CN112216494A - 一种有载分接开关及其运行控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有载分接开关及其运行控制方法，有载分接开关，包括极性开关、档位选择开关及转移支路；档位选择开关用于调整连接至主线圈的分接绕组的大小；极性开关用于改变分接绕组连接主线圈的方向；转移支路将分接绕组连接至主线圈另一端；档位选择开关和极性开关与变压器本体一次侧线圈串联形式装配在一起，并通过高压套管连接所述转移支路，转移支路独立设置。本发明避免了常规一体式有载分接开关调档过程中切换开关频繁拉弧，进一步降低绝缘油及动静触头绝缘性能，提高了(换流)变压器的运行可靠性、安全性及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种有载分接开关及其运行控制方法。
背景技术
超/特高压直流输电具有传输功率大、稳定性高、控制响应快速等优点，目前被广泛应用于远距离、大容量输电和电力系统联网中。截止目前，我国已建成复奉、锦苏、宾金、天中、灵绍、祁韶、雁淮、锡泰、昭沂、鲁固等14条特高压直流输电工程，以及若干条1000kV交流特高压工程，在建特高压直流输电工程4条，最高电压等级达到了±1100kV。为配合西北地区风电、火电以及西南地区特别是云南和四川水电的外送，尚有6条特高压输电工程等待核准和建设。这些特高压输电工程的投运为实现电网互联、跨区电力资源优化配置发挥了重要作用。
换流变压器是直流输电系统中重要的电气设备，通过换流变压器内部的有载分接开关可实现直流输电系统电压分级调整功能，并有效减小换流变压器网侧电压变化对整个直流系统的影响，使得直流输电系统具有较高的稳定性和经济性。近年来，全国范围内的换流站分接开关故障频发，给换流变安全运行带来了极大危害并且已发生多起因分接开关异常或故障导致的直流系统停运事故。
换流变压器分接开关作为直流输电系统调节的自由度之一，直流功率的变化和交流电压的波动是导致其调节的主要因素。分接开关产品生命周期内动作次数约为20万次，分接开关的频繁调节也对分接开关的绝缘恢复能力提出了新的挑战和要求。另外，分接开关多为内置式，更换困难，其频繁动作将直接影响高压直流输电系统的运行可靠性。
发明内容
为了提高换流变压器的运行可靠性，本发明提供一种有载分接开关及其运行控制方法，延长有载分接开关的使用寿命，提高换流变压器的运行可靠性，保证交直流输电系统的安全、可靠、稳定运行。
为达到上述目的，本发明提供了一种有载分接开关，包括极性开关、档位选择开关及转移支路；
所述档位选择开关用于调整连接至供电主线圈一端的分接绕组的大小；
所述极性开关用于改变分接绕组连接供电主线圈的方向；
所述转移支路将分接绕组连接至主线圈另一端；
所述档位选择开关和极性开关与变压器本体一次侧线圈串联形式装配在一起，并通过高压套管连接所述转移支路，所述转移支路独立设置。
进一步地，所述档位选择开关包括奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头，所述转移支路包括第一转移支路和第二转移支路；
奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头分别通过高压套管连接第一转移支路和第二转移支路。
进一步地，所述极性开关选择将分接绕组的一端连接至供电主线圈。
进一步地，第一转移支路和第二转移支路结构相同，分别包括真空断路器和与其并联的并联支路，一端连接高压套管，另一端连接主线圈；所述并联支路包括串联的过渡电阻与反向并联的IGCT器件组成。
进一步地，反向并联的IGCT器件包括：两组非对称型IGCT器件与二极管同向串联的单元，相互反向并联。
本发明另一方面提供一种所述的有载分接开关运行控制方法，包括：
负载电流经分接绕组流经第一转移支路和第二转移支路之一的真空断路器到达主线圈另一端；
当收到调档请求后，将调档请求对应的奇数档位选择动触头或偶数档位选择动触头进行调整，导通未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；分开未调整的动触头对应的真空断路器；导通调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；关断未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；闭合调整的动触头对应的真空断路器。
本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提出了一种有载分接开关，分接开关极性选择开关、档位选择开关与变压器一次线圈本体一起装配，切换开关独立于变压器本体。基于IGCT功率器件的分体式切换开关避免了常规有载分接开关调档过程拉弧造成的绝缘油及切换开关动静触头绝缘性能恶化，降低了有载分接开关运行风险并进一步提高了整个变压器本体运行的安全性、可靠性及稳定性。
附图说明
图1是有载分接开关结构示意图；
图2是IGCT器件转移支路拓扑结构示意图；
图3是有载分接开关控制方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
本发明提供一种有载分接开关。有载分接开关本体主要包括极性选择开关、档位选择开关、高压套管及独立的转移支路。
档位选择开关用于调整连接至主线圈的分接绕组的大小；包括奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头。
极性开关用于改变分接绕组连接主线圈的方向，为正输入端输入，动触头端输出，或者负输入端输入，动触头端输出。
档位选择开关和极性开关与变压器本体一次侧线圈装配在一起，并通过高压套管连接所述转移支路，所述转移支路独立设置。转移支路包括第一转移支路和第二转移支路；奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头分别通过高压套管连接第一转移支路和第二转移支路。
如图1、图2所示，极性开关、选择开关与变压器一次主线圈串联形式装配在一起；其中，外置转移支路独立设置，分别通过高压套管与奇数档、偶数档所在选择开关动触头相连。转移支路1和2结构相同，均由真空断路器与功率半导体器件支路并联组成；功率器件支路由过渡电阻与反向并联IGCT器件串联组成。这里，IGCT部分可以采用非对称型IGCT器件与二极管同向串联，也可以采用逆阻型IGCT器件，实际应用中还应包含IGCT器件所必须的吸收电路及RC阻容回路。
本发明另一方面提供一种所述的有载分接开关运行控制方法包括：
负载电流经分接绕组流过第一转移支路和第二转移支路之一的真空断路器到主线圈另一端；
当收到调档请求后，将调档请求对应的奇数档位选择动触头或偶数档位选择动触头进行调整，导通未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；分开未调整的动触头对应的真空断路器；导通调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；关断未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；闭合调整的动触头对应的真空断路器。
如图3所示，有载分接开关初始稳态运行在N档，这里以N为偶数档位进行说明。此时，变压器一次主线圈负载电流流经N档线圈、转移支路1真空断路器支路。当收到调档请求后，根据极性选择开关状态奇数档所在档位选择开关动触头无负载切换到N-1档或N+1档。随后，导通转移支路1的两个IGCT器件，负载电流同时流经N档线圈、转移支路1真空断路器和IGCT功率器件支路。紧接着，分开转移支路1真空断路器，负载电流流经N档线圈、转移支路1IGCT功率器件支路。
导通转移支路2两个IGCT器件，负载电流同时流经N档线圈、N-1档或N+1档线圈、转移支路1和转移支路2的IGCT功率器件及过渡电阻。这里，过渡电阻起着限制两个档位之间电压差引起的环流作用。随后，关断转移支路1两个IGCT器件，负载电流流经N-1档或N+1档线圈、转移支路2IGCT功率器件支路。
闭合转移支路2的真空断路器，关断转移支路2两个IGCT器件，负载电流流经N-1档或N+1档线圈、转移支路2真空断路器支路。调档结束，有载分接开关最终稳定运行在N-1档或N+1档。
当有载分接开关初始档位N为奇数档时，调档过程与上述一致，不同之处在于负载电流是从转移支路2断路器支路最终过渡到转移支路1断路器支路。
综上所述，本发明涉及一种有载分接开关及其运行控制方法，有载分接开关，包括极性开关、档位选择开关及转移支路；档位选择开关用于调整连接至主线圈的分接绕组的大小；极性开关用于改变分接绕组连接主线圈的方向；转移支路将分接绕组连接至主线圈另一端；档位选择开关和极性开关与变压器本体一次侧线圈串联形式装配在一起，并通过高压套管连接所述转移支路，转移支路独立设置。本发明避免了常规一体式有载分接开关调档过程中切换开关频繁拉弧，进一步降低绝缘油及动静触头绝缘性能，提高了(换流)变压器的运行可靠性、安全性及稳定性。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (6)
1.一种有载分接开关，其特征在于，包括极性开关、档位选择开关及转移支路；
所述档位选择开关用于调整连接至供电主线圈一端的分接绕组的大小；
所述极性开关用于改变分接绕组连接供电主线圈的方向；
所述转移支路将分接绕组连接至主线圈另一端；
所述档位选择开关和极性开关与变压器本体一次侧线圈串联形式装配在一起，并通过高压套管连接所述转移支路，所述转移支路独立设置。
2.根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征在于，所述档位选择开关包括奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头，所述转移支路包括第一转移支路和第二转移支路；
奇数档位选择动触头和偶数档位选择动触头分别通过高压套管连接第一转移支路和第二转移支路。
3.根据权利要求2所述的有载分接开关，其特征在于，所述极性开关选择将分接绕组的一端连接至供电主线圈。
4.根据权利要求2所述的有载分接开关，其特征在于，第一转移支路和第二转移支路结构相同，分别包括真空断路器和与其并联的并联支路，一端连接高压套管，另一端连接主线圈；所述并联支路包括串联的过渡电阻与反向并联的IGCT器件组成。
5.根据权利要求4所述的有载分接开关，其特征在于，反向并联的IGCT器件包括：两组非对称型IGCT器件与二极管同向串联的单元，相互反向并联。
6.一种权利要求4或5所述的有载分接开关运行控制方法，其特征在于，包括：
负载电流经分接绕组流过第一转移支路和第二转移支路之一的真空断路器到达主线圈另一端；
当收到调档请求后，将调档请求对应的奇数档位选择动触头或偶数档位选择动触头进行调整，导通未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；分开未调整的动触头对应的真空断路器；导通调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；关断未调整的动触头对应的反向并联的IGCT器件；
闭合调整的动触头对应的真空断路器。
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