CN104113317A - 一种旁路辅助的有载分接开关及其方法 - Google Patents

一种旁路辅助的有载分接开关及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分接选择器与切换器只需短暂承受负荷电流的旁路辅助的有载分接开关及其方法。选择器设有与变压器分接头一一对应连接的开关；选择器输出端分为两组，与切换器两个对应的输入端连接，变压器分接头也对应的分为两组；切换器两输出端共同连接后作为旁路辅助的有载分接开关的输出端，切换器各输入端与对应输出端间分别设有相应的开关；它还包括主开关，主开关的各开关的输入端与变压器分接头一一连接，输出端共同连接后与切换器输出端连接；控制电路控制选择器和切换器的相应开关导通和关闭形成与主开关配合的旁路，与主开关一起，进行两组变压器分接头中任意一组中的一个变压器分接头切换到另一组中的任意一个变压器分接头。

Description

一种旁路辅助的有载分接开关及其方法
技术领域
本发明涉及电力系统送变电技术领域，特别涉及一种旁路辅助的有载分接开关及其方法。
背景技术
电力系统的运行方式随时会发生变化，运行方式的变化会引起母线电压的变动。电力系统对母线电压的变动范围有严格的要求，因此，需要调节母线电压的技术，其中改变变压器分接头的方式进行电压调节最直接。但是，在电力系统输送负荷的过程中，不停电地改变变压器分接头，要求使用技术含量很高的有载分接开关。
目前世界上的有载分接开关都由分接选择器和切换器两部分串行连接组成，选择器选择调压变压器分接头后，由切换器实现分接头的有载切换。由于分接选择器和切换器串联连接在负荷电流回路中，分接选择器与切换器中的开关需要承受长期流过负荷电流，开关制造成本高。另外，承受负荷电流的开关有接触电阻，开关串联越多，接触电阻越大，不利于电力系统安全运行。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种分接选择器与切换器只需短暂承受负荷电流的旁路辅助的有载分接开关及其方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旁路辅助的有载分接开关，它包括选择器、切换器以及控制电路,选择器设有与变压器分接头数量相同的输入端并与变压器分接头一一对应连接；选择器输出端分为两组，分别与切换器两个对应的输入端连接，同时变压器分接头也对应的分为两组；切换器两输出端共同连接后作为旁路辅助的有载分接开关的输出端，切换器各输入端与对应输出端间分别设有相应的开关；控制电路控制选择器和切换器中的各开关；它还包括主开关，主开关由数量与变压器分接头数量相同的开关组成，各开关的输入端也与变压器分接头一一连接，输出端共同连接后与切换器输出端一并作为旁路辅助的有载分接开关的输出端；控制电路与主开关连接，控制其中的各开关；
控制电路控制选择器和切换器的相应开关导通和关闭形成与主开关配合的旁路，与主开关一起，进行两组变压器分接头中任意一组中的一个变压器分接头切换到另一组中的任意一个变压器分接头。
所述选择器的开关、切换器的开关以及主开关的各开关均顺序编号。
所述选择器开关中的单数开关一端共同连接切换器单数输入端，选择器的双数开关一端共同连接后接切换器的双数输入端。
一种旁路辅助的有载分接开关的工作方法，具体步骤为：
(1)将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
(2)将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；
(3)断开主开关的所有开关；
(4)切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
(5)主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
(6)旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
另一种旁路辅助的有载分接开关的工作方法，具体步骤为：
(1)将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
(2)断开主开关的所有开关；
(3)将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；
(4)切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
(5)主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
(6)旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
另一种旁路辅助的有载分接开关的工作方法，具体步骤为：
(1)将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
(2)将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；同时断开主开关的所有开关；
(3)切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
(4)主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
(5)旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
本发明的有益效果是：分接选择器与切换器处于有载分接开关旁路位置，只在切换分接头短暂时间内承受负荷电流，有利于分接选择器与切换器采用电力电子器件，提高有载分接开关性能。旁路辅助的有载分接开关每一条负荷电流回路只有主开关中一个触点需要长期承受负荷电流，开关制造成本低。负荷电流回路接触电阻小，有利于电力系统安全运行。
附图说明
图1表示传统的有载分接开关。
图2表示一种旁路辅助的有载分接开关。
其中，1.传统选择器，2.传统切换器，3.控制电路I，4.主开关，5.新型选择器，6.新型切换器，7.控制电路II。
具体实施方例：
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
图1为传统的三分接头有载分接开关的原理结构与连接方式。选择三分接头有载分接开关进行分析，是为了表述方便；本实施例的分析方法与结论可适用于更多分接头的有载分接开关。
传统有载分接开关由传统分接选择器1和传统切换器2串行连接组成。传统选择器1的输入端M1、M2、M3分别顺序连接调压变压器T1的分接头，传统选择器1的三个输入端子分别顺序连接传统选择器1内部三个开关K1-1、K1-2、K1-3，传统选择器1内部单数开关的另一端共同连接选择器单数输出端子，选择器内部双数开关的另一端共同连接选择器双数输出端子。传统选择器1单数输出端子与传统切换器2的单数输入端子连接，传统选择器1双数输出端子与传统切换器2的双数输入端子连接，传统切换器2单数输入端子连接切换器内部一个单数开关K2-1，切换器双数输入端子连接切换器内部一个双数开关K2-2，切换器单数开关与双数开关的另一端共同连接切换器输出端子M4。传统切换器2的输出端子M4连接电力系统。
传统选择器1开关K1-1、开关K1-2、开关K1-3，传统切换器2开关K2-1、开关K2-2的开关状态，受控制电路I3控制。
电力系统正常运行时，开关K1-1、K1-2、K1-3之一(例如：K1-1)闭合，其它开关断开；与闭合开关连接的切换器开关(K2-1)闭合，切换器另一个开关断开。调压变压器T1的负荷电流经传统分接选择器1和传统切换器2中闭合的开关(K1-1、K2-1)。
如果调压变压器T1分接头需要从M1调节到M2，控制电路I3控制传统选择器1和传统切换器2中的开关顺序动作。传统选择器1选择与M2连接的开关K1-2进行闭合操作。传统选择器1操作完毕，传统切换器2从单数开关K2-1闭合、双数开关K2-2断开，切换为单数开关K2-1断开、双数开关K2-2闭合。传统切换器2切换完毕，传统选择器1开关K1-1断开。有载分接开关整组复归，为下一次操作作准备。调压变压器T1的负荷电流经传统分接选择器1和传统切换器2中闭合的开关(K1-2、K2-2)。
传统选择器1开关K1-1、K1-2、K1-3，传统切换器2开关K2-1、开关K2-2都有可能长期流过负荷电流，因此都是触头容量较大、成本较高的开关。
为本发明一种旁路辅助的有载分接开关，它含有主开关4回路以及旁路。新型选择器5与新型切换器6串行连接构成旁路。主开关4由N个顺序排列的开关组成，N个开关的一端分别连接一种旁路辅助的有载分接开关的N个输入端(N等于一种旁路辅助有载分接开关的分接头数)，N个开关的另一端连接在一起，作为一种旁路辅助的有载分接开关的输出端。新型选择器5由N个顺序排列的开关组成，N个开关的一端分别顺序连接主开关4的N个输入端，新型选择器5有两个输出端子，一个输出端子称为单数输出端子，另一个输出端子称为双数输出端子；新型选择器5单数开关的另一端共同连接新型选择器5单数输出端子，新型选择器5双数开关的另一端共同连接新型选择器5的双数输出端子；新型切换器6有两个输入端子，一个输出端子，一个输入端子称为单数端子，另一个输入端子称为双数端子；新型选择器5单数输出端子与新型切换器6单数输入端子连接，新型选择器5双数输出端子与新型切换器6双数输入端子连接，新型切换器6输出端子连接主开关4的输出端。
新型切换器6单数输入端子与输出端子之间连接有开关，新型切换器6双数输入端子与输出端子之间连接有开关。
主开关4、新型选择器5、新型切换器6中的开关受控制电路II7控制。
一种旁路辅助的三分接头的有载分接开关的原理结构与连接方式如图2所示。主开关4的三个开关K4-1、K4-2、K4-3的一端分别连接一种旁路辅助的有载分接开关的三个输入端M1、M2、M3。输入端M1、M2、M3分别顺序连接调压变压器T1的分接头。开关K4-1、K4-2、K4-3的另一端连接在一起后，连接一种旁路辅助的有载分接开关的输出端M4。新型选择器5的三个开关K5-1、K5-2、K5-3的一端分别连接主开关4的三个输入端M1、M2、M3。新型选择器5单数开关K5-1、K5-3的另一端共同连接新型选择器5单数输出端子，新型选择器5双数开关K5-2的另一端连接新型选择器5双数输出端子。新型选择器5单数输出端子与新型切换器6单数输入端子连接，新型选择器5双数输出端子与新型切换器6双数输入端子连接，新型切换器6输出端子连接主开关4的输出端M4。新型切换器6单数输入端子与输出端子之间连接有开关K6-1，新型切换器6双数输入端子与输出端子之间连接有开关K6-2。
开关K4-1、K4-2、K4-3、K5-1、K5-2、K5-3、K6-1、K6-2受控制电路II7控制。
电力系统正常运行时，主开关4中只有一个开关闭合，其它开关断开。新型选择器5与新型切换器6中的开关全部断开。以图2为例，开关K4-1闭合，其它开关断开。
一种旁路辅助的有载分接开关进行分接头调节操作时(例如：调压变压器T1分接头需要从M1调节到M2)，一种旁路辅助的有载分接开关调节分接头的工作方法是：(1)与主开关4中闭合的开关K4-1相连接的新型选择器5中的开关K5-1闭合。(2)与新型选择器5闭合开关K5-1串行连接的新型切换器6开关K6-1闭合，建立一条旁路。旁路与主开关4回路并联，共同构成负荷电流通道。(3)新型选择器5中选择与需要调节的调压变压器分接头M2连接的开关K5-2闭合。(4)主开关4中的所有开关断开。开关K4-1断开过程无电弧。负荷电流经旁路在端点M1和M4之间流通。(5)新型切换器6单数开关与双数开关进行有载切换操作。在负荷电流不中断条件下进行开关切换操作。新型切换器6从单数开关K6-1闭合、双数开关K6-2断开，切换为单数开关K6-1断开、双数开关K6-2闭合。负荷电流经旁路在端点M2和M4之间流通。(6)主开关4中与需要调节的调压变压器分接头M2连接的开关K4-2闭合。旁路与主开关4回路并联，共同构成负荷电流通道。(7)新型选择器5、新型切换器6中的所有开关都断开；开关K5-1、K5-2、K6-2断开过程无电弧。负荷电流经主开关4中开关K4-2在端点M2和M4之间流通。(8)一种旁路辅助的有载分接开关整组复归，为下一次操作作准备。
可以看出，步骤(3)还可以移到步骤(1)，步骤(2)，步骤(5)之前；步骤(3)也可以与步骤(1)，步骤(2)，步骤(4)同时进行。
电力系统长期运行负荷电流流经开关触点时有接触电阻。在传统有载分接开关中，负荷电流须经过两个开关主触点；在一种旁路辅助的有载分接开关中，负荷电流只经过一个开关主触点。可见，一种旁路辅助的有载分接开关电流回路接触电阻小，运行性能优于传统有载分接开关。
一种旁路辅助的有载分接开关只有主开关4中的K4-1、K4-2、K4-3需要长期流通大容量负荷电流，制造成本较高。新型选择器5与和新型切换器6中的开关都是短时(小于1秒)承受负荷电流，可以选用容量较小、价格较低的开关。特别是新型选择器5与和新型切换器6中的开关可以采用晶闸管开关电路实现；晶闸管开关动作快速，动作时间容易控制，可以进一步提高有载分接开关性能。
对于三分接头传统有载分接开关，需要五只价格较高的开关K1-1、K1-2、K1-3、K2-1、K2-2；对于一种旁路辅助的三分接头有载分接开关，只需要三只价格较高的开关K4-1、K4-2、K4-3。可见，一种旁路辅助的三分接头有载分接开关的制造成本低于传统有载分接开关；尤其是调压变压器分接头较少的应用情况。
一种旁路辅助的有载分接开关可以采用CN2012105791965，CN2013105976862技术。
本发明的一种旁路辅助的有载分接开关及其方法可用现有技术设计制造，完全可以实现。有广阔应用前景。

Claims (6)

1.一种旁路辅助的有载分接开关，它包括选择器、切换器以及控制电路,选择器设有与变压器分接头数量相同的输入端并与变压器分接头一一对应连接；选择器输出端分为两组，分别与切换器两个对应的输入端连接，同时变压器分接头也对应的分为两组；切换器两输出端共同连接后作为旁路辅助的有载分接开关的输出端，切换器各输入端与对应输出端间分别设有相应的开关；控制电路控制选择器和切换器中的各开关；其特征是，它还包括主开关，主开关由数量与变压器分接头数量相同的开关组成，各开关的输入端也与变压器分接头一一连接，输出端共同连接后与切换器输出端一并作为旁路辅助的有载分接开关的输出端；控制电路与主开关连接，控制其中的各开关；
控制电路控制选择器和切换器的相应开关导通和关闭形成与主开关配合的旁路，与主开关一起，进行两组变压器分接头中任意一组中的一个变压器分接头切换到另一组中的任意一个变压器分接头。
2.如权利要求1所述的旁路辅助的有载分接开关，其特征是，所述选择器的开关、切换器的开关以及主开关的各开关均顺序编号。
3.如权利要求2所述的旁路辅助的有载分接开关，其特征是，所述选择器开关中的单数开关一端共同连接切换器单数输入端，选择器的双数开关一端共同连接后接切换器的双数输入端。
4.权利要求1-3任一所述的旁路辅助的有载分接开关的工作方法，其特征是，具体步骤为：
（1）将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
（2）将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；
（3）断开主开关的所有开关；
（4）切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
（5）主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
（6）旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
5.权利要求1-3任一所述的旁路辅助的有载分接开关的工作方法，其特征是，具体步骤为：
（1）将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
（2）断开主开关的所有开关；
（3）将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；
（4）切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
（5）主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
（6）旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
6.权利要求1-3任一所述的旁路辅助的有载分接开关的工作方法，其特征是，具体步骤为：
（1）将选择器中与正在工作的变压器分接头连接的开关闭合，再将与该选择器闭合开关所在组对应的切换器开关也闭合，形成一个与主开关闭合开关并联的旁路，共同构成负荷电流通道；
（2）将选择器中与欲转换到的变压器分接头连接的开关闭合；同时断开主开关的所有开关；
（3）切换器开关进行有载切换，两切换器开关开闭状态互换，完成由原变压器开关旁路转换到新的欲转化后的变压器开关旁路；
（4）主开关中与欲转换到的变压器分接头对应的开关闭合；
（5）旁路开关全部断开，完成整个切换过程。
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