CN108768359A - 一种有载分接开关及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有载分接开关及其方法，包含主开关、晶闸管辅助电路、选择开关；各个主开关分别通过至少一个分接头串联在调压变压器的调压线圈的不同回路中；所有主开关中的任何一个闭合，调压线圈即能构成电流流通路径；不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压；任何一个主开关通过选择开关并联某一个晶闸管辅助电路时，与其临近的另一个主开关能够通过选择开关并联另一个晶闸管辅助电路；形成两路分别并联有晶闸管辅助电路的主开关的切换器；有载分接开关内部不包含共用的切换器；各开关顺序操作，实现负载电流从原本闭合的主开关有载切换到将要闭合的主开关。

Description

一种有载分接开关及其方法

技术领域

本发明涉及一种有载分接开关及其方法。

背景技术

电力系统的运行方式发生变化会引起母线电压的变化。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。改变电力变压器分接头的方式进行电压调节是电力部门广泛采用的调压措施。在变压器有负荷电流(有载)的条件下，把变压器某一个电压的分接头切换为另一个电压的分接头，且保证切换过程电力用户不停电，需要使用高技术含量的有载分接开关(on-load tap changer)来实现。

目前世界上普遍采用电阻式有载分接开关。电阻式有载分接开关是用电阻过渡的方式实现两个不同电压分接头的切换过程。该方式存在开关切换过程有电弧的缺陷。为了减小切换过程产生电弧的开关的数量，传统有载分接开关的结构都包含选择器与切换器这两部分，选择器与切换器串联。选择器选择出原本闭合的主开关与将要闭合的主开关，选择器需要的开关数量多，但操作无电弧，开关结构简单。切换器对选择器选择出的两个主开关实施切换，切换器中的开关操作过程会产生电弧，切换器结构复杂，但主开关数量少。但是，选择器与切换器串联结构，使传统有载分接开关结构不够简捷。

有载分接开关切换器切换过程的电弧，对有载分接开关可靠运行不利。全世界科研人员一直努力开发无弧有载分接开关。全电力电子器件的无弧有载分接开关，有理论研究，没有实际应用。机械触点开关与电力电子器件相结合的无弧有载分接开关，被认为是发展方向。专利CN2012105791965，CN2013105976862，CN2014102602640就是机械触点开关与电力电子器件相结合的无弧有载分接开关，有应用可行性。

但是，目前提出的各种无弧有载分接开关与传统的有载分接开关一样，都包含共用的切换器，结构仍然复杂。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种不包含共用的切换器、有载分接开关及其方法。

首先，本发明提供了一种不包含共用的切换器、结构简捷的有载分接开关，通过取消有载分接开关中选择器与切换器的分界，实现切换器与选择器的相互融合，有载分接开关内部不再包含共用的切换器，极大的简化了有载分接开关的结构。

其次，本发明提供了上述有载分接开关的工作过程，整个动作过程中，负载电流在有载分接开关中只需流经一个主开关，机械触点发热量减小一半，且能够保持有效、可靠动作。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种有载分接开关，包括至少两个主开关、晶闸管辅助电路和选择开关，其中，各个主开关分别通过至少一个调压变压器分接头串联在调压线圈的不同回路中，不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压；

相邻的主开关通过不同的选择开关并联至不同的晶闸管辅助电路，利用不同的晶闸管辅助电路之间的配合动作，实现各个主开关之间的直接切换。

上述的设计方式，体现了本发明的创新点之一，即：相邻的主开关通过不同的选择开关并联至不同的晶闸管辅助电路，实现一个晶闸管辅助电路与此时闭合的主开关并联，另一晶闸管辅助电路与下一时刻闭合的主开关并联，形成至少两路分别并联有晶闸管辅助电路的主开关的切换器，实现切换器与选择器的相互融合，而有载分接开关内部不包含共用的切换器；极大的简化了有载分接开关的结构。

进一步的，作为一种实施方式，所述所有主开关的其中一端分别与调压变压器的分接头连接，所有主开关的另一端连接端子J2；

主开关顺序编号，排序为1到N-1的主开关与变压器分接头的连接处分别通过第一组选择开关的一个选择开关连接在第一晶闸管辅助电路的一端，所述第一晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2；

排序为2到N的主开关与变压器分接头的连接处分别通过第二组选择开关中的一个选择开关连接第二晶闸管辅助电路的一端，所述第二晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2，N为主开关的总数；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

进一步的，作为另一种实施方式，所述所有主开关的其中一端分别与调压变压器的分接头连接，所有主开关的另一端连接端子J2；选择开关的数量主开关数量相等，且均顺序编号；

所述主开关与变压器分接头相连接处分别连接对应标号的选择开关的一端，单数编号的选择开关的另一端连接第一晶闸管辅助电路的一端，第一晶闸管辅助电路另一端连接端子J2；双数编号的选择开关的另一端连接在一起后连接第二晶闸管辅助电路的一端，第二晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

进一步的，作为再一种实施方式，当有载分接开关用于调压变压器分接头位于调压线圈中部时，所述主开关依次串联，形成的节点分别与调压变压器的分接头连接，不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压，按照电压大小顺序，主开关编号顺序排列，主开关按照编号依次串联所形成的节点也依次编号；

选择开关包括三组，且各组选择开关的数量均比主开关的数量少一个，第一组选择开关的一端分别从第1号节点开始依次连接，所有第一组选择开关的另一端连接一起后连接第一晶闸管辅助电路的一端；第二组选择开关的一端分别从第2号节点开始依次连接，所有第二组选择开关的另一端连接一起后连接第一晶闸管辅助电路的另一端，并连接第二晶闸管辅助电路的其中一端；第三组选择开关的一端分别从第3号节点开始依次连接，所有第三组选择开关的另一端连接一起后连接第二晶闸管辅助电路的另一端；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

进一步的，在控制开关KB断开条件下，晶闸管辅助电路等效为控制开关KA控制的开关电路，在控制开关KA断开、控制开关KB闭合条件下，晶闸管辅助电路等效为过电压触发晶闸管电路。

进一步的，当有载分接开关正常运行时，在同一时刻，所有主开关中有且只有一个闭合，其余断开，构成唯一的电流流通路径；晶闸管辅助电路控制开关都断开，选择开关都断开；所有晶闸管辅助电路两端电压等于零或接近等于零。

进一步的，在以上几种实施方式中，第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路的优选电路结构包括：

一对反向并联的晶闸管D1、D2，形成晶闸管辅助电路主回路；

电阻R1与电容C1串联后并联在反向并联的晶闸管D1、D2两端；

晶闸管D1、D2的门极与阴极分别连接有电容C3、C4，电阻R3、R4以及二极管D3、D4；二极管D3、D4的正极分别连接晶闸管D1、D2的阴极，二极管D3、D4的负极分别连接晶闸管D1、D2的门极；

二极管D5、D6、D7、D8组成的全桥整流电路输入端子与控制开关KB串联后连接在两只晶闸管D1、D2的门极之间，稳压管D9与电阻R6串联后连接全桥整流电路的输出端，稳压管D9负极对应全桥整流电路的正极输出端，稳压管D9正极对应全桥整流电路的负极输出端；

稳压管D11、D12反向串联后与电阻R5串联，再与控制开关KA串联，然后连接在两只晶闸管的D1、D2门极之间。

优选的，所述稳压管D11、D12的稳定电压取1-4伏；

所述电阻R5的电阻值取0-30欧姆；电阻R6的电阻值取0-30欧姆。

进一步的，所述有载分接开关还包括操作机构，所述操作机构控制主开关和对应选择开关的顺序操作，实现负载电流从原本闭合的主开关有载切换到将要闭合的主开关。

更进一步的，所述操作机构配置有供电电源，所述供电电源连接变压器T2的一次线圈，变压器T2的二次线圈连接全桥整流电路D12的输入端，全桥整流电路D12的输出端连接稳压与储能电路，稳压与储能电路给操作机构供电。

无论调压变压器如何调压，电源电压不变。

更进一步的，所述稳压与储能电路的储能功能由电容器充放电电路构成,或充电电池构成，或其他电气储能装置构成。

进一步的，所述有载分接开关中的主开关或/和选择开关的机械触点为旋转滑动方式或平面滑动方式。

进一步的，所述有载分接开关中的所有开关采用机械联动机构带动电气开关顺序动作的方式实现切换；

或，采用同轴机械联动机构带动M个滑动电气开关顺序动作的方式实现切换，M小于等于N；

或，采用接触器/继电器触点，通过控制接触器/继电器线圈通电的顺序实现切换。

上述有载分接开关的工作方法，包括：

闭合与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA，闭合与将要闭合的主开关并联的另一晶闸管辅助电路的控制开关KB；

断开原本闭合的主开关；

断开原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA；

经时间间隔t1，闭合与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA，闭合将要闭合的主开关；

断开每个晶闸管辅助电路的所有控制开关；

断开所有的选择开关，完成一次主开关的切换；

进行其他开关的复归，准备下次工作。

优选的，时间间隔t1大于15毫秒。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明取消了有载分接开关中选择器与切换器的分界，原本闭合的主开关和将要闭合的主开关执行选择器中两个主开关的功能，还执行切换器的两个主开关功能，实现切换器与选择器的相互融合，有载分接开关内部不再包含共用的切换器；结构更简捷，体积更小，重量更轻。

大多数的有载分接开关的选择器与切换器串联，负载电流在有载分接开关中需要流经选择器的主开关和切换器的主开关，负载电流在有载分接开关中流经两个主开关，主开关的机械触点会发热。负载电流在本发明有载分接开关中只需流经一个主开关，机械触点发热量减小一半。

本发明的有载分接开关采用电气储能，有载分接开关内部可以不必再有弹簧储能机构；机械结构简捷、操作振动小，机械故障率低，可靠性高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1第一种有载分接开关示意图。

图2晶闸管辅助电路示意图。

图3第二种有载分接开关示意图。

图4第三种有载分接开关示意图。

图5第四种有载分接开关示意图。

图6第五种有载分接开关示意图。

图7第六种有载分接开关示意图。

图8第七种有载分接开关示意图。

其中，1.晶闸管辅助电路I，2.晶闸管辅助电路II，3.稳压与储能电路，4.操作机构。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

为叙述方便，以5分接头的调压变压器为例表述第一种结构简捷的有载分接开关结构与工作原理。当然，在其他实施例中分接头的数目可以替换，减少或增多都可以，本数据仅仅是为方便叙述而设置，并不仅限于此。

第一种结构简捷的有载分接开关结构如图1所示。调压变压器两个端子J1和J2连接电力系统，调压变压器的调压线圈的一端连接J1；第一种结构简捷的有载分接开关内部的5个主开关的其中一端分别连接调压变压器的5个分接头B1、B2、B3、B4、B5、B6，5个主开关的另一端连接端子J2；任何一个主开关闭合，调压变压器的调压线圈即能流通电流；不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压，按照电压大小顺序，主开关编号顺序排列为K01、K02、K03、K04、K05；选择开关K11、K12、K13、K14的一端分别依次连接4个主开关K01、K02、K03、K04的与分接头连接的一端，选择开关K11、K12、K13、K14的另一端连接在一起后连接晶闸管辅助电路I1的一端；晶闸管辅助电路I1的另一端连接端子J2。选择开关K22、K23、K24、K25的一端分别依次连接4个主开关K02、K03、K04、K05的与分接头连接的一端，选择开关K22、K3、K24、K25的另一端连接在一起后连接晶闸管辅助电路II2的一端；晶闸管辅助电路II2的另一端连接端子J2。

晶闸管辅助电路I1与晶闸管辅助电路II2结构一样，其示意图如图2所示。它有两个外部控制开关KA、KB。它包括：一对晶闸管D1、D2反向并联，形成晶闸管辅助电路主回路；电阻R1与电容C1串联后并联在反向并联的晶闸管D1、D2两端，构成晶闸管D1、D2的阻容抗干扰电路，防止晶闸管D1、D2两端电压变化太快而误触发晶闸管D1、D2。两只晶闸管D1、D2的门极与阴极分别连接有电容C3、C4,电阻R3、R4，二极管D3、D4；二极管D3、D4的正极分别连接晶闸管D1、D2的阴极，二极管D3、D4的负极分别连接晶闸管D1、D2的门极；二极管D5、D6、D7、D8组成的全桥整流电路输入端子与控制开关KB串联后连接在两只晶闸管D1、D2的门极之间，稳压管D9与电阻R6串联后连接全桥整流电路的输出端，稳压管D9负极对应全桥整流电路的正极输出端，稳压管D9正极对应全桥整流电路的负极输出端；稳压管D11、D12反向串联后与电阻R5串联，再与控制开关KA串联，然后连接在两只晶闸管的D1、D2门极之间。稳压管D9的稳定电压U₁＝k₁U₂；k₁为可靠系数，取1.2-2之间值；U₂为调压变压器调节间隔电压的峰值。例如：调压变压器额定电压10000V,调节间隔电压为额定电压的5％，调压变压器调节间隔电压的峰值是500*1.414＝707V。建议稳压管D11、D12的稳定电压选择1～3伏；建议电阻R5的电阻值选择0～30欧姆，电阻R6的电阻值选择0～30欧姆。

晶闸管辅助电路工作原理如下。在控制开关KB断开条件下，晶闸管辅助电路等效为控制开关KA控制的开关电路。图2可以看出，开关KA导通则晶闸管辅助电路导通，开关KA开断则晶闸管辅助电路开断。开关KA闭合后，通过开关KA的电流是晶闸管触发电流，电流很小。可以用小容量开关KA控制晶闸管D1、D2大电流通路的导通与开断。切断负荷电流时无电弧。开关KA闭合后，触发电流通过开关KA、稳压管D11、D12、、电阻R5，触发晶闸管D1(D2)的门极，使晶闸管D1(D2)导通。晶闸管D1(D2)两端电压快速下降为晶闸管D1(D2)的正向管压降，如果串联在晶闸管D1(D2)门极触发回路的所有器件电压之和大于晶闸管D1(D2)正向管压降，则晶闸管D1(D2)门极触发回路的电流自动消失；如果串联在晶闸管D1(D2)门极触发回路的所有器件电压之和小于晶闸管D1(D2)正向管压降，则晶闸管D1(D2)门极触发回路有大电流流过，损坏晶闸管D1(D2)。图2采用稳压管D11、D12反向串联后串联电阻R5，再与控制开关KB串联后连接在两只晶闸管的D1、D2门极之间，以提高晶闸管D1(D2)触发回路电压。稳压管D11、D12稳定电压越高，可保证晶闸管的D1、D2导通以后，流过开关KA的电流等于零的效果越好；但是，稳压管D11、D12稳定电压越高，晶闸管D1、D2两端电压只有大于稳压管D11、D12稳定电压时才能导通，导通电流零点周边电流波形变坏。稳压管D11、D12的稳定电压选择1～3伏，对交流正弦电流波形影响较小，兼顾各方面要求。在晶闸管触发电流回路串联一个0～30欧姆的电阻R5，是为了防止晶闸管触发电流上升太快，而晶闸管被触发后晶闸管两端电压下降速度太慢损坏晶闸管；如果晶闸管被触发后晶闸管两端电压快速下降，电阻R5的电阻值可选择等于零。

在控制开关KA断开、控制开关KB闭合条件下，晶闸管辅助电路等效为过电压触发晶闸管电路。过电压触发晶闸管电路的工作特性与CN2012105791965相同，不再累赘。“稳压管D9的稳定电压U₁＝k₁U₂；k₁为可靠系数，取1.2-2之间值；U₂为调压变压器调节间隔电压的峰值。”的详细说明，与CN2013105976862一样，不在累赘。在晶闸管触发电流回路串联一个0～30欧姆的电阻R6，是为了防止晶闸管触发电流上升太快，而晶闸管被触发后晶闸管两端电压下降速度太慢损坏晶闸管；如果晶闸管被触发后晶闸管两端电压快速下降，电阻R6的电阻值可选择等于零。

在图1中，晶闸管辅助电路I1的控制开关KA用KA1表示，控制开关KB用KB1表示；晶闸管辅助电路II2的控制开关KA用KA2表示，控制开关KB用KB2表示。

第一种结构简捷的有载分接开关正常运行时，主开关中的一个，也只有一个闭合，其余断开；晶闸管辅助电路控制开关都断开，选择开关都断开；所有晶闸管辅助电路两端电压等于零或接近等于零。

例如1,以原本闭合的主开关是K03，将要闭合的主开关是K04为例，表述第一种结构简捷的有载分接开关工作程序。第一种结构简捷的有载分接开关正常运行时主开关K03闭合，其余主开关断开；控制开关KA1、KB1、KA2、KB2都断开，选择开关K11、K12、K13、K14都断开，选择开关K22、K23、K24、K25都断开。负荷电流从调压变压器调压线圈T1的端子J1流入,经调压变压器调压线圈T1的分接头B3，经主开关K03，从结构简捷的有载分接开关端子J2流出。

第一种结构简捷的有载分接开关工作程序是：(1)一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与原本闭合的主开关并联，另一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与将要闭合的主开关并联。例如：选择开关K13闭合，实现晶闸管辅助电路I1与原本闭合的主开关K03并联；选择开关K24闭合，实现晶闸管辅助电路II2与将要闭合的主开关K04并联。如图3所示。(2)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的开关KA闭合，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的开关KB闭合。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1闭合，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KB2闭合。(3)原本闭合的主开关断开。例如：原本闭合的主开关K03断开。(4)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA断开。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1断开。(5)经时间间隔t1，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA闭合。例如：经时间间隔t1，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2闭合。(6)将要闭合的主开关闭合。例如：将要闭合的主开关K04闭合。(7)晶闸管辅助电路的所有控制开关都断开。例如：晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2、KB2断开。(8)所有选择开关都断开。例如：选择开关K13，K14断开。(9)整组复归，准备下次工作。

时间间隔t1大于15毫秒。

不论负载电流从哪一个原本闭合的主开关切换至另一个主开关时，以往有载分接开关都使用共用的切换器去执行负荷电流的有载切换任务，以往有载分接开关结构复杂。本发明取消了有载分接开关中选择器与切换器的分界，原本闭合的主开关和将要闭合的主开关执行选择器中两个主开关的功能，还执行切换器的两个主开关功能，实现切换器与选择器的相互融合，有载分接开关内部不再包含共用的切换器；结构更简捷，体积更小，重量更轻。

大多数的有载分接开关的选择器与切换器串联，负载电流在有载分接开关中需要流经选择器的主开关和切换器的主开关，负载电流在有载分接开关中流经两个主开关，主开关的机械触点会发热。负载电流在本发明有载分接开关中只需流经一个主开关，机械触点发热量减小一半。

控制开关KA1、KA2、KB2是晶闸管触发电流开关，容量很小。选择开关K11、K12、K13、K14、K22、K23、K24、K25在切换过程需要通过负载电流，但是流通负载电流的时间很短，一般只有0.3秒，其触头所需容量远小于主开关K01、K02、K03、K04、K05的容量。因此，本发明提出的第一种结构简捷的有载分接开关的结构更简捷，体积更小，重量更轻。

第一种结构简捷的有载分接开关执行完成工作程序第一步后，从第二步开始，就是CN2013105976862公开的有载分接开关切换器工作程序。CN2012105791965，CN2013105976862已经对有载分接开关切换器切换过程，所有机械触点开关操作无电弧做了详细说明，这里，就不对第一种结构简捷的有载分接开关操作过程无电弧做说明了。其工作程序的详细说明也不在累赘。第一种结构简捷的有载分接开关工作程序中的时间间隔t1的详细说明，CN2013105976862也已表述，不在累赘。

第一种结构简捷的有载分接开关还包括操作机构4。操作机构4执行第一种结构简捷的有载分接开关中各开关的顺序操作与控制。操作机构一般需要电动机器带动，电动机器需要电源。第一种结构简捷的有载分接开关的开关触点电位比较高，如果电源来自就地400V(或220V)低压电源，开关触点与操作机构电源之间电压较高，开关触点与操作机构电源之间必须有良好绝缘，高压绝缘材料价格昂贵。

第一种结构简捷的有载分接开关提供一种开关触点与操作机构电源之间绝缘要求较低的方案，如图1所示。操作机构电源有低压小型变压器T2，变压器T2一次线圈连接调压变压器T1两分接头，不论调压变压器如何调压，两分接头电压不变，且与其他所有分接头的电压差都比较小，例如图1中的变压器T2一次线圈连接调压变压器分接头B2、B3。变压器T2二次线圈连接全桥整流电路D12的输入端，全桥整流电路D12的输出端连接稳压与储能电路3，稳压与储能电路3给操作机构供电。

由于变压器T2与调压变压器其他所有分接头的电压差都比较小，变压器T2与第一种结构简捷的有载分接开关中各个开关触点之间的电压差也就比较小。可降低开关触点与操作机构电源之间绝缘要求，降低绝缘材料成本，减小绝缘材料体积，减小结构简捷的有载分接开关重量与体积。

需要指出，第一种结构简捷的有载分接开关变压器T2一次线圈可以连接其他低压电源。只是开关触点与操作机构电源之间绝缘要求较高，绝缘材料成本较高。

由于变压器T2一次线圈连接调压变压器T1分接头，在第一种结构简捷的有载分接开关在操作过程中，有可能调压变压器T1电压下降或突然失电，造成第一种结构简捷的有载分接开关切换过程中途中断。为了防止这种故障发生，第一种结构简捷的有载分接开关必须有储能电路；第一种结构简捷的有载分接开关一旦开始操作，第一种结构简捷的有载分接开关内部储存的能量，保证至少能够完成一次完整的操作。

传统有载分接开关内部的弹簧储能机构是造成机械结构复杂，操作振动大，机械故障多的罪魁祸首。第一种结构简捷的有载分接开关采用电气储能，内部可以不必再有弹簧储能机构；机械结构简捷、操作振动小，机械故障率低，可靠性高。

稳压与储能电路3的储能功能由电容器充放电电路构成,或充电电池构成，或其他电气储能装置构成。

第一种结构简捷的有载分接开关中的所有开关可以采用各个开关手动顺序操作方式实现有载分接开关的切换，第一种结构简捷的有载分接开关中的所有开关可以采用机械联动机构带动电气开关顺序动作的方式实现有载分接开关的切换，第一种结构简捷的有载分接开关中的所有开关可以采用同轴机械联动机构带动数个滑动电气开关顺序动作的方式实现有载分接开关的切换，第一种结构简捷的有载分接开关中的所有开关还可以采用接触器(继电器)触点，通过接触器(继电器)线圈顺序通电的方式实现有载分接开关的切换；多种方法都可采用，应用灵活。

第一种结构简捷的有载分接开关中的机械触点开关可以多种形式，以方便制作，降低成本，减小体积。

例如2：第一种结构简捷的有载分接开关的机械触点开关采用旋转滑动方式，则构成第二种结构简捷的有载分接开关，如图3所示。第二种结构简捷的有载分接开关中，机械触点主开关K0、机械触点选择开关K1、K2都是旋转滑动方式，K0、K1、K2这三个开关可以联动，但不一定要同步，三个开关的动触头与静触点的位置根据要求相互错开一个角度，有的开关闭合时其他开关可能断开。由于K1、K2这两个开关同轴旋转，两个机械触点选择开关同步闭合，同步开断。如果图1第一种结构简捷的有载分接开关，机械触点选择开关K11、K22同步操作，K12、K23同步操作，K13、K24同步操作，K14、K25同步操作，不难看出，图1第一种结构简捷的有载分接开关与图3第二种结构简捷的有载分接开关是完全等效的。采用图1方式，主要是方便作图，有利于揭示本发明电路中的逻辑关系，有利于观察有载分接开关的电路本质，以及摆脱传统有载分接开关作图而产生的惯性思维。

需要指出，图3第二种结构简捷的有载分接开关的控制开关仍然用通用开关符号表示，没有用旋转滑动方式的开关表述，这是为了简化作图，突出需要讲解的主开关与选择器开关，把主开关与选择器开关用旋转滑动方式的要点表示清楚了，以此类推，不必全体开关都用实际的旋转滑动方式表示。在实际应用时，图3第二种结构简捷的有载分接开关的主开关与选择器开关用旋转滑动方式的开关时，控制开关也应该用旋转滑动方式的开关。

实施例2：

为叙述方便，以5分接头的调压变压器为例表述第三种结构简捷的有载分接开关结构与工作原理。

第三种结构简捷的有载分接开关结构，如图4所示。调压变压器两个端子J1和J2连接电力系统，调压变压器的调压线圈的一端连接J1；第三种结构简捷的有载分接开关内部的5个主开关的其中一端分别连接调压变压器的5个分接头B1、B2、B3、B4、B5、B6，5个主开关的另一端连接端子J2；任何一个主开关闭合，调压变压器的调压线圈即能流通电流；不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压，按照电压大小顺序，主开关编号顺序排列为K01、K02、K03、K04、K05；选择开关K31、K32、K33、K34、K35的一端分别依次连接5个主开关K01、K02、K03、K04、K05的与分接头连接的一端；选择开关K31、K32、K33、K34、K35中单数开关的另一端连接在一起，并连接至晶闸管辅助电路I1的一端；晶闸管辅助电路I1的另一端连接端子J2。选择开关K31、K32、K33、K34、K35中双数开关的另一端连接在一起，并连接至晶闸管辅助电路II2的一端；晶闸管辅助电路II2的另一端连接端子J2。

第三种结构简捷的有载分接开关正常运行时，主开关中的一个，也只有一个闭合，其余断开；晶闸管辅助电路控制开关都断开，选择开关都断开；所有晶闸管辅助电路两端电压等于零或接近等于零。

例如3,以原本闭合的主开关是K03，将要闭合的主开关是K04为例，表述第三种结构简捷的有载分接开关工作程序。第三种结构简捷的有载分接开关正常运行时主开关K03闭合，其余主开关断开；控制开关KA1、KB1、KA2、KB2都断开，选择开关K31、K32、K33、K34、K5都断开。负荷电流从调压变压器调压线圈T1的端子J1流入,经调压变压器调压线圈T1的分接头B3，经主开关K03，从结构简捷的有载分接开关端子J2流出。

第三种结构简捷的有载分接开关工作程序是：(1)一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与原本闭合的主开关并联，另一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与将要闭合的主开关并联。例如：选择开关K33闭合，实现晶闸管辅助电路I1与原本闭合的主开关K03并联；选择开关K34闭合，实现晶闸管辅助电路II2与将要闭合的主开关K04并联。(2)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA闭合，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KB闭合。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1闭合，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KB2闭合。(3)原本闭合的主开关断开。例如：原本闭合的主开关K03断开。(4)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA断开。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1断开。(5)经时间间隔t1，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA闭合。例如：经时间间隔t1，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2闭合。(6)将要闭合的主开关闭合。例如：将要闭合的主开关K04闭合。(7)所有晶闸管辅助电路的控制开关都断开。例如：晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2、KB2断开。(8)所有选择开关都断开。例如：选择开关K33与选择开关K34断开。(9)整组复归，准备下次工作。

实施例2与实施例1比较，选择开关减少一半。

第三种结构简捷的有载分接开关中的机械触点开关可以多种形式，以方便制作，降低成本，减小体积。

例如4：第三种结构简捷的有载分接开关的机械触点开关采用旋转滑动方式，则构成第四种结构简捷的有载分接开关，如图5所示。第四种结构简捷的有载分接开关中，机械触点主开关K0、机械触点选择开关K3a、K3b都是旋转滑动方式，K0、K3a、K3b三个开关可以联动，但不一定要同步，三个开关的动触头与静触点的位置根据要求相互错开一个角度，有的开关闭合时其他开关可能断开。不难看出，第四种结构简捷的有载分接开关与第三种结构简捷的有载分接开关是完全等效的。详细分析不再累赘。

例如5：第四种结构简捷的有载分接开关还可以改进成第五种结构简捷的有载分接开关，如图6所示。第五种结构简捷的有载分接开关中，机械触点主开关K0、机械触点选择开关K3a、K3b都是旋转滑动方式，且K0、K3a、K3b三个开关同轴旋转，三个开关的动触头与静触点的位置根据要求相互错开一个角度。不难看出，第四种结构简捷的有载分接开关与第五种结构简捷的有载分接开关结构的差别在机械触点选择开关K3a、K3b的静触点。第四种结构简捷的有载分接开关工作程序的第8项是：所有选择开关都断开。例如：选择开关K33与选择开关K34断开。这样做，第四种结构简捷的有载分接开关在有载分接开关正常运行时，两个晶闸管辅助电路两端分别只有一端有电位，另一端的选择开关断开，两个晶闸管辅助电路的两端等电位，两端电压等于零，两个晶闸管辅助电路绝不部分时间处于零电压状态，不会电气损坏。而第五种结构简捷的有载分接开关工作程序的第8项是：使晶闸管辅助电路与原本闭合的主开关并联的相应选择开关断开，使晶闸管辅助电路与将要闭合的主开关并联的相应选择开关仍然保持原有的闭合。例如：选择开关K33断开，选择开关K34闭合。第五种结构简捷的有载分接开关在有载分接开关正常运行时，选择开关K33断开的晶闸管辅助电路只有一端有电位，选择开关K33断开的一端与另一端等电位，晶闸管辅助电路两端电压等于零，不会电气损坏。在有载分接开关正常运行的时间段，选择开关K34闭合的晶闸管辅助电路两端仍然连接在将要闭合的主开关两端，将要闭合的主开关处于闭合状态，处于闭合状态的开关触点两端电压接近零，晶闸管辅助电路不会电气损坏。第五种结构简捷的有载分接开关的好处是，这一次将要闭合的主开关就是下一次原本闭合的主开关，这一次将要闭合的主开关的选择开关不断开，保持闭合状态，下一次有载分接开关工作程序的第一步，原本闭合的主开关的选择开关已经闭合了，不用再操作；每一次有载分接开关工作程序，选择开关减少两次操作。提高了选择开关寿命。

实施例2与实施例1相同的部分，不再累赘。

实施例3：

第六种结构简捷的有载分接开关用于调压变压器分接头位于调压线圈中部的情况。为叙述方便，以6分接头的调压变压器为例表述第三种结构简捷的有载分接开关结构与工作原理。

第六种结构简捷的有载分接开关结构，如图7所示。调压变压器有两个端子J1和J2连接电力系统，调压变压器的上部调压线圈的始端连接端子J1，上部调压线圈的末端有分接头B1、B3、B5，调压变压器的下部调压线圈的始端有分接头B2、B4、B6，下部调压线圈的末端连接端子J2；第六种结构简捷的有载分接开关内部的5个主开关依次串联，形成的6个节点分别与调压变压器的6个分接头B1、B2、B3、B4、B5、B6连接，任何一个主开关闭合，调压变压器的调压线圈即能流通电流；不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压，按照电压大小顺序，主开关编号顺序排列为K01、K02、K03、K04、K05；主开关K01、K02、K03、K04、K05依次串联所形成的6个节点分别表述为第1节点，第2节点，第3节点，第4节点，第5节点，第6节点。选择开关K41、K42、K43、K44的一端分别连接第1节点，第2节点，第3节点，第4节点，选择开关K41、K42、K43、K44的另一端连接一起后连接至晶闸管辅助电路I1的一端；选择开关K52、K53、K54、K55的一端分别连接第2节点，第3节点，第4节点，第5节点，选择开关K52、K53、K54、K55的另一端连接一起后连接至晶闸管辅助电路I1的剩余一端，并且连接晶闸管辅助电路II2的其中一端；选择开关K63、K64、K65、K66的一端分别连接第3节点，第4节点，第5节点，第6节点，选择开关K63、K64、K65、K66的另一端连接一起后连接至晶闸管辅助电路II2的剩余一端。

第六种结构简捷的有载分接开关正常运行时，主开关中的一个，也只有一个闭合，其余断开；晶闸管辅助电路控制开关都断开，选择开关都断开；所有晶闸管辅助电路两端电压等于零或接近等于零。

例如6,以原本闭合的主开关是K03，将要闭合的主开关是K04为例，表述第六种结构简捷的有载分接开关工作程序。第六种结构简捷的有载分接开关正常运行时主开关K03闭合，其余主开关断开；控制开关KA1、KB1、KA2、KB2断开，选择开关都断开。负荷电流从调压变压器调压线圈T1的端子J1流入,经调压变压器上半部调压线圈的分接头B3，经主开关K03，流进调压变压器下半部调压线圈的分接头B4，从调压变压器下半部调压线圈的端子J2流出。

第六种结构简捷的有载分接开关工作程序是：(1)一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与原本闭合的主开关并联，另一个晶闸管辅助电路通过闭合相应选择开关与将要闭合的主开关并联。例如：选择开关K43和K54闭合，实现晶闸管辅助电路I1与原本闭合的主开关K03并联；选择开关K54和K65闭合，实现晶闸管辅助电路II2与将要闭合的主开关K04并联。(2)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA闭合，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KB闭合。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1闭合，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KB2闭合。(3)原本闭合的主开关断开。例如：原本闭合的主开关K03断开。(4)与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA断开。例如：与原本闭合的主开关K03并联的晶闸管辅助电路I1的控制开关KA1断开。(5)经时间间隔t1，与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA闭合。例如：经时间间隔t1，与将要闭合的主开关K04并联的晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2闭合。(6)将要闭合的主开关闭合。例如：将要闭合的主开关K04闭合。(7)所有晶闸管辅助电路的控制开关都断开。例如：晶闸管辅助电路II2的控制开关KA2、KB2断开。(8)所有选择开关都断开。例如：选择开关K33与K34断开。(9)整组复归，准备下次工作。

第六种结构简捷的有载分接开关中的机械触点开关可以多种形式，以方便制作，降低成本，减小体积。

例如7：第六种结构简捷的有载分接开关的机械触点开关采用旋转滑动方式，则构成第七种结构简捷的有载分接开关，如图8所示。第七种结构简捷的有载分接开关中，机械触点选择开关K4与主开关K5以平面滑动方式作图；旋转滑动方式也可以这样表述。主开关K5滑动时，同步带动选择开关K4滑动，两个开关可以联动，但不一定要同步，两个开关的动触头与静触点的位置根据要求相互错开一个位置，一个开关闭合时另一个开关可能断开。K4滑动时，带动三个开关同步移动，同步断开，同步闭合。如果第六种结构简捷的有载分接开关的机械触点选择开关K41、K52、K63同步操作，K42、K53、K64同步操作，K43、K54、K65同步操作，K44、K55、K66同步操作，不难看出，第七种结构简捷的有载分接开关与第六种结构简捷的有载分接开关是完全等效的。详细分析不再累赘。

实施例3与实施例1相同的部分，不再累赘。

本发明一种结构简捷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。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种有载分接开关，其特征是：包括至少两个主开关、晶闸管辅助电路和选择开关，其中，各个主开关分别通过至少一个调压变压器分接头串联在调压线圈的不同回路中，不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压；

相邻的主开关通过不同的选择开关并联至不同的晶闸管辅助电路，利用不同晶闸管辅助电路之间的配合动作，实现各个主开关之间的直接切换。

2.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：所述所有主开关的其中一端分别与调压变压器的分接头连接，所有主开关的另一端连接端子J2；

主开关顺序编号，排序为1到N-1的主开关与变压器分接头的连接处分别通过第一组选择开关的一个选择开关连接在第一晶闸管辅助电路的一端，所述第一晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2；

排序为2到N的主开关与变压器分接头的连接处分别通过第二组选择开关中的一个选择开关连接第二晶闸管辅助电路的一端，所述第二晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2，N为主开关的数量；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

3.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：所述所有主开关的其中一端分别与调压变压器的分接头连接，所有主开关的另一端连接端子J2；选择开关的数量主开关数量相等，且均顺序编号；

所述主开关与变压器分接头相连接处分别连接对应标号的选择开关的一端，单数编号的选择开关的另一端连接第一晶闸管辅助电路的一端，第一晶闸管辅助电路另一端连接端子J2；双数编号的选择开关的另一端连接在一起后连接第二晶闸管辅助电路的一端，第二晶闸管辅助电路的另一端连接端子J2；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

4.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：所述主开关依次串联，形成的节点分别与调压变压器的分接头连接，不同主开关闭合时，调压变压器输出不同电压，按照电压大小顺序，主开关编号顺序排列，主开关按照编号依次串联所形成的节点也依次编号；

选择开关包括至少三组，且各组选择开关的数量均比主开关的数量少一个，第一组选择开关的一端分别从第1号节点开始依次连接，所有第一组选择开关的另一端连接一起后连接第一晶闸管辅助电路的一端；第二组选择开关的一端分别从第2号节点开始依次连接，所有第二组选择开关的另一端连接一起后连接第一晶闸管辅助电路的另一端，并连接第二晶闸管辅助电路的其中一端；第三组选择开关的一端分别从第3号节点开始依次连接，所有第三组选择开关的另一端连接一起后连接第二晶闸管辅助电路的另一端；

第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路分别有一对控制开关，控制相应晶闸管辅助电路的状态切换。

5.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：当有载分接开关正常运行时，在同一时刻，所有主开关中有且只有一个闭合，其余断开，构成唯一的电流流通路径；晶闸管辅助电路控制开关都断开，选择开关都断开；所有晶闸管辅助电路两端电压等于零或接近等于零。

6.如权利要求1-5中任一项所述的一种有载分接开关，其特征是：第一晶闸管辅助电路与第二晶闸管辅助电路包括：

一对反向并联的晶闸管D1、D2，形成晶闸管辅助电路主回路；

电阻R1与电容C1串联后并联在反向并联的晶闸管D1、D2两端；

晶闸管D1、D2的门极与阴极分别连接有电容C3、C4，电阻R3、R4以及二极管D3、D4；二极管D3、D4的正极分别连接晶闸管D1、D2的阴极，二极管D3、D4的负极分别连接晶闸管D1、D2的门极；

二极管D5、D6、D7、D8组成的全桥整流电路输入端子与控制开关KB串联后连接在两只晶闸管D1、D2的门极之间，稳压管D9与电阻R6串联后连接全桥整流电路的输出端，稳压管D9负极对应全桥整流电路的正极输出端，稳压管D9正极对应全桥整流电路的负极输出端；

稳压管D11、D12反向串联后与电阻R5串联，再与控制开关KA串联，然后连接在两只晶闸管的D1、D2门极之间。

7.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：所述有载分接开关还包括操作机构，所述操作机构控制主开关和对应选择开关的顺序操作，实现负载电流从原本闭合的主开关有载切换到将要闭合的主开关。

8.如权利要求7所述的一种有载分接开关，其特征是：所述操作机构配置有供电电源，所述供电电源连接变压器T2的一次线圈，变压器T2的二次线圈连接全桥整流电路D12的输入端，全桥整流电路D12的输出端连接稳压与储能电路，稳压与储能电路给操作机构供电。

9.如权利要求1所述的一种有载分接开关，其特征是：所述有载分接开关中的主开关或/和选择开关的机械触点为旋转滑动方式或平面滑动方式；

或，

所述有载分接开关中的所有开关采用机械联动机构带动电气开关顺序动作的方式实现切换；

或采用同轴机械联动机构带动M个滑动电气开关顺序动作的方式实现切换，M小于等于N；

或采用接触器/继电器触点，通过控制接触器/继电器线圈通电的顺序实现切换。

10.如权利要求1-5、7-9中任一项所述的有载分接开关的工作方法，其特征是：

闭合与原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA，闭合与将要闭合的主开关并联的另一晶闸管辅助电路的控制开关KB；

断开原本闭合的主开关；

断开原本闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA；

经时间间隔t1，闭合与将要闭合的主开关并联的晶闸管辅助电路的控制开关KA，闭合将要闭合的主开关；

断开每个晶闸管辅助电路的所有控制开关；

断开所有的选择开关，完成一次主开关的切换。