專(zhuān)利名稱(chēng)：一種復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，運(yùn)行中的輸配電變壓器，由于一次側(cè)電壓(電網(wǎng)電壓)、負(fù)載大小和性質(zhì)的變化，二次側(cè)電壓可能會(huì)有較大的變化。為了使負(fù)載電壓維持在規(guī)定范圍(士5% UN)，保證用電設(shè)備的正常需要，必須對(duì)輸配電變壓器進(jìn)行調(diào)壓。變壓器有載調(diào)壓的基本原理是從變壓器某一側(cè)(一般為高壓側(cè))的線圈中引出若干分接頭，通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)，在不切斷負(fù)荷電流的情況下，由一個(gè)分接頭切換至另一分接頭，以變換有效匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓目的。有載調(diào)壓變壓器由二部分構(gòu)成，一部分是變壓器本體，與通常變壓器不同的是引出多個(gè)抽頭，另一部分是有載分接開(kāi)關(guān)，可分別由不同廠家供貨再組裝獲得。常用變壓器有載分接開(kāi)關(guān)有機(jī)械式和真空式兩大類(lèi)。機(jī)械式有載分接開(kāi)關(guān)有一體式和分體式兩種結(jié)構(gòu)。在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了實(shí)現(xiàn)切換開(kāi)關(guān)無(wú)弧切換的結(jié)構(gòu)和控制方法，設(shè)計(jì)的切換開(kāi)關(guān)仍然采用機(jī)電混合式結(jié)構(gòu)，需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)動(dòng)觸頭運(yùn)動(dòng)，機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作慢，并且增加了維護(hù)工作量。真空式有載分接開(kāi)關(guān)的切換開(kāi)關(guān)部分不再采用動(dòng)觸頭結(jié)構(gòu)，將兩個(gè)分接選擇器的輸出分別經(jīng)真空開(kāi)關(guān)和與真空開(kāi)關(guān)串聯(lián)的過(guò)渡電阻再與變壓器輸出端子連接，需要變壓器分接頭切換時(shí)，通過(guò)控制真空開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)序?qū)崿F(xiàn)調(diào)壓。在采用雙過(guò)渡電阻時(shí)，需要使用四只真空開(kāi)關(guān)，處于斷態(tài)的真空開(kāi)關(guān)一直承受級(jí)電壓，需要分接頭切換時(shí)，由真空開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)熄弧。雖然與機(jī)電混合式切換開(kāi)關(guān)相比，去掉了拖動(dòng)機(jī)構(gòu)，但是真空開(kāi)關(guān)的電氣壽命仍然有限，限制了真空式分接開(kāi)關(guān)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是通過(guò)使用真空式有載分接開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)弧有載切換，并且在切換的同時(shí)使真空開(kāi)關(guān)不承受級(jí)電壓，從而延長(zhǎng)電氣壽命。( 二 )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，包括與變壓器的繞組連接的多個(gè)單數(shù)抽頭、多個(gè)雙數(shù)抽頭和出線端子，還包括第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，所述第一分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與所述多個(gè)單數(shù)抽頭連接，所述第一分接選擇器的動(dòng)觸頭與所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，所述第二分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與所述多個(gè)雙數(shù)抽頭連接，所述第二分接選擇器的動(dòng)觸頭與所述第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的另一端連接所述出線端子，
所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)由并聯(lián)的第一和第二開(kāi)關(guān)支路組成，所述第一開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第一真空開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)第二真空開(kāi)關(guān)和第一電子雙向開(kāi)關(guān)，所述第二復(fù)合開(kāi)關(guān)由并聯(lián)的第三和第四開(kāi)關(guān)支路組成，所述第三開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第三真空開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)第四真空開(kāi)關(guān)和第二電子雙向開(kāi)關(guān)，。其中，所述第一雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)并聯(lián)的半控器件組成。其中，所述第二雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)并聯(lián)的半控器件組成。其中，所述半控器件為晶閘管。其中，所述第一雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)串聯(lián)的全控器件組成。其中，所述第二雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)串聯(lián)的全控器件組成。其中，所述全控器件為IGBT。其中，所述全控器件為MOSFET。(三)有益效果本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)通過(guò)使用復(fù)合開(kāi)關(guān)利用四只晶閘管代替過(guò)渡電阻，實(shí)現(xiàn)了有載分接開(kāi)關(guān)的無(wú)弧切換，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。


圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器分接有載開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)分接頭切換的一個(gè)動(dòng)作時(shí)序圖；圖2b是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)分接頭切換的另一個(gè)動(dòng)作時(shí)序圖；圖3a是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)在切換過(guò)程中晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換的第一種觸發(fā)時(shí)序圖；圖北是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)在切換過(guò)程中晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換的第二種觸發(fā)時(shí)序圖；圖3c是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)在切換過(guò)程中晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換的第三種觸發(fā)時(shí)序圖；圖3d是本發(fā)明的開(kāi)關(guān)在切換過(guò)程中晶閘管實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換的第四種觸發(fā)時(shí)序圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括與變壓器繞組連接的多個(gè)單數(shù)抽頭Jl、J3等、多個(gè)雙數(shù)抽頭J2、J4等，出線端子N，第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2以及第一分接選擇器和第二分接選擇器，第一分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與單數(shù)抽頭J1、J3等連接，第一分接選擇器的動(dòng)觸頭Rl與第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl的一端連接，第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl的另一端與出線端子N連接，第二分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與雙數(shù)抽頭J2、J4等連接，第二分接選擇器的動(dòng)觸頭R2與第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2的一端連接， 第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2的另一端與出線端子N連接。第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl由第一和第二開(kāi)關(guān)支路并聯(lián)組成，第一開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第一真空開(kāi)關(guān)VII，第二開(kāi)關(guān)支路由串聯(lián)的第二真空開(kāi)關(guān)V12和第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl組成。第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2由第三和第四開(kāi)關(guān)支路并聯(lián)組成，第三開(kāi)關(guān)支路設(shè)有第三真空開(kāi)關(guān)V21，第四開(kāi)關(guān)支路由串聯(lián)的第四真空開(kāi)關(guān)V22和第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2組成。在本發(fā)明中，雙向電子開(kāi)關(guān)可由兩個(gè)反向并聯(lián)的半控器件組成，半控器件例如晶閘管；也可由兩個(gè)反向串聯(lián)的全控器件組成，全控器件例如IGBT、M0SFET。下面僅以由兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管組成的雙向電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行說(shuō)明。圖1的本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)是分體式分接開(kāi)關(guān)， 其特點(diǎn)是包括分接選擇器和切換開(kāi)關(guān)兩部分，分接選擇器在空載時(shí)選擇抽頭，然后由切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)有載切換。分接選擇器由兩個(gè)圓環(huán)組成，第一分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別連接單數(shù)抽頭，第二分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別連接雙數(shù)抽頭，由分接選擇器驅(qū)動(dòng)電機(jī)拖動(dòng)選擇器的動(dòng)觸頭分別連通一個(gè)抽頭，這與常規(guī)有載分接開(kāi)關(guān)相同。在1圖中L、N分別代表繞組進(jìn)線和出線端子；第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl由反向并聯(lián)的第一晶閘管Tll和第二晶閘管 T12組成，第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2由反向并聯(lián)的第三晶閘管T21和第四晶閘管T22組成。圖 1中第一真空開(kāi)關(guān)VII、第二真空開(kāi)關(guān)V12、第三真空開(kāi)關(guān)V21和第四真空開(kāi)關(guān)V22除了采用真空開(kāi)關(guān)之外，還可以采用無(wú)滅弧功能的普通開(kāi)關(guān)，例如接觸器、電動(dòng)刀閘等。圖加和圖2b所示為本發(fā)明的第一和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)互相切換控制的動(dòng)作時(shí)序圖。本發(fā)明的有載分接開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)其無(wú)弧切換的關(guān)鍵是準(zhǔn)確控制電子開(kāi)關(guān)的投切時(shí)序，避免負(fù)載開(kāi)路或繞組短路；正確控制真空開(kāi)關(guān)投切時(shí)序，承受穩(wěn)態(tài)電流，降低通態(tài)損耗， 并承受斷態(tài)電壓，避免晶閘管過(guò)電壓。圖加為第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl向第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2的切換過(guò)程時(shí)序圖，圖2b為第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2向第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl的切換過(guò)程時(shí)序圖，兩者工作過(guò)程基本相似，下面以第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl向第二復(fù)合開(kāi)關(guān)S2的切換過(guò)程為例解釋工作過(guò)程。參考圖加，在時(shí)刻tl前第一真空開(kāi)關(guān)Vll合，負(fù)載電流經(jīng)第一真空開(kāi)關(guān)Vll流通。 在tl時(shí)刻收到切換指令CTL，CTL由低變高，表示由第一復(fù)合開(kāi)關(guān)Sl切換至第二復(fù)合開(kāi)關(guān) S2，此時(shí)合第二真空開(kāi)關(guān)V12和第三真空開(kāi)關(guān)V22，并觸發(fā)第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl (包括第一晶閘管Tll和第二晶閘管T12)，至t2之前由于第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl通斷阻抗高及第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2斷，負(fù)載電流仍由第一真空開(kāi)關(guān)Vll流通。在t2至t3期間，首先斷開(kāi)第一真空開(kāi)關(guān)VII，使負(fù)載電流流經(jīng)第二開(kāi)關(guān)支路。之后通過(guò)準(zhǔn)確的時(shí)序控制實(shí)現(xiàn)第一電子雙向開(kāi)關(guān)Tl向第二電子雙向開(kāi)關(guān)T2的切換，該過(guò)程中保證分接繞組不短路、負(fù)載不開(kāi)路。至t3時(shí)刻負(fù)載電流由第二電子雙向開(kāi)關(guān)T2和第四真空開(kāi)關(guān)V22構(gòu)成的通路流通，詳細(xì)的切換過(guò)程將在下面參考圖3詳述。在t4時(shí)刻第二真空開(kāi)關(guān)V12斷、第三真空開(kāi)關(guān)V21合，將第二電子雙向開(kāi)關(guān)T2和第四真空開(kāi)關(guān)V22組成的支路電流轉(zhuǎn)移至第三真空開(kāi)關(guān)V21的支路，之后在t5時(shí)刻關(guān)斷第四真空開(kāi)關(guān)V22、停止觸發(fā)第二電子雙向開(kāi)關(guān)T2，完成切換過(guò)程。其中tl和t2、t3和t4、 t4和t5之間的延時(shí)確保真空開(kāi)關(guān)可靠開(kāi)通和關(guān)斷。圖3a解釋了圖加中t2至t3期間第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl和第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2 (i >0)實(shí)現(xiàn)無(wú)弧切換的詳細(xì)時(shí)序。圖北表示第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl至第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2(i <0)的切換過(guò)程，圖3c表示第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2至第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl (i >0)的切換過(guò)程，圖3d表示第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2至第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl (i<0)的切換過(guò)程。該切換過(guò)程需要負(fù)載電流方向和第一雙向電子開(kāi)關(guān)Tl、第二雙向電子開(kāi)關(guān)T2的端電壓值作為時(shí)序控制的參考信號(hào)。下面以圖3a為例解釋電子開(kāi)關(guān)的時(shí)序控制過(guò)程。參考圖3a，在各個(gè)晶閘管的觸發(fā)信號(hào)中，高電平表示觸發(fā)，低電平表示不觸發(fā)。uTll表示第一晶閘管Tll的端電壓值，uTh表示uTll的參考閾值。CTL與圖加相同，表示切換指令信號(hào)。在t2時(shí)刻停止第一晶閘管Til、第二晶閘管T12的觸發(fā)信號(hào)，之后開(kāi)始檢測(cè)第一晶閘管Tll的端電壓信號(hào)(當(dāng)負(fù)載電流i > 0時(shí)，第一晶閘管Tll存在通態(tài)壓降并且為正)，當(dāng)該電壓變負(fù)并達(dá)到閾值uTh時(shí)(設(shè)此時(shí)刻為t23)觸發(fā)第三晶閘管T21和第四晶閘管T22，經(jīng)延時(shí)至t3，延時(shí)確保第三晶閘管T21和第四晶閘管T22可靠導(dǎo)通。閾值uTh應(yīng)取合適的值，如-2V，該值太高會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓，太低則不能保證第一晶閘管Tll和第二晶閘管T12可靠關(guān)斷。其余三種工況工作原理基本相同，參考圖!3b-3d即可理解，不再累述。上述過(guò)程以單相繞組為例解釋了本發(fā)明的工作原理和基本構(gòu)成，圖1可經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單擴(kuò)展，便可用于三相結(jié)構(gòu)，三相有載調(diào)壓變壓器的抽頭有三相星形中性點(diǎn)抽頭、角形接線端部抽頭和角形接線中間抽頭等結(jié)構(gòu)，無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)，都不影響本發(fā)明的使用。以上所述僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，包括與變壓器的繞組連接的多個(gè)單數(shù)抽頭、多個(gè)雙數(shù)抽頭和出線端子，其特征在于，還包括第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，所述第一分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與所述多個(gè)單數(shù)抽頭連接，所述第一分接選擇器的動(dòng)觸頭與所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，所述第二分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與所述多個(gè)雙數(shù)抽頭連接，所述第二分接選擇器的動(dòng)觸頭與所述第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的另一端連接所述出線端子，所述第一復(fù)合開(kāi)關(guān)由并聯(lián)的第一和第二開(kāi)關(guān)支路組成，所述第一開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第一真空開(kāi)關(guān)，所述第二開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)第二真空開(kāi)關(guān)和第一電子雙向開(kāi)關(guān)，所述第二復(fù)合開(kāi)關(guān)由并聯(lián)的第三和第四開(kāi)關(guān)支路組成，所述第三開(kāi)關(guān)支路上設(shè)有第三真空開(kāi)關(guān)，所述第四開(kāi)關(guān)支路上串聯(lián)第四真空開(kāi)關(guān)和第二電子雙向開(kāi)關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述第一雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)并聯(lián)的半控器件組成。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述第二雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)并聯(lián)的半控器件組成。
4.如權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述半控器件為晶閘管。
5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述第一雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)串聯(lián)的全控器件組成。
6.如權(quán)利要求2或5所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述第二雙向電子開(kāi)關(guān)由兩個(gè)串聯(lián)的全控器件組成。
7.如權(quán)利要求6所述的復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，其特征在于，所述全控器件為IGBT或MOSFET。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合切換開(kāi)關(guān)式變壓器有載分接開(kāi)關(guān)，包括與變壓器的繞組連接的多個(gè)單數(shù)抽頭、多個(gè)雙數(shù)抽頭和出線端子，其特征在于，還包括第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)，以及，第一分接選擇器和第二分接選擇器，其中，第一分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與多個(gè)單數(shù)抽頭連接，第一分接選擇器的動(dòng)觸頭與第一復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，第二分接選擇器的多個(gè)靜觸頭分別與多個(gè)雙數(shù)抽頭連接，第二分接選擇器的動(dòng)觸頭與第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的一端連接，第一復(fù)合開(kāi)關(guān)和第二復(fù)合開(kāi)關(guān)的另一端連接出線端子。本發(fā)明通過(guò)使用復(fù)合開(kāi)關(guān)以及對(duì)復(fù)合開(kāi)關(guān)的觸發(fā)時(shí)序控制，實(shí)現(xiàn)了有載分接開(kāi)關(guān)的無(wú)弧切換，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。
文檔編號(hào)H01H1/56GK102208265SQ20111004968
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者杜海江 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)