CN112908652B - 有载分接开关及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供有载分接开关及其控制方法。所述有载分接开关包括分接选择器和切换开关，所述分接选择器连接在变压器的调压绕组与切换开关之间，所述分接选择器包括多个分接头，通过控制选择分接头来调节所述调压绕组的电压；所述切换开关连接在所述分接选择器与负载之间，通过所述切换开关来调节负载电流，实现变压器在线平稳调压；其中，所述切换开关包括第一切换支路、过渡电阻和第二切换支路，所述第一切换支路的一端连接所述分接选择器，另一端连接变压器出线；所述过渡电阻的一端连接所述第一切换支路的一端；所述第二切换支路的一端连接所述过渡电阻的另一端，所述第二切换支路的另一端连接所述第一切换支路的另一端。

Description

有载分接开关及其控制方法

技术领域

本申请涉及变压器调压技术领域，具体涉及有载分接开关及其控制方法。

背景技术

有载分接开关(简称OLTC)是电力变压器完成调压的核心组件，起到电流不断续实现变压器电压调节的功能。

早期，OLTC均采用非真空式有载分接开关，其原理是依靠铜钨触头进行负载转换，但会造成触头烧损、绝缘油的碳化和污染，因此带来的日常检修维护工作量较大。

为满足电力系统现代化发展的需要，彻底解决油污染的问题，提高OLTC机械寿命和触头电气寿命，延长检修周期。先出降低检修成本，提高运行可靠性和安全性，国内外OLTC研究制造企业相继开展了新技术的研究。二十世纪初真空技术广泛推广应用，真空型有载分接开关由于具有机械寿命长、对绝缘油无污染以及免去了在线滤油机等优点。

但上述不管非真空还是真空的OLTC，其操作机构均采用电机驱动弹簧储能，然后通过弹簧的释放带动每个开关的动作，每实现一次调压要完成不同开关的数步分合闸操作，根本无法实现闭环控制，且由于开关既需要满足长期通流要求，还需要满足数十万次、甚至上百万次的开断要求，对单个开关的设计要求积极严格。因此，一旦在调压过程中某一开关发生故障，由于无法及时发现并进行相应保护，往往会造成调压绕组级间短路，产生数十甚至上百千安培的短路电流，严重时导致变压器烧毁，影响恶劣。

发明内容

本申请实施例提供一种有载分接开关，包括分接选择器和切换开关，所述分接选择器连接在变压器的调压绕组与切换开关之间，所述分接选择器包括多个分接头，通过控制选择分接头来调节所述调压绕组的电压；所述切换开关连接在所述分接选择器与负载之间，通过所述切换开关来调节负载电流，实现变压器在线平稳调压；其中，所述切换开关包括第一切换支路、过渡电阻和第二切换支路，所述第一切换支路的一端连接所述分接选择器，所述第一切换支路的另一端连接变压器出线；所述过渡电阻的一端连接所述第一切换支路的一端；所述第二切换支路的一端连接所述过渡电阻的另一端，所述第二切换支路的另一端连接所述第一切换支路的另一端。

根据一些实施例，所述的有载分接开关还包括极性选择器，所述极性选择器连接在所述变压器的主绕组和调压绕组的正极或负极之间，选择所述调压绕组的极性。

根据一些实施例，所述第一切换支路包括第一通流支路、第一过渡支路和第一电压互感器，所述第一通流支路包括串联连接的第一主通流开关及第一主通流电流互感器；所述第一过渡支路与所述第一通流支路并联连接，所述第一过渡支路包括串联连接的第一过渡开关、第一过渡电阻、第一电流互感器，以及与所述第一过渡电阻并联连接的第一过渡旁路开关；所述第一电压互感器的一端与所述第一切换支路的高压侧连接，所述第一电压互感器的另一端连接地，测量所述第一切换支路的对地电压。

根据一些实施例，所述第二切换支路包括第二通流支路、第二过渡支路和第二电压互感器，所述第二通流支路包括串联连接的第二主通流开关及第二主通流电流互感器；所述第二过渡支路与所述第二通流支路并联连接，所述第二过渡支路包括串联连接的第二过渡开关、第二过渡电阻、第二电流互感器，以及与所述第二过渡电阻并联连接的第二过渡旁路开关；所述第二电压互感器的一端与所述第二切换支路的高压侧连接，所述第二电压互感器的另一端连接地，测量所述第二切换支路的对地电压。

根据一些实施例，所述分接选择器还包括控制单元，所述控制单元控制换接所述分接头。

本申请实施例还提供一种如上所述的有载分接开关的控制方法，包括：控制所述分接选择器进行所述调压绕组的无励磁接头的转换；控制所述切换开关来调节负载电流，实现变压器的有载调压。

根据一些实施例，所述控制所述切换开关来调节负载电流，实现变压器的有载调压，包括：通过所述第二切换支路和所述第一切换支路的导通切换，实现所述变压器的有载调压。

根据一些实施例，所述控制所述分接选择器进行所述调压绕组的无励磁接头的转换之前，还包括：通过所述极性选择器选择所述调压绕组的极性。

根据一些实施例，所述通过所述第二切换支路和所述第一切换支路的导通切换，实现所述变压器的有载调压，包括：所述第一电压互感器的电压和所述第二电压互感器的电压的差值为正常2级调压绕组空载电压，且所述分接选择器动作完毕，打开所述第二主通流开关；否则，停止调压；所述第二主通流支路电流为0、所述第二过渡支路电流为变压器电流I_N，且接收到所述第二主通流开关分位信号后，打开所述第二过渡旁路开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；所述第二电压互感器测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以所述过渡电阻的阻值时，闭合所述第一过渡开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；所述第一电流互感器检测到环流为(I_N+Us/R)/2，第二电流互感器检测到环流为(I_N-Us/R)/2，且接收到所述第一过渡开关合位信号后，打开所述第二过渡开关；其中，Us为单级调压绕组电容，R为过渡电阻阻值；否则打开所述第一过渡开关，闭合所述第二主通流开关并停止调压；所述第二电流互感器电流为0、所述第一电流互感器电流为变压器电流I_N，且接收到所述第一过渡开关分位信号时，闭合所述第一过渡旁路开关；否则打开所述第一过渡开关，闭合所述第二主通流开关并停止调压；所述第一电压互感器测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以所述过渡电阻的阻值，且接收到所述第一过渡旁路开关合位信号时，闭合所述第一主通流开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；所述第一电流互感器检测到变压器电流，且接收到所述主通流开关合位信号时，完成一次完整的有载调压动作。

本申请实施例提供的技术方案，切换开关中第一主通流开关和第二主通流开关只起到长期通流的作用，在切换时其开断容量极低，过渡开关和过渡旁路开关只起到短时开断过渡电流作用，无需长期通流，有利于降低其设计难度和提高可靠性；同时，通过测量切换开关对地电压和内部电流，实现OLTC整个切换过程的电气量监视，结合机械位置信号，实现了双判据确认，提高了动作可靠性，避免了OLTC内部故障后引起变压器调压绕组匝间击穿的严重故障。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种有载分接开关示意图。

图2是本申请实施例提供的一种有载分接开关的控制方法流程示意图。

图3A-3G是本申请实施例提供的一种有载分接开关动作过程电流路径示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应当理解，本申请的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

图1是本申请实施例提供的一种有载分接开关示意图，包括分接选择器4和切换开关8。

分接选择器4连接在变压器的调压绕组与切换开关之间，分接选择器4包括多个分接头，通过控制选择分接头4来调节调压绕组的电压。切换开关8连接在分接选择器4与负载之间，通过切换开关8来调节负载电流，实现变压器在线平稳调压。

切换开关8包括第一切换支路1、过渡电阻3和第二切换支路2。第一切换支路1的一端连接分接选择器4，第一切换支路1的另一端连接变压器出线。过渡电阻3的一端连接第一切换支路1的一端。第二切换支路2的一端连接过渡电阻3的另一端，第二切换支路2的另一端连接第一切换支路1的另一端。

第一切换支路1包括第一通流支路、第一过渡支路和第一电压互感器106。

第一通流支路包括串联连接的第一主通流开关10及第一主通流电流互感器104。

第一过渡支路与第一通流支路并联连接，第一过渡支路包括串联连接的第一过渡开关102、第一过渡电阻103、第一电流互感器105，以及与第一过渡电阻103并联连接的第一过渡旁路开关101。

第一电压互感器106的一端与第一切换支路的高压侧连接，第一电压互感器106的另一端连接地，测量第一切换支路的对地电压。

第二切换支路包括第二通流支路、第二过渡支路和第二电压互感器206。

第二通流支路包括串联连接的第二主通流开关20及第二主通流电流互感器204。

第二过渡支路与第二通流支路并联连接，第二过渡支路包括串联连接的第二过渡开关202、第二过渡电阻203、第二电流互感器205，以及与第二过渡电阻203并联连接的第二过渡旁路开关201。

第二电压互感器206的一端与第二切换支路的高压侧连接，另一端连接地，测量第二切换支路的对地电压。

可选地，分接选择器4还包括控制单元，控制单元控制换接分接选择器4的分接头。

可选地，有载分接开关还包括极性选择器7，极性选择器7连接在变压器的主绕组6和调压绕组5的正极或负极之间，选择调压绕组5的极性。

图2是本申请实施例提供的一种有载分接开关的控制方法流程示意图。

在S110中，控制分接选择器4进行调压绕组的无励磁接头的转换。

在S120中，控制切换开关8来调节负载电流，实现变压器的有载调压。

通过第二切换支路和第一切换支路的导通切换，实现变压器的有载调压，包括以下步骤。

在S121中，如图3A所示，第一电压互感器106的电压和第二电压互感器206的电压的差值为正常2级调压绕组空载电压，且分接选择器4动作完毕，打开第二主通流开关20。否则，停止调压。

在S122中，如图3B所示，当第二主通流电流互感器204检测到第二主通流支路电流为0、第二电流互感器205检测到第二过渡支路电流为变压器电流I_N，且接收到第二主通流开关20分位信号后，打开第二过渡旁路开关201。否则，闭合第二主通流开关20并停止调压。

在S123中，如图3C所示，第二电压互感器206测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以过渡电阻3的阻值时，闭合第一过渡开关102。否则，闭合第二主通流开关20并停止调压。

在S124中，如图3D所示，第一电流互感器105检测到环流为(I_N+Us/R)/2，第二电流互感器205检测到环流为(I_N-Us/R)/2，且接收到第一过渡开关102合位信号后，打开第二过渡开关202，其中，Us为单级调压绕组电容，R为过渡电阻阻值。否则打开第一过渡开关102，闭合第二主通流开关20并停止调压。

在S125中，如图3E所示，第二电流互感器205的电流为0、第一电流互感器105的电流为变压器电流I_N，且接收到第二过渡开关202的分位信号时，闭合第一过渡旁路开关101。否则打开第一过渡开关102，闭合第二主通流开关20并停止调压。

在S126中，如图3F所示，第一电压互感器106测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以过渡电阻3的阻值，且接收到第一过渡旁路开关101合位信号时，闭合第一主通流开关10。否则，闭合第二主通流开关20并停止调压。

在S127中，如图3G所示，第一主通流电流互感器104检测到变压器电流，且接收到第一主通流开关10合位信号时，完成一次完整的有载调压动作。

可选地，有载分接开关应用在带极性选择器的变压器的调压控制时，有载分接开关还包括极性选择器7。极性选择器7连接在变压器的主绕组6和调压绕组5的正极或负极之间，选择调压绕组5的极性。控制方法在控制分接选择器4进行调压绕组5的无励磁接头的转换之前，还包括通过极性选择器7选择调压绕组5的极性。

本申请实施例提供的技术方案，切换开关中第一主通流开关和第二主通流开关只起到长期通流的作用，在切换时其开断容量极低，过渡开关和过渡旁路开关只起到短时开断过渡电流作用，无需长期通流，有利于降低其设计难度和提高可靠性；同时，通过测量切换开关对地电压和内部电流，实现OLTC整个切换过程的电气量监视，结合机械位置信号，实现了双判据确认，提高了动作可靠性，避免了OLTC内部故障后引起变压器调压绕组匝间击穿的严重故障。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (8)

1.一种有载分接开关，包括：

分接选择器，连接在变压器的调压绕组与切换开关之间，所述分接选择器包括多个分接头，通过控制选择分接头来调节所述调压绕组的电压；

所述切换开关，连接在所述分接选择器与负载之间，通过所述切换开关来调节负载电流，实现变压器在线平稳调压；其中，

所述切换开关包括：

第一切换支路，一端连接所述分接选择器，另一端连接变压器出线；所述第一切换支路包括第一通流支路、第一过渡支路和第一电压互感器；所述第一电压互感器，一端与所述第一切换支路的高压侧连接，另一端连接地，测量所述第一切换支路的对地电压；所述第一通流支路包括串联连接的第一主通流开关及第一主通流电流互感器；所述第一过渡支路包括第一过渡开关和第一过渡旁路开关；所述第一过渡支路还包括串联连接的第一过渡电阻、第一电流互感器；

过渡电阻，一端连接所述第一切换支路的一端；

第二切换支路，一端连接所述过渡电阻的另一端，所述第二切换支路的另一端连接所述第一切换支路的另一端；所述第二切换支路包括第二通流支路、第二过渡支路和第二电压互感器；所述第二电压互感器，一端与所述第二切换支路的高压侧连接，另一端连接地，测量所述第二切换支路的对地电压；所述第二通流支路包括串联连接的第二主通流开关及第二主通流电流互感器；所述第二过渡支路包括第二过渡开关和第二过渡旁路开关，所述第二过渡支路还包括串联连接的第二过渡电阻、第二电流互感器；

所述第一电压互感器及所述第二电压互感器用于检测电压，所述第一主通流电流互感器、及所述第二主通流电流互感器用于检测电流，控制所述第一主通流开关、所述第一过渡开关、所述第一过渡旁路开关、所述第二主通流开关、所述第二过渡开关、所述第二过渡旁路开关的打开与闭合，包括：

所述第一电压互感器的电压和所述第二电压互感器的电压的差值为正常2级调压绕组空载电压，且所述分接选择器动作完毕，打开所述第二主通流开关；否则，停止调压；

所述第二主通流支路电流为0、所述第二过渡支路电流为变压器电流I_N，且接收到所述第二主通流开关分位信号后，打开所述第二过渡旁路开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；

所述第二电压互感器测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以所述过渡电阻的阻值时，闭合所述第一过渡开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；

所述第一电流互感器检测到环流为(I_N+Us/R)/2，所述第二电流互感器检测到环流为(I_N-Us/R)/2，且接收到所述第一过渡开关合位信号后，打开所述第二过渡开关；其中，Us为单级调压绕组电容，R为过渡电阻阻值；否则打开所述第一过渡开关，闭合所述第二主通流开关并停止调压；

所述第二电流互感器电流为0、所述第一电流互感器电流为变压器电流I_N，且接收到所述第一过渡开关分位信号时，闭合所述第一过渡旁路开关；否则打开所述第一过渡开关，闭合所述第二主通流开关并停止调压；

所述第一电压互感器测量的对地电压幅值发生变化，且变化值为变压器电流乘以所述过渡电阻的阻值，且接收到所述第一过渡旁路开关合位信号时，闭合所述第一主通流开关；否则，闭合所述第二主通流开关并停止调压；

所述第一电流互感器检测到变压器电流，且接收到所述主通流开关合位信号时，完成一次完整的有载调压动作。

2.如权利要求1所述的有载分接开关，还包括：

极性选择器，连接在所述变压器的主绕组和调压绕组的正极或负极之间，选择所述调压绕组的极性。

3.如权利要求1所述的有载分接开关，其中，

所述第一过渡支路，与所述第一通流支路并联连接，所述第一过渡开关与所述第一过渡电阻串联连接，所述第一过渡旁路开关与所述第一过渡电阻并联连接。

4.如权利要求1所述的有载分接开关，其中，

所述第二过渡支路，与所述第二通流支路并联连接，所述第二过渡开关与所述第二过渡电阻串联连接，所述第二过渡旁路开关与所述第二过渡电阻并联连接。

5.如权利要求1所述的有载分接开关，其中，所述分接选择器还包括：

控制单元，控制换接所述分接头。

6.一种如权利要求1至5之任一项所述的有载分接开关的控制方法，所述有载分接开关还包括极性选择器，连接在所述变压器的主绕组和调压绕组的正极或负极之间，选择所述调压绕组的极性；其特征在于，所述控制方法包括：

控制所述分接选择器进行所述调压绕组的无励磁接头的转换；

控制所述切换开关来调节负载电流，实现变压器的有载调压。

7.如权利要求6所述的控制方法，其中，所述控制所述切换开关来调节负载电流，实现变压器的有载调压，包括：

通过所述第二切换支路和所述第一切换支路的导通切换，实现所述变压器的有载调压。

8.如权利要求6所述的控制方法，其中，所述控制所述分接选择器进行所述调压绕组的无励磁接头的转换之前，还包括：

通过所述极性选择器选择所述调压绕组的极性。

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