CN107395185A - 一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统：触发回路包括第一支路和第二支路，第一支路中连接第一晶闸管，第二支路中连接第二晶闸管，第一晶闸管与第二晶闸管连接方向相反；第一支路和第二支路并联；触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；触发回路的第二晶闸管的阳极输入接点通过主回路上的端点20连接于主回路，触发回路的第一晶闸管的阳极输入接点通过主回路上端点23连接于主回路，触发回路与主回路并联；第一晶闸管的第一门极通过主回路上的触发端22连接于主回路，第二晶闸管的第二门极通过主回路上的触发端21连接于主回路；主回路包括开关，触发回路用于开关在断开或闭合过程中，将主回路进行短路。

Description

一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统及方法
技术领域
本发明涉及开关触发技术领域，更具体地，涉及一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统及方法。
背景技术
有载分接开关是电力调压变压器和工业调压变压器的重要组件，用于在变压器不中断负载电流的情况下进行分接触头的调整，改变变压器的输出电压或输出容量。然而传统有载分接开关及真空分接开关在切换时产生的电弧必然带来能量的损耗及变压器油的污染。现有有载分接开关在“开”和“关”时，触头不可避免的会产生电弧，电压愈高，电流越大则电弧也越大。产生的电弧会对电力系统造成很大危害，不仅会烧坏触头，还会引发易燃品燃烧而引起火灾事故。
现有技术中采用晶闸管有载分接开关以避免燃弧的产生，但是现有技术的晶闸管有载分接开关触头数量多、断口方式复杂、且对时序控制要求高。
因此，需要一种技术，以解决基于晶闸管有载分接开关避免触发过程产生电弧的问题。
发明内容
本发明提供了一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统及方法，以解决如何基于晶闸管有载分接开关避免触发产生电弧的问题。
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统，所述系统包括：触发回路，主回路；
所述触发回路包括第一支路和第二支路，所述第一支路中连接第一晶闸管，所述第二支路中连接第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管连接方向相反；所述第一支路和所述第二支路并联；所述触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；
所述触发回路的所述第二晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上的端点20连接于所述主回路，所述触发回路的所述第一晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上端点23连接于所述主回路，所述触发回路与所述主回路并联；所述第一晶闸管的第一门极通过所述主回路上的触发端22连接于所述主回路，所述第二晶闸管的第二门极通过所述主回路上的触发端21连接于所述主回路；所述主回路包括开关，所述开关设置于所述触发端22和所述触发端21之间；
所述触发回路用于所述开关在断开或闭合过程中，将所述主回路进行短路，防止所述主回路产生燃弧。
优选地，所述开关为机械开关。
优选地，所述主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
优选地，所述系统的开关断开，以及所述触发端21和所述触发端22断开至少10毫秒后，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管断开，所述端点20与所述端点23断开。
优选地，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法，所述方法包括：
建立触发回路，所述触发回路包括第一支路和第二支路，所述第一支路中连接第一晶闸管，所述第二支路中连接第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管连接方向相反；所述第一支路和所述第二支路并联；所述触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；
建立主回路，所述触发回路的所述第二晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上的端点20连接于所述主回路，所述触发回路的所述第一晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上端点23连接于所述主回路，所述触发回路与所述主回路并联；所述第一晶闸管的第一门极通过所述主回路上的触发端22连接于所述主回路，所述第二晶闸管的第二门极通过所述主回路上的触发端21连接于所述主回路；所述主回路包括开关，所述开关设置于所述触发端22和所述触发端21之间；
所述触发回路用于所述开关在断开或闭合过程中，将所述主回路进行短路，防止所述主回路产生燃弧。
优选地，所述开关为机械开关。
优选地，所述主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
优选地，所述开关断开，以及所述触发端21和所述触发端22断开至少10毫秒后，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管断开，所述端点20与所述端点23断开。
优选地，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
本发明的技术方案中，建立了一种用于晶闸管有载分接开关的触发回路，触发回路包括两个反接的晶闸管，触发回路形成包括两个反接晶闸管的并联电路，触发回路接入主回路，形成与主回路的并联。本发明的技术方案晶闸管电路由机械开关触发，不需要额外的触发控制电路，并且晶闸管额定容量低，且在晶闸管失控时不会损坏有载分接开关和变压器。本发明提供的通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头时序的配合，实现晶闸管的触发条件。本发明提供的通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头打开过程的电位差来建立晶闸管的触发条件，无需外加触发电源。本发明的技术方案，实现了开关在触发过程中不会产生电弧，使得有载分接开关过渡平稳，无电弧冲击及热量产生。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统结构图；
图2为现有电流回路结构图；
图3为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关，在开关断开时的触发系统结构图；
图4为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关触发电路原理图；
图5为根据本发明实施方式的无弧切换开关原理图；
图6为根据本发明实施方式的有载分接开关基本切换回路示意图；
图7为根据本发明实施方式的无弧切换开关原理图；
图8为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统结构图。如图1所示，本发明的实施方式中，一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统，包括触发回路和主回路。本发明的实施方式建立了一种用于晶闸管有载分接开关的触发回路，触发回路包括两个反接的第一晶闸管1和第二晶闸管2，触发回路形成包括两个反接晶闸管的并联电路，触发回路的第二晶闸管的阳极输入接点通过主回路上的端点20连接于A-B形成的主回路，触发回路的第一晶闸管的阳极输入接点通过主回路上端点23连接于A-B形成的主回路，触发回路与主回路并联。本发明的实施方式晶闸管电路由机械开关触发，并且晶闸管额定容量低，且在晶闸管失控时不会损坏有载分接开关和变压器。本发明实施方式提供的通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头时序的配合，实现晶闸管的触发条件。
触发回路包括第一支路和第二支路，第一支路中连接第一晶闸管，第二支路中连接第二晶闸管，第一晶闸管与第二晶闸管连接方向相反；第一支路和第二支路并联；触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点。
触发回路的第二晶闸管的阳极输入接点通过主回路上的端点20连接于主回路，触发回路的第一晶闸管的阳极输入接点通过主回路上端点23连接于主回路，触发回路与主回路并联；第一晶闸管的第一门极通过主回路上的触发端22连接于主回路，第二晶闸管的第二门极通过主回路上的触发端21连接于主回路；主回路包括开关25，开关25设置于触发端22和触发端21之间。
正常通电情况下电流经过A-开关25-B主回路，晶闸管模块不起作用，即晶闸管回路正常情况下不通过电流。
图2为正常电流回路结构图。如图2所示，交流电在某一时刻，电流经A-开关25-B，切换过程中A-B回路中的开关25打开，电流通过电弧维持A-电弧-25-电弧-B，交流电电流过零后A-B回路断开(如电弧不重燃情况下)，在此过程中的电弧产生很高的温度(上万℃)，使得油分接产生气体，油温上升，烧损开关触头25及A、B，影响产品的寿命，并且如果大电流的情况下电弧很大，烧损或烧坏临近的绝缘体和金属部件，使得绝缘件和金属件失效从而造成事故的产生。此外，开关触头25由打开到合上过程中由于电流冲击也会产生电弧。
为了避免图2所示电流回路的缺陷，本发明实施方式采用了一种用于晶闸管有载分接开关的触发回路，触发回路包括两个反接的第一晶闸管1和第二晶闸管2，触发回路形成包括两个反接晶闸管的并联电路，触发回路的第二晶闸管的阳极输入接点通过主回路上的端点20连接于A-B形成的主回路，触发回路的第一晶闸管的阳极输入接点通过主回路上端点23连接于A-B形成的主回路，触发回路与主回路并联。正常状态下电流通路同图1所示A-开关25-B，当开关25打开过程中，由于开关25与A、B接触电阻逐渐增大造成A、B不再等电位，交流电在某一时刻按A-B电流方向时电位关系为VA＞V25＞VB，因20与A闭合，21与A闭合，22与B闭合，23与B闭合，则VA＝V20＝V21，VB＝V22＝V23，则有V20＞V23，则晶闸管两端建立由端点20至端点23的正向电压，即形成端点20至端点23的压降回路，V21＞V23形成触发门极到阴极的触发电压并形成触发电流，即形成端点20至端点23的压降回路，满足晶闸管触发导通的条件。
图3为开关25断开后触发电路示意图。图4为触发电路基本原理图。如图3所示，开关25断开后，使得晶闸管导通，电流由A-第二晶闸管-B，这时A-开关25-B回路被短路，无电流通过，因此不会有燃弧产生。随后，21与A，22与B打开，电流过零后，由于21与A，22与B打开，不再产生触发电流，因此第二晶闸管关断。本发明的实施方式中第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
当电流反向时，即B-开关25-A，同理可知可触发第二晶闸管。此外，开关触头25由打开到合上过程中触发方式相同。
其中端点20与21、25、22与23为防止晶闸管受电路影响可在晶闸管自然关断后打开，与主回路必须有断开时序要求，即分开过程为25分开，之后21与22分开，之后第一晶闸管或第二晶闸管关断，之后20与23分开，为保证20与23不产生燃弧，21与22分开后10毫秒以上后20与23才能打开。
本发明的实施方式触发回路用于开关在断开或闭合过程中，将主回路进行短路，防止主回路产生燃弧。
本发明的实施方式主要应用于无弧有载分接开关的切换回路，避免燃弧的产生，防止燃弧对变压器油的分接、触头的烧损，从而提高有载分接开关的维护周期，并提高有载分接开关的可靠性。
优选地，开关25为机械开关。
优选地，主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
优选地，第一晶闸管或第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
图5为晶闸管辅助触头实用回路触发电路原理图，其中r，D1串接到触发门级到主回路之中，r是电阻，用于对触发门极限流分压作用，D1是具有单相导通的二极管或硅堆，用于限制触发门极反向电流。U是压敏电阻，并联于晶闸管两端，用于保护晶闸管正反向耐受电压。将晶闸管辅助触头实用回路接入有载分接开关切换基本回路，图6为有载分接开关基本切换回路示意图，无弧切换开关原理图如图7所示，在A-B，C-D，E-F，A’-B’有载分接开关原理图上并上晶闸管辅助触头基本回路，其中C-D，E-F共用一组晶闸管辅助触头基本回路。由n到n+1动作顺序为：CD晶闸管辅助触头基本回路导通，之后AB晶闸管辅助触头基本回路闭合，之后CD晶闸管辅助触头基本回路打开，之后A’B’晶闸管辅助触头基本回路闭合，之后AB晶闸管辅助触头基本回路打开，之后EF晶闸管辅助触头基本回路闭合，之后A’B’晶闸管辅助触头基本回路打开。其晶闸管触发导通方式同晶闸管辅助触头基本回路(如图3、4所示)。
根据以上电路分析可得结论，本发明通过晶闸管辅助触头回路并联到有载分接开关切换至主回路的机械触头中，使得分接开关切换过程中机械触头断开或合上过程中无电弧产生，解决了常规机械开关油中电弧的问题，避免了触头的烧损和油的碳化，从而提高有载分接开关的维护周期，并提高有载分接开关的可靠性。
本发明的实施方式中，晶闸管电路由机械开关触发，不需要额外的触发控制电路；晶闸管额定容量低，且在晶闸管失控时不会损坏有载分接开关和变压器；本发明实施方式通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头时序的配合，实现晶闸管的触发条件。本发明实施方式通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头打开过程的电位差来建立晶闸管的触发条件，无需外加触发电源。
本发明实施方式中，晶闸管电路中的晶闸管持续电流小于12毫秒，且不会产生燃弧；本发明由于晶闸管电路由机械开关触发，不需要额外的触发控制电路；晶闸管短时通电，额定容量要求低，且在晶闸管失控时不会损坏有载分接开关和变压器；本发明提供的通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头时序的配合，实现晶闸管的触发条件。通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，通过触头打开过程的电位差来建立晶闸管的触发条件。本发明实施方式通过一种用于晶闸管有载分接开关的触发原理，触发过程不会产生燃弧，有载分接开关过渡平稳，无电弧冲击及热量产生。
图8为根据本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法流程图。如图8所示，一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法800从步骤801开始：
优选地，在步骤801：建立触发回路，触发回路包括第一支路和第二支路，第一支路中连接第一晶闸管，第二支路中连接第二晶闸管，第一晶闸管与第二晶闸管连接方向相反；第一支路和第二支路并联；触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；
优选地，在步骤802：建立主回路，触发回路的第二晶闸管的阳极输入接点通过主回路上的端点20连接于主回路，触发回路的第一晶闸管的阳极输入接点通过主回路上端点23连接于主回路，触发回路与主回路并联；第一晶闸管的第一门极通过主回路上的触发端22连接于主回路，第二晶闸管的第二门极通过主回路上的触发端21连接于主回路；主回路包括开关，开关设置于触发端22和触发端21之间；
优选地，在步骤803：触发回路用于开关在断开或闭合过程中，将主回路进行短路，防止主回路产生燃弧。
优选地，开关为机械开关。
优选地，主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
优选地，开关断开，以及触发端21和触发端22断开至少10毫秒后，第一晶闸管或第二晶闸管断开，端点20与端点23断开。
优选地，第一晶闸管或第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
本发明实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法800与本发明另一实施方式的一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统100相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (10)

1.一种基于晶闸管有载分接开关的触发系统，所述系统包括：触发回路，主回路；
所述触发回路包括第一支路和第二支路，所述第一支路中连接第一晶闸管，所述第二支路中连接第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管连接方向相反；所述第一支路和所述第二支路并联；所述触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；
所述触发回路的所述第二晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上的端点20连接于所述主回路，所述触发回路的所述第一晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上端点23连接于所述主回路，所述触发回路与所述主回路并联；所述第一晶闸管的第一门极通过所述主回路上的触发端22连接于所述主回路，所述第二晶闸管的第二门极通过所述主回路上的触发端21连接于所述主回路；所述主回路包括开关，所述开关设置于所述触发端22和所述触发端21之间；
所述触发回路用于所述开关在断开或闭合过程中，将所述主回路进行短路，防止所述主回路产生燃弧。
2.根据权利要求1所述的系统，所述开关为机械开关。
3.根据权利要求1所述的系统，所述主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
4.根据权利要求1所述的系统，所述系统的开关断开，以及所述触发端21和所述触发端22断开至少10毫秒后，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管断开，所述端点20与所述端点23断开。
5.根据权利要求1所述的系统，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
6.一种基于晶闸管有载分接开关的触发方法，所述方法包括：
建立触发回路，所述触发回路包括第一支路和第二支路，所述第一支路中连接第一晶闸管，所述第二支路中连接第二晶闸管，所述第一晶闸管与所述第二晶闸管连接方向相反；所述第一支路和所述第二支路并联；所述触发回路包括第二晶闸管的阳极输入接点和第一晶闸管的阳极输入接点；
建立主回路，所述触发回路的所述第二晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上的端点20连接于所述主回路，所述触发回路的所述第一晶闸管的阳极输入接点通过所述主回路上端点23连接于所述主回路，所述触发回路与所述主回路并联；所述第一晶闸管的第一门极通过所述主回路上的触发端22连接于所述主回路，所述第二晶闸管的第二门极通过所述主回路上的触发端21连接于所述主回路；所述主回路包括开关，所述开关设置于所述触发端22和所述触发端21之间；
所述触发回路用于所述开关在断开或闭合过程中，将所述主回路进行短路，防止所述主回路产生燃弧。
7.根据权利要求6所述的方法，所述开关为机械开关。
8.根据权利要求6所述的方法，所述主回路中电流方向包括从端点20至端点23，或从端点23至端点20。
9.根据权利要求6所述的方法，所述开关断开，以及所述触发端21和所述触发端22断开至少10毫秒后，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管断开，所述端点20与所述端点23断开。
10.根据权利要求6所述的方法，所述第一晶闸管或所述第二晶闸管的持续电流时间小于12毫秒。
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