CN1193171A - 一种有载分接开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于抽头调压变压器的有载分接开关。它由主触头、过渡触头、过渡电阻和若干定触头构成。在开关转换开始即主触头切换前,其过渡触头保持与主触头接触同一定触头,且其过渡电阻为半导体敏感电阻器。该半导体敏感电阻器具有能根据其在开关转换过程中并联串联的不同要求,改变其阻值的特性,从而有效的降低开关燃弧并限制环流,同时提高该电阻本身的可靠性及降低开关调压过程中的能耗。

Description

一种有载分接开关

本发明涉及一种用于变压器带负载情况下变换变压器分接头的有载调压开关OLTC(ON-LOAD TAP-CHANGER)，属于电气开关装置技术领域。

公知的机械开关型OLTC都有过渡电阻(或阻抗)，因此在转换时都存在较大的环流。此环流很容易损坏过渡电阻，此外主触头和过渡触头切换时都存在因负载电流或环流产生的电弧。

本发明的目的是提供一种结构新颖的有载分接开关，其主触头在切换前，过渡触头与主触头相接于同一定触头，且过渡电阻由阻值可变的半导体材料制成，它能够有效地限制开关触头转换过程中的环流，降低开关电弧，提高开关的可靠性。

本发明的上述目的是这样实现的，本发明的复合型有载分接开关由主触头11、过渡触头12和过渡电阻13以及若干个定触头14、15、16......构成，OLTC开关的过渡电阻13一端联接过渡触头12，另一端联接主触头11，主触头只选定一个定触头(14、15、16......)接触，在主触头切换过程的空档，依靠过渡触头接触设定位置定触头以保持负载电流I_L的通路。本发明的特征是，在转换开始即主触头切换前，过渡触头12保持与主触头11接触同一定触头，且其过渡电阻R_T为半导体敏感电阻器。对于组合型OLTC开关，其切换开关部分，本发明的主触头11、过渡触头12和过渡电阻13的接法与复合开关的接法是完全一样且都在切换开关内，其结构动作也与复合开关的一样。

由于采用上述方案，本发明有载分接开关可以大大减小主触头和过渡触头在切换时因负载电流或环流而产生的燃弧，同时又可减小过渡电阻上的发热功耗，使其更可靠安全，以及减小调压过程中不希望产生的能耗，从而提高开关的可靠性和寿命。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明有载分接开关的电气结构原理示意图，

图2是本发明有载分接开关的分时原理示意图，

图3是本发明有载分接开关的第一个实施例的热敏电阻器的实验电流波型图，

图4是本发明有载分接开关的第二个实施例的磁敏电阻器电气接线示意图，

图5是本发明有载分接开关第三个实施例采用光敏电阻器的电气原理示意图，

图6是本发明有载分接开关加有灭弧电容的电气工作原理示意图，

图1(a)、(b)分别为本发明的复合型和组合型OLTC开关电气结构示意图。

在图1中，本发明有载分接开关1含有主触头11，过渡触头12和过渡电阻13及诸多定触头14、15、16等。有载分接开关的过渡电阻13一端联接过渡触头12，另一端联接主触头11，主触头11可任选一只定触头14、15、16等接触，在主触头切换过程中，依靠过渡触头与设定位置定触头的接触保证负载电流I_L必需的临时通路。本发明的结构特征是，在开关转换开始前，过渡触头12保持与主触头11接触同一定触头，且其过渡电阻R_T为半导体敏感电阻器。

图2是本发明有载分接开关转换过程的分时原理示意图。图2(a)为刚开始转换时，主触头11离开定触头15，但由于过渡触头12尚未动作离开定触头，所以此时负载电流流经过渡电阻13，如果过渡电阻13阻值很小，其压降U_T＝R_T×I_L也很小，而U_T刚好是跨接在主触头11与定触头15间引起燃弧的电压，所以U_T的减小有助于减小主触头11离开定触头15位置时的燃弧。当然，从负载R_L的角度看R_T，R_T减小既可减小负载R_L上的瞬时电压跌落，又可减小过渡电阻R_T上的发热功耗，增加该电阻的可靠性，减少调压过程中无谓的能耗。

图2(b)所示为经一短瞬间，主触头11到达一新的位置，如图中定触头16，但过渡触头12尚留在原位置的定触头15上。显而易见，此时负载电流由定触头16和主触头所流过，但由于过渡电阻成并联联接跨接在级电压U_S上，此U_S将在过渡电阻13上产生环流I_C。此时希望R_T的值足够大，以限制环流的数值。

图2(c)所示为开关转换的最后阶段，过渡触头12离开定触头15，环流消失。如果R_T的阻值足够大，环流就足够小，那么其脱离接触过程中所产生的电弧也会足够小。

根据以上分析可知，在本发明的结构安排下，过渡电阻13应具有能根据其在开关转换过程中并联串联的不同要求，改变其阻值的特性。本发明有载分接开关中的过渡电阻就采用了具有这种特性的半导体电阻器，如热敏电阻、磁敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等半导体电阻器。

图3所示为本发明的第一个实施例，即过渡电阻采用具有正温度系数的热敏电阻器时，该热敏电阻器的实验电流波形图。结合图2可以分析其效果。在图2(a)阶段，由于原先主触头11将过渡电阻13短接，所以13中无电流，过渡电阻13处于冷态，其阻值非常小，当主触头11离开定触头15位置，过渡电阻13中才开始流过电流，其阻值逐渐增大，但其在负载电流I_L范围内阻值变大的速率是很小的，其升温速率远比主触头过渡的时间为长。由于主触头11刚离开时，过渡电阻13的阻值很小，所以引弧电压U_C很小，使主触头11离开的电弧比过渡电阻13为固定值时的电弧要小。

在图2(b)位置，即过渡的第二阶段，此时，R_T并联跨接在级电压U_S上，由于级电压远比U_T为高，所以将立即产生初始值比较大的环流I_C，U_SI_C将使该热敏电阻温度显著升高，并使其阻值迅速增大到其相对稳定的某一数值。因此，环流的数值就可以迅速减低。这样，既可避免传统的固定阻值R_T因转换时间延长造成损坏烧毁的事故，又减少了能耗。由于环流I_C的减少，在过渡的第三阶段，即图2(c)所示位置时，过渡触头12脱离接触仅开断很小的I_C，其燃弧相应减少。

本发明的这一实施方案还可以通过其他相应的温度控制方式，如半导体，致冷、致热器，电加热器装置添加在旁热式热敏电阻上，通过控制R_T温度的办法达到更好的开关效果。

图4所示为本发明有载分接开关的第二个实施例，其中，过渡电阻R_T采用磁敏电阻器。其结构为，将一个小型隔离变压器或互感器3的初级串入主触头回路间，该互感器3的次级接整流器和滤波器4，4的输出有一励磁线圈5，由5的磁场控制R_T的阻值。当负载电流I_L小于其额定电流In或开关所设计的最大电流I_Lmax时，由励磁线圈5所产生的磁场为零或很小，R_T的阻值也很小。当主触头11到达定触头16位置时，U_S通过R_T与互感器3的初级产生较大的环流，此环流通过4、5形成强磁场，使R_T阻值迅速增大，此时，由于4中电容的剩余电荷与5的续流保持一定时间，使过渡电阻阻值很大，在该段时间内迅速转换过渡触头12就会使电弧很小。

在这一实施方案中，除了直接利用环流I_C所产生的磁场外，还可以采用增加与主开关触头11协调动作的其他辅助触头，通过4和5所产生的磁场或其他磁场来改变磁敏电阻构成的过渡电阻13的阻值的目的。

图5所示为本发明有载分接开关的第三个实施例，其中，过渡电阻R_T采用光敏电阻器。在主触头11动作前用光触通过渡电阻13，使其阻值降低，使负载电流在R_T上产生尽可能小的压降。当主触头到达新的定触头位置时，光照立即消失，使R_T恢复高阻值。用光控的办法速度快，控制距离远，高压绝缘方便，很适合于用光导纤维传输控制信息，也特别容易克服外界强电磁场的干扰。

本发明的第四个实施例为在过渡电阻13的两端并联电容器6以提高主触头的灭弧效果，如图6所示。在无电容时，当主开关触头11刚离开定触头15时，其间距还比较小，但此时负载电流I_L已经流经过渡电阻13，所产生的电压U_T＝R_TI_L很容易燃弧。当过渡电阻13两端加上灭弧电容6以后，由于主触头11来离开定触头15前，过渡电路被短接，过渡电阻13中无电流，所以电容6两端电压为零，由于电容电压不能突变，在主触头11刚脱离定触头15时，负载电流I_L开始对电容充电，过渡电阻13两端的电压为零，不会产生燃弧，当电容充电结束，过渡电阻13两端电压升高时，主触头11与定触头15的距离已拉大，所以就不容易产生电弧。

Claims (5)

1一种有载分接开关，由主触头、过渡触头、过渡电阻和若干个定触头构成，过渡电阻一端接过渡触头，另一端接主触头，主触头只选定一个定触头接触，在主触头切换过程的空档，由过渡触头接触相应定触头以保持负载电流的通路，其特征是，主触头(11)切换前，过渡触头(12)接触与主触头(11)相接触的同一定触头(15)，且过渡电阻(13)为半导体电阻器。

2根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征是过渡电阻(13)为正温度系数的热敏电阻器，其温度可以直接由流过其中的电流产生，也可由其他外加热源如加热器、致冷器等控制。

3根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征是过渡电阻(13)为磁敏电阻器，在主触头(11)上还接有一个由变压器或互感器(3)、整流器加滤波器(4)、磁场线圈(5)构成的励磁器，其产生的磁场用以改变磁敏电阻器的电阻值。

4根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征是过渡电阻(13)为光敏电阻器，在开关(1)上还接有由光源、光导纤维做传导的控制器用来控制作为过渡电阻的光敏电阻器的阻值。

5根据权利要求1、2、3或4所述的有载分接开关，其特征是在过渡电阻(13)两端还并联有消弧电容器(6)。

Images