專利名稱：一種有載分接開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中變壓器有載電壓調(diào)整、消弧線圈調(diào)匝等投切技術(shù)的有載分接開關(guān)技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)運(yùn)行中的電壓調(diào)整，主要依賴變壓器有載分接開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)有的有載分接開關(guān)均為機(jī)械式。雖然機(jī)械式有載分接開關(guān)技術(shù)趨于成熟，但其固有問題無法解決，難于突破。固有問題為(I)調(diào)整時(shí)對電網(wǎng)產(chǎn)生過電壓沖擊不可避免；(2)切換過程中易產(chǎn)生電弧，使變壓器油極化，造成經(jīng)常維護(hù)；(3)不能快速、頻繁調(diào)節(jié)；(4)不宜分相調(diào)節(jié)。當(dāng)大功率的電力電子開關(guān)(雙向可控娃，晶閘管等)問世后，國內(nèi)外學(xué)者，工程技術(shù)人員試圖用電力電子開關(guān)的導(dǎo)通和關(guān)斷特性來替代機(jī)械式有載分接開關(guān)。原理上這種替 代是可行的，但如何替代，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)才可行卻成了問題，以致研究已20多年，技術(shù)仍沒成型。一般研究從直接替代入手，舉例說明傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變壓器電壓調(diào)節(jié)幅度為±10%，單相線圈由主繞組LO和8個(gè)調(diào)壓繞組(LI，L2L8，每個(gè)調(diào)壓繞組的調(diào)節(jié)量為2.5%)連接而成，9個(gè)引出線形成9個(gè)分接支路(K0，K2—K8);或由主繞組LO和16個(gè)調(diào)壓繞組(LI，L2—L16，每個(gè)調(diào)壓繞組的調(diào)節(jié)量為1.25% )連接而成，17個(gè)引出線形成17個(gè)分接支路(K0，K2K16)。直接用雙向電力電子開關(guān)替代分接開關(guān)，替代接線原理見附圖1 (8個(gè)調(diào)壓繞組單相接線原理圖)。從接線原理圖得出，這種替代接線清晰，簡單。通過分析，這種直接替代產(chǎn)生了新的問題，每條支路的最大穩(wěn)態(tài)電壓問題。當(dāng)KO支路導(dǎo)通時(shí)，K4支路最大穩(wěn)態(tài)電壓是單個(gè)調(diào)壓繞組的4倍，K8支路的最大穩(wěn)態(tài)電壓是K4支路的兩倍，單個(gè)調(diào)壓繞組的8倍；當(dāng)K8支路導(dǎo)通時(shí)，K4支路最大穩(wěn)態(tài)電壓是單個(gè)調(diào)壓繞組的4倍，KO支路的最大穩(wěn)態(tài)電壓是K4支路的兩倍，單個(gè)調(diào)壓繞組的8倍。若電壓調(diào)節(jié)幅度為± 10%，則支路最大穩(wěn)態(tài)電壓=0.2 X額定電壓如每個(gè)支路只用一只雙向可控硅來承受支路最大穩(wěn)態(tài)電壓，目前生產(chǎn)的雙向可控硅(反向重復(fù)峰值電壓Vkem最大只能做到8000V)，只能滿足IOKV電壓等級的這種接線使用，但經(jīng)濟(jì)性不好。35KV及以上電壓等級只能采用多級可控硅串聯(lián)來承受支路最大穩(wěn)態(tài)電壓。用多管串聯(lián)來解決承壓問題，不但經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不好，又出現(xiàn)了器件數(shù)量太多，產(chǎn)生管子串聯(lián)使用問題，導(dǎo)致技術(shù)復(fù)雜。正是上述技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩大問題，困擾著研究人員，使得這個(gè)替代難以突破到35KV電壓等級。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，如能找到降低支路最大穩(wěn)態(tài)電壓的分接開關(guān)電氣主接線形式，對解決技術(shù)、經(jīng)濟(jì)兩大問題，肯定有益。
本發(fā)明主要內(nèi)容如下本發(fā)明所述的有載分接開關(guān)包括電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件組成的、與變壓器調(diào)壓繞組引出線相連的開關(guān)控制回路，并聯(lián)在開關(guān)控制回路兩端的旁路回路，所述電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件包括由電力電子開關(guān)構(gòu)成的通路開關(guān)通路和由電力電子開關(guān)構(gòu)成的過路開關(guān)通路；通路開關(guān)的一端與所述變壓器調(diào)壓繞組一端引出線串聯(lián)，再與過路開關(guān)一端并聯(lián)，過路開關(guān)的另一端與下一組基礎(chǔ)組件串聯(lián)；其串聯(lián)連接點(diǎn)處引出的一根連線與調(diào)壓繞組的另一端連接。電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件可以由 一個(gè)通路開關(guān)和由一個(gè)過路開關(guān)連接成字母n形組件，通路開關(guān)和過路開關(guān)分別在n的兩條腿上；將兩個(gè)n形組件，通過串聯(lián)其過路開關(guān)連接組成m形組件，其串聯(lián)連接點(diǎn)處引出一根連線；開關(guān)控制回路可以有N個(gè)電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件串聯(lián)而成，其中NS I ;電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件的電力電子開關(guān)是雙向可控硅或者晶閘管。與機(jī)械式有載分接開關(guān)相比，機(jī)械式的固有問題沒有了 ；與混合型和直接替代型相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1、用最少數(shù)量的電力電子開關(guān)器件，解決各電壓等級的有載調(diào)壓問題，成本最少。2、積木式調(diào)壓n組件結(jié)構(gòu)簡單，接線清晰。3、積木式n調(diào)壓單元控制方法簡單，動(dòng)作器件數(shù)量最少，僅2個(gè)。4、積木式調(diào)壓n組件連接個(gè)數(shù)無要求，可根據(jù)需要選擇，為特種調(diào)壓要求的變壓器提供了方便，靈活的調(diào)壓手段。


附圖1，8個(gè)調(diào)壓繞組單相接線原理圖。附圖2，電子積木式調(diào)壓n組件及其封裝組件。附圖3，任意N個(gè)調(diào)壓單元串聯(lián)形成的有載分接開關(guān)原理接線圖。附圖4，電子積木式調(diào)壓m組件及其封裝組件。附圖5，4個(gè)m調(diào)壓組件串聯(lián)形成的有載分接開關(guān)電氣接線原理圖。
具體實(shí)施例方式通過分析，支路穩(wěn)態(tài)電壓增大，主要受調(diào)壓繞組電氣連接方式影響，如能改變其連接方式，就能有效降低各支路最大穩(wěn)態(tài)電壓。本發(fā)明利用現(xiàn)有成熟生產(chǎn)的電力電子開關(guān)，例如雙向可控硅或者晶閘管，改變傳統(tǒng)連接方式，通過對其進(jìn)行多種組合，形成一種新型的有載分接開關(guān)，并通過簡單改變變壓器調(diào)壓繞組的引出線形式，做成電子積木式調(diào)壓組件，達(dá)到用最少的電力電子開關(guān)器件，解決各電壓等級的變壓器有載調(diào)壓問題，有效地降低了各支路最大穩(wěn)態(tài)電壓。將原來在變壓器內(nèi)部連接的變壓器主繞組和調(diào)壓繞組，按要求斷開，形成多個(gè)獨(dú)立調(diào)壓繞組，并將每個(gè)獨(dú)立的調(diào)壓繞組首尾兩端引出，各調(diào)壓繞組電氣上不直接連接。將有載分接開關(guān)和調(diào)壓繞組對應(yīng)相接，構(gòu)成調(diào)壓組件。本發(fā)明的有載分接開關(guān)的電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件可以由一個(gè)通路開關(guān)和由一個(gè)過路開關(guān)連接成字母n形組件，通路開關(guān)和過路開關(guān)分別在n的兩條腿上。n形組件有三個(gè)端子，左上角為端子l，n組件的左腿的下端為端子KL，n組件的右腿的下端為端子K1，兩個(gè)電力電子開關(guān)在n的兩條腿上；有載分接開關(guān)的調(diào)壓n組件通過積木式串聯(lián)連接，見附圖
2;運(yùn)行中一個(gè)關(guān)斷，一個(gè)導(dǎo)通，互為閉鎖。當(dāng)Kl導(dǎo)通時(shí)，所接調(diào)壓繞組接入，因K2為關(guān)斷狀態(tài)，電流通過調(diào)壓繞組和通路電力電子開關(guān)流動(dòng)。當(dāng)Kl關(guān)斷時(shí)，所接調(diào)壓繞組退出，因K2為導(dǎo)通狀態(tài)，電流通過過路電力電子開關(guān)流動(dòng)。K1、K2承受的最大穩(wěn)態(tài)電壓為一個(gè)調(diào)壓繞組產(chǎn)生的電壓。為了方便插接，可以對n組件進(jìn)行封裝，封裝后的n組件有四個(gè)端子，分別是n組件的左、右腿稱端子KL和Kl (和調(diào)壓繞組連接的端子)，原左上角端子I (前后串接端子)，再將端子Kl從右上角引出一個(gè)端子2 (前后串接端子)。一個(gè)n組件和一個(gè)調(diào)壓繞組連接成一個(gè)n調(diào)壓單元；n組件的端子KL連接變壓器一個(gè)調(diào)壓繞組的左端引出線，端子Kl連接變壓器一個(gè)調(diào)壓繞組的右端引出線后，引出一端 子2，形成n調(diào)壓單元，以控制調(diào)壓繞組的接入和退出。n調(diào)壓單元中通路電力電子開關(guān)導(dǎo)通，過路電力電子開關(guān)關(guān)斷，調(diào)壓繞組接入主電氣回路，增加了變壓器繞組匝數(shù)；n調(diào)壓單元中通路電力電子開關(guān)關(guān)斷，過路電力電子開關(guān)導(dǎo)通，調(diào)壓繞組退出主電氣回路，減少了變壓器繞組匝數(shù)。由任意N個(gè)調(diào)壓單元串聯(lián)形成的有載分接開關(guān)原理接線圖，見附圖3。n調(diào)壓單元的右端子2和下一個(gè)調(diào)壓單元左端子I串聯(lián)，串至滿足調(diào)壓比例要求，形成有載分接開關(guān)；調(diào)壓簡單，如調(diào)高副邊電壓，退出原邊一個(gè)繞組即可，如調(diào)低副邊電壓，投入原邊一個(gè)繞組即可。為減少變壓器調(diào)壓繞組的引出線個(gè)數(shù)，可作變化，將兩個(gè)n形組件，通過串聯(lián)其過路開關(guān)連接組成m形組件，其串聯(lián)連接點(diǎn)處弓I出一根連線，形成電子積木式調(diào)壓m組件及其封裝組件，見附圖4。其中兩個(gè)相鄰的調(diào)壓繞組，在內(nèi)部相鄰端連接后，引出一線；另兩端各引出一線，共三根引出線；兩個(gè)電子積木式n組件，鏡象連接，組成m組件，封裝后的m組件有五個(gè)端子，端子I和2(前后串接端子)；端子KL、KL1和Kl (和調(diào)壓繞組連接的端子)；m組件的三個(gè)端子KL、KL1和Kl和兩個(gè)調(diào)壓繞組三根引出線連接，形成m調(diào)壓單元。由4個(gè)m組件串聯(lián)后，和8個(gè)調(diào)壓繞組連接，形成的有載分接開關(guān)電氣原理圖，見附圖5。其連接方式也可以是由n組件和m組件按需要串聯(lián)成有載分接開關(guān)。每個(gè)調(diào)壓支路最大穩(wěn)態(tài)電壓最小，為一個(gè)調(diào)壓繞組產(chǎn)生的電壓，且各支路穩(wěn)態(tài)電壓相等。一個(gè)調(diào)壓繞組的接入或退出，只需通過控制開關(guān)回路改變n組件中2個(gè)電力電子開關(guān)關(guān)斷和導(dǎo)通狀態(tài)即可，動(dòng)作器件數(shù)量最少。上述幾種連接方式中的有載分接開關(guān)開關(guān)控制回路中可以有N個(gè)電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件串聯(lián)而成，其中N彡I。本發(fā)明還在調(diào)節(jié)回路中增加旁路回路，以解決變壓器投入時(shí)，調(diào)壓繞組的初始投入問題，見附圖5中旁路部分。旁路回路由一個(gè)斷路器和旁路裝置組成，見附圖5中旁路部分。導(dǎo)通所有的過路電力電子開關(guān)后，斷路器斷開旁路回路。通過電流過零檢測，發(fā)出控制指令，使積木式調(diào)壓n組件的過路電力電子開關(guān)關(guān)斷，通路電力電子開關(guān)導(dǎo)通，使調(diào)壓繞組接入，直至滿足電壓要求；當(dāng)需要接入調(diào)壓繞組時(shí)，重復(fù)第五步。如果要退出調(diào)壓繞組，通過電流過零檢測，發(fā)出控制指令，使積木式調(diào)壓n組件的通路電力電子開關(guān)關(guān)斷，過路電力電子開關(guān)導(dǎo)通，使調(diào)壓繞組退出。當(dāng)變壓器副邊電壓偏低時(shí)，需要調(diào)高，就在原邊(高壓側(cè))發(fā)出退出一個(gè)調(diào)壓繞組的指令，減少原邊繞組接入數(shù)，增大變比，達(dá)到調(diào)高副邊電壓的目的。當(dāng)變壓器副邊電壓偏高時(shí)，需要調(diào)低，就在原邊(高壓側(cè))發(fā)出接入一個(gè)調(diào)壓繞組的指令，增加原邊繞組接入數(shù)，減小變比，達(dá)到調(diào)低副邊電壓的目的。上述附圖所有接線均為單相，三相接線原理類似。本發(fā)明所述的有載分接開關(guān)，也可連接消弧線圈等繞組形式設(shè)備。
本發(fā)明所述的有載分接開關(guān)的連接方式不局限于本文所述的n形或者m形的連接方式，其他屬于本構(gòu)思的類同連接均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有載分接開關(guān)，包括電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件組成的、與變壓器調(diào)壓繞組引出線相連的開關(guān)控制回路，并聯(lián)在開關(guān)控制回路兩端的旁路回路，其特征在于所述電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件包括由電力電子開關(guān)構(gòu)成的通路開關(guān)和由電力電子開關(guān)構(gòu)成的過路開關(guān)；通路開關(guān)的一端與所述變壓器調(diào)壓繞組一端引出線串聯(lián)，再與過路開關(guān)一端并聯(lián)，過路開關(guān)的另一端與下一組基礎(chǔ)組件串聯(lián)；其串聯(lián)連接點(diǎn)處引出的一根連線與調(diào)壓繞組的另一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有載分接開關(guān)，其特征在于電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件可以由一個(gè)通路開關(guān)和由一個(gè)過路開關(guān)連接成字母η形組件，通路開關(guān)和過路開關(guān)分別在η的兩條腿上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有載分接開關(guān)，其特征在于將兩個(gè)η形組件，通過串聯(lián)其過路開關(guān)連接組成m形組件，其串聯(lián)連接點(diǎn)處弓I出一根連線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的有載分接開關(guān)，其特征在于開關(guān)控制回路可以有N個(gè)電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件串聯(lián)而成，其中NS I。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有載分接開關(guān)，其特征在于電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件的電力電子開關(guān)是雙向可控硅或者晶閘管。
全文摘要
一種有載分接開關(guān)。本發(fā)明的有載分接開關(guān)包括電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件組成的、與變壓器調(diào)壓繞組引出線相連的開關(guān)控制回路，并聯(lián)在開關(guān)控制回路兩端的旁路回路，所述電力電子開關(guān)基礎(chǔ)組件包括由電力電子開關(guān)構(gòu)成的通路開關(guān)通路和由電力電子開關(guān)構(gòu)成的過路開關(guān)通路；通路開關(guān)的一端與所述變壓器調(diào)壓繞組一端引出線串聯(lián)，再與過路開關(guān)一端并聯(lián)，過路開關(guān)的另一端與下一組基礎(chǔ)組件串聯(lián)；其串聯(lián)連接點(diǎn)處引出的一根連線與調(diào)壓繞組的另一端連接，使得有載分接開關(guān)可承受任意高壓調(diào)節(jié)。本發(fā)明控制方法簡單，能夠減少電子有載分接開關(guān)中電力電子開關(guān)的使用數(shù)量，從而減小制造成本。
文檔編號(hào)H01F27/40GK103021642SQ20111027916
公開日2013年4月3日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者袁家濤, 張偉 申請人:張偉, 袁家濤