專利名稱：一種變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，尤其涉及一種變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，運(yùn)行中的配電變壓器，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)電壓可能會有較大的變化。我國配電變壓器覆蓋35kV以下電壓等級， 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，通過有載分接開關(guān)，在不切斷負(fù)荷電流的情況下，由一個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抽頭，另一部分是有載分接開關(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關(guān)有機(jī)械式和真空式兩大類。機(jī)械式有載分接開關(guān)有一體 式和分體式兩種結(jié)構(gòu)。一體式機(jī)械有載分接開關(guān)中繞組抽頭直接圍成一圓形體，每個抽頭構(gòu)成一個靜觸 頭。動觸頭由帶過渡電阻的觸頭和直通觸頭構(gòu)成，可采用單過渡電阻、雙過渡電阻或多過渡 電阻型式，動觸頭由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)拖動實(shí)現(xiàn)靜觸頭切換。分體式機(jī)械有載分接開關(guān)由開關(guān)選擇器和切換開關(guān)構(gòu)成。開關(guān)選擇器由兩個圓環(huán) 組成，分別連接單數(shù)和雙數(shù)抽頭，由分接選擇器驅(qū)動電機(jī)拖動分接選擇器動觸頭分別連通 一個抽頭，分接選擇器兩個動觸頭輸出作為切換開關(guān)的兩個靜觸頭，每個靜觸頭安裝過渡 電阻，構(gòu)成雙電阻結(jié)構(gòu)，穩(wěn)態(tài)時只有一個觸頭與輸出電纜連接。切換開關(guān)的動觸頭只有一個 直通觸頭，由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)拖動由一個靜觸頭切換至另一靜觸頭。真空分接開關(guān)一般采用分體式結(jié)構(gòu)，由分接選擇器切換繞組抽頭。切換開關(guān)的靜 觸頭分別連接一只真空開關(guān)，兩靜觸頭之間安裝一只過渡真空開關(guān)，過渡真空開關(guān)與其中 一個靜觸頭之間安裝過渡電阻。三只真空開關(guān)輸出有兩種結(jié)構(gòu)固定連接和移動連接。固 定連接方式中三只真空開關(guān)輸出可短接后與繞組固定連接，只通過控制真空開關(guān)實(shí)現(xiàn)電流 在不同抽頭轉(zhuǎn)移。移動連接方式采用一個動觸頭，動觸頭只有一個直通觸頭，由切換開關(guān)驅(qū) 動電機(jī)拖動由一個靜觸頭切換至另一靜觸頭，移動過程中實(shí)時判斷動觸頭位置實(shí)現(xiàn)真空開 關(guān)的斷合控制，保證變壓器繞組不開路，繞組抽頭不短路。存在的問題有機(jī)械式分接開關(guān)在抽頭切換過程中產(chǎn)生電弧，引起觸頭燒蝕；真 空分接開關(guān)采用固定式結(jié)構(gòu)時斷態(tài)真空開關(guān)一直承受電壓，需按系統(tǒng)電壓設(shè)計(jì)，當(dāng)采用移 動式結(jié)構(gòu)時由于真空開關(guān)斷合時間慢，動觸頭的運(yùn)動速度需與之配合，不易控制。并且，上述分接開關(guān)都需要過渡電阻，增加損耗。目前還有一種全電子式分接開關(guān)結(jié)構(gòu)，由晶閘管等電力電子器件構(gòu)成電子開關(guān)， 每個變壓器繞組抽頭連接一只電子開關(guān)，通過一定的時序控制實(shí)現(xiàn)抽頭切換，并且不需要過渡電阻。該方案對電子開關(guān)耐壓要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。還有一種機(jī)電混合式分接開關(guān)結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于將機(jī)械式分接開關(guān)的雙過渡電阻分別 用反并聯(lián)的晶閘管代替，通過控制晶閘管的斷合與直通觸頭的移動位置配合實(shí)現(xiàn)抽頭切 換。該方案中由于晶閘管是半控器件，在動觸頭移動時實(shí)現(xiàn)晶閘管通斷的時序配合比較困難。
發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是使分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)變壓器繞組抽頭的無弧切換，且成本低、工作可罪。(二)技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，包括與變 壓器的繞組連接的多個單數(shù)抽頭、多個雙數(shù)抽頭和與出線端子連接的由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī) 拖動的切換開關(guān)動觸頭，還包括第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(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靜觸頭分別連接變壓器繞組的單數(shù)靜抽頭，所述第一 分接選擇器的動觸頭分別連接第一直通觸頭的一端和所述第一雙向開關(guān)的一端，所述第二 分接選擇器的多個靜觸頭分別連接變壓器繞組的雙數(shù)抽頭，所述第二分接選擇器的動觸頭 分別連接所述第二雙向開關(guān)的一端和第二直通觸頭的一端，在所述切換開關(guān)動觸頭的移動 過程中，所述第一直通觸頭、第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)和第二直通觸頭的另一端依次 與所述切換開關(guān)動觸頭連接。其中，所述切換開關(guān)動觸頭在移動過程中分別處于下述四種狀態(tài)，第一狀態(tài)為所 述切換開關(guān)動觸頭僅與所述第一直通觸頭或第二直通觸頭的另一端連接；第二狀態(tài)為所述 切換開關(guān)動觸頭均與所述第一直通觸頭和第一雙向開關(guān)的另一端連接；第三狀態(tài)為所述切 換開關(guān)動觸頭均與第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)的另一端連接；第四狀態(tài)為所述切換開關(guān) 動觸頭均與所述第二雙向開關(guān)和所述第二直通觸頭的另一端連接。其中，還包括控制模塊，用于通過所述切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)對所述切換開關(guān)動觸頭 進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動的控制、對所述第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)進(jìn)行觸發(fā)控制以及對所述第一 分接選擇器和所述第二分接選擇器進(jìn)行選擇控制。其中，每一個所述雙向開關(guān)由第一單向開關(guān)和第二單向開關(guān)反向串聯(lián)而成。其中，所述第一雙向開關(guān)并聯(lián)電阻。其中，所述第二雙向開關(guān)并聯(lián)電阻。其中，每一個所述單向開關(guān)為IGBT。其中，還包括分接選擇器驅(qū)動電機(jī)，所述控制模塊包括有載分接開關(guān)控制器和切 換開關(guān)控制器，所述有載分接開關(guān)控制器包括第一通訊單元、分接選擇器動觸頭和切換開 關(guān)動觸頭控制單元和第二通訊單元，所述第一通訊單元用于接收上位機(jī)的控制指令，所述 分接選擇器動觸頭和切換開關(guān)動觸頭控制單元用于通過所述切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制所述 切換開關(guān)動觸頭的機(jī)械運(yùn)動并通過分接選擇器驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行所述第一分接選擇器和所述 第二分接選擇器的選擇控制，所述第二通訊單元用于向所述切換開關(guān)控制器的第三通訊單元發(fā)送切換啟動信號并從所述切換開關(guān)控制器的第三通訊單元接收切換開關(guān)狀態(tài)信號，所 述切換開關(guān)控制器包括第三通訊單元和觸發(fā)控制單元，所述觸發(fā)控制單元用于配合所述機(jī) 械運(yùn)動進(jìn)行所述第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)的觸發(fā)控制。(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)通過使用雙向開關(guān)以及對雙向開關(guān)的觸發(fā) 時序控制，實(shí)現(xiàn)了有載分接開關(guān)的無弧切換，并且結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。
圖1為本發(fā)明一個實(shí)施例的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例的控制單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a、3b、3c、3d和3e本發(fā)明的切換開關(guān)的動觸頭移動過程示意圖；圖4a、4b、4c和4d是控制單元控制雙向開關(guān)的每個單向開關(guān)的觸發(fā)時序圖；圖5為具有并聯(lián)過渡電阻的本發(fā)明一個實(shí)施例的變壓器分體式無弧有載分接開 關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(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 例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖， 其包括與變壓器繞組連接的單數(shù)抽頭Jl、J3等、雙數(shù)抽頭J2、J4等，與出線端子N連接的 由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動的切換開關(guān)動觸頭D，第一分接選擇器的靜觸頭分別與單數(shù)抽頭 Jl、J3等連接，第一分接選擇器的第一分接選擇器動觸頭Rl分別與第一直通觸頭Kl的一端 和第一雙向開關(guān)Sl的一端連接，第二分接選擇器的靜觸頭分別與雙數(shù)抽頭J2、J4等連接， 第二分接選擇器的第一分接選擇器動觸頭R2分別與第二直通觸頭K2的一端和第一雙向開 關(guān)S2的一端連接，第一分接選擇器的第一分接選擇器動觸頭Rl經(jīng)分接選擇器驅(qū)動電機(jī)拖 動可與變壓器單數(shù)某抽頭接通，第二分接選擇器的第二分接選擇器動觸頭R2經(jīng)分接選擇 器驅(qū)動電機(jī)拖動可與變壓器雙數(shù)某抽頭接通。隨著切換開關(guān)動觸頭D的移動，位于第一分 接選擇器動觸頭Rl上的第一直通觸頭Kl的另一端、第一雙向開關(guān)Sl的另一端、位于第二 分接選擇器動觸頭R2上的第二雙向開關(guān)S2的另一端和第二直通觸頭K2的另一端依次與 切換開關(guān)動觸頭D連接。圖1的本發(fā)明實(shí)施例的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)是分體式分接開關(guān)，其特 點(diǎn)是包括分接選擇器和切換開關(guān)兩部分，分接選擇器在空載時選擇抽頭，然后由切換開關(guān) 實(shí)現(xiàn)有載切換。分接選擇器由兩個圓環(huán)組成，分別連接單數(shù)和雙數(shù)抽頭，由分接選擇器驅(qū)動 電機(jī)拖動選擇器動觸頭分別連通一個抽頭，這與常規(guī)有載分接開關(guān)相同。在1圖中L、N分 別代表繞組進(jìn)線和出線端子；Sll、S12、S21至S22表示電力電子開關(guān)，其每一只為單向開 關(guān)，由兩只反串聯(lián)構(gòu)成雙向開關(guān)，即第一單向開關(guān)Sll和第二單向開關(guān)S12構(gòu)成第一雙向開 關(guān)Si，而第三單向開關(guān)S21和第四單向開關(guān)S22構(gòu)成第二雙向開關(guān)S2。圖1中的第一單向開關(guān)S11、第二單向開關(guān)S12、第三單向開關(guān)S21和第四單向開 關(guān)S22可采用IGBT或MOSFET等全控器件，這些器件的特點(diǎn)是正向可承受高電壓，反向不承受電壓，一般與之反并聯(lián)一只二極管，構(gòu)成單向開關(guān)。若需雙向可控，可將雙只單向開關(guān)反 串聯(lián)構(gòu)成雙向開關(guān)，如圖1所示。以第一單向開關(guān)Sll和第二單向開關(guān)S12構(gòu)成的第一雙向 開關(guān)Sl為例，當(dāng)不施加觸發(fā)信號時，兩只單向開關(guān)都處于關(guān)斷狀態(tài)，該雙向開關(guān)處于斷態(tài)； 當(dāng)?shù)谝粏蜗蜷_關(guān)Sll承受正電壓時，向第一單向開關(guān)Sll施加觸發(fā)信號，該單向開關(guān)與第二 單向開關(guān)S12的二極管構(gòu)成通路，即第一雙向開關(guān)Sl導(dǎo)通；當(dāng)?shù)诙蜗蜷_關(guān)S12承受正電 壓時，向第二單向開關(guān)S12施加觸發(fā)信號，該單向開關(guān)與第一單向開關(guān)Sll的二極管構(gòu)成通 路，即第一雙向開關(guān)Sl導(dǎo)通；如果承受正電壓的單向開關(guān)沒有施加觸發(fā)信號，而向反串聯(lián) 的另一只單向開關(guān)施加觸發(fā)信號，該雙向開關(guān)也不能導(dǎo)通；當(dāng)?shù)谝粏蜗蜷_關(guān)Sll和第二單 向開關(guān)S12同時施加觸發(fā)信號時，無論電壓方向如何，該雙向開關(guān)處于通態(tài)。圖2所示為本發(fā)明的控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。控制模塊由有載分接開關(guān)控制器、 切換開關(guān)控制器構(gòu)成。有載分接開關(guān)控制器包括第一通訊單元、第二通訊單元、分接選擇器動觸頭和切 換開關(guān)動觸頭控制單元，其中，第一通訊單元的作用是與上位機(jī)通信，獲取上位機(jī)發(fā)來的 抽頭調(diào)節(jié)指令，切換過程結(jié)束后回復(fù)工作狀態(tài)；第二通訊單元的作用是向切換開關(guān)控制 器的第三通訊單元發(fā)送切換啟動信號，并從第三通訊單元接收切換開關(guān)狀態(tài)數(shù)據(jù)；分接選 擇器動觸頭和切換開關(guān)動觸頭控制單元的作用是控制分接選擇器驅(qū)動電機(jī)和切換開關(guān)驅(qū) 動電機(jī)的運(yùn)行，從而使其從初始位置移動至目標(biāo)位置。與切換開關(guān)就近布置的切換開關(guān)控制器包括第三通訊單元、觸發(fā)控制單元、故障 檢查和參量計(jì)算單元。觸發(fā)控制單元的作用是通過第三通訊單元接收到有載分接開關(guān)控 制器發(fā)來的啟動指令后，依據(jù)一定時序進(jìn)行雙向開關(guān)的控制，實(shí)現(xiàn)繞組抽頭的無弧切換；故 障檢查和參量計(jì)算單元的作用是判斷雙向開關(guān)的工作狀態(tài)，有故障時向有載分接開關(guān)控 制器發(fā)送故障信號，并停止切換過程，并計(jì)算切換開關(guān)的電參量，為雙向開關(guān)的時序控制提 供數(shù)據(jù)。圖1所示的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)，切換開關(guān)的動作機(jī)理是在一個 繞組抽頭接通工況下，通過對第一雙向開關(guān)Si、第二雙向開關(guān)S2時序控制與機(jī)械運(yùn)動配 合，實(shí)現(xiàn)繞組抽頭的無弧切換，將負(fù)荷電流順利過渡到下一抽頭，實(shí)現(xiàn)調(diào)壓目的。分接選擇 器的工作原理與現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)有載分接開關(guān)部分相同。當(dāng)分接選擇器動作結(jié)束后，切換 開關(guān)開始動作，下面解釋切換開關(guān)的工作過程。參考圖1，切換開關(guān)有第一分接選擇器動觸頭Rl和第二分接選擇器動觸頭R2，根 據(jù)有載分接開關(guān)控制器的指令，可以將切換開關(guān)動觸頭D由第一分接選擇器動觸頭Rl切換 至第二分接選擇器動觸頭R2，或由第二分接選擇器動觸頭R2切換至第一分接選擇器動觸 頭Rl。設(shè)穩(wěn)態(tài)時切換開關(guān)動觸頭D與第一分接選擇器動觸頭Rl的第一直通觸頭Kl連接， 負(fù)載電流經(jīng)繞組進(jìn)線端L、繞組、第一分接選擇器至第一分接選擇器動觸頭R1，并經(jīng)第一直 通觸頭Kl連接切換開關(guān)動觸頭D至出線端子N，從而構(gòu)成電流通路。假設(shè)當(dāng)收到上位機(jī)指 令由第一分接選擇器動觸頭Rl切換至第二分接選擇器動觸頭R2時，有載分接開關(guān)控制器 控制切換開關(guān)動觸頭移動的過程如圖3所示，為了簡化，只示出了切換開關(guān)部分。當(dāng)切換開關(guān)動觸頭D由第一直通觸頭Kl移動至第二直通觸頭K2位置，機(jī)械動作 是一個連續(xù)過程，所用時間為毫秒數(shù)量級。在此移動過程中，第一雙向開關(guān)Sl的第一單向 開關(guān)Sll和第二單向開關(guān)S12以及第二雙向開關(guān)S2的第三單向開關(guān)S21和第四單向開關(guān)S22通過一定的時序配合，實(shí)現(xiàn)由第一直通觸頭Kl至第二直通觸頭K2的無弧切換，電子開 關(guān)的開關(guān)時間在微秒量級，完全可以在機(jī)械移動過程中完成切換，原因在于電氣過程所需 時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于機(jī)械動作完成時間。本發(fā)明的有載分接開關(guān)實(shí)現(xiàn)其無狐切換的關(guān)鍵是，電氣切換過程必須在機(jī)械過程 的不同移動位置時控制雙向開關(guān)的斷合，并且斷合過程必須依據(jù)一定的時序，以避免負(fù)載 開路或繞組短路。參考圖3a，切換開關(guān)動觸頭D與第一直通觸頭Kl的一端連接，并且切換開關(guān)動觸 頭D不與第一雙向開關(guān)Si、第二雙向開關(guān)S2和第二直通觸頭K2連接，此時所有四只電子開 關(guān)都處于關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)收到切換指令后，立即向第一單向開關(guān)Sll和第二單向開關(guān)S12發(fā)觸 發(fā)信號，使之導(dǎo)通。當(dāng)切換開關(guān)動觸頭D移動至圖3b位置時，切換開關(guān)動觸頭D與第一直通觸頭Kl和 第一雙向開關(guān)Sl連接，而不與第二雙向開關(guān)S2和第二直通觸頭K2連接，由于第一直通觸 頭Kl電阻小，雖然第一單向開關(guān)Sll和第二單向開關(guān)S12已導(dǎo)通，但是負(fù)載電流仍然從第 一直通觸頭Kl流過，隨著切換開關(guān)動觸頭D移動，當(dāng)移動至圖3c位置時，切換開關(guān)動觸頭 D當(dāng)與第一直通觸頭Kl斷開，負(fù)載電流轉(zhuǎn)移至第一雙向開關(guān)Si，此時切換開關(guān)動觸頭D與 第一雙向開關(guān)Sl和第二雙向開關(guān)S2連接，而不與第一直通觸頭Kl和第二直通觸頭K2連 接。當(dāng)切換開關(guān)動觸頭D移動至圖3c位置時，切換開關(guān)動觸頭D搭在第一雙向開關(guān) Sl和第二雙向開關(guān)S2之間，此時是切換開關(guān)動作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在此實(shí)現(xiàn)繞組抽頭的無弧切 換，并避免負(fù)荷開路或繞組短路。由于第二雙向開關(guān)S2處于斷態(tài)，必然承受第一分接選擇 器動觸頭Rl和第二分接選擇器動觸頭R2抽頭之間的繞組電壓，當(dāng)切換動觸頭D沒有與第 二雙向開關(guān)S2連接時，第二雙向開關(guān)S2處于浮空狀態(tài)，開關(guān)電壓降為零，當(dāng)切換開關(guān)動觸 頭D移動到與第一雙向開關(guān)Sl和第二雙向開關(guān)S2都連接時，第二雙向開關(guān)S2才有電壓 降，所以通過判斷第二雙向開關(guān)S2是否承受電壓作為動觸頭D與第二雙向開關(guān)S2連接的 判據(jù)，從而省去了機(jī)械位置判斷機(jī)構(gòu)。當(dāng)切換開關(guān)控制模塊檢測到第二雙向開關(guān)S2承受電 壓時，即開始由第一雙向開關(guān)Sl向第二雙向開關(guān)S2的切換過程，此時需要負(fù)載電流的方向 數(shù)據(jù)，設(shè)電流從第一分接選擇器動觸頭Rl流向動觸頭D為正，即電流i > 0，反之為i < 0。 根據(jù)負(fù)載電流方向和切換開關(guān)方向(由第一雙向開關(guān)Sl至第二雙向開關(guān)S2還是由第二雙 向開關(guān)S2至第一雙向開關(guān)Si)，共有四種工況，如圖4所示。圖4a和圖4b表示由第一雙向開關(guān)Sl向第二雙向開關(guān)S2的切換過程，圖4c和圖 4d表示由第二雙向開關(guān)S2向第一雙向開關(guān)Sl的切換過程，下面以圖4a為例解釋該切換過 程，該工況為電流i >0，且由第一雙向開關(guān)Sl切向第二雙向開關(guān)S2。假設(shè)當(dāng)切換開關(guān)動觸頭D處于圖3c所示位置時，電流由第一分接選擇器動觸頭Rl 經(jīng)第一雙向開關(guān)Sl流向切換開關(guān)動觸頭D，即電流i > 0，電流經(jīng)第一單向開關(guān)Sll開關(guān) 管和第二單向開關(guān)S12的二極管流通，即圖4a所示tl時刻之前狀態(tài)，在tl時刻關(guān)斷第二 單向開關(guān)S12，并不影響電流流通；延時一定時間，例如3微秒，保證第二單向開關(guān)S12可靠 關(guān)斷；在t2時刻觸發(fā)第三單向開關(guān)S21導(dǎo)通，負(fù)載電流轉(zhuǎn)移至第三單向開關(guān)S21，并經(jīng)第四 單向開關(guān)S22的二極管流通，此時由于第二單向開關(guān)S12和第四單向開關(guān)S22都不導(dǎo)通，從 而保證繞組不短路，負(fù)載電流也不斷路，延時一定時間至t3，保證第三單向開關(guān)S21可靠開通；在t3時刻關(guān)斷第一單向開關(guān)S11，負(fù)載電流全部轉(zhuǎn)移至第三單向開關(guān)S21上，并延時至 t4，保證第一單向開關(guān)Sll可靠關(guān)斷；在t4時刻開通S22，使第二雙向開關(guān)S2完全開通，第 一雙向開關(guān)Sl完全關(guān)斷。當(dāng)電流全部轉(zhuǎn)移至第二雙向開關(guān)S2時，隨著切換開關(guān)動觸頭D的移動，第一雙向 開關(guān)Sl與切換開關(guān)動觸頭D斷開時，不會引起負(fù)載開路，當(dāng)繼續(xù)移動至圖3d位置時，切換 開關(guān)動觸頭D與第二直通觸頭K2連接，同時切換開關(guān)動觸頭D也與第二雙向開關(guān)S2連接， 由于第二直通觸頭K2電阻遠(yuǎn)小于S2，電流轉(zhuǎn)移至第二直通觸頭K2，當(dāng)檢測到第二雙向開關(guān) S2電流突然減小至接近零時，即可判斷切換開關(guān)動觸頭D已與第二直通觸頭K2直通觸頭連 通，即可去掉第二雙向開關(guān)S2觸發(fā)信號，關(guān)斷第二雙向開關(guān)S2。當(dāng)切換開關(guān)動觸頭D移動至圖3e位置時，切換開關(guān)動觸頭D與第一直通觸頭K1、 第一雙向開關(guān)Sl和第二雙向開關(guān)S2都斷開，只與第二直通觸頭K2連接，一個切換過程全 部完成。其余三種工況工作原理基本相同，參考圖4b_4d即可理解，不再重復(fù)。圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例的一種新型有載分接開關(guān)，可以在每個雙向開關(guān)上并聯(lián) 一只過渡電阻，相當(dāng)于在常規(guī)機(jī)械式有載分接開關(guān)的過渡電阻上并聯(lián)一只雙向開關(guān)，如圖5 所示。這種結(jié)構(gòu)仍然屬于本發(fā)明內(nèi)容的保護(hù)范圍，其控制原理與沒有過渡電阻的情況相同， 當(dāng)雙向開關(guān)故障結(jié)果為開路時，仍可以按常規(guī)有載分接開關(guān)使用。當(dāng)雙向開關(guān)故障結(jié)果為 短路時，若僅有一只雙向開關(guān)故障，有載分接開關(guān)可以采用單過渡電阻使用，并將故障信號 上傳至有載分接開關(guān)控制模塊，并停止切換，以免故障擴(kuò)大；當(dāng)兩只雙向開關(guān)都故障并且短 路時，若斷續(xù)切換會引起繞組短路，此時應(yīng)禁止操作。由于兩只雙向開關(guān)同時故障的幾率很 小，一般當(dāng)一只雙向開關(guān)故障時，應(yīng)及時維修，避免發(fā)展至全故障。上述過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和圖5所示 的結(jié)構(gòu)都可經(jīng)過簡單擴(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，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來 說，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
一種變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，包括與變壓器的繞組連接的多個單數(shù)抽頭、多個雙數(shù)抽頭和與出線端子連接的由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)拖動的切換開關(guān)動觸頭，其特征在于，還包括第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(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靜觸頭分別連接變壓器繞組的單數(shù)靜抽頭，所述第一分接選擇器的動觸頭分別連接第一直通觸頭的一端和所述第一雙向開關(guān)的一端，所述第二分接選擇器的多個靜觸頭分別連接變壓器繞組的雙數(shù)抽頭，所述第二分接選擇器的動觸頭分別連接所述第二雙向開關(guān)的一端和第二直通觸頭的一端，在所述切換開關(guān)動觸頭的移動過程中，所述第一直通觸頭、第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)和第二直通觸頭的另一端依次與所述切換開關(guān)動觸頭連接。
2.如權(quán)利要求1所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，所述切換開關(guān) 動觸頭在移動過程中分別處于下述四種狀態(tài)，第一狀態(tài)為所述切換開關(guān)動觸頭僅與所述第 一直通觸頭或第二直通觸頭的另一端連接；第二狀態(tài)為所述切換開關(guān)動觸頭均與所述第一 直通觸頭和第一雙向開關(guān)的另一端連接；第三狀態(tài)為所述切換開關(guān)動觸頭均與第一雙向開 關(guān)和第二雙向開關(guān)的另一端連接；第四狀態(tài)為所述切換開關(guān)動觸頭均與所述第二雙向開關(guān) 和所述第二直通觸頭的另一端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，還包括控制模塊，用于通過 所述切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)對所述切換開關(guān)動觸頭進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動的控制、對所述第一雙向開關(guān) 和第二雙向開關(guān)進(jìn)行觸發(fā)控制以及對所述第一分接選擇器和所述第二分接選擇器進(jìn)行選 擇控制。
4.如權(quán)利要求3所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，每一個所述雙 向開關(guān)由第一單向開關(guān)和第二單向開關(guān)反向串聯(lián)而成。
5.如權(quán)利要求4所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，所述第一雙向 開關(guān)并聯(lián)電阻。
6.如權(quán)利要求5所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，所述第二雙向 開關(guān)并聯(lián)電阻。
7.如權(quán)利要求6所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，每一個所述單 向開關(guān)為IGBT。
8.如權(quán)利要求3-7任一項(xiàng)所述的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，其特征在于，還包 括分接選擇器驅(qū)動電機(jī)，所述控制模塊包括有載分接開關(guān)控制器和切換開關(guān)控制器，所述 有載分接開關(guān)控制器包括第一通訊單元、分接選擇器動觸頭和切換開關(guān)動觸頭控制單元和 第二通訊單元，所述第一通訊單元用于接收上位機(jī)的控制指令，所述分接選擇器動觸頭和 切換開關(guān)動觸頭控制單元用于通過所述切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)控制所述切換開關(guān)動觸頭的機(jī) 械運(yùn)動并通過分接選擇器驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行所述第一分接選擇器和所述第二分接選擇器的選 擇控制，所述第二通訊單元用于向所述切換開關(guān)控制器的第三通訊單元發(fā)送切換啟動信號 并從所述切換開關(guān)控制器的第三通訊單元接收切換開關(guān)狀態(tài)信號，所述切換開關(guān)控制器包 括第三通訊單元和觸發(fā)控制單元，所述觸發(fā)控制單元用于配合所述機(jī)械運(yùn)動進(jìn)行所述第一 雙向開關(guān)和第二雙向開關(guān)的觸發(fā)控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)，包括與變壓器的繞組連接的多個單數(shù)抽頭、多個雙數(shù)抽頭和與出線端子連接的由切換開關(guān)驅(qū)動電機(jī)拖動的切換開關(guān)動觸頭，還包括第一雙向開關(guān)和第二雙向開關(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靜觸頭分別連接變壓器繞組的單數(shù)靜抽頭，第一分接選擇器的動觸頭分別連接第一直通觸頭的一端和第一雙向開關(guān)的一端，第二分接選擇器的多個靜觸頭分別連接變壓器繞組的雙數(shù)抽頭，第二分接選擇器的動觸頭分別連接第二雙向開關(guān)的一端和第二直通觸頭的一端。本發(fā)明的變壓器分體式無弧有載分接開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)變壓器繞組抽頭的無弧切換，且成本低、工作可靠。
文檔編號H01F29/04GK101996752SQ201010287619
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月19日
發(fā)明者杜海江 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)