CN111312503A - 一种有载分接开关 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有载分接开关，其用于实现变压器绕组中不同分接头之间的切换，包括切换开关组和分接选择器，其中，切换开关组包括并联设置的两组切换开关，每组切换开关都包括并联设置的一选择开关和至少一过渡开关，且每一过渡开关都串联有过渡电阻；分接选择器包括多个分接开关，每一分接开关都分别与变压器的一分接头串联连接；分接选择器的多个分接开关按奇偶顺序被分为两组，各组内的所有分接开关之间均并联设置，且两组分接开关分别与两组切换开关的其一连接；上述的选择开关、过渡开关均为磁控真空开关，分接开关为磁控开关，以将现有技术中的机械式切换与分接转变成电控式切换与分接。

Description

一种有载分接开关
技术领域
本发明涉及电力系统送变电技术领域，具体是涉及一种有载分接开关。
背景技术
有载分接开关是指一种适合在变压器励磁或负载下进行操作、用来改变变压器绕组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，实现变压器绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匝数，即变压器的电压比，最终实现调压的目的。
现有的有载分接开关的结构可分为三个部分，即切换开关、分接选择器和操作机构，通过操作机构驱动切换开关以及分接选择器动作实现不同分接绕组之间的切换。目前所有的有载分接开关在调压的过程中都是采用机械动力来进行调压，机械部分结构复杂，传动部分零件配合众多，占用体积大，给安装、调试产品都带来极大困扰，而且由于在绕组切换过程中，需要非常大的驱动力，但受限于机械零件自身材料的特性，机械零件易磨损而导致使用寿命较短。
另外，为了能够应用在带负荷调节电压的电力变压器上，现有的有载分接开关将分接选择器整体置于分接开关油箱内，利用油来进行灭弧，但油灭弧对油的污染大，使用一段时间后就需要过滤或者更换变压器油，维护工作量大。
发明内容
本发明旨在提供一种有载分接开关，以解决现有的有载分接开关因机械机械式切换与分接所带来体积大、维护工作量大的问题。
具体方案如下：
一种有载分接开关，其用于实现变压器绕组中不同分接头之间的切换，包括切换开关组和分接选择器，其中，
切换开关组包括并联设置的两组切换开关，每组切换开关都包括并联设置的一选择开关和至少一过渡开关，且每一过渡开关都串联有过渡电阻；
分接选择器包括多个分接开关，每一分接开关都分别与变压器的一分接头串联连接；
分接选择器的多个分接开关按奇偶顺序被分为两组，各组内的所有分接开关之间均并联设置，且两组分接开关分别与两组切换开关的其一连接；
上述的选择开关、过渡开关均为磁控真空开关，该磁控真空开关包括真空灭弧室和磁控操作机构；其中，真空灭弧室包括绝缘外壳、以及设在绝缘外壳内的静端导电柱、静触头、动端导电柱、动触头和屏蔽罩，静端导电柱的一端与静触头电连接，另一端露出于绝缘外壳，动端导电柱的一端和动触头电连接，另一端露出于绝缘外壳；磁控操作机构包括控制器、磁静件和磁动件，磁静件和磁动件均设置在绝缘外壳内，其中，磁动件与动触头驱动连接，控制器位于绝缘外壳外部，且与磁静件电连接，以控制磁静件对磁动件产生吸力或者斥力，并驱动动触头能够朝向或远离静触头运动，以实现动触头和静触头之间的合或分；
上述分接开关为磁控开关，该磁控开关与磁控真空开关结构相同，但其绝缘外壳内的空间不需要维持真空度。
在一些实施例中，每一磁控真空开关都配置有一监测其工作状态的电流传感器或者电压传感器。
本发明提供的有载分接开关与现有技术相比较具有以下优点：1)将现有技术中的机械式切换与分接转变成电控式切换与分接，去除了占用体积大、结构复杂的机械传动结构，大大降低了有载分接开关整体的体积；同时也避免了机械磨损，将有限的机械寿命改变成无限的电子寿命，大大提高了有载分接开关的使用寿命；同时也大大降低了零部件的安装工序、简化了零部件的调试、测试等工序。
2)由于磁控真空开关自身就能够实现真空灭弧，无需如现有的有载分接开关将分接选择器整体置于分接开关油箱内，利用油来进行灭弧，因此就节省了分接开关油箱所占用的体积以及成本，同时也无需过滤或者更换变压器油的操作。
附图说明
图1示出了有载分接开关单相的电路图。
图2示出了磁控真空开关的结构示意图。
图3示出了变压器在1档位置时的电路示意图。
图4示出了变压器在1到2档过渡位置时的电路示意图。
图5示出了变压器在2档位置时的电路示意图。
图6示出了变压器在2到3档过渡位置时的电路示意图。
图7示出了变压器在3档位置时的电路示意图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
本发明提供了一种有载分接开关，其用于实现可调变压器绕组中不同分接头之间的切换，包括切换开关组和分接选择器。图1示出的本发明的有载分接开关应用在一相电路上的电路图，如果应用于三相电路，则在每相电路上都连接一该有载分接开关，通过该有载分接开关来实现该相电路上不同分接绕组之间的切换。
在本实施例中，可调变压器的多个分接头分别定义为J1、J2、J3、J4、J5等。切换开关组包括并联设置的两组切换开关，每组切换开关都包括并联设置的一选择开关和至少一过渡开关，且过渡开关还串联有过渡电阻。
在本实施例中，为了便于描述，将两组切换开关分别定义为第一组切换开关K1和第二组切换开关K2，其中第一组切换开关K1中的选择开关定义为K11、过渡开关定义为K12，第二组切换开关K2中的选择开关定义为K21、过渡开关定义为K22。
分接选择器包括多个分接开关，每一分接开关都分别与一分接头串联连接，为了便于描述，将与分接头J1串联连接的分接开关定义为KJ1，与分接头J1串联连接的分接开关定义为KJ2，以此类推。分接选择器的多个分接开关按奇偶被分为两组，各组内的所有分接开关之间均并联设置，两组分接开关分别与两组切换开关的其一连接。
例如，本实施例中与奇数分接头连接的分接开关KJ1、KJ3、KJ5等为一组，其与第一组切换开关K1连接，与偶数分接头连接的分接开关KJ2、KJ4、KJ6等为另一组，其与第二组切换开关K2连接。这里所说与第一组切换开关K1或者第二组切换开关K2连接是指每一分接开关与该组切换开关内的选择开关以及所有过渡开关都连接。
其中，上述的选择开关、过渡开关均为磁控真空开关，该磁控真空开关的结构如图2所示，其包括真空灭弧室和磁控操作机构。其中，真空灭弧室包括绝缘外壳10、以及设在绝缘外壳内的静端导电柱11、静触头12、动端导电柱13、动触头14和屏蔽罩15。绝缘外壳10通常为陶瓷外壳，但并不限定于此，现有的真空灭弧室的其它材料制成的绝缘外壳也可应用于此，绝缘外壳10内的空间经过处理形成符合真空灭弧室要求的真空环境。
静端导电柱11的一端与静触头12电连接，另一端露出于绝缘外壳10，动端导电柱13的一端和动触头14电连接，另一端露出于绝缘外壳10，露出于绝缘外壳10外部的静端导电柱11和动端导电柱13用于与外部电力系统的电缆进行连接。屏蔽罩15设在静触头12的周围，以实现其屏蔽作用。
磁控操作机构包括控制器20、磁静件21和磁动件22，磁静件21和磁动件22均设置在绝缘外壳10内，其中，磁动件22与动触头14驱动连接，控制器20位于绝缘外壳10外部，且与磁静件21电连接，以控制磁静件21对磁动件22产生吸力或者斥力，以驱动动触头14能够朝向或远离静触头12运动，以实现动触头14和静触头12之间的合或分，从而实现电路电流的闭合和断开，从而达到控制电力系统的目的。
需明确的是磁控操作机构可以是如类似电永磁的机构，如磁静件21和磁动件22均为电永磁铁，只需能够实现磁静件21对磁动件22能够产生斥力以及吸力即可，其产生的斥力需满足：当磁静件21对磁动件22产生斥力时，动触头14能够与静触头12相接触，以实现电路电流的闭合；而当磁静件21对磁动件22产生吸力时，动触头14能够与静触头12分离，以实现电路电流的断开。而控制器20控制磁静件21对磁动件22产生吸力或者斥力为现有技术，因此在此不进行赘述。
而上述的分接开关为磁控开关，该磁控开关的结构与图2中的磁控真空开关的结构相同，其差别在于，分接开关在断开和闭合操作过程中，并不需要灭弧，因此绝缘外壳内的空间无需维持真空度。由于磁控开关与磁控真空开关的结构相同的结构相同，因此不再对其重复描述。
由于上述的选择开关、过渡开关均为磁控真空开关、分接开关为磁控开关，通过电控的控制器就可实现对应开关的闭合与断开，因此本发明提供的有载分接开关可以直接通过电控的方式来控制对应的磁控真空开关的闭合、断开来实现变压器绕组中不同分接头之间的切换，改变绕组的匝数，实现调压的目的。
现通过图3-图6来说明该有载分接开关在不同分接头之间的切换过程。图3为变压器在1档(分接头J1)位置时的示意图，此时，选择开关K11以及分接开关KJ1闭合，电路沿图3中粗体线导通。
当变压器要从1档切换至2档(分接头J1切换至J2)时，先切换至如图4所示的1到2档过渡位置，此时，过渡开关K12、K22以及分接KJ1、KJ2闭合，选择开关K11断开，电路沿图4中粗体线导通；然后再切换至如图5所示的2档位置，此时选择开关K21以及分接开关KJ2闭合，过渡开关K12、K22以及分接KJ1断开，电路沿图5中粗体线导通，完成从1档切换至2档的操作。
当变压器要从2档切换至3档(分接头J2切换至J3)时，先切换至如图6所示的2到3档过渡位置，此时，过渡开关K12、K22以及分接KJ1、KJ2闭合，选择开关K21断开，电路沿图6中粗体线导通；然后再切换至如图7所示的3档位置，此时选择开关K11以及分接开关KJ3闭合，过渡开关K12、K22以及分接KJ2断开，电路沿图7中粗体线导通，完成从2档切换至3档的操作。以次类推，即可实现1至9档(本实施例仅以9个档位为例来进行说明，但并不限定于此，档位的数量是由变压器自身决定的，实际应用时选择符合需求档位的变压器接口)之间的依序切换；当要从9档回切时，以上述方式相同，先从9档切换至8档、再8档切换至7档，然后以此类推最终切换至1档。
本发明提供的有载分接开关与现有技术中的有载分接开关相比较具有以下优势：
1)将现有技术中的机械式切换与分接转变成电控式切换与分接，去除了占用体积大、结构复杂的机械传动结构，大大降低了有载分接开关整体的体积；同时也避免了机械磨损，将有限的机械寿命改变成无限的电子寿命，大大提高了有载分接开关的使用寿命；同时也大大降低了零部件的安装工序、简化了零部件的调试、测试等工序。
2)由于磁控真空开关自身就能够实现真空灭弧，无需如现有的有载分接开关将分接选择器整体置于分接开关油箱内，利用油来进行灭弧，因此就节省了分接开关油箱所占用的体积以及成本，同时也无需过滤或者更换变压器油的操作。
在本实施例中，每一磁控真空开关都配置有一监测其工作状态的传感器，该传感器可以为电流传感器或者电压传感器，其用于监控各自磁控真空开关工作状态下的电流或者电压，通过各传感器所输出的信号可判断出各自磁控真空开关的是否处于工作状态，从而实现该有载分接开关的在线监控以及自我检测，无需如现有技术中的有载分接开关只能采用人工检测或辅助检测设备来进行离线检测，解决了现有的有载分接开关无法实现在线监控或者实现成本很高的问题。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种有载分接开关，其用于实现变压器绕组中不同分接头之间的切换，其特征在于：包括切换开关组和分接选择器，其中，
切换开关组包括并联设置的两组切换开关，每组切换开关都包括并联设置的一选择开关和至少一过渡开关，且每一过渡开关都串联有过渡电阻；
分接选择器包括多个分接开关，每一分接开关都分别与变压器的一分接头串联连接；
分接选择器的多个分接开关按奇偶顺序被分为两组，各组内的所有分接开关之间均并联设置，且两组分接开关分别与两组切换开关的其一连接；
上述的选择开关、过渡开关均为磁控真空开关，该磁控真空开关包括真空灭弧室和磁控操作机构；其中，真空灭弧室包括绝缘外壳、以及设在绝缘外壳内的静端导电柱、静触头、动端导电柱、动触头和屏蔽罩，静端导电柱的一端与静触头电连接，另一端露出于绝缘外壳，动端导电柱的一端和动触头电连接，另一端露出于绝缘外壳；磁控操作机构包括控制器、磁静件和磁动件，磁静件和磁动件均设置在绝缘外壳内，其中，磁动件与动触头驱动连接，控制器位于绝缘外壳外部，且与磁静件电连接，以控制磁静件对磁动件产生吸力或者斥力，并驱动动触头能够朝向或远离静触头运动，以实现动触头和静触头之间的合或分；
上述分接开关为磁控开关，该磁控开关与磁控真空开关结构相同，但其绝缘外壳内的空间不需要维持真空度。
2.根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征在于：每一磁控真空开关都配置有一监测其工作状态的电流传感器或者电压传感器。
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