一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路

专利2022-07-02  72



1.本实用新型涉及有载分接开关技术领域,特别涉及一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路。


背景技术:

2.有载分接开关是电力变压器内部的关键组件,能够在变压器励磁或负载状态下操作,通过变化连接变压器绕组中引出的若干分接头改变有效匝数比,实现在不中断负载电流的情况下调节输出电压。有载分接开关应用范围广泛,尤其应用在特高压直流输电工程的换流变压器中,以保证换流器在正常运行时的额定触发角。早期电力变压器所配的有载分接开关大都采用高速电阻切换原理,靠铜钨电弧触头进行负载转换。这类油浸式非真空有载分接开关切换频繁,电弧触头烧损相应比较严重,油的碳化和污染速度较快,因此给供电部门增加了日常维护和定期检修工作量。真空式有载分接开关,主要使用真空管来实现电弧熄灭,避免了油中熄弧对油的碳化和污染;由于真空管开断燃弧时间短、弧压低、电弧能耗小以及触头金属气化物的重凝,触头烧损腐蚀可以降到最低限度。电力电子式有载分接开关,通过电力电子元件替代真空管从而实现有载切换过程中无开断电弧操作。
3.有载分接开关由切换开关、分接选择器和电动机构组成。其中切换开关有独立的油室,是分接开关实现有载切换的关键组件,其核心是采用了过渡电路。真空式有载分接开关按其真空管的个数不同可分为单触点电路、双触点电路、三触点电路和四触点电路;按其过渡电阻的数目不同有单电阻、双电阻过渡两种;按其触头断口数目有单断口、双断口等;上述各种组合可构成不同类型的真空式有载分接开关过渡电路。过渡电路中的开关元件可以是单断口真空触头、双断口真空触头、电力电子元件等;不同的过渡电路为了实现有载调压有着不同的切换时序,各开关元件的切换任务也会有所不同。过渡电路的拓扑结构对有载分接开关切换过程的可靠性,以及开关的故障率和电气寿命都有明显的影响。
4.有载分接开关过渡电路中,有着只承担开断负载电流任务的主通断开关元件和只承担开断级间环流任务的辅助开关元件。在特高压直流输电工程实际中,流过换流变压器有载分接开关中的负载电流约为500~600a,切换过程中流过过渡电阻的级间环流约为900~1000a,辅助开关元件单次开断的环流明显大于主通断开关元件开断的负载电流,导致辅助开关元件和主通断开关元件开断任务不平衡。


技术实现要素:

5.本实用新型提出了一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路,元件分布对称,切换时序对称,可提高有载分接开关的可靠性和切换效率,具有过渡电阻少、辅助开关元件交替负载的优点。
6.为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案按如下:
7.一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路,包括:第一主触头、第二主触头、主真空触头、第一辅助真空触头、第二辅助真空触头、第一隔离开关、第二隔离开关、转换开关、
过渡电阻、变压器调压绕组的第一绕组抽头、变压器调压绕组的第二绕组抽头以及有载分接开关的中性点引出端;
8.其中,第一主触头、第一辅助真空触头与转换开关中的第一静触头与变压器调压绕组的第一绕组抽头连接,第一辅助真空触头的另一端与第一隔离开关的一端相连,第二辅助真空触头、第二主触头一端以及转换开关中的第二静触头与变压器调压绕组的第二绕组抽头连接,主真空触头的一端与转换开关中的动触头连接,第二辅助真空触头的另一端与第二隔离开关的一端连接,第一隔离开关与第二隔离开关的另一端与过渡电阻一端连接,第一主触头的另一端、主真空触头的另一端、过渡电阻的另一端以及第二主触头的另一端均与有载分接开关的中性点引出端连接。
9.进一步的,第一主触头导通,第二主触头断开,主真空触头导通,第一辅助真空触头与第二辅助真空触头断开,转换开关中的动触头与第一静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,负载电流通过第一主触头从有载分接开关的中性点引出端流出。
10.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,主真空触头导通,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头断开,转换开关中的动触头与第一静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第一绕组抽头被接通,负载电流通过转换开关与主真空触头从有载分接开关的中性点引出端流出。
11.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,主真空触头导通,将第一辅助真空触头、第二辅助真空触头导通,转换开关中的动触头与第一静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第一绕组抽头被接通,负载电流继续通过转换开关与主真空触头从有载分接开关的中性点引出端流出。
12.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,将主真空触头断开,产生电弧,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头导通,转换开关中的动触头与第一静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第一绕组抽头被接通,负载电流通过第一辅助真空触头、第一隔离开关、过渡电阻与有载分接开关的中性点引出端流出。
13.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,主真空触头断开,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头导通,待主真空触头中完全熄弧,将转换开关中的动触头旋转至与第二静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第一绕组抽头被接通,负载电流通过第一辅助真空触头、第一隔离开关、过渡电阻与有载分接开关的中性点引出端流出。
14.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,将主真空触头导通,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头导通,转换开关中的动触头与第二静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第一绕组抽头和第二绕组抽头均被接通,负载电流通过转换开关、主真空触头与有载分接开关的中性点引出端流出。
15.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,主真空触头导通,将第一辅助真空触头、第二辅助真空触头断开,转换开关中的动触头与第二静触头连接,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开时,第二绕组抽头被接通,负载电流通过转换开关、主真空触头与有载分接开关的中性点引出端流出。
16.进一步的,第一主触头断开,第二主触头断开,主真空触头导通,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头断开,转换开关中的动触头与第二静触头连接,待第一辅助真空触头中完全熄弧,将第一隔离开关断开,第二隔离开关导通时,第二绕组抽头被接通,负载电流
通过转换开关、主真空触头与有载分接开关的中性点引出端流出。
17.进一步的,第一主触头断开,将第二主触头导通,主真空触头导通,第一辅助真空触头、第二辅助真空触头断开,转换开关中的动触头与第二静触头连接,第一隔离开关断开,第二隔离开关导通时,第二绕组抽头被接通,负载电流通过第二主触头与有载分接开关的中性点引出端流出。
18.一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路的调压方法,包括以下步骤:
19.第一主触头导通,第二主触头断开,第一辅助真空触头断开,第二辅助真空触头断开,主真空触头导通,第一隔离开关导通,第二隔离开关断开,转换开关与第一绕组抽头接通时,将第一主触头断开,第一辅助真空触头导通,第二辅助真空触头导通,主真空触头断开,产生电弧;待主真空触头完全熄弧后,控制转换开关使主真空触头与第二绕组抽头连接;再将主真空触头导通,第一辅助真空触头断开,第二辅助真空触头断开,产生电弧;待第一辅助真空触头完全熄弧后,将第一隔离开关断开,第二隔离开关导通;将第二主触头导通,使负荷电流从第二绕组抽头经第二主触头从有载分接开关的中性点引出端流出;
20.第二主触头导通,第一主触头断开,第一辅助真空触头断开,第二辅助真空触头断开,第一隔离开关断开,主真空触头导通,第二隔离开关导通,转换开关与第二绕组抽头接通时,将第二主触头断开,第一辅助真空触头导通,第二辅助真空触头导通;再将主真空触头断开,产生电弧;待主真空触头完全熄弧后,控制转换开关使主真空触头与第一绕组抽头连接;然后将主真空触头导通,第一辅助真空触头断开,第二辅助真空触头断开,产生电弧;待第二辅助真空触头完全熄弧后,将第一隔离开关导通,第二隔离开关断开;再将第一主触头导通,使负荷电流从第一绕组抽头经第一主触头从有载分接开关的中性点引出端流出。
21.与现有技术相比,本实用新型具有的有益效果:
22.本实用新型通过设置第一辅助真空触头和第二辅助真空触头,轮流开断有载切换过程中的级间环流,切换过程对称,第一辅助真空触头和第二辅助真空触头开断电流任务一致,减轻了辅助开关元件的切换损耗,能够平衡第一主触头与第一辅助真空触头之间以及第二主触头和第二辅助真空触头之间的切换容量;只使用了一个过渡电阻,便于设计安装和保证绝缘距离;通过设置两个第一隔离开关和第二隔离开关,既可以起到电气隔离作用,还可以作为辅助开关元件的保护开关,防止出现辅助开关元件失效后无法开断电流的故障。
附图说明
23.通过参考下面附图,可以更完整地理解本实用新型的示例性实施方式:
24.图1为本实用新型中有载分接开关过渡电路的电路图;
25.图2为本实用新型中有载分接开关过渡电路中第一主触头断开的转换动作示意图;
26.图3为本实用新型中有载分接开关过渡电路中辅助真空触头导通的转换动作示意图;
27.图4为本实用新型中有载分接开关过渡电路中主真空触头断开的转换动作示意图;
28.图5为本实用新型中有载分接开关过渡电路中转换开关的转换动作示意图;
29.图6为本实用新型中有载分接开关过渡电路中主真空触头导通的转换动作示意图;
30.图7为本实用新型中有载分接开关过渡电路中辅助真空触头断开的转换动作示意图;
31.图8为本实用新型中有载分接开关过渡电路中隔离开关的转换动作示意图;
32.图9为本实用新型中有载分接开关过渡电路中第二主触头导通的转换动作示意图;
33.图10为负载从绕组抽头n切换到绕组抽头n 1过程中本实用新型有载分接开关过渡电路中各开关通断的示意图;
34.图11为负载从绕组抽头n 1切换到绕组抽头n过程中本实用新型有载分接开关过渡电路中各开关通断的示意图;
35.图12为根据本实用新型实施方式的开关元件为电力电子元件的有载分接开关单电阻对称型过渡电路的电路图;
36.图13为根据本实用新型实施方式的开关元件为双断口真空触头的有载分接开关单电阻对称型过渡电路的电路图。
具体实施方式
37.下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
38.如图1所示,本实用新型提供了一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路,过渡电路中存在两个辅助开关元件,轮流开断有载切换过程中的级间环流,切换过程对称,两个辅助开关元件开断电流任务一致,减轻了辅助开关元件的切换损耗,能够平衡主开关元件和辅助开关元件的切换容量;过渡电路中只使用了一个过渡电阻,便于设计安装和保证绝缘距离;设计了两个隔离开关,既可以起到电气隔离作用,还可以作为辅助开关元件的保护开关,防止出现辅助开关元件失效后无法开断电流的故障。
39.参见图1,开关元件以单断口真空触头为例说明,有载分接开关单电阻对称型过渡电路包括:第一主触头mc1、第二主触头mc2、主真空触头v1、第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3、第一隔离开关z1、第二隔离开关z2、转换开关t、过渡电阻r、变压器调压绕组的第一绕组抽头n、变压器调压绕组的第二绕组抽头n 1以及有载分接开关的中性点引出端。转换开关t包括动触头、第一静触头11与第二静触头12。
40.其中,所述第一主触头mc1的一端与变压器调压绕组的第一绕组抽头n连接;第二主触头mc2的一端与变压器调压绕组的第二绕组抽头n 1连接;所述主真空触头v1的一端与转换开关t中的动触头连接;所述第一辅助真空触头v2的一端分别与变压器调压绕组的第一绕组抽头n和转换开关t中的第一静触头11连接,另一端与所述第一隔离开关z1的一端连接;所述第二辅助真空触头v3的一端分别与变压器调压绕组的第二绕组抽头n 1和转换开关t中的第二静触头12连接,另一端与所述第二隔离开关z2的一端连接;所述第一隔离开关z1和第二隔离开关z2的另一端都与所述过渡电阻r的一端连接;所述第一主触头mc1、第二主触头mc2、主真空触头v1和过渡电阻r的另一端均与有载分接开关的中性点引出端连接。
41.当第一主触头mc1、主真空触头v1和第一隔离开关z1均处于导通状态,第二隔离开关z2、第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3均处于断开状态,转换开关t与第一绕组
抽头n接通时,有载分接开关过渡电路能够使负荷电流经过所述第一主触头mc1从有载分接开关的中性点引出端流出。
42.当第二主触头mc2、主真空触头v1和第二隔离开关z2均处于导通状态,第一隔离开关z1、第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3均处于断开状态,转换开关t中的第二静触头12与第二绕组抽头n 1接通时,有载分接开关过渡电路能够使负荷电流经过所述第二主触头mc2从有载分接开关的中性点引出端流出。
43.所述有载分接开关单电阻对称型过渡电路中的内部开关元件,可以由单断口真空触头替换为具有可控制通断功能的电力电子元件(包括晶闸管开关或绝缘栅双极晶体管开关)以及双断口真空触头。
44.一种有载分接开关单电阻对称型过渡电路的调压方法,以单断口真空触头为例说明;当有载分接开关从绕组抽头n切换到绕组抽头n 1,调压方法如下:
45.如图1所示,第一主触头mc1导通,第二主触头mc2断开,主真空触头v1导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3断开,转换开关t中的动触头与第一静触头11连接,第一隔离开关z1导通,第二隔离开关z2断开。第一绕组抽头n被接通,负载电流通过第一主触头mc1从有载分接开关的中性点引出端流出。
46.如图2所示,将第一主触头mc1断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n继续被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
47.如图3所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,将第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3导通,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。第一绕组抽头n继续被接通,负载电流继续通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
48.如图4所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,将主真空触头v1断开,产生电弧,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n继续被接通,负载电流通过第一辅助真空触头v2、第一隔离开关z1、过渡电阻r从有载分接开关的中性点引出端流出。
49.如图5所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持断开,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,待主真空触头v1中完全熄弧,将转换开关t中的动触头旋转至与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n继续被接通,负载电流继续通过第一辅助真空触头v2、第一隔离开关z1、过渡电阻r从有载分接开关的中性点引出端流出。
50.如图6所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,将主真空触头v1导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n和绕组抽头n 1均被接通,负载电流in通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出;过渡电路形成桥接,产生级间环流ic;流经第一辅助真空触头v2的电流为级间
环流ic,流经主真空触头v1的电流iv=i
n-ic;其中ic=us/r,所述us为有载分接开关级电压。
51.如图7所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,将第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3断开,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n 1被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
52.如图8所示,第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,待第一辅助真空触头v2中完全熄弧,将第一隔离开关z1断开,将第二隔离开关z2导通。绕组抽头n 1被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
53.如图9所示,第一主触头mc1保持断开,将第二主触头mc2导通,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n 1被接通,负载电流通过第二主触头mc2从有载分接开关的中性点引出端流出。
54.所述有载分接开关单电阻对称型过渡电路中的内部开关元件,可以由单断口真空触头替换为具有可控制通断功能的电力电子元件(包括晶闸管开关或绝缘栅双极晶体管开关)以及双断口真空触头。
55.以单断口真空触头为例说明,当有载分接开关从绕组抽头n 1切换到绕组抽头n,切换过程与有载分接开关从绕组抽头n切换到绕组抽头n 1的切换过程对称,调压方法如下:
56.第一主触头mc1断开,第二主触头mc2导通,主真空触头v1导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3断开,转换开关t中的动触头与第二静触头12连接,第一隔离开关z1断开,第二隔离开关z2导通。绕组抽头n 1被接通,负载电流通过第二主触头mc2从有载分接开关的中性点引出端流出。
57.第一主触头mc1保持断开,将第二主触头mc2断开,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n 1继续被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
58.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,将第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3导通,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n 1继续被接通,负载电流继续通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
59.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,将主真空触头v1断开,产生电弧,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,转换开关t中的动触头保持与第二静触头12连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n 1继续被接通,负载电流通过第二辅助真空触头v3、第二隔离开关z2、过渡电阻r从有载分接开关的中性点引出端流出。
60.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持断开,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,待主真空触头v1中完全熄弧,将转换开关
t中的动触头旋转至与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n 1继续被接通,负载电流继续通过第二辅助真空触头v3、第二隔离开关z2、过渡电阻r从有载分接开关的中性点引出端流出。
61.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,将主真空触头v1导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持导通,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n和绕组抽头n 1均被接通,负载电流in通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出;过渡电流形成桥接,产生级间环流ic;流经第二辅助真空触头v3的电流为级间环流ic,流经主真空触头v1的电流iv=in ic;其中ic=us/r,所述us为有载分接开关级电压。
62.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,将第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3断开,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持断开,第二隔离开关z2保持导通。绕组抽头n被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
63.第一主触头mc1保持断开,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,待第二辅助真空触头v3中完全熄弧,将第一隔离开关z1导通,将第二隔离开关z2断开。绕组抽头n被接通,负载电流通过转换开关t、主真空触头v1从有载分接开关的中性点引出端流出。
64.将第一主触头mc1导通,第二主触头mc2保持断开,主真空触头v1保持导通,第一辅助真空触头v2、第二辅助真空触头v3保持断开,转换开关t中的动触头保持与第一静触头11连接,第一隔离开关z1保持导通,第二隔离开关z2保持断开。绕组抽头n被接通,负载电流通过第一主触头mc1从有载分接开关的中性点引出端流出。
65.所述有载分接开关单电阻对称型过渡电路中的内部开关元件为具有可控制通断功能的电力电子元件(包括晶闸管开关或绝缘栅双极晶体管开关)和双断口真空触头时,开关元件的动作时序和调压方法一致,不再赘述。
66.在本实用新型的实施方式中,采用真空触头的有载分接开关过渡电路的切换任务如下表1所示:
67.表1切换任务
[0068][0069]
其中,in为负载电流;us为有载分接开关级电压;r为过渡电阻。
[0070]
当有载分接开关从绕组n抽头分接切换到绕组n 1抽头分接,过渡电路转换过程如图10所示;
[0071]
当有载分接开关从绕组n 1抽头分接切换到绕组n抽头分接,过渡电路转换过程如图11所示;
[0072]
图12为开关元件为电力电子元件的有载分接开关单电阻对称型过渡电路的电路
图,如图12所示,仅将图1中的单断口真空触头替换为具有可控制通断的电力电子元件(包括晶闸管开关或绝缘栅双极晶体管开关),其他元件与图1中的元件相同,动作时序一致,且功能和作用与图1所示过渡电路相同,不再赘述。
[0073]
图13为开关元件为双断口真空触头的有载分接开关单电阻对称型过渡电路的电路图;如图13所示,仅将图1中的单断口真空触头替换为双断口真空触头,其他元件与图1中的元件相同,动作时序一致,且功能和作用与图1所示过渡电路相同,不再赘述。
[0074]
以上所述,仅为本实用新型最佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
转载请注明原文地址:https://doc.8miu.com/read-1798108.html

最新回复(0)