CN110853887A - 过电压保护装置及调压变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种过电压保护装置及调压变压器。一种过电压保护装置，包括：下核心板，为导电材料；上核心板，位于所述下核心板上方且与所述下核心板分离，所述上核心板为导电材料；熔化层，设置于所述上核心板靠近所述下核心板的一侧，与所述上核心板电连接且与所述下核心板分离，所述熔化层为易熔金属材料，在输出给所述上核心板和输出给所述下核心板的电压差值大于或等于阈值时，所述熔化层熔化，以与所述下核心板电连接；以及固定板，所述上核心板和所述下核心板固定于所述固定板上。上述过电压保护装置避免电气元件由于过电压出现火花从而被烧毁，提高了电气元件的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力保护技术领域，特别是涉及一种过电压保护装置及调压变压器。
背景技术
在电力系统中常需要进行过电压保护，例如，电力系统的运行方式发生变化会引起母线电压的变化，而电力系统对母线电压的变动范围又有严格的要求，因此，需要在母线电压发生变化时对其进行调节。目前，通过有载分接开关(on-load tap changer)在调压变压器的分接头之间进行切换，有载分接开关是指一种适合在调压变压器励磁或负载下进行操作的、用来改变调压变压器绕组的分接连接位置的调压装置，其基本原理就是在保证不中断负载电流的情况下，实现调压变压器线圈绕组中分接头之间的切换，从而改变线圈绕组的匝数，即调压变压器的电压比，最终实现调压的目的。
利用大功率电力电子器件实现有载分接开关切换器的无电弧切换，是有载分接开关的发展方向。但是，无弧有载分接开关是串联在有载调压变压器线圈中间的，无弧有载分接开关中的电力电子器件可能发生损坏。若无弧有载分接开关中的电力电子器件损坏，可能造成有载分接开关操作过程中调压变压器两组分接头之间发生开路，在这两组分接头之间产生过电压，从而产生火花烧毁调压变压器。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种过电压保护装置及调压变压器。
一种过电压保护装置，包括：
下核心板，为导电材料；
上核心板，位于所述下核心板上方且与所述下核心板分离，所述上核心板为导电材料；
熔化层，设置于所述上核心板靠近所述下核心板的一侧，与所述上核心板电连接且与所述下核心板分离，所述熔化层为易熔金属材料，在输出给所述上核心板和输出给所述下核心板的电压差值大于或等于阈值时，所述熔化层熔化，以与所述下核心板电连接；以及
固定板，所述上核心板和所述下核心板固定于所述固定板上。
上述过电压保护装置包括上核心板、下核心板、熔化层以及固定板。上核心板与下核心板相对设置且分离，熔化层设置于上核心板靠近下核心板的一侧，熔化层与上核心板电连接且与下核心板分离，上核心板和下核心板均为导电材料，熔化层为易熔金属材料，从而在未出现过电压时上核心板与下核心板之间绝缘；当输出给上核心板和输出给下核心板的电压的差值大于阈值时，熔化层熔化，以与下核心板电连接，从而上核心板与下核心板之间导通，使得过电流流过上核心板与下核心板，避免电气元件由于过电压出现火花从而被烧毁，提高了电气元件的安全性；过电压保护装置中由于没有电子器件，因此也不容易损坏，且结构简单，节约了成本。
在其中一个实施例中，所述上核心板和所述熔化层的下缘均形成朝向所述下核心板凸起，所述下核心板的上缘形成凹陷以承接所述熔化层熔化后形成的熔浆。
在其中一个实施例中，所述上核心板的下缘、所述熔化层的下缘以及所述下核心板的上缘均为V字型。
在其中一个实施例中，所述固定板包括前固定板和后固定板，所述上核心板以及所述下核心板均同时固定于所述前固定板和所述后固定板之间。
在其中一个实施例中，所述前固定板、所述后固定板、所述上核心板以及所述下核心板上设置有对应的固定孔，用以通过螺接的方式进行固定。
一种调压变压器，包括调压变压器线圈、设置于所述调压变压器线圈上的至少两个分接头以及如上任一所述的过电压保护装置，所述上核心板上还设置有上接线端子，所述下核心板上还设置有下接线端子，所述上接线端子和所述下接线端子分别与两个所述分接头连接，所述过电压保护装置用于两个所述分接头之间的过电压保护。
在其中一个实施例中，所述过电压保护装置的额定电流等于所述调压变压器线圈的额定电流，所述过电压保护装置的额定电压U的计算公式为:
U＝k*(U1-U2)
其中，k为可靠系数，U1为所述调压变压线圈的最大输出电压，U2为所述调压变压器线圈的最小输出电压。
在其中一个实施例中，所述可靠系数k在1～2之间。
在其中一个实施例中，所述分接头包括第一分接头组和第二分接头组，所述第一分接头组和所述第二分接头组之间调压变压器线圈断开，所述第一分接头组和所述第二分接头组用于与有载分接开关连接，所述有载分接开关分别控制所述第一分接头组中的一个分接头和所述第二分接头组中的一个分接头连接。
在其中一个实施例中，所述上接线端子设置于所述上核心板远离所述下核心板的一侧且裸露于所述固定板之外，所述下接线端子设置于所述下核心板远离与所述上核心板的一侧且裸露于所述固定板之外。
附图说明
图1为一实施例中的过电压保护装置的内部结构示意图。
图2为一实施例中的过电压保护装置的正视图。
图3为一实施例中的过电压保护装置的左视图。
图4为一实施例中的前固定板的正视图。
图5为一实施例中的调压变压器的电路框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
图1为一实施例中的过电压保护装置的内部结构示意图，如图1所示，过电压保护装置100包括上核心板110、位于上核心板110下方的下核心板120、熔化层130以及固定板(图1中未示出)。
上核心板110和下核心板120均为导电材料。可选的，上核心板110和下核心板120可以采用导电的金属板材裁切、加工而成，例如，铜板材、铝板材等。熔化层130为易熔金属材料，例如，锡、锡铝合金等。上核心板110与下核心板120相互分离，熔化层130与上核心板110电连接且与下核心板120分离。因此，上核心板110与熔化层130之间相互导电，而下核心板120与熔化层130和上核心板110之间绝缘。
上核心板110与下核心板120相对设置，熔化层130设置于上核心板110靠近下核心板120的一侧，一同参见图2，上核心板110和下核心板120固定于固定板上。在使用电压保护装置100时，在竖直方向上，上核心板110位于下核心板120的上方。在输出给上核心板110和输出给下核心板120的电压的差值大于或等于阈值时，熔化层130熔化，熔化后的熔浆由于重力滴落至下核心板120上，从而使得熔化层130与下核心板120电连接。即，在输出给上核心板110和输出给下核心板120的电压的差值大于或等于阈值时，熔化层130起到电连接上核心板110与下核心板120的作用。上核心板110和下核心板120之间相互导通后，过电流流过上核心板110与下核心板120，对于与上核心板110和下核心板120连接的电气器件在出现过电压时起到保护的作用。本实施例中的阈值为根据需要保护的电气器件的过电压进行设置，且熔化层130熔点与阈值有关，根据熔化层130的熔点选取制作熔化层130的易熔金属材料。
上述过电压保护装置100包括上核心板110、下核心板120、熔化层130以及固定板。上核心板110与下核心板120相对设置且分离，熔化层130设置于上核心板110靠近下核心板120的一侧，熔化层130与上核心板110电连接且与下核心板120分离，上核心板110和下核心板120均为导电材料，熔化层130为易熔金属材料，从而在未出现过电压时上核心板110与下核心板120之间绝缘；当输出给上核心板110和输出给下核心板120的电压的差值大于阈值时，熔化层130熔化，以与下核心板120电连接，从而上核心板110与下核心板120之间导通，使得过电流流过上核心板110与下核心板120，避免电气元件由于过电压出现火花从而被烧毁，提高了电气元件的安全性；过电压保护装置100中由于没有电子器件，因此也不容易损坏，且结构简单，节约了成本。
在其中一个实施例中，上核心板110和熔化层130的下缘朝向下核心板120凸起，使得熔化层130熔化形成的熔浆便于滴落至下方的下核心板120上。下核心板120的上缘形成凹陷，形成熔池，从而能够更好的承接熔化层130熔化后的形成的熔浆。
示例性的，上核心板110的下缘、熔化层130的下缘以及下核心板120的上缘均为V字型。可以根据需要设置熔化层130与下核心板120之间的最小距离L，当距离L越小时，使得熔化层130熔化的阈值越小，当输出给上核心板110的电压与输出给下核心板120的电压的差值大于阈值后，上核心板110和下核心板120放电，产生火花，从而熔化层130熔化。熔化层130熔化后形成的熔浆从V字型的顶端滴落至下核心板120的熔池，使得上核心板110与下核心板120之间导通。在其他实施例中，上核心板110的下缘、熔化层130的下缘以及下核心板120的上缘也可以均为U字型。
在其中一个实施例中，结合图2至图4，固定板140包括前固定板142和后固定板144。上核心板110以及下核心板120均同时固定于前固定板142和后固定板144之间。在本实施例中，前固定板142、后固定板144、上核心板110以及下核心板120上设置有对应的固定孔160，用以通过螺接的方式进行固定。在其他实施例中，也可以采用铆接的方式将它们进行固定或者利用粘性溶剂将上核心板110以及下核心板120粘附于固定板140上。
本申请还提供一种调压变压器。调压变压器包括调压变压器线圈、设置于调压变压器线圈上的至少两个分接头以及过电压保护装置。参见图1或图2，上核心板110上还设置有上接线端子152，下核心板120上还设置有下接线端子154，上接线端子152和下接线端子154分别与调压变压器线圈上的两个分接头连接，过电压保护装置100用于两个分接头之间的过电压保护。可选的，上接线端子152设置于上核心板110远离下核心板120的一侧且裸露于固定板140之外，下接线端子154设置于下核心板120远离与上核心板110的一侧且裸露于固定板140之外，从而便于与分接头连接。在其他实施例中，还可以在有载分接开关20上设置其他保护装置，例如报警、跳闸停电等保护装置。
上述调压变压器10包括调压变压器线圈T1、设置于调压变压器线圈T1上的至少两个分接头以及过电压保护装置100，过电压保护装置中的上核心板110和下核心板120在与其连接的两个分接头之间出现过电压时对调压变压器10本身进行保护。例如，在控制各分接头进行切换的无弧有载分接开关中电力电子器件发生损坏时，调压变压器线圈T1上两个分接头之间发生开路，在这两个分接头之间产生过电压，此时过电压保护装置100中的上核心板110和下核心板120之间产生火花，当开路的两个分接头之间的电压差值大于阈值，则使得熔化层130熔化，熔化后的熔化层130与下核心板120电连接，从而使得上核心板110和下核心板120导通，过电流流过上核心板110和下核心板120，从而对调压变压器10本身起到保护的作用，避免调压变压器10被烧坏。
在其中一个实施例中，过压保护装置100的额定电流等于调压变压器线圈T1的额定电流，从而使得调压变压器10和有载分接开关20可以长时间正常工作。过电压保护装置100的额定电压U的计算公式为U＝k*(U1-U2)
其中，k为可靠系数，U1为调压变压线圈的最大输出电压，U2为调压变压器线圈的最小输出电压。示例性的，可靠系数k在1～2之间。
在其中一个具体的实施例中，参见图5，调压变压器线圈T1的两端与三相电压的线电压连接，调压变压器线圈T1上包括第一分接头组210和第二分接头组220，且第一分接头组210和第二分接头组220之间的调压变压器线圈T1断开。第一分接头组210可以包括第一分接头B1、第三分接头B3以及第五分接头B5；第二分接头组220包括第二分接头B2、第四分接头B4以及第六分接头B6。第一分接头组210和第二分接头组220用于与有载分接开关20连接，当有载分接开关20正常运行时，其分别控制第一分接头组210中的一个分接头和第二分接头组220中的一个分接头连接，从而使得调压变压器线圈T1的两端导通，调压变压器线圈T1中的电流不会中断。当有载分接开关20选择不同的分接头时，调压变压器线圈T1两端输出电压不同。例如，初始状态为第三分接头B3与第四分接头B4连接，经过有载分接开关20切换后，第三分接头B3与第二分接头连接，则调压变压器线圈T1两端输出电压下调2.5％UN，UN为三相电压线电压大小；例如，从第三分接头B3与第四分接头B4连接切换至第三分接头B3与四六分接头B6连接，则调压变压器线圈T1两端输出电压上调2.5％UN。
以上接线端子152与第一分接头组210的中间一个分接头即第三分接头B3连接，下接线端子154与第二分接头220的中间一个分接头即第四分接头B4连接为例进行说明。当有载分接开关20正常运行时，第三分接头B3和第四分接头B4连接，上接线端子152和下接线端子154的电压相等，即输出给上核心板110和下核心板120的电压相等，熔化层130不会被熔化，上核心板110与下核心板120之间绝缘；当第三分接头B3与第四分接B4之间开路时，上接线端子152和下接线端子的电压不同，当输出给上核心板110和下核心板120的电压大于阈值时，熔化层130熔化滴落至下方的下核心板120上，熔化层130与下核心板120电连接，从而上核心板110与下核心板120之间导通，供过电流流过，从而保护调压变压器10本身不会烧坏。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种过电压保护装置，其特征在于，包括：
下核心板，为导电材料；
上核心板，位于所述下核心板上方且与所述下核心板分离，所述上核心板为导电材料；
熔化层，设置于所述上核心板靠近所述下核心板的一侧，与所述上核心板电连接且与所述下核心板分离，所述熔化层为易熔金属材料，在输出给所述上核心板和输出给所述下核心板的电压差值大于或等于阈值时，所述熔化层熔化，以与所述下核心板电连接；以及
固定板，所述上核心板和所述下核心板固定于所述固定板上。
2.根据权利要求1所述的过电压保护装置，其特征在于，所述上核心板和所述熔化层的下缘均形成朝向所述下核心板凸起，所述下核心板的上缘形成凹陷以承接所述熔化层熔化后形成的熔浆。
3.根据权利要求2所述的过电压保护装置，其特征在于，所述上核心板的下缘、所述熔化层的下缘以及所述下核心板的上缘均为V字型。
4.根据权利要求1所述的过电压保护装置，其特征在于，所述固定板包括前固定板和后固定板，所述上核心板以及所述下核心板均同时固定于所述前固定板和所述后固定板之间。
5.根据权利要求1所述的过电压保护装置，其特征在于，所述前固定板、所述后固定板、所述上核心板以及所述下核心板上设置有对应的固定孔，用以通过螺接的方式进行固定。
6.一种调压变压器，其特征在于，包括调压变压器线圈、设置于所述调压变压器线圈上的至少两个分接头以及如权利要求1～5任一所述的过电压保护装置，所述上核心板上还设置有上接线端子，所述下核心板上还设置有下接线端子，所述上接线端子和所述下接线端子分别与两个所述分接头连接，所述过电压保护装置用于两个所述分接头之间的过电压保护。
7.根据权利要求6所述的调压变压器，其特征在于，所述过电压保护装置的额定电流等于所述调压变压器线圈的额定电流，所述过电压保护装置的额定电压U的计算公式为:
U＝k*(U1-U2)
其中，k为可靠系数，U1为所述调压变压线圈的最大输出电压，U2为所述调压变压器线圈的最小输出电压。
8.根据权利要求7所述的调压变压器，其特征在于，所述可靠系数k在1～2之间。
9.根据权利要求6所述的调压变压器，其特征在于，所述分接头包括第一分接头组和第二分接头组，所述第一分接头组和所述第二分接头组之间调压变压器线圈断开，所述第一分接头组和所述第二分接头组用于与有载分接开关连接，所述有载分接开关分别控制所述第一分接头组中的一个分接头和所述第二分接头组中的一个分接头连接。
10.根据权利要求6所述的调压变压器，其特征在于，所述上接线端子设置于所述上核心板远离所述下核心板的一侧且裸露于所述固定板之外，所述下接线端子设置于所述下核心板远离与所述上核心板的一侧且裸露于所述固定板之外。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200228 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |