CN102226969A - 串联式复合切换开关变压器有载分接开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及变压器领域，公开了一种串联式复合切换开关变压器有载分接开关，包括与变压器的绕组连接的多个单数抽头、多个双数抽头和出线端子，其特征在于，还包括第一复合开关和第二复合开关，以及，第一分接选择器和第二分接选择器，其中，第一分接选择器的多个静触头分别与多个单数抽头连接，第一分接选择器的动触头与第一复合开关的一端连接，第二分接选择器的多个静触头分别与多个双数抽头连接，第二分接选择器的动触头与第二复合开关的一端连接，第一复合开关和第二复合开关的另一端连接出线端子。本发明通过使用复合开关以及对复合开关的触发时序控制，实现了有载分接开关的无弧切换，并且结构简单、工作可靠。

Description

串联式复合切换开关变压器有载分接开关

技术领域

本发明涉及变压器领域，尤其涉及一种串联式复合切换开关变压器有载分接开关。

背景技术

在现有技术中，运行中的输配电变压器，由于一次侧电压(电网电压)、负载大小和性质的变化，二次侧电压可能会有较大的变化。为了使负载电压维持在规定范围(±5％UN)，保证用电设备的正常需要，必须对输配电变压器进行调压。

变压器有载调压的基本原理是从变压器某一侧(一般为高压侧)的线圈中引出若干分接头，通过有载分接开关，在不切断负荷电流的情况下，由一个分接头切换至另一分接头，以变换有效匝数，达到调节电压目的。有载调压变压器由二部分构成，一部分是变压器本体，与通常变压器不同的是引出多个抽头，另一部分是有载分接开关，可分别由不同厂家供货再组装获得。

常用变压器有载分接开关有机械式和真空式两大类。机械式有载分接开关有一体式和分体式两种结构。

在现有技术中，提出了实现切换开关无弧切换的结构和控制方法，设计的切换开关仍然采用机电混合式结构，需要电机驱动机构带动动触头运动，机械机构动作慢，并且增加了维护工作量。

真空式有载分接开关的切换开关部分不再采用动触头结构，将两个分接选择器的输出分别经真空开关和与真空开关串联的过渡电阻再与变压器输出端子连接，需要变压器分接头切换时，通过控制真空开关的动作时序实现调压。在采用双过渡电阻时，需要使用四只真空开关，处于断态的真空开关一直承受级电压，需要分接头切换时，由真空开关实现熄弧。虽然与机电混合式切换开关相比，去掉了拖动机构，但是真空开关的电气寿命仍然有限，限制了真空式分接开关的应用。

有方案提出在真空开关基础上使用电子开关如IGBT或晶闸管代替过渡电阻实现切换开关分接头无弧切换，稳态负载电流由真空开关支路承担，而处于断态的分接头支路中由真空开关承担断态电压，这类方案的问题是很难保证由真空开关支路向电子开关支路切换时实现无弧过渡。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是通过使用真空式有载分接开关实现无弧有载切换，并且在切换的同时使真空开关不承受级电压，从而延长电气寿命。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提出了一种串联式复合切换开关变压器有载分接开关，包括与变压器的绕组连接的多个单数抽头、多个双数抽头和出线端子，还包括第一复合开关和第二复合开关，以及，第一分接选择器和第二分接选择器，其中，

所述第一分接选择器的多个静触头分别与所述多个单数抽头连接，所述第一分接选择器的动触头与所述第一复合开关的一端连接，所述第二分接选择器的多个静触头分别与所述多个双数抽头连接，所述第二分接选择器的动触头与所述第二复合开关的一端连接，所述第一复合开关和第二复合开关的另一端连接所述出线端子，

所述第一复合开关由第一真空开关和第一电子双向开关串联构成，

所述第二复合开关由第二真空开关和第二电子双向开关串联构成，。

其中，所述第一双向电子开关由两个并联的半控器件组成。

其中，所述第二双向电子开关由两个并联的半控器件组成。

其中，所述半控器件为晶闸管。

其中，所述第一双向电子开关由两个串联的全控器件组成。

其中，所述第二双向电子开关由两个串联的全控器件组成。

其中，所述全控器件为IGBT。

其中，所述全控器件为MOSFET。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：通过使用复合开关利用四只晶闸管代替过渡电阻，实现了有载分接开关的无弧切换，并且结构简单、工作可靠。

附图说明

图1为本发明一个实施例的串联式复合切换开关变压器分接有载开关的结构示意图；

图2a是本发明的第一复合开关和第二复合开关相互切换的第一种触发时序图；

图2b是本发明的第一复合开关和第二复合开关相互切换的第二种触发时序图；

图2c是本发明的第一复合开关和第二复合开关相互切换的第三种触发时序图；

图2d是本发明的第一复合开关和第二复合开关相互切换的第四种触发时序图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，为本发明实施例的变压器有载分接开关的结构示意图，其包括与变压器绕组连接的多个单数抽头J1、J3等、多个双数抽头J2、J4等，出线端子N，第一复合开关S1和第二复合开关S2以及第一分接选择器和第二分接选择器，第一分接选择器的多个静触头分别与单数抽头J1、J3等连接，第一分接选择器的动触头R1与第一复合开关S1的一端连接，第一复合开关S1的另一端与出线端子N连接，第二分接选择器的多个静触头分别与双数抽头J2、J4等连接，第二分接选择器的动触头R2与第二复合开关S2的一端连接，第二复合开关S2的另一端与出线端子N连接。

第一复合开关S1由第一真空开关V1和第一双向电子开关T1串联组成。

第二复合开关S2由第二真空开关V2和第二双向电子开关T2串联组成。

在本发明中，双向电子开关可由两个反向并联的半控器件组成，半控器件例如晶闸管；也可由两个反向串联的全控器件组成，全控器件例如IGBT、MOSFET。下面仅以由两个反向并联的晶闸管组成的双向电子开关进行说明。

图1的本发明实施例的串联式复合切换开关变压器有载分接开关是分体式分接开关，其特点是包括分接选择器和切换开关两部分，分接选择器在空载时选择抽头，然后由切换开关实现有载切换。分接选择器由两个圆环组成，第一分接选择器的多个静触头分别连接单数抽头，第二分接选择器的多个静触头分别连接双数抽头，由分接选择器驱动电机拖动选择器的动触头分别连通一个抽头，这与常规有载分接开关相同。在1图中L、N分别代表绕组进线和出线端子；第一双向电子开关T1由反向并联的第一晶闸管T11和第二晶闸管T12组成，第二双向电子开关T2由反向并联的第三晶闸管T21和第四晶闸管T22组成。图1中第一真空开关V1、第二真空开关V2除了采用真空开关之外，还可以采用无灭弧功能的普通开关，例如接触器、电动刀闸等。

本发明的有载分接开关实现其无弧切换的关键是：准确控制电子开关的投切时序，避免负载开路或绕组短路。

图2a为电流i＞0时第一复合开关S1向第二复合开关S2的切换过程时序图，图2b为电流i＜0时第一复合开关S1向第二复合开关S2的切换过程时序图，图2c为电流i＞0时第二复合开关S2向第一复合开关S1的切换过程时序图，图2d为电流i＜0时第二复合开关S2向第一复合开关S1的切换过程时序图，四者工作过程基本相似，下面以电流i＞0时第一复合开关S1向第二复合开关S2的切换过程为例解释工作过程。

参考图2a，在时刻t1前第一复合开关S1合，即第一晶闸管T11、第二晶闸管T12和第一真空开关V1都闭合，负载电流经第一复合开关S1流通。在t1时刻收到切换指令CTL，CTL由低变高，表示由第一复合开关S1切换至第二复合开关S2，此时合第二真空开关V2，由于第二双向电子开关T2断，负载电流仍由第一复合开关S1流通。

至t2时刻，电流i开始减小反向，第一晶闸管T11的通态压降变负，由于第二晶闸管T12未导通，第一晶闸管T11反向电压开始上升，当到时刻t3第一晶闸管T11反向电压升至阈值电压uTh时确认第一晶闸管T11和第二晶闸管T12已关断，在t3时刻关断第一真空开关V1，同时触发第三晶闸管T21和第四晶闸管T22，负载电流由第二电子双向开关T2和第二真空开关V2构成的通路流通。

其余三种工况工作原理基本相同，参考图2b-2d即可理解，不再累述。图2a至图2b是以电子开关端电压信号间接判断电流方向，也可以通过获取电流信号，直接依据电流方向实施两个复合开关的切换控制。

上述过程以单相绕组为例解释了本发明的工作原理和基本构成，图1可经过简单扩展，便可用于三相结构，三相有载调压变压器的抽头包括三相星形中性点抽头、角形接线端部抽头和角形接线中间抽头等结构，无论哪种结构，都可应用于本发明。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种串联式复合切换开关变压器有载分接开关，包括与变压器的绕组连接的多个单数抽头、多个双数抽头和出线端子，其特征在于，还包括第一复合开关和第二复合开关，以及，第一分接选择器和第二分接选择器，其中，

所述第一分接选择器的多个静触头分别与所述多个单数抽头连接，所述第一分接选择器的动触头与所述第一复合开关的一端连接，所述第二分接选择器的多个静触头分别与所述多个双数抽头连接，所述第二分接选择器的动触头与所述第二复合开关的一端连接，所述第一复合开关和第二复合开关的另一端连接所述出线端子，

所述第一复合开关由第一真空开关和第一电子双向开关串联构成，

所述第二复合开关由第二真空开关和第二电子双向开关串联构成。

2.如权利要求1所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述第一双向电子开关由两个并联的半控器件组成。

3.如权利要求2所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述第二双向电子开关由两个并联的半控器件组成。

4.如权利要求2或3所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述半控器件为晶闸管。

5.如权利要求1所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述第一双向电子开关由两个串联的全控器件组成。

6.如权利要求2或5所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述第二双向电子开关由两个串联的全控器件组成。

7.如权利要求6所述的串联式复合切换开关变压器有载分接开关，其特征在于，所述全控器件为IGBT或MOSFET。

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