CN202258841U - 一种立式布置的一体式双极性转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的立式布置的一体式双极性转换器，其将两组静触头组、两组动触头、输入触头与输出触头分别按轴向上下布置在双极性转换器中，并将整个双极性转换器与有载分接开关选择器组合在一起，动作时间、相位受有载分接开关选择器通过机械机构控制，从而节省变压器的安装空间，节省变压器的体积和制造成本。本实用新型驱动第一动触头回转的第一回转机构和驱动第二动触头回转的第二回转机构同心设置，并通过一同步回转机构带动第一动触头和第二动触头完成与按圆周布置的静触头的接通与分离，从而完成选择器的极性转换；同步回转机构的动力取之有载分接开关选择器，动作时间、相位准确可靠，因此省掉电位开关及与其配套的控制和操动系统，简化了系统，节约成本，减少故障率。

Description

一种立式布置的一体式双极性转换器

技术领域：

本实用新型涉及有载分接开关技术领域，尤其涉及有载分接开关选择器的绕组极性转换机构的技术领域，特别涉及一种立式布置的一体式双极性转换器。

背景技术：

在电力系统中，由于发电和耗电不可能保持平衡，故电压的波动是不可避免的，这就需要有载分接开关进行电压的调节。

有载分接开关是在变压器有载即不停电的情况下通过改变连接变压器的绕组抽头，改变变压器初次级绕组的匝数比，从而达到改变变压器输出电压的目的。组合式有载分接开关分成两个部分，即切换开关和选择器两部分。

有载调压的方式与基本调压电路有着密切的关系，在正反调压和粗细调压的方式中，转换选择器的作用是在不增加变压器分接头时，通过转换调压线圈的极性，用于扩大变压器的调压范围。

转换选择器的操作是在分接的“中间位置”上，即分接选择器处在“K”位置(参见图1a、图1b、图1c)上进行。在“中间”位置上，负载电流是不流过调压线圈和转换选择器的，只有电容电流通过转换选择器，而电容电流是由调压线圈和相邻线圈或其他部件(变压器油箱或铁芯等)之间的电容与调压线圈电压导致的，转换选择器必须切断这个电容电流。

在这个操作过程中，转换选择器的动触头O从正极的静触头O1向负极的静触头O2转换过程中，调压线圈B瞬间与主线圈A分离，调压线圈B电位悬浮，产生一个悬浮电位，调压线圈B的悬浮电位取决于相邻线圈的电压以及调压线圈与相邻线圈和与对地部分之间的耦合电容，该悬浮电位会在转换选择器触头上产生所谓的恢复电压。

电容电流和恢复电压的强度取决于系统电压、线圈布置方式、以及线圈之间的电容和比率。对于给定的线圈布置方式和线圈电容，没有办法降低电容电流。

在转换选择器操作的情况下，打开和闭合的触头间将会产生火花放电。火花放电所产生气体的体积在几个毫升左右。而火花放电产生的气体量取决于触头上的恢复电压的平方与操作时流过触头的电容电流的乘积，由于电容电流处于次要地位，因此转换选择器气体形成的决定因素在于恢复电压的大小。而恢复电压的大小又取决于变压器绕组的容量、调压范围、调压方式和绕组的结构以及排列布置方式等。

参见图2，为了限制恢复电压，可以使用电位电阻Rp。在转换选择器切换过程中，电位电阻Rp连接调压线圈B。目前，不管是电力变压器、工业变压器或换流变压器，电位电阻Rp已成为一种标准的技术来保证转换选择器的安全性。电位电阻Rp通常装在调压线圈中部和切换开关引出端之间。只有在转换操作时，通过电位开关才连接电位电阻Rp。而电位开关的使用是为了避免很多的电位电阻，简化电位电阻的安装并减少无功补偿。

上述限制恢复电压的手段，在电力变压器、工业变压器中使用问题不大，但是在直流高压项目的换流变压器中使用时，由于换流变压器中的转换选择器的切换特别频繁，造成换流变压器，尤其是LD型换流变压器中的乙炔气体值达到2.0ppm，甚至达到2.95ppm，严重地影响换流变压器的运行。

以前为了解决限制恢复电压和电容电流，有学者进行了理论上的探讨，如图3a、图3b、图3c所示，采用一种双极性转换原理来实现无断开转换选择，其基本原理是该转换选择器采用一对静触头1、1a和一对动触头2、2a来实现转换选择，在转换切换过程中，动触头2在转换选择过程中，逐渐由与静触头1接触切换到静触头1a，动触头2a在转换选择过程中，逐渐由与静触头1a接触切换到静触头1，也就是动触头2、2a在转换选择过程中，不会“悬空”，因此不存在恢复电压问题，也就是说其不会产生火花放电。

依据该理论，一些有载分接开关的制造商尝试用无载分接开关来实现上述功能，但是采用无载分接开关需要另外配置驱动机构，需要考虑与有载分接开关的同步性，再者现有无载分接开关的触头组是平面布置的(参见图4a、4b、4c)，在变压器上需要留有安装位置，并需备有控制系统和操动系统，增加设备成本，并且增加变压器体积及用油量。

实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题旨在克服上述现有技术之不足，而提出的一种与有载分接开关选择器做成一体按轴向上下立体布置的一体式双极性转换器。

本实用新型所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种立式布置的一体式双极性转换器，包括一与有载分接开关选择器的第一法兰一体制成的双极性转换器第一法兰盘和一与有载分接开关选择器的第二法兰一体制成的双极性转换器第二法兰盘，以及连接于所述双极性转换器的第一法兰盘和第二法兰盘之间的若干绝缘笼条。其特征在于，在所述双极性转换器内设置有同心的第一回转装置和第二回转装置，并还包括安装在所述绝缘笼条上且沿双极性转换器轴向上下布置的第一静触头组、第二静触头组、输入触头、输出触头以及安装在所述第一回转装置上的第一动触头和安装第二回转装置上的第二动触头，其中第一静触头组包括水平间隔布置在绝缘笼条上的两个第一静触头，所述输入触头设置在两个第一静触头之间且与两个第一静触头圆周分布，输入触头和两个第一静触头以及第一动触头位于同一水平面上；第二静触头组包括水平间隔布置在绝缘笼条上的两个第二静触头，所述输出触头设置在两个第二静触头之间且与两个第二静触头圆周分布，输出触头和两个第二静触头以及第二动触头位于同一水平面上；所述输入触头与变压器的主线圈电连接，所述输出触头接负载；所述第一静触头组中的一个第一静触头与第二静触头组中的一个第二静触头并接后接调压线圈的一个极性抽头，所述第一静触头组中的另一个第一静触头与第二静触头组中的另一个第二静触头并接后接调压线圈的另一个极性抽头；所述第一回转装置和第二回转装置依靠一同步回转机构驱动而转动，所述同步回转机构的输入端与有载分接开关选择器的驱动机构驱动连接。

在本实用新型一个优选实施例中，所述第一回转装置由一回转管轴构成，所述第二回转装置由一回转轴构成，所述回转管轴套在所述回转轴上，其中所述回转管轴的第一端轴设在所述双极性转换器的第一法兰盘中心上，所述回转轴的第二端轴设在所述双极性转换器的第二法兰盘中心上，所述回转轴的第二端轴设在所述回转管轴中；所述回转管轴的第一端和所述回转轴的第一端与所述同步回转机构连接，由所述同步回转机构带动而同步反向回转。

在本实用新型一个优选实施例中，所述同步回转机构包括一轴设于所述双极性转换器第一法兰盘上的不完整槽轮和一轴设在有载分接开关选择器驱动机构中槽轮的槽轮面上的拨轮，在所述槽轮外缘设置有锁止凸弧，所述锁止凸弧在所述拨轮位置处断开；在所述不完整槽轮上设置有一拨槽和位于所述拨槽两侧的锁止凹弧，所述拨槽两侧的锁止凹弧在锁止状态下与所述槽轮上的锁止凸弧相互啮合而在解锁状态下相互脱离，同时在解锁状态下，所述拨轮与所述拨槽相互啮合；该同步反向回转机构还包括第一连杆、第二连杆、第一转臂、第二转臂，其中所述第一连杆的一端与所述不完全槽轮的第一位置铰接，第一连杆的另一端与所述第一转臂的一端铰接，第一转臂的另一端与所述回转管轴的第一端固定连接；所述第二连杆的一端与所述不完全槽轮的第二位置铰接，第二连杆的另一端与所述第二转臂的一端铰接，第二转臂的另一端与所述回转轴的第一端固定连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述第一连杆的一端与所述不完全槽轮铰接的第一位置和所述第二连杆的一端与所述不完全槽轮铰接的第二位置以所述拨槽的中心延长线对称布置。

采用上述技术方案后，本实用新型将两组静触头组、两组动触头、输入触头与输出触头分别按轴向上下布置在双极性转换器中，并将整个双极性转换器与有载分接开关选择器组合在一起，从而节省变压器的安装空间，节省变压器的体积和制造成本。本实用新型驱动第一动触头回转的第一回转机构和驱动第二动触头回转的第二回转机构同心设置，并通过一同步回转机构带动第一动触头和第二动触头完成与按圆周布置的静触头的接通与分离，从而完成选择器的转换；同步回转机构的动力取之有载分接开关选择器，动作时间、相位受有载分接开关选择器通过机械机构控制，动作时间、相位准确可靠，因此省掉电位开关及与其配套的控制和操动系统，简化了系统，节约成本，减少故障率。

附图说明：

图1a为现有一种单极性转换器处于第一极性状态的电路示意图。

图1b为现有一种单极性转换器由第一极性状态向第二极性状态转换过程的电路示意图。

图1c为现有一种单极性转换器处于第二极性状态的电路示意图。

图2为现有单极性转换器带电位电阻的电路示意图。

图3a为利用双极性转换原理来实现无断开转换选择时处于第一极性状态的电路示意图。

图3b为利用双极性转换原理来实现无断开转换选择时，由第一极性状态向第二极性状态转换过程的电路示意图。

图3c为利用双极性转换原理来实现无断开转换选择时处于第二极性状态的电路示意图。

图4a为利用无载分接开关来实现无断开转换选择时，处于第一极性状态的电路示意图。

图4b为利用无载分接开关来实现无断开转换选择时，由第一极性状态向第二极性状态转换过程的电路示意图。

图4c为利用无载分接开关来实现无断开转换选择时，处于第二极性状态的电路示意图。

图5为本实用新型立式布置的一体结构立体布置的双极性转换器与有载分接开关选择器组合的结构示意图。

图6a为本实用新型立式布置的一体式双极性转换器处于第一极性状态的电路示意图。

图6b为本实用新型立式布置的一体式双极性转换器由第一极性状态向第二极性状态转换过程的电路示意图。

图6c为本实用新型立式布置的一体式双极性转换器处于第二极性状态的电路示意图。

图7为本实用新型立式布置的一体结构立体布置的双极性转换器从一个方向看的同步回转机构的结构示意图。

图8为本实用新型立式布置的一体结构立体布置的双极性转换器从另一个方向看的同步回转机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图4a、4b、4c，利用无载分接开关来实现无断开转换选择时的工作原理如下：

在第一极性位置时，动触头20与静触头10、输入触头30接触导通，动触头20a与静触头10a、输出触头30a接触导通，当由第一极性位置向第二极性位置转换过程中，动触头20、20a同步回转，动触头20与静触头10、10a、输出触头30a接触，而动触头20a与静触头10a、10、输入触头30接触，当动触头20、20a回转到第二极性位置时，动触头20与静触头10a、输入触头30接触导通，动触头20a与静触头10、输出触头30a接触导通。由于动触头20、20a在转换选择过程中，不会“悬空”，因此不存在恢复电压问题，也就是说其不会产生火花放电。

参见图5，本实用新型的一种立式布置的一体式双极性转换器，包括一与有载分接开关选择器100的上法兰110一体制成的双极性转换器200上法兰盘210和一与有载分接开关选择器100的下法兰120一体制成的双极性转换器200的下法兰盘220，上法兰盘210与下法兰盘220之间连接有若干绝缘笼条230。

在双极性转换器200内设置有构成第一回转机构的回转管轴240和构成第二回转机构的回转轴250构成。回转管轴240为空心轴，回转轴250为实心轴。回转管轴240套在回转轴250上，回转管轴240的上端轴设在双极性转换器200的上法兰盘210中心上，回转轴的下端轴设在双极性转换器200的下法兰盘中心上，回转轴250的上端轴设在回转管轴240中，这样由回转管轴240构成的第一回转机构与由回转轴250构成第二回转机构同心。回转管轴240的上端和回转轴250的上端与一同步回转机构连接，由该同步回转机构带动而同步回转。

在绝缘笼条230上且沿双极性转换器200轴向上下布置的两组静触头组260、260a、输入触头280和输出触头280a(结合参见图6a、6b、6c)、动触头270、270a，动触头270安装在回转管轴240上，动触头270a安装在回转轴250上。

结合参见图6a、6b、6c，静触头组260包括水平间隔布置在绝缘笼条230上的两个静触头261、262，输入触头280设置在两个静触头261、262之间且与两个静触头261、262圆周分布，输入触头280和两个静触头261、262以及动触头270位于同一水平面上。

静触头组260a包括水平间隔布置在绝缘笼条230上的两个静触头261a、262a，输入触头280a设置在两个静触头261a、262a之间且与两个静触头261a、262a圆周分布，输入触头280a和两个静触头261a、262a以及动触头270a位于同一水平面上。

输入触头280与变压器的主线圈(图中未示出)电连接，输出触头280a接负载(图中未示出)；静触头组260中的静触头261与静触头组260a中的静触头261a并接后接调压线圈(图中未示出)的一个极性抽头，静触头组260中的静触头262与静触头组260a中的静触头262a并接后接调压线圈的另一个极性抽头。

参见图7和图8，同步回转机构包括一通过一转轴291轴设于双极性转换器200的上法兰盘210上的不完整槽轮292，在不完整槽轮292上设置有一拨槽292a和对称位于拨槽292a两侧的锁止凹弧292b、292c。在有载分接开关选择器100的驱动机构的槽轮130槽轮底面适当位置轴设有一拨轮140，并且在槽轮130的外缘设置有锁止凸弧131，锁止凸弧131在拨轮140位置处断开，这样在锁止状态下，锁止凹弧292b或292c与槽轮130上的锁止凸弧131相互啮合，不完整槽轮292被锁止；而在解锁状态下，锁止凹弧292b或292c与槽轮130上的锁止凸弧131相互脱离，这时拨轮140会进入到不完整槽轮292的拨槽292a，拨动不完整槽轮292转动。槽轮130转动一圈，拨轮140拨动不完整槽轮292顺时针转动一个角度，而槽轮130再转动一圈，拨轮140拨动不完整槽轮292逆时针转动一个角度。

该同步回转机构包括两根连杆293、294，两个转臂295、296，连杆293的一端与不完全槽轮292的第一位置292d铰接，连杆293的另一端与转臂295的一端铰接，转臂295的另一端与回转管轴240的上端固定连接。

连杆294的一端与不完全槽轮292的第二位置292e铰接，连杆294的另一端与转臂296的一端铰接，转臂296的另一端与回转轴250的上端固定连接。

连杆293与不完全槽轮292铰接的第一位置292d和连杆294与不完全槽轮292铰接的第二位置292e以拨槽292a的中心延长线对称布置。这样保证不完全槽轮292往复回转时，回转管轴240和回转轴250回转角度相等。

参见图6a、在第一极性位置时，动触头270与静触头261、输入触头280接触导通，动触头270a与静触头262a、输出触头280a接触导通，参见图6b，当由第一极性位置向第二极性位置转换过程中，动触头270、270a同步回转，动触头270同时与静触头261、262、输入触头280接触，而动触头270a与静触头261a、262a、输出触头280a接触；参见图6c，当动触头270、270a回转到第二极性位置时，动触头270与静触头262、输入触头280接触导通，动触头270a与静触头261a、输出触头280a接触导通。由于动触头270、270a在转换选择过程中，不会“悬空”，因此不存在恢复电压问题，也就是说其不会产生火花放电。

以上内容显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的人员应该了解，本实用新型不受上述实例的限制，上述实例和说明中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种立式布置的一体式双极性转换器，包括一与有载分接开关选择器的第一法兰一体制成的双极性转换器第一法兰盘和一与有载分接开关选择器的第二法兰一体制成的双极性转换器第二法兰盘以及连接于所述双极性转换器的第一法兰盘和第二法兰盘之间的若干绝缘笼条，其特征在于，在所述双极性转换器内设置有同心的第一回转机构和第二回转机构，并还包括安装在所述绝缘笼条上且沿双极性转换器轴向上下布置的第一静触头组、第二静触头组、输入触头、输出触头以及安装在所述第一回转机构上的第一动触头和安装第二回转机构上的第二动触头，其中第一静触头组包括水平间隔布置在绝缘笼条上的两个第一静触头，所述输入触头设置在两个第一静触头之间且与两个第一静触头圆周分布，输入触头和两个第一静触头以及第一动触头位于同一水平面上；第二静触头组包括水平间隔布置在绝缘笼条上的两个第二静触头，所述输出触头设置在两个第二静触头之间且与两个第二静触头圆周分布，输出触头和两个第二静触头以及第二动触头位于同一水平面上；所述输入触头与变压器的主线圈电连接，所述输出触头接负载；所述第一静触头组中的一个第一静触头与第二静触头组中的一个第二静触头并接后接调压线圈的一个极性抽头，所述第一静触头组中的另一个第一静触头与第二静触头组中的另一个第二静触头并接后接调压线圈的另一个极性抽头；所述第一回转机构和第二回转机构依靠一同步回转机构驱动而转动，所述同步回转机构的输入端与有载分接开关选择器的驱动机构驱动连接。

2.如权利要求1所述的立式布置的一体式双极性转换器，其特征在于，所述第一回转机构由一回转管轴构成，所述第二回转机构由一回转轴构成，所述回转管轴套在所述回转轴上，其中所述回转管轴的第一端轴设在所述双极性转换器的第一法兰盘中心上，所述回转轴的第二端轴设在所述双极性转换器的第二法兰盘中心上，所述回转轴的第二端轴设在所述回转管轴中；所述回转管轴的第一端和所述回转轴的第一端与所述同步回转机构连接，由所述同步回转机构带动而同步回转。

3.如权利要求2所述的立式布置的一体式双极性转换器，其特征在于，所述同步回转机构包括一轴设于所述双极性转换器第一法兰盘上的不完整槽轮和一轴设在有载分接开关选择器驱动机构中槽轮的槽轮面上的拨轮，在所述槽轮外缘设置有锁止凸弧，所述锁止凸弧在所述拨轮位置处断开；在所述不完整槽轮上设置有一拨槽和位于所述拨槽两侧的锁止凹弧，所述拨槽两侧的锁止凹弧在锁止状态下与所述槽轮上的锁止凸弧相互啮合而在解锁状态下相互脱离，同时在解锁状态下，所述拨轮与所述拨槽相互啮合；该同步回转机构还包括第一连杆、第二连杆、第一转臂、第二转臂，其中所述第一连杆的一端与所述不完全槽轮的第一位置铰接，第一连杆的另一端与所述第一转臂的一端铰接，第一转臂的另一端与所述回转管轴的第一端固定连接；所述第二连杆的一端与所述不完全槽轮的第二位置铰接，第二连杆的另一端与所述第二转臂的一端铰接，第二转臂的另一端与所述回转轴的第一端固定连接。

4.如权利要求3所述的立式布置的一体式双极性转换器，其特征在于，所述第一连杆的一端与所述不完全槽轮铰接的第一位置和所述第二连杆的一端与所述不完全槽轮铰接的第二位置以所述拨槽的中心延长线对称布置。

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