串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關的製作方法
2023-09-20 14:03:45 1
專利名稱：串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及變壓器領域，尤其涉及一種串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關。
背景技術：
在現有技術中，運行中的輸配電變壓器，由於一次側電壓(電網電壓)、負載大小和性質的變化，二次側電壓可能會有較大的變化。為了使負載電壓維持在規定範圍(士5% UN)，保證用電設備的正常需要，必須對輸配電變壓器進行調壓。變壓器有載調壓的基本原理是從變壓器某一側(一般為高壓側)的線圈中引出若干分接頭，通過有載分接開關，在不切斷負荷電流的情況下，由一個分接頭切換至另一分接頭，以變換有效匝數，達到調節電壓目的。有載調壓變壓器由二部分構成，一部分是變壓器本體，與通常變壓器不同的是引出多個抽頭，另一部分是有載分接開關，可分別由不同廠家供貨再組裝獲得。常用變壓器有載分接開關有機械式和真空式兩大類。機械式有載分接開關有一體式和分體式兩種結構。在現有技術中，提出了實現切換開關無弧切換的結構和控制方法，設計的切換開關仍然採用機電混合式結構，需要電機驅動機構帶動動觸頭運動，機械機構動作慢，並且增加了維護工作量。真空式有載分接開關的切換開關部分不再採用動觸頭結構，將兩個分接選擇器的輸出分別經真空開關和與真空開關串聯的過渡電阻再與變壓器輸出端子連接，需要變壓器分接頭切換時，通過控制真空開關的動作時序實現調壓。在採用雙過渡電阻時，需要使用四隻真空開關，處於斷態的真空開關一直承受級電壓，需要分接頭切換時，由真空開關實現熄弧。雖然與機電混合式切換開關相比，去掉了拖動機構，但是真空開關的電氣壽命仍然有限，限制了真空式分接開關的應用。有方案提出在真空開關基礎上使用電子開關如IGBT或晶閘管代替過渡電阻實現切換開關分接頭無弧切換，穩態負載電流由真空開關支路承擔，而處於斷態的分接頭支路中由真空開關承擔斷態電壓，這類方案的問題是很難保證由真空開關支路向電子開關支路切換時實現無弧過渡。
發明內容
(一)要解決的技術問題本發明的目的是通過使用真空式有載分接開關實現無弧有載切換，並且在切換的同時使真空開關不承受級電壓，從而延長電氣壽命。(二)技術方案為達到上述目的，本發明提出了一種串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關， 包括與變壓器的繞組連接的多個單數抽頭、多個雙數抽頭和出線端子，還包括第一複合開關和第二複合開關，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，所述第一分接選擇器的多個靜觸頭分別與所述多個單數抽頭連接，所述第一分接選擇器的動觸頭與所述第一複合開關的一端連接，所述第二分接選擇器的多個靜觸頭分別與所述多個雙數抽頭連接，所述第二分接選擇器的動觸頭與所述第二複合開關的一端連接，所述第一複合開關和第二複合開關的另一端連接所述出線端子，所述第一複合開關由第一真空開關和第一電子雙向開關串聯構成，所述第二複合開關由第二真空開關和第二電子雙向開關串聯構成，。其中，所述第一雙向電子開關由兩個並聯的半控器件組成。其中，所述第二雙向電子開關由兩個並聯的半控器件組成。其中，所述半控器件為晶閘管。其中，所述第一雙向電子開關由兩個串聯的全控器件組成。其中，所述第二雙向電子開關由兩個串聯的全控器件組成。其中，所述全控器件為IGBT。
其中，所述全控器件為MOSFET。(三)有益效果本發明的上述技術方案具有如下優點通過使用複合開關利用四隻晶閘管代替過渡電阻，實現了有載分接開關的無弧切換，並且結構簡單、工作可靠。
圖1為本發明一個實施例的串聯式複合切換開關變壓器分接有載開關的結構示意圖；圖加是本發明的第一複合開關和第二複合開關相互切換的第一種觸發時序圖；圖2b是本發明的第一複合開關和第二複合開關相互切換的第二種觸發時序圖；圖2c是本發明的第一複合開關和第二複合開關相互切換的第三種觸發時序圖；圖2d是本發明的第一複合開關和第二複合開關相互切換的第四種觸發時序圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。如圖1所示，為本發明實施例的變壓器有載分接開關的結構示意圖，其包括與變壓器繞組連接的多個單數抽頭Jl、J3等、多個雙數抽頭J2、J4等，出線端子N，第一複合開關Sl和第二複合開關S2以及第一分接選擇器和第二分接選擇器，第一分接選擇器的多個靜觸頭分別與單數抽頭Jl、J3等連接，第一分接選擇器的動觸頭Rl與第一複合開關Sl的一端連接，第一複合開關Sl的另一端與出線端子N連接，第二分接選擇器的多個靜觸頭分別與雙數抽頭J2、J4等連接，第二分接選擇器的動觸頭R2與第二複合開關S2的一端連接， 第二複合開關S2的另一端與出線端子N連接。第一複合開關Sl由第一真空開關Vl和第一雙向電子開關Tl串聯組成。第二複合開關S2由第二真空開關V2和第二雙向電子開關T2串聯組成。在本發明中，雙向電子開關可由兩個反向並聯的半控器件組成，半控器件例如晶
4閘管；也可由兩個反向串聯的全控器件組成，全控器件例如IGBT、M0SFET。下面僅以由兩個反向並聯的晶閘管組成的雙向電子開關進行說明。圖1的本發明實施例的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關是分體式分接開關，其特點是包括分接選擇器和切換開關兩部分，分接選擇器在空載時選擇抽頭，然後由切換開關實現有載切換。分接選擇器由兩個圓環組成，第一分接選擇器的多個靜觸頭分別連接單數抽頭，第二分接選擇器的多個靜觸頭分別連接雙數抽頭，由分接選擇器驅動電機拖動選擇器的動觸頭分別連通一個抽頭，這與常規有載分接開關相同。在1圖中L、N分別代表繞組進線和出線端子；第一雙向電子開關Tl由反向並聯的第一晶閘管Tll和第二晶閘管T12組成，第二雙向電子開關T2由反向並聯的第三晶閘管T21和第四晶閘管T22組成。 圖1中第一真空開關VI、第二真空開關V2除了採用真空開關之外，還可以採用無滅弧功能的普通開關，例如接觸器、電動刀閘等。本發明的有載分接開關實現其無弧切換的關鍵是準確控制電子開關的投切時序，避免負載開路或繞組短路。圖加為電流i >0時第一複合開關Sl向第二複合開關S2的切換過程時序圖，圖 2b為電流i < 0時第一複合開關Sl向第二複合開關S2的切換過程時序圖，圖2c為電流i
>0時第二複合開關S2向第一複合開關Sl的切換過程時序圖，圖2d為電流i < 0時第二複合開關S2向第一複合開關Sl的切換過程時序圖，四者工作過程基本相似，下面以電流i
>O時第一複合開關Sl向第二複合開關S2的切換過程為例解釋工作過程。參考圖加，在時刻tl前第一複合開關Sl合，即第一晶閘管T11、第二晶閘管T12和第一真空開關Vl都閉合，負載電流經第一複合開關Sl流通。在tl時刻收到切換指令CTL， CTL由低變高，表示由第一複合開關Sl切換至第二複合開關S2，此時合第二真空開關V2，由於第二雙向電子開關T2斷，負載電流仍由第一複合開關Sl流通。至t2時亥lj，電流i開始減小反向，第一晶閘管Tll的通態壓降變負，由於第二晶閘管T12未導通，第一晶閘管Tll反向電壓開始上升，當到時刻t3第一晶閘管Tll反向電壓升至閾值電壓uTh時確認第一晶閘管Tll和第二晶閘管T12已關斷，在t3時刻關斷第一真空開關VI，同時觸發第三晶閘管T21和第四晶閘管T22，負載電流由第二電子雙向開關T2 和第二真空開關V2構成的通路流通。其餘三種工況工作原理基本相同，參考圖2b_2d即可理解，不再累述。圖加至圖 2b是以電子開關端電壓信號間接判斷電流方向，也可以通過獲取電流信號，直接依據電流方向實施兩個複合開關的切換控制。上述過程以單相繞組為例解釋了本發明的工作原理和基本構成，圖1可經過簡單擴展，便可用於三相結構，三相有載調壓變壓器的抽頭包括三相星形中性點抽頭、角形接線端部抽頭和角形接線中間抽頭等結構，無論哪種結構，都可應用於本發明。以上所述僅是本發明的實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，包括與變壓器的繞組連接的多個單數抽頭、多個雙數抽頭和出線端子，其特徵在於，還包括第一複合開關和第二複合開關，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，所述第一分接選擇器的多個靜觸頭分別與所述多個單數抽頭連接，所述第一分接選擇器的動觸頭與所述第一複合開關的一端連接，所述第二分接選擇器的多個靜觸頭分別與所述多個雙數抽頭連接，所述第二分接選擇器的動觸頭與所述第二複合開關的一端連接，所述第一複合開關和第二複合開關的另一端連接所述出線端子，所述第一複合開關由第一真空開關和第一電子雙向開關串聯構成，所述第二複合開關由第二真空開關和第二電子雙向開關串聯構成。
2.如權利要求1所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述第一雙向電子開關由兩個並聯的半控器件組成。
3.如權利要求2所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述第二雙向電子開關由兩個並聯的半控器件組成。
4.如權利要求2或3所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述半控器件為晶閘管。
5.如權利要求1所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述第一雙向電子開關由兩個串聯的全控器件組成。
6.如權利要求2或5所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述第二雙向電子開關由兩個串聯的全控器件組成。
7.如權利要求6所述的串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，其特徵在於，所述全控器件為IGBT或MOSFET。
全文摘要
本發明涉及變壓器領域，公開了一種串聯式複合切換開關變壓器有載分接開關，包括與變壓器的繞組連接的多個單數抽頭、多個雙數抽頭和出線端子，其特徵在於，還包括第一複合開關和第二複合開關，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，第一分接選擇器的多個靜觸頭分別與多個單數抽頭連接，第一分接選擇器的動觸頭與第一複合開關的一端連接，第二分接選擇器的多個靜觸頭分別與多個雙數抽頭連接，第二分接選擇器的動觸頭與第二複合開關的一端連接，第一複合開關和第二複合開關的另一端連接出線端子。本發明通過使用複合開關以及對複合開關的觸發時序控制，實現了有載分接開關的無弧切換，並且結構簡單、工作可靠。
文檔編號H01F29/04GK102226969SQ20111006771
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者杜海江 申請人:中國農業大學