优选地是第二隔室396，其包括抽头选择器320和抽头变换器触点385。第二隔室396的第二绝缘介质可以是与包含在变压器箱430中的绝缘介质相同的绝缘介质。这样，当抽头变换器300与变压器箱430组装时，第二隔室可以与变压器箱430内部的变压器400共享绝缘介质。第一隔室394可以与第二隔室396流体密封，使得第一绝缘介质和第二绝缘介质不混合。以此方式，污染物，诸如由转换器开关315的操作(切换)产生的残留物，不污染第二隔室396的第二绝缘介质或变压器箱430的绝缘介质。由于转换选择器350也可能污染绝缘介质，因此它优选地与转换器开关315一起布置在第一隔室394中。

变压器装置400(附图中未示出)的值得注意的特殊情况包括具有三个调节绕组105和三个抽头变换器300的Y耦合变压器420。三个抽头变换器300可以被封装在电连接到三个调节绕组105的一个公共连接的抽头的单个屏蔽结构390中，因为Y耦合变压器的相共享所选择的抽头的电势。因此，邻近的相不产生叠加电势。因此，所述屏蔽结构主要用于保护内部部件免受部件和地之间的外部电势的影响。

为了图9的例示的清楚起见，变压器420的抽头变换器300和调节绕组105之间的布线在图9中未示出。然而，抽头变换器300的抽头变换器触点385的至少一部分经由电绝缘的连接电缆160电连接到调节绕组105的一个对应的抽头110。特别地，抽头变换器触点385的固定触点335中的每个连接到调节绕组105的一个对应的抽头110。图10示出了图8的抽头变换器300的俯视图，其中为了例示性目的添加了多个连接电缆160。连接电缆160至少在抽头变换器触点385附近，即至少在屏蔽结构390的开口392的界定区域中平行布置，在该开口392处布置抽头变换器触点385。平行布置连接电缆是对变压器装置400进行布线的方便方式。连接电缆160中的至少一个被布置成在与一个抽头变换器触点385连接之前对抽头变换器触点385中的至少另一个抽头变换器触点385进行介电屏蔽。

由于抽头变换器触点385布置在开口392的有限区域中，因此连接电缆160可以从一个总方向平行地接近抽头变换器触点385。这可以有利地被用来为未被屏蔽结构392覆盖的抽头变换器触点385提供介电屏蔽。通过将电绝缘的连接电缆160布置成与至少一个抽头变换器触点385相邻并且将连接电缆160连接到另一个抽头变换器触点385来提供介电屏蔽。因为绝缘的连接电缆160的插入的介电材料用作用于所述触点的屏蔽，所以在旁路的抽头变换器触点385处减小电场。不能够以此方式设置有介电屏蔽的抽头变换器触点385被布置成由屏蔽结构390覆盖，如上文所描述的。通过将抽头变换器触点385布置在一个界定区域中，诸如在屏蔽结构390的开口392处，可以将连接电缆160布置成在连接到其它抽头变换器触点385之前与抽头变换器触点385的至少一部分相邻。因此，所有未覆盖的抽头变换器触点385可以设置有介电屏蔽。

在图10中所示出的实施例中，连接电缆160a在与抽头变换器触点385b连接之前对抽头变换器触点385a进行介电屏蔽。连接电缆160b在与抽头变换器触点385d连接之前对抽头变换器触点385c进行介电屏蔽。连接电缆160c在与由屏蔽结构390覆盖的抽头变换器触点385g连接之前对抽头变换器触点385e和抽头变换器触点385f进行介电屏蔽。为了清楚起见，图10中未示出待被连接到抽头变换器触点385的所有连接电缆160。

因此，通过电连接到调节绕组105的一个连接的抽头的屏蔽结构390，以及通过为抽头变换器触点385提供介电屏蔽的连接电缆160，有效地保护抽头变换器300不受外部场的影响。为了例示性目的，在图11中示出了外部电场，图11是布置在变压器环境中的、根据本发明的抽头变换器300的模拟。图9的屏蔽结构390被简化、具有与图7-图10中不同的形状，并且屏蔽结构390的开口392大于所需的。另外，不包括抽头变换器触点385。为了进一步简化该模拟，右侧的抽头变换器300连接到的相绕组405被接地。

该图像示出了屏蔽结构390如何高效地屏蔽由屏蔽结构390封装的体积，但是电场通过开口392穿透该体积。实际上，通过较小的开口392和通过由连接电缆160提供的电介质屏蔽，可以显著地/完全地减小穿透电场。

受益于在前述描述和相关联的附图中呈现的教导的本领域技术人员将想到所公开的实施方案的改型和其他实施方案。因此，应理解，实施方案不限于所公开的具体实施方案，并且改型和其他实施方案意在被包括在本公开的范围内。尽管本文可以采用特定的术语，但是它们被使用仅是在一般和描述性意义上，而不是为了限制的目的。

Claims

1.一种抽头变换器(300)，所述抽头变换器(300)被布置成连接到额定调节电压的调节绕组(105)，所述抽头变换器(300)包括转换器开关(315)、抽头选择器(320)和一组抽头变换器触点(385)；

其特征在于，所述抽头选择器(320)和所述转换器开关(385)被封装在屏蔽结构(390)中，所述屏蔽结构(390)被布置成将所述抽头选择器(320)和所述转换器开关(315)与外部电场屏蔽，所述屏蔽结构(390)被布置成电连接到所述调节绕组(105)的一个连接的抽头。

2.根据权利要求1所述的抽头变换器(300)，其中所述抽头选择器(320)电连接到包括至少两个抽头变换器触点(385)的所述一组抽头变换器触点(385)，所述抽头变换器触点(385)的至少一部分被布置成连接到所述调节绕组(105)的一个对应的抽头(110)，其中所述一组抽头变换器触点(385)被布置在所述屏蔽结构(390)的开口(392)处，并且其中所述抽头变换器触点(385)被布置在所述抽头变换器(300)的一侧。

3.根据权利要求2所述的抽头变换器(300)，其中所述屏蔽结构(390)至少部分地覆盖在所述屏蔽结构(390)的所述开口(392)处的所述一组抽头变换器触点(385)。

4.根据权利要求3所述的抽头变换器(300)，其中所述至少两个抽头变换器触点(385)中的至少一个被所述屏蔽结构(390)覆盖。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的抽头变换器(300)，其中所述屏蔽结构(390)包括由电绝缘屏障(398)分开的第一隔室(394)和第二隔室(396)，并且其中所述第一隔室(394)包括第一绝缘介质和所述转换器开关(315)，并且其中所述第二隔室(396)包括第二绝缘介质和所述抽头选择器(320)。

6.根据权利要求5所述的抽头变换器(300)，其中所述抽头变换器(300)还包括布置在所述第一隔室(394)中的转换选择器(350)，并且其中所述转换选择器(350)是正/负切换类型或粗糙/精细切换类型。

7.根据权利要求5所述的抽头变换器(300)，其中所述屏蔽结构(390)的所述第二隔室(396)包括所述开口(392)，并且其中所述一组抽头变换器触点(385)布置在所述开口(392)处。

8.根据权利要求1所述的抽头变换器(300)，其中所述屏蔽结构(390)由导电材料制成。

9.一种变压器装置(400)，包括：

－变压器(420)，具有额定调节电压的至少一个调节绕组(105)，所述至少一个调节绕组(105)具有抽头(110)；

－根据权利要求1-8中任一项所述的至少一个抽头变换器(300)，所述抽头变压器(300)具有屏蔽结构(390)；并且

其特征在于，所述至少一个抽头变换器(300)中的每个电连接到一个相应的调节绕组(105)，使得该抽头变压器(300)的屏蔽结构(390)电连接到所述相应的调节绕组(105)的一个连接的抽头。

10.根据权利要求9所述的变压器装置(400)，其中所述抽头变换器(300)的所述抽头变换器触点(385)的至少一部分经由电绝缘的连接电缆(160)电连接到所述调节绕组(105)的一个对应的抽头。

11.根据权利要求10所述的变压器装置(400)，其中所述连接电缆(160)至少邻接所述抽头变换器触点(385)平行布置。

12.根据权利要求10所述的变压器装置(400)，其中所述连接电缆(160)中的至少一个被布置成在与一个抽头变换器触点(385)连接之前对所述抽头变换器触点(385)中的至少另一个抽头变换器触点(385)进行介电屏蔽。

13.根据权利要求9所述的变压器装置(400)，其中所述至少一个调节绕组(105)被容纳在包含电绝缘介质的变压器箱(430)中，并且其中封装所述至少一个抽头变换器(300)的所述屏蔽结构(390)布置在所述变压器箱(430)的壁(440)上。

14.根据权利要求9所述的变压器装置(400)，包括具有三个调节绕组(105)和三个抽头变换器(300)的Y耦合变压器(420)，并且其中所述三个抽头变换器(300)被封装在电连接到所述三个调节绕组(105)的一个公共连接的抽头的一个屏蔽结构(390)中。