CN105161274A - 一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，开关装置包括一第一晶闸管、一第二晶闸管和一真空开关；第一晶闸管的正向端与第二晶闸管的负向端并联在真空开关一端，并在真空开关该端引出连接端子A；第一晶闸管负向端与第二晶闸管正向端并联在真空开关另一端，在真空开关另一端引出连接端子B。该方法为：在变压器高压绕组的各分接抽头上分别与一个混合式无弧开关装置的连接端子A连接，各混合式无弧开关装置的连接端子B并联，由混合式无弧开关装置构成变压器的分接开关，并由现有控制装置向混合式无弧开关装置发送调压控制指令，实现对变压器进行有载调压。本发明可以广泛在变压器调压领域中应用。

Description

一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法

技术领域

本发明涉及一种开关结构和变压器有载调压方法，特别是关于一种基于晶闸管和高速真空开关并联组合的晶闸管无弧开关装置及其变压器有载调压方法。

背景技术

电力变压器的分接开关是用来调节变压器输出电压的。由于电力系统 电网中各处的电压不是完全相同的，为了使得变压器无论安装在电网什么位置都能输出额定电压，就在变压器的高压绕组设置了多次抽头，并将抽头接到分接开关上，通过开关与电网相连。这样，可以通过分接开关与不同的变压器绕组抽头连接来改变变压器高低压绕组的匝数比，从而达到调节变压器输出电压的目的。分接开关有无载调节和有载调节两种，前者只能在变压器于电网脱开后调节分接开关位置，而后者可以在变压器运行工况中调节分接头位置。

目前，机械构件与电动机构结合状态下的变压器有载调压分接开关存在的大量的问题与缺陷，其中以较高的故障率、以及较慢的响应动作为主。更关键的是：在变压器调压过程当中，受到电弧作用力因素的影响，极有可能致使触头出现烧蚀等方面的问题，不但会致使油体污染方面的问题产生，同时也在很大程度上制约着变压器功能的实现。而在引入大功率电力电子开关应用于有载分接开关时，可满足调压运行的无弧化特点，且具有切换速度快从而达到提高电力调压响应速度水平之目的，但也存在器件使用数量较多从而应用成本高，器件长期连续导通有电流通过则通态损耗高，如需配冷却系统则进一步增加设备造价和运行成本，此外电力电子器件长期发热运行状况下存在可靠性问题。且受到制造成本、运行可靠性等多个方面因素的影响，导致该技术无法在实际应用中加以落实。

但是，随着电力电子技术的发展与完善，电力系统对于相关技术的应用更加的完善，从而使得变压器无弧有载调压方案的可行性更加突出。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其具有较高的可靠性和低成本，并克服了电力电子器件由于长期连续导通造成的高通态损耗问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其特征在于，所述基于晶闸管无弧开关的结构是：包括一第一晶闸管、一第二晶闸管和一真空开关；所述第一晶闸管的正向端与所述第二晶闸管的负向端并联在所述真空开关一端，并在所述真空开关该端引出连接端子A；所述第一晶闸管负向端与所述第二晶闸管正向端并联在真空开关另一端，在所述真空开关另一端引出连接端子B。

所述有载调压方法为：将变压器高压绕组的各分接抽头上分别与一个无弧开关的连接端子A连接，各无弧开关的连接端子B并联，由各无弧开关的构成变压器的分接开关，并由现有控制装置向无弧开关发送调压控制指令，实现对变压器进行有载调压。

进一步讲，所述无弧开关的设置数量由所述变压器调压级数确定。

以在所述变压器高压绕组的两个分接抽头(X1、X2)上分别串联一所述无弧开关为例，通过两个所述无弧开关(K1、K2)实现所述变压器有载调压的具体方法如下：

假设电流参考正方向从所述变压器高压绕组一端指向所述无弧开关的并联端，将电流回路从分接抽头(X1)转换到分接抽头(X2)；切换前工况是无弧开关(K1)关合且其第一晶闸管和第二晶闸管触发导通；无弧开关(K2)开断且其第一晶闸管和第二晶闸管无触发不导通；

当测得电流正方向与参考正方向一致时，打开无弧开关(K1)并撤销其第一晶闸管的触发信号，并且给无弧开关(K2)的第一晶闸管加上触发信号；在随后电流负半周时，撤销无弧开关(K1)的第二晶闸管触发信号后关合无弧开关(K2)，并给无弧开关(K2)的第二晶闸管加上触发信号，电流回路从分接抽头(X1)转换到分接抽头(X2)，完成有载调压。

进一步讲，所述真空开关为BMK系列真空开关，其分、合时间小于等于3ms。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用真空开关和晶闸管构成混合式无弧开光装置，真空开关极短的分、合时间和极小的分、合时间分散性可满足工频0.5周波时间范围的控制需要，完全适于实现混合式无弧开关的变压有载调压方法的需要，且成本较低。2、本发明采用在变压器高压绕组分接抽头上连接混合式无弧开关装置，混合式无弧开关装置基于高速真空开关与两晶闸管配合工作，真空开关机械触头的开断动作均是以不带电流运行作为基本前提，所有电流的关合与开断也都在电流自然过零点自动切换而实现。因此调压过程无电气冲击而且运行期间可最大限度避免机械触头烧损以及油体污染等方面的质量问题，从根本上避免了因线路频繁检修而导致的损失问题。3、本发明采用的两晶闸管可在切换过程当中承担关合或开断电流的任务，长期稳态运行工况下，电流可通过真空开关机械触头流通，消除了通态损耗发热问题，进而提高了开关工作的可靠性。本发明可以广泛在变压器调压领域中应用。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分可以从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

图1是本发明的混合式无弧开关装置结构示意图；

图2是本发明基于混合式无弧开关装置的变压器有载调压原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，其中，附图与本发明的实施例一起用于阐释本发明。但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种晶闸管无弧开关装置，是基于高速真空开关与大功率电力电子开关器件混合动作的开关，包括高速真空开关和晶闸管的并联组合。变压器就是在这种分接开关的作用下实现的有载调压。这种开关结构下，所有机械触头的开断动作均是以不带电流运行作为基本前提，所有电流的关合与开断也都在电流自然过零点自动切换而实现。从以上机理的意义来说，新型混合式无弧开关不仅操作过程对系统无电气冲击而且运行期间可最大限度避免触头烧损以及油体污染等方面的质量问题，从根本上避免了因线路频繁检修而导致的损失问题。电力电子开关元件可在切换过程当中承担关合或开断电流的任务。长期稳态运行工况下，电流可通过机械触点流通，消除了通态损耗发热问题，提高了开关工作的可靠性。

高速真空开关K是近年来应智能电网建设需要所研发的新一代高性能产品，它是采用新型电磁驱动器推动真空灭弧室内的机械触头分、合来实现电路的开断和关合。由于它在设计上应用了脉冲动力、柔性碰撞和瞬态控制等先进技术从而有异于普通开关的优秀特点：极短的分、合时间和极小的分、合时间分散性。国内当前可用于变压器有载调压混合式无弧开关装置的高速真空开关产品：其分、合时间小于3毫秒，分、合时间分散性小于0.1毫秒；可满足工频0.5周波时间范围的控制需要，完全适于新型混合式无弧开关的变压有载调压方法实现的需要。而晶闸管因为具有快速接通的功能，而真空开关通态电阻小，通态损耗几乎可忽略。因此本发明采用晶闸管与开关并联结构，从而使两者优点得以发挥。

如图1所示，本发明提供一种基于晶闸管和高速真空开关并联组合的晶闸管无弧开关装置，其包括一第一晶闸管1、一第二晶闸管2和一真空开关K，其中，第一、第二只是为了区分部件，并不代表重要程度和安装顺序。第一晶闸管1的正向端与第二晶闸管2的负向端并联在真空开关K一端，并在真空开关K该端引出连接端子A。第一晶闸管1负向端与第二晶闸管2正向端并联在真空开关K另一端，在真空开关K该端引出连接端子B，形成第一晶闸管1、第二晶闸管2和真空开关K的并联结构。

上述实施例中，真空开关K是采用BMK系列真空开关，利用电磁驱动器推动真空灭弧室内机械触头的分、合来实现开断或关合，分、合时间不大于3ms。

该开关装置工作原理为：假设电流由A流向B为参考正方向，则关合切换过程为：测得电压正向时触发第一晶闸管1，开关装置处于断开状态；反之则触发第二晶闸管2，开关装置处于断开状态，这样可使电流在前半周完成切换到新的支路，而下个半周导通电流从零起始。触发晶闸管后合上真空开关K，撤销晶闸管触发信号，开关装置转入稳态运行工况。

开断切换过程：首先同时对两个晶闸管施加触发信号，使其中一个晶闸管满足导通条件，然后断开真空开关K；随后撤销所有晶闸管触发信号，电流在过零点自行关断。将此开关装置连接在变压器输出端上，开关关合，使变压器电压能够输出，开关关断使变压器输出截止。

综上所述，本发明的混合式无弧开关装置是基于高速真空开关K与两晶闸管配合工作，真空开关K机械触头的开断动作均是以不带电流运行作为基本前提，所有电流的关合与开断也都在电流自然过零点自动切换而实现。由此可知，混合式无弧开关装置不仅操作过程无电气冲击而且运行期间可最大限度避免机械触头烧损以及油体污染等方面的质量问题，从根本上避免了因线路频繁检修而导致的损失问题。两晶闸管可在切换过程当中承担关合或开断电流的任务，长期稳态运行工况下，电流可通过真空开关K机械触头流通，消除了通态损耗发热问题，进而提高了开关工作的可靠性。

如图2所示，本发明提供一种基于这种混合式无弧开关装置的变压器有载调压方法：

在变压器T高压绕组的各分接抽头上分别与一个混合式无弧开关装置的连接端子A连接，各混合式无弧开关装置的连接端子B并联，这样模式的无弧开关可以并联设置多个，由多个混合式无弧开关装置构成变压器T的分接开关，并由现有控制装置向混合式无弧开关装置发送调压控制指令，进而实现对变压器T进行有载调压。其中，混合式无弧开关装置的设置数量由变压器T调压级数确定。以在变压器T高压绕组的两个分接抽头X1、X2上分别串联一混合式无弧开关装置为例，进一步说明通过两个混合式无弧开关装置K1、K2实现变压器有载调压的方法：

假设电流参考正方向从变压器T高压绕组L端指向混合式无弧开关装置的并联端N，将电流回路从分接抽头X1转换到分接抽头X2。切换前工况是混合式无弧开关装置K1关合且其第一晶闸管11和第二晶闸管12触发导通；混合式无弧开关装置K2开断且其第一晶闸管21和第二晶闸管22无触发不导通。

当测得电流正方向与参考正方向一致时，打开混合式无弧开关装置K1并撤销第一晶闸管11的触发信号，并且给第一晶闸管21加上触发信号；在随后电流负半周时，撤销第二晶闸管12的触发信号后关合混合式无弧开关装置K2，并给第二晶闸管22加上触发信号，电流回路从分接抽头X1转换到分接抽头X2，完成有载调压。

上述实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、选型、位置设置及形状，都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其特征在于，所述基于晶闸管无弧开关的结构是：包括一第一晶闸管、一第二晶闸管和一真空开关；所述第一晶闸管的正向端与所述第二晶闸管的负向端并联在所述真空开关一端，并在所述真空开关该端引出连接端子A；所述第一晶闸管负向端与所述第二晶闸管正向端并联在真空开关另一端，在所述真空开关另一端引出连接端子B；

所述有载调压方法为：将变压器高压绕组的各分接抽头上分别与一个无弧开关的连接端子A连接，各无弧开关的连接端子B并联，由各无弧开关的构成变压器的分接开关，并由现有控制装置向无弧开关发送调压控制指令，实现对变压器进行有载调压。

2.根据权利要求1所述的基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其特征在于，所述无弧开关的设置数量由所述变压器调压级数确定。

3.根据权利要求1所述的基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其特征在于，以在所述变压器高压绕组的两个分接抽头(X1、X2)上分别串联一所述无弧开关为例，通过两个所述无弧开关(K1、K2)实现所述变压器有载调压的具体方法如下：

假设电流参考正方向从所述变压器高压绕组一端指向所述无弧开关的并联端，将电流回路从分接抽头(X1)转换到分接抽头(X2)；切换前工况是无弧开关(K1)关合且其第一晶闸管和第二晶闸管触发导通；无弧开关(K2)开断且其第一晶闸管和第二晶闸管无触发不导通；

当测得电流正方向与参考正方向一致时，打开无弧开关(K1)并撤销其第一晶闸管的触发信号，并且给无弧开关(K2)的第一晶闸管加上触发信号；在随后电流负半周时，撤销无弧开关(K1)的第二晶闸管触发信号后关合无弧开关(K2)，并给无弧开关(K2)的第二晶闸管加上触发信号，电流回路从分接抽头(X1)转换到分接抽头(X2)，完成有载调压。

4.根据权利要求1或2或3所述的基于晶闸管无弧开关的变压器有载调压方法，其特征在于，所述真空开关为BMK系列真空开关，其分、合时间小于等于3ms。