CN104681322A

CN104681322A - 分接头变换器

Info

Publication number: CN104681322A
Application number: CN201310616779.5A
Authority: CN
Inventors: L·琼森
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Grid Switzerland AG
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明涉及一种包括变换选择器（130）的分接头变换器（100），其中所述变换选择器被布置为提供至少两个备选分支（135a、135b、135c），所述备选分支可以交替地形成穿过所述分接头变换器的负载电流路径的一部分。所述变换选择器包括至少一个真空断续器（200；400a、400b）。

Description

分接头变换器

技术领域

本发明涉及电力传输领域，并且尤其涉及用于控制变压器输出电压的分接头变换器。

背景技术

分接头变换器用于通过提供接入或切除变压器绕组中的附加匝数的可能性，从而控制变压器的输出电压。分接头变换器包括可连接到变压器调节绕组的相应分接头的一组分接头触头，其中所述分接头在调节绕组中位于不同的位置。通过接入或切除不同的分接头，变压器的有效匝数可以增加或减少，从而调节变压器的输出电压。有载分接头变换器（OLTC）被设计为在负载被连接到变压器的同时，分接头变换器进行切换。

发明内容

本发明所涉及的问题是如何提供一种由诸如空气的具有相对较差绝缘性能的绝缘介质进行绝缘的通用的和可靠的分接头变换器。

一个实施例提供了一种包括变换选择器的分接头变换器，其中所述变换选择器被布置为提供至少两个备选分支，它们可交替地形成穿过分接头变换器的负载电流路径的一部分。变换选择器包括至少一个真空断续器。

许多OLTC通过油绝缘，而无油的所谓干式分接头变换器通常由空气绝缘。在很多情况下，空气绝缘优于油绝缘，诸如在建筑物的内部，火灾的危险应当最小化，或在环境敏感区域，污染的风险应当最小化。尽管本发明可应用于任何绝缘介质的分接头变换器，当分接头变换器由诸如空气的具有相对较差绝缘和断开性能的绝缘介质进行绝缘时，优点变得最明显。

通过提供一种包括真空断续器的变换选择器，当分接头变换器是由具有相对较差绝缘和断开性能的绝缘介质进行绝缘时，变换选择器的切换也可以受控的方式进行。因此，具有维持操作可靠性的较差绝缘介质的分接头变换器可以受益于变换选择器的通用性。

在一个实施例中，变换选择器包括真空断续器和多路开关的串联连接。

在另一实施例中，变换选择器包括至少两个真空断续器，所述真空断续器被连接成使得变换选择器的备选分支中的每一个分支中包括串联连接的真空断续器。

变换选择器可以例如以一种连接为换向配置；粗精配置；多个粗配置；或任何其他合适的配置。

本发明的其它方面在下面的详细描述和所附权利要求书中介绍。

附图说明

图1a-1c图示不同分接头变换器配置的示例。

图2示意性地图示包括真空断续器和多路开关的变换选择器的示例。

图3示意性地图示包括真空断续器和多路开关的变换选择器的另一示例。

图4示意性地图示在备选分支中的每一个分支中具有真空断续器的变换选择器。

具体实施方式

图1a-1c示意性地图示三种常用的分接头变换器配置。分接头变换器100包括多个固定分接头触头120，以及可动触头125。分接头触头120中的每一个分接头触头被布置为连接到变压器的调节绕组110的相应分接头，其中所述分接头位于调节绕组110的不同位置。分接头触头120和可动触头125形成分接头变换器100的精选择器的一部分，其中精选择器可以是分接头选择器或选择器开关，这取决于分接头变换器的设计。精选择器的可动触头125可以一次连接到一个分接头触头120，而且可以在分接头触头120之间移动，以便将调节绕组110的附加匝数与穿过分接头变换器100的负载电流路径进行接入或者切除。

调节绕组110通常不形成分接头变换器100的一部分，但通常被包括在变压器中，分接头变换器100可以被连接到该变压器。在图1a-1c的每一个图中，分接头变换器100被示出为连接到调节绕组110。在图1c中，分接头变换器100被示出为连接到调节绕组110和粗绕组150。分接头变换器100、调节绕组110和粗绕组150，如果有的话，它们的系统在此将被称为分接头变换器系统。分接头变换器系统包括两个外部连接115a和115b，外部连接115a和115b被布置为连接在主变压器绕组的内部，或者连接在主变压器绕组和电力线之间的任何位置，其中电力线可以例如是套管、电缆或输电线路。两个外部连接115a、115b中的一个外部连接通常是由分接头变换器100所提供，而另外一个外部连接是由调节绕组110或粗绕组150所提供。

分接头变换器100具有k个分接头触头120，而且是图1a所示的配置，将提供k个不同的电压水平。

借助于具有k个分接头触头120的分接头变换器100实现电压水平数量，可以通过使用变换选择器130而增加。图1b图示包括变换选择器130的分接头变换器100，变换选择器130以换向配置连接，也称为正负配置。另一方面，图1c图示包括变换选择器130的分接头变换器100，变换选择器130以粗配置连接，也称为粗精配置。这些配置仅仅是作为示例给出，并且本发明可以被应用于具有至少一个变换选择器130的任何配置的分接头变换器。

变换选择器130被设计成一种承载但不建立或断开穿过变压器的负载电流的设备。该设备与分接头选择器或选择器开关结合使用，以使其分接头触头120和连接的分接头在从一个极限位置移动到另一个位置时不止一次地使用。

变换选择器130通常被布置为连接到变压器的调节绕组110，以及连接到主变压器绕组。变换选择器130通常提供了一种多路开关功能，从而使得变换选择器130能够交替地将至少两个备选分支135a、135b中的一个分支连接到分接头变换器系统的两个外部触头115a、115b之间的负载电流路径。在此，术语多路开关功能用于指一次一个地为至少两个备选分支提供连接性的功能。变换选择器130通常提供固定分支133，和至少两个备选分支135a、135b，备选分支135a、135b可以被交替地选择，以形成穿过分接头变换器100的负载电流路径的一部分。

常规的变换选择器130通常包括固定分支133，以及至少两个备选连接点140a、140b，可动触头145固定连接到固定分支133，可动触头145可以交替连接到两个备选连接点140a、140b。在图1b和1c中，变换选择器130是双路开关，提供两个备选分支135a、135b。总体上当指代备选分支时，将使用附图标记135。

在图1b所示的换向配置的分接头变换器100中，变换选择器130被连接从而使得两个不同的备选分支135a、135b被连接在调节绕组110的相应的外端，备选分支135a、135b可以借助于变换选择器130进行选择，而固定分支133被布置为连接到主变压器绕组。在这种配置中，第二备选分支135b表示相对于第一备选分支135a的穿过调节绕组110的相反路径。因此，变换选择器130的状态确定了通过将可动触头125从第一分接头触头120移动到特定相邻分接头触头120而产生的电压阶跃是降压还是升压。

在图1c中示出了粗设计的分接头变换器100的示例，其布置成连接到调节绕组110，以及连接到附加绕组150，这里称为粗绕组150。粗绕组150可以选择性地通过变换选择器130串联连接至主变压器绕组和调节绕组110。变换选择器130提供了两个备选分支135a、135b，每一个分支布置成连接在粗绕组150的相应端部，而固定分支133被布置成连接于调节绕组110的端部。粗绕组150的端部的其中一个端部被布置为连接到主变压器绕组。因此，第一分支被连接以便于将粗绕组150进行旁路（参见图1c的分支135a），第二分支被连接以将粗绕组150串联连接至调节绕组110（参见图1c的分支135b）。因此，调节绕组110和粗绕组150通过变换选择器130相互连接，从而通过变换选择器130，粗绕组150可以接入变压器路径或从变压器路径切除。变换选择器130的状态决定了通过将可动触头125在调节绕组110的两个相邻分接头120之间进行移动而产生的电压阶跃将处于调节范围的较高部分或较低部分。

在图1a-1c中，当可动触头125和变换选择器130（如果有的话）处于所示的位置，当前由分接头变换器100提供的负载电流路径用粗线画出。

变换选择器130的切换通常在可动触头125位于分接头触头120处的时候进行执行，分接头触头120被连接使得当可动触头125连接到该分接头触头120时，变换选择器130不构成负载电流路径的一部分。在图1b和1c中，该分接头触头被标为120i，并且在下文中将被称为旁路分接头触头120i。

当精选择器的可动触头125被连接到旁路分接头触头120i，可以进行变换选择器130的切换而不必中断负载电流。此外，旁路分接头触头120i通常被连接为使得，当精选择器的可动触头125连接到旁路分接头触头120i时，调节绕组110的任何部分都不构成负载电流路径的一部分。因此，当变换选择器130从一个状态切换到另一个状态时，调节绕组110将从主变压器绕组暂时断开。换句话说，调节绕组110将暂时地在变换选择器130切换期间自由浮动。由于到环境的容性耦合，（例如耦合到其它绕组、分接头变换器100的外壳、大地等），调节绕组110的电势通常将继而以高频率变化，而且高频电压将跨变换选择器130的触头而增强。这样的电压将引起变换选择器130的可动触头145和备选连接点140之间的电火花，所述备选连接点140为可动触头145将要离开的备选连接点140。这样的电火花导致（通常很小的）高频容性电流。

当分接头变换器是由具有良好绝缘及断开性能的绝缘介质绝缘的，如变压器油或SF6，通常能够以可接受尺寸的变换选择器130实现的充分的容性电流断开。然而，如果分接头变换器100的绝缘介质具有较差的绝缘及断开性能，例如空气，常规变换选择器130的备选连接点140a、140b之间的距离必须很大，以确保容性电流的充分断开。当备选连接点140a、140b之间的距离增加时，变换选择器130的切换过程的可靠性和可控性将降低：当备选连接点140a、140b之间的距离增加时，电火花失控并达到相邻部分，例如分接头变换器100的其它部分，其他绕组、或接地的风险将增加。因此，将很难设计一种可靠的具有传统的变换选择器130的空气绝缘分接头变换器100。

根据本发明，提供了一种分接头变换器，其包括具有至少一个真空断续器的变换选择器130。

通过提供一种包括真空断续器的变换选择器130，变换选择器130的切换能够以受控方式进行，以及当分接头变换器100由具有相对较差绝缘性能的绝缘介质进行绝缘时。因此，电火花的影响可以显著减小。通过使用具有至少一个真空断续器的变换选择器130，具有较差绝缘介质的分接头变换器100可以受益于变换选择器130的通用性，以及维持操作的可靠性。

此外，通过使用真空断续器，产生的任何电火花将产生于真空断续器的真空瓶内，并且由电火花产生的任何气体将包含在真空瓶内，从而不会污染变换选择器130周围的流体。通过消除由于变换选择器触头处产生的电火化引起的绝缘流体污染，分接头变换器100的可靠性被进一步提高。因此，使用具有至少一个真空断续器的变换选择器130在通过诸如油或SF6的较好的绝缘介质进行绝缘的分接头变换器中也是有利的。

图2示意性地示出了包括真空断续器200的变换选择器130的一个实施例。图2的变换选择器130进一步包括与真空断续器200串联连接的多路开关205。多路开关205例如可以是常规的机械式变换选择器。

图2的多路开关205是包括可动触头145的机械双路开关，可动触头145在一端处被永久地连接到固定连接215，而可动触头145的另一端可以连接到两个备选连接点140a、140b之一。因此，图2的多路开关205布置为将真空断续器200连接到两个分支135a、135b中的一个分支。真空断续器200的一端被连接到多路开关205的固定连接215，而另一端提供变换选择器130的固定分支133。

包括真空断续器200和多路开关205的串联连接的变换选择器130可以被适配为具有两个以上备选分支135的分接头变换器设计100。事实上，如果多路开关205是具有固定连接215和n个备选连接点140的n路开关，其中n≥2，其中固定连接215是可动触头145永久连接到的固定连接215,则包括真空断续器200和多路开关205的串联连接的变换选择器130可以被制造为提供与n个备选分支135中的一个备选分支的可连接性。图3中示出了机械式多路开关205的示例，其提供了与三个备选分支135a、135b、135c中的一个备选分支的可连接性。因此，图3的多路开关205是三路开关，其例如可以被用于具有多个粗配置的分接头变换器100。

变换选择器130的多路开关205能够以不同方式实现，其中的两个示例分别示于图2和3。在图2中，可动触头145是可旋转的触头臂，并且固定连接215为一枢转点，触头臂145可以围绕该枢转点旋转。在图3中，可动触头145是可滑动的触头臂，其布置为沿着固定连接215滑动，这是细长集电器的形式。可以考虑多路开关205的其它设计。例如，多路开关205可以实现为一个以上具有较少数目的备选分支的开关的串联连接：如果需要的话，图2的双路开关例如可以替换为两个单路开关的串联连接。多路开关的任何其它合适的设计也是可以使用的。

图2和3两者所示的本发明变换选择器130的实施例均包括真空断续器200和多路开关205的串联连接，其中真空断续器200连接到多路开关205的分接头触头215。用于切换这种变换选择器130的切换顺序例如可以包括以下步骤：

1）断开真空断续器200

2）将可动触头145移动到所期望的位置

3）闭合真空断续器200

通常，直到穿过真空断续器200的电流已经被断开，步骤2才开始，并且因此步骤1可以包括等待部分。

在变换选择器130的备选实施例中，在分支135中的每一个分支中提供了一个真空断续器，分支135可以由变换选择器130选择。在该实施例中，不需要多路开关205。根据该实施例的变换选择器130的示例被示意性地示于图4中。图4的示例中，变换选择器130提供了在两个不同分支135a、135b之间进行选择的可能性，变换选择器130因此包括两个真空断续器400a、400b。

本实施例的真空断续器400的一端在公共连接点405处彼此连接，而每个真空断续器400a、400b的另一端被连接到相应的备选分支135a、135b。公共连接点405也被连接到变换选择器130的固定分支133。因此，在本实施例中，备选分支135中的每一个备选分支包括串联连接的真空断续器400，而且备选分支135在一端处连接到公共连接点450，公共连接点450被进一步连接到固定分支133。图4的双路变换选择器130仅仅是作为示例给出，并且另外的分支135的每一个分支包括串联连接的真空断续器400，另外的分支135可以连接在公共连接点405处。

在该实施例中，其中每个备选分支135包括真空断续器400，只有当前选择的备选分支135的真空断续器400将在操作期间断开，而其他备选（多个）分支135中的真空断续器400将闭合。因此，真空断续器400将一次一个地处于闭合位置。本实施例中的切换顺序通常将为以下：

1）断开当前选择的备选分支135的真空断续器400

2）闭合所期望的备选分支135的真空断续器400。

通常，直到穿过当前闭合的真空断续器400的电流已经被断开，步骤2才会开始，并且因此步骤1可以包括等待。

对于断开的真空断续器400提供足够长期的隔离的电压，这个实施例中不需要另外的开关或断开器。对于高压设备，断开器开关例如可以串联连接到真空断续器400的每一个真空断续器，和/或变换选择器130和主变压器绕组之间。

真空断续器200、400a、b可以通过单个真空断续器设备，或者两个或多个真空断续器设备的串联或并联连接而实现。

根据本发明的分接头变换器100可以是例如选择器开关类型，或转换开关类型。

图1b和1c中所示的调节和粗分接头变换器设计仅仅是作为示例给出，并且本发明可适用于其它分接头变换器设计，所述分接头变换器设计包括一个或多个变换选择器130，例如多个粗设计。

尽管本发明的有益效果在通过例如空气的相对较差绝缘介质进行绝缘的分接头变换器100中最明显，但是包括至少一个真空断续器的变换选择器130可以有利地被用在通过油、SF6或任何所期望的绝缘介质进行绝缘的分接头变换器100中。

尽管本发明的各个方面在所附权利要求中列出，本发明的其它方面包括以上说明和/或所附权利要求书中出现的任何特征的组合，而不是只在所附权利要求书中明确陈述的组合。

本领域普通技术人员可以理解，在此所述的技术并不局限于附图和前面的详细描述中所公开的实施例，其仅仅是为了进行图示说明的目的，但它可以以多种不同的方式实现，并且由所附权利要求限定。

Claims

1.一种包括变换选择器（130）的分接头变换器（100），其中所述变换选择器被布置为提供至少两个备选分支（135a、135b、135c），所述备选分支可以交替地形成穿过所述分接头变换器的负载电流路径的一部分；所述分接头变换器的特征在于

所述变换选择器包括至少一个真空断续器（200；400a、400b）。

2.如权利要求1所述的分接头变换器，其中

所述变换选择器（130）包括真空断续器（200）和多路开关（205）的串联连接。

3.如权利要求2所述的分接头变换器，其中

所述多路开关是双路开关，所述变换选择器因此提供了两个备选分支（135a、135b）。

4.如前述权利要求之一所述的分接头变换器，其中

所述变换选择器包括至少两个真空断续器（400a、400b），连接为使得所述备选分支中的每一个备选分支包括串联连接的真空断续器。

5.如前述权利要求之一所述的分接头变换器，其中

所述变换选择器连接在粗精配置中。

6.如前述权利要求之一所述的分接头变换器，其中

所述变换选择器连接在换向配置中。

7.如前述权利要求之一所述的分接头变换器，其中

所述分接头变换器由空气绝缘。