光控有載切換器的製作方法
2023-05-27 09:57:41
專利名稱：光控有載切換器的製作方法
技術領域：
本發明屬於光機電一體化領域，是一種利用光信號控制的有載切換器。
背景技術：
目前國內外廣泛使用的有載切換器基本上都是機械式的。機械式有載切換
器從1926年發明到現在已經有82年歷史，82年來，機械式有載切換器從工藝上、結構上、性能上都有很大的改進和發展，但是機械式有載切換器有其固有的缺點在調壓過程中會產生電弧，長期運行會引起觸頭燒損，電壽命受到一定的限制；調壓速度較慢，不宜頻繁調壓，不能很好適應配電網快速頻繁調壓的要求；機械部分容易出故障，切換噪音大；如果機械式有載切換器在變壓器油中使用，還容易造成變壓器油的氧化，給維護帶來很大的不便。
發明內容
本發明的目的在於提供一種採用光控電磁啟動觸點作為選擇器觸點，採用無過渡電阻光控開關作為切換開關，以便很好地解決現有技術中存在的體積大，結構複雜，機械磨損嚴重等問題。
本發明的目的是這樣實現的光控有載切換器由光控選擇器、切換開關、光纖以及控制電路構成；光控選擇器，由多個電磁啟動觸點和多個觸點驅動線圈以及多個光控開關組成；切換開關由兩組反並聯可控矽、可控矽觸發電路、光控開關以及過零檢測器組成；控制電路，是以DSP為控制核心的程序控制電路，用於產生程序控制信號；光纖，連接在控制電路上，用於將控制電路產生的程序控制信號傳遞給各個光控開關。
其光控選擇器的多個電磁啟動觸點，被分成兩排，每排觸點的一端接在變壓器調壓線圈上，另一端並聯起來分別接在兩組反並聯可控矽上。觸點驅動線 圈的一端連接在電磁啟動觸點上，另一端通過光控開關、分壓電阻接在變壓器 調壓線圈上，驅動線圈由變壓器調壓線圈供電。這樣調壓線圈、電磁啟動觸點 和觸點驅動線圈處於等電位狀態。
本發明採用光機電一體化技術，通過光纖實現高壓平臺和低壓平臺的光信 號傳遞，通過光控開關實現低壓平臺對高壓平臺的光控制，並實現高壓平臺和 低壓平臺聯繫的電絕緣，因此從根本上克服了機械式有載分接開關的固有缺點。
本發明採用電磁啟動，結構簡單，使用方便；實現無觸點切換，從根本上 消除了電流切換過程中的打火現象；取消了過渡電阻，縮短了切換時間，減少 了切換過程電壓波形的畸變。
附圖1是本發明的工作原理示意圖。
附圖2是本發明用在IOKV， 500KVA乾式變壓器上的使用示意圖。
具體實施例方式
如附圖1所示，本發明的光控有載切換器由光控選擇器、切換開關、光纖 以及控制電路構成。其中，1為光控選擇器；2為切換開關；3為控制電路；4 為光纖。為了敘述方便，附圖1隻畫出變壓器一相，而且變壓器一相中只畫出 主線圈和4段調壓線圈。真正的變壓器可以有幾段到幾十段調壓線圈，變壓器 有N段調壓線圈就有N+1個電磁啟動觸點和N+l個觸點驅動線圈以及N+1 個光控開關。A、 Al、 A2、 A3、 A4、 A5為變壓器A相的主線圈和調壓線圈， 不是光控電子式有載分接開關的組成部分。
在附圖1中，光控選擇器1由4個電磁啟動觸點K1， K2， K3， K4禾B4個 觸點驅動線圈K1L， K2L， K3L， K4L以及4個光控開關K1G， K2G， K3G, K4G所構成的陣列組成。在所有的電磁啟動觸點中有一個在光控電子式有載分接開關剛開始工作時是閉合的(如圖1中的K3)，其他電磁啟動觸點在光控電 子式有載分接開關剛開始工作時是斷開的。
切換開關2由兩組反並聯可控矽、可控矽觸發電路、光控開關以及過零檢 測器組成。第一組反並聯可控矽SCR1， SCR2各帶有觸發電路S1， S2和光控開 關S1G， S2G;第二組反並聯可控矽SCR3， SCR4各帶有觸發電路S3， S4和光 控開關S3G， S4G。光控有載切換器剛開始工作時，反並聯可控矽SCR3， SCR4 是導通的，反並聯可控矽SCR1， SCR2是關斷的。
觸點K1， K2， K3， K4的一端分別與變壓器的調壓線圈Al、 A2、 A3、 A4 相連，Kl和K3的另一端並連後連接到第二組反並聯可控矽(SCR3， SCR4) 上，K2和K4的另一端並連後連接到第一組反並聯可控矽(SCR1， SCR2)上。
觸點驅動線圈K1L， K2L， K3L， K4L的一端對應地連接在電磁啟動觸點 Kl， K2， K3， K4上，從而與變壓器的調壓線圈Al、 A2、 A3、 A4相連，另一 端通過光控開關K1G， K2G， K3G， K4G和分壓電阻R1， R2， R3， R4對應地 接在調壓線圈A2、 A3、 A4、 A5上。
過零檢測器10用於檢測變壓器相電流，它的兩端分別與調壓線圈Al、 A2 連接，當它檢測到變壓器相電流過零時，將其檢測的電信號轉化為光信號並通 過光纖4發給控制電路3;控制電路3用於產生程序控制信號，並通過光纖4傳 遞給光控選擇器1和切換開關2的光控開關K1G， K2G， K3G， K4G和S3G， S4G。
如附圖2所示，IOKV， 500KVA乾式變壓器每相除了主線圈外有8段調壓 線圈；原邊採用三角形接法，相電壓10KV，相電流17A。
本實施例為額定電壓IOKV，額定電流20A的光控有載切換器，採用電流為 50A的單相交流接觸器觸點作為電磁啟動觸點，接觸器的線圈作為觸點驅動線圈。其共有27個單相交流接觸器觸點和接觸器線圈，則A相，B相，C相各有 9個觸點和線圈。為了簡化起見，附圖2隻畫出變壓器的A相。
A相的光控選擇器有9個單相交流接觸器觸點(JA1......JA9); 9個單相交
流接觸器線圈(TA1.....TA9); 9個光控開關(KA1.....KA9)。觸點JA1、 JA3、
JA5、 JA7、 JA9和觸點JA2、 JA4、 JA6、 JA8分成兩排。A相的觸點JA1 —端 接在變壓器A相主線圈LAO和第一段調壓線圈LA1連接點；觸點JA3 —端接 在變壓器第二段調壓線圈LA2和第三段調壓線圈LA3連接接點上；觸點JA5 — 端接在變壓器第四段調壓線圈LA4和第五段調壓線圈LA5連接接點上;觸點JA7 一端接在變壓器第六段調壓線圈LA6和第七段調壓線圈LA7連接接點上；觸點 JA9 —端接在變壓器第八段調壓線圈LA8末端。觸點JA1、 JA3、 JA5、 JA7、 JA9 的另一端並聯起來，接在反並聯可控矽(SCRA3， SCRA4) —端。
A相的觸點JA2 —端接在變壓器A相第一段調壓線圈LA1和第二段調壓線 圈LA2連接點；觸點JA4 —端接在變壓器第三段調壓線圈LA3和第四段調壓線 圈LA4連接接點上；觸點LA6 —端接在變壓器第五段調壓線圈LA5和第六段 調壓線圈LA6連接接點上；觸點JA8 —端接在變壓器第七段調壓線圈LA7和第 八段調壓線圈LA8連接接點上。觸點JA2、 JA4、 JA6、 JA8的另一端並聯起來 接在反並聯可控矽(SCRA1， SCRA2) —端。
觸點JA1對應的線圈TA1與光控開關KA1、分壓電阻RA1串聯後接在變壓 器第一段調壓線圈LA1的兩端，由變壓器調壓線圈為TA1供電。TA2， TA3， TA4， TA5，TA6，TA7，TA8， TA9的接法相似。A相的9個光控開關(KA1.....KA9)， 由9根光纖(FA1......FA9)傳輸的光信號控制。
A相的切換開關由過零檢測器IOA及光纖FAIO、兩組反並聯可控矽 (SCRA1， SCRA2)、 (SCRA3， SCRA4)、可控矽觸發電路SA1， SA2， SA3，SA4、光控開關SA1G， SA2G， SA3G， SA4G，光纖FAll， FA12， FA13， FA14 構成。可控矽觸發電路SA1， SA2， SA3， SA4的兩端分別與變壓器調壓線圈 LA5兩端相連，用於從變壓器上獲取電源。光控開關SA1G， SA2G， SA3G， SA4G， 由光纖FAll， FA12， FA13， FA14傳輸的光信號控制。所有的光纖都連接到低 壓平臺的控制電路上。過零檢測器IOA的兩端與調壓線圈LA8兩端相連，當它 檢測到變壓器相電流過零時，將其檢測的電信號轉化為光信號且發出光信號通 過光纖FA10傳遞給控制電路。
B相，C相的接法和A相相似。
控制電路K是以DSP為控制核心的程序控制電路。通過過零檢測器IOA和 以DSP為控制核心的控制電路的程序控制，實現兩組反並聯可控矽的電流過零 切換，不出現循環電流。
切換開關的兩組反並聯可控矽還可以用快速可控矽、光控可控矽、IGBT、 IGCT等電子元器件代替。
權利要求
1.一種光控有載切換器，其特徵在於其由光控選擇器、切換開關、光纖以及控制電路構成；光控選擇器，由多個電磁啟動觸點和多個對應的觸點驅動線圈以及多個對應的光控開關組成；切換開關由兩組反並聯可控矽、可控矽觸發電路、光控開關以及過零檢測器組成；控制電路，是以DSP為控制核心的程序控制電路，用於產生程序控制信號；光纖，連接在控制電路上，其將控制電路產生的程序控制信號傳遞給各個光控開關。
2. 如權利要求1所述的光控有載切換器，其特徵在於其光控選擇器的多個電 磁啟動觸點，被分成兩排，每排觸點的一端接在變壓器調壓線圈上，另一端並 聯起來分別接在兩組反並聯可控矽上。
3. 如權利要求1所述的光控有載切換器，其特徵在於其光控選擇器的觸點驅 動線圈的一端連接在電磁啟動觸點上，另一端通過光控開關、分壓電阻接在變 壓器調壓線圈上。
4. 如權利要求1所述的光控有載切換器，其特徵在於其切換開關的可控矽觸 發電路連接到變壓器調壓線圈兩端。
5. 如權利要求1所述的光控有載切換器，其特徵在於其切換開關的過零檢測 器的兩端接在變壓器調壓線圈上，檢測器將檢測到的電信號轉化為光信號，通 過光纖傳遞給控制電路。
6. 如權利要求1所述的光控有載切換器，其特徵在於其切換開關的兩組反並 聯可控矽還可以是快速可控矽、光控可控矽、IGBT、 IGCT。
全文摘要
本發明是利用光信號控制的有載切換器，它由光控選擇器、切換開關、光纖以及控制電路構成；光控選擇器，由多個電磁啟動觸點和多個觸點驅動線圈以及多個光控開關組成；切換開關由兩組反並聯可控矽、可控矽觸發電路、光控開關以及過零檢測器組成；控制電路，是以DSP為控制核心的程序控制電路，用於產生程序控制信號；光纖，連接在控制電路上，用於將控制電路產生的程序控制信號傳遞給各個光控開關。本發明採用電磁啟動，結構簡單，使用方便；實現無觸點切換，從根本上消除了電流切換過程中的打火現象；取消了過渡電阻，縮短了切換時間，減少了切換過程電壓波形的畸變。
文檔編號H01F29/04GK101667487SQ20081011955
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優先權日2008年9月3日
發明者偉 張, 張志傑, 爽 高 申請人:偉 張