CN104465168A - 一种真空式有载分接开关过渡电路及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种真空式有载分接开关过渡电路及操作方法，包括主触头A、主触头B、真空触头A和真空触头B(轮流担任主通断触头和过渡触头)、转换开关T₁和T₂、过渡电阻R₁和R₂；主触头A与变压器调压绕组的奇数分接连接，主触头B与变压器调压绕组的偶数分接连接；转换开关包括第一静触头、第二静触头和动触头；第一静触头与变压器调压绕组分接连接，第二静触头通过过渡电阻与变压器调压绕组分接连接，动触头的一端与真空触头连接。与现有技术相比，本发明提供的一种真空式有载分接开关过渡电路及操作方法，主通断触头与过渡触头的切换任务由两路真空管轮流担任，切换程序对称，使得两路真空触头烧损完全一致，极大提高整台开关电气寿命。

Description

一种真空式有载分接开关过渡电路及操作方法

技术领域

本发明涉及一种分接开关过渡电路，具体涉及一种真空式有载分接开关过渡电路及操作方法。

背景技术

有载分接开关，是一种为变压器在负载变化时提供恒定电压的开关装置。其基本原理是在保证不中断负载电流的情况下，实现变压器绕组中分接头之间的切换，从而改变绕组的匝数，即变压器的电压比，最终实现调压的目的。目前在整流、冶炼、铁路牵引的变压器所配置的有载分接开关大都是快速电阻切换，靠弧触头系统在电流过零点时把电弧熄灭的原理进行工作的。这种切换原理特别对于变压器工作切换频繁的分接开关的触头烧损比较严重，开关的故障率较高，油的碳化速度快，由此给供电部门增加了日常维护量。真空式有载分接开关，主要靠切换开关的真空管来实现电弧熄灭，电弧和炽热气体不外露；分接开关油室内的油不会碳化和污染，油不需要净化；真空管中触头的烧损腐蚀可以降到最低限度。有载分接开关主要由切换开关、转换选择器和电动机构构成。

有载分接开关带负载切换，需要有过渡电路和选择电路，不同的调压方式要求有不同的调压电路，因此，有载分接开关的电路由过渡电路、选择电路和调压电路三部分组成。过渡电路是跨接于分接点间的串接电阻电路，与其对应的机构为切换开关或选择开关，它是带电状态下变换变压器绕组的分接头。分接开关采用过渡电路的原理实现分接变换操作。按其过渡电路电阻的数目有单电阻、双电阻、四电阻或多电阻过度，按其触头断口有单断口、双断口等，可组合构成各式各样的过渡电路。过渡电路和切换程序对切换开关的触头任务有着不同影响，电弧能否限制最初半周内可靠熄灭，很大程度上取决于所需要的切换任务。

有载分接开关中不接过渡电阻的电弧触头为主通断触头，其只承受主通断触头的开断任务；接有过渡电阻的电弧触头为过渡触头，其只承受过渡触头的开断任务。由于两者开断任务的不一样，往往会造成触头烧损相差很大，经常会发生一个触头烧损轻微而另一触头允许烧损厚度烧尽的情况。因此，需要提供一种保证主通断触头和过渡触头烧损完全一致，提高了整台真空有载分接开关的电气寿命的过渡电路。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种真空式有载分接开关过渡电路，所述过渡电路包括主触头A、主触头B、真空触头A、真空触头B、转换开关T₁、转换开关T₂、过渡电阻R₁和过渡电阻R₂；

所述主触头A与变压器调压绕组的奇数分接连接，主触头B与变压器调压绕组的偶数分接连接；

所述转换开关T₁包括第一静触头、第二静触头和动触头；所述第一静触头与所述奇数分接连接；所述第二静触头通过过渡电阻R₁与所述偶数分接连接；所述动触头的一端与真空触头A连接，另一端与第一静触头，以及第二静触头滑动连接；

所述转换开关T₂包括第一静触头、第二静触头和动触头；所述第一静触头通过过渡电阻R₂与所述奇数分接连接；所述第二静触头与所述偶数分接连接；所述动触头的一端与真空触头B连接，另一端与第一静触头，以及第二静触头滑动连接。

优选的，所述真空触头A和真空触头B均包括两个串联的真空触头；所述过渡电阻R₁和过渡电阻R₂的阻值相同；

优选的，所述主触头A、主触头B、真空触头A和真空触头B的另一端均与变压器中性点连接，以输出负载电流；

优选的，所述有载分接开关的分接选择器与变压器调压绕组的奇数分接连接时，主触头A导通、主触头B断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的动触头与其第一静触头连接，转换开关T₂的动触头与其第一静触头连接，负载电流经主触头A输出；当所述分接选择器由所述奇数分接转换到偶数分接，所述过渡电路的操作方法包括：

S101：断开所述主触头A，负载电流I_N依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

S102：断开所述真空触头A，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出，所述真空触头A两端的恢复电压U_A＝I_N×R₂；

S103：真空触头A内电弧完全熄灭后，转换开关T₁的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S104：转换开关T₁的动触头与其第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S105：闭合所述真空触头A，过渡电路形成桥接，产生循环电流负载电流I_N平均流过真空触头A和真空触头B；依次流经所述转换开关T₁和真空触头A的电流其中，所述U_s为有载分接开关级电压；

S106：断开真空触头B，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；所述真空触头B两端的恢复电压为U_B＝U_s+I_NR₁；

S107：真空触头B内电弧完全熄灭后，转换开关T₂的动触头与其第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S108：转换开关T₂的动触头与其第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出，以及依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

S109：闭合主触头B，载电流I_N流经主触头B输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压；

优选的，所述有载分接开关的分接选择器与变压器调压绕组的偶数分接连接时，主触头B导通、主触头A断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的中动触头与第二静触头连接，转换开关T₂的动触头与第二静触头连接，负载电流I_N经主触头B输出；当所述分接选择器由所述偶数分接转换到奇数分接，所述过渡电路的操作方法包括：

S201：断开所述主触头B，负载电流I_N依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

S202：断开所述真空触头B，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出，所述真空触头B两端的恢复电压U_B＝I_N×R₁；

S203：真空触头B内电弧完全熄灭后，转换开关T₂的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S204：转换开关T₂的动触头与第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S205：闭合真空触头B，过渡电路形成桥接，产生循环电流负载电流I_N平均流过真空触头A和真空触头B；依次流经转换开关T₂和真空触头B的电流其中，所述U_s为有载分接开关级电压；

S206：断开真空触头A，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；所述真空触头A两端的恢复电压为U_A＝U_s+I_NR₂；

S207：转换开关T₁的动触头与其第二静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S208：转换开关T₁的动触头和第一静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出，以及依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

S209：闭合主触头A，负载电流I_N经主触头A输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种真空式有载分接开关过渡电路，每个断口的恢复电压仅为单断口的恢复电压的一半，能有效降低触头断口间的恢复电压。

2、本发明提供的一种真空式有载分接开关过渡电路，串联双断口通过相同的工作电流，两个真空触头上烧损基本相同。

3、本发明提供的一种真空式有载分接开关过渡电路，有载分接开关的切换开关主通断触头与过渡触头的切换任务由两路真空管轮流担任，切换程序对称，使得两路真空触头烧损完全一致，极大提高整台开关电气寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图A；

图2：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图B；

图3：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图C；

图4：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图D；

图5：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图E；

图6：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图F；

图7：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图G；

图8：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图H；

图9：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图I；

图10：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图J；

图11：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换示意图K；

图12：本发明实施例中真空式有载分接开关过渡电路转换程序的直流波形图；

其中，101-转换开关T₁的第一静触头；102-转换开关T₁的第二静触头；103-转换开关T₁的动触头；201-转换开关T₂的第一静触头；202-转换开关T₂的第二静触头；203-转换开关T₂的动触头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出的真空式有载分接开关过渡电路采用串联双真空管双电阻过渡原理，主通断触头与过渡触头的切换任务由两路真空管轮流担任，在保证切换程序对称的同时，使得两路真空管的触头烧损完全一致。

一、过渡电路的结构

本实施例中真空式有载分接开关过渡电路包括主触头A、主触头B、真空触头A、真空触头B、转换开关T₁和转换开关T₂、过渡电阻R₁和过渡电阻R₂；

(1)主触头A与变压器调压绕组的奇数分接连接，主触头B与变压器调压绕组的偶数分接连接；即如图1所示，主触头A与N点连接，主触头B与N+1点连接。

(2)转换开关T₁包括第一静触头、第二静触头和动触头，其中第一静触头与奇数分接连接，第二静触头通过过渡电阻R₁与偶数分接连接，动触头的一端与真空触头A连接，同时动触头的另一端与第一静触头，以及与第二静触头滑动连接。

转换开关T₂包括第一静触头、第二静触头和动触头，其中第一静触头通过过渡电阻R₂与奇数分接连接，第二静触头与偶数分接连接，动触头的一端与真空触头B连接，同时动触头的另一端与第一静触头，以及与第二静触头滑动连接。

本实施例中过渡电阻R₁和过渡电阻R₂的阻值相同，即R₁＝R₂＝R。

(3)真空触头A和真空触头B均包括两个串联的真空触头；

如图1所示，真空触头A包括串联的真空触头V11和V12，真空触头B包括串联的真空触头V21和V22。

主触头A、主触头B、真空触头A和真空触头B的另一端均与变压器中性点连接，以输出负载电流。

二、过渡电路的操作方法

假定有载分接开关的分接选择器的转换选择器初点位置不变，且有载分接开关档位编号与分接选择器触头组标号一致，有载分接开关档位要从一个奇数档位N上升到一个偶数档位N+1。

(一)分接选择器与变压器调压绕组的奇数分接连接时，如图1所示，主触头A导通、主触头B断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的动触头与第一静触头连接，转换开关T₂的动触头与第一静触头连接；

1、当分接选择器由奇数分接转换到偶数分接，具体操作方法包括：

(1)如图1所示，主触头A闭合，负载电流I_N经主触头A输出；

(2)如图2所示，断开所述主触头A，负载电流I_N依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

(3)如图3所示，断开所述真空触头A，产生电弧，该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出，所述真空触头A两端的恢复电压U_A＝I_N×R₂；

(4)如图4所示，真空触头A内电弧完全熄灭后，转换开关T₁的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

(5)如图5所示，转换开关T₁的动触头与第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

(6)如图6所示，所述真空触头A闭合，过渡电路形成桥接，产生循环电流真空触头A通过环流与负载电流同方向，可认为负载电流平均流过真空触头A和B，则流经转换开关T₁、真空触头A的电流为：U_s为有载分接开关级电压；

(7)如图7所示，真空触头B断开，产生电弧，该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出。于是在真空触头B两端产生恢复电压为U_B＝U_s+I_NR₁＝U_s+I_NR，U_s为有载分接开关级电压。

(8)如图8所示，转换开关T₂的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

(9)如图9所示，转换开关T₂的动触头和第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

(10)如图10所示，转换开关T₂的动触头和第二静触头闭合后，负载电流I_N依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

(11)如图11所示，主触头B闭合，载电流I_N流经主通断触头B输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压。

2、当分接选择器由奇数分接转换到偶数分接，过渡电路转换程序的直流波形图如图12所示，其中：

t₁指的是：主触头A比主真空触头A提前断开的时间；

t₂指的是：上述步骤(3)真空触头A的熄弧时间；

t₃指的是：上述步骤(4)中，转换开关T₁的断开时间；

t₄指的是：上述步骤(5)中，转换开关T₁的导通时间；

t₅指的是：上述步骤(6)中真空触头A、真空触头B、过渡电阻R₁和过渡电阻R₂全桥连接的时间；

t₆指的是：上述步骤(7)真空触头B的熄弧时间；

t₇指的是：上述步骤(8)中，转换开关T₂的断开时间；

t₈指的是：上述步骤(9)中，转换开关T₂的导通时间；

t₉指的是：真空触头B比主触头B提前接通的时间；

其中t₂和t₆的熄弧时间要大于以保证可靠熄弧，其中f为交流的频率。

(二)有载分接开关的分接选择器与变压器调压绕组的偶数分接连接时，如图11所示，主触头B导通、主触头A断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的动触头与第二静触头连接，转换开关T₂的动触头与第二静触头连接，负载电流I_N经主触头B输出。

当分接选择器由偶数分接转换到奇数分接，具体操作方法与分接选择器由奇数分接转换到偶数分接的操作过程完全相反，具体为：

(1)如图10所示，断开所述主触头B，负载电流I_N依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

(2)如图9所示，断开所述真空触头B，产生电弧，该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出，所述真空触头B两端的恢复电压U_B＝I_N×R₁＝I_NR；

(3)如图8所示，真空触头B内电弧完全熄灭后，转换开关T₂的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

(4)如图7所示，转换开关T₂的动触头与第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

(5)如图6所示，所述真空触头B闭合，过渡电路形成桥接，产生循环电流真空触头B通过环流与负载电流同方向，可认为负载电流平均流过真空触头A和B，则流经转换开关T₂、真空触头B的电流为：U_s为有载分接开关级电压；

(6)如图5所示，真空触头A断开，产生电弧，该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出。于是在真空触头A两端产生恢复电压为U_A＝U_s+I_NR₂＝U_s+I_NR，U_s为有载分接开关级电压。

(7)如图4所示，转换开关T₁的动触头和第二静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

(8)如图3所示，转换开关T₁的动触头和第一静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

(9)如图2所示，转换开关T₁的动触头和第一静触头闭合后，负载电流I_N依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

(10)如图1所示，主触头A闭合，负载电流I_N经主触头A输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压。

三、本实施例中真空式有载分接开关过渡电路的切换开关任务如下表所示：

其中，I_N为负载电流；N为分接变换操作次数；U_s为有载分接开关级电压；R为过渡电阻。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (5)

1.一种真空式有载分接开关过渡电路，其特征在于，所述过渡电路包括主触头A、主触头B、真空触头A、真空触头B、转换开关T₁、转换开关T₂、过渡电阻R₁和过渡电阻R₂；

所述主触头A与变压器调压绕组的奇数分接连接，主触头B与变压器调压绕组的偶数分接连接；

所述转换开关T₁包括第一静触头、第二静触头和动触头；所述第一静触头与所述奇数分接连接；所述第二静触头通过过渡电阻R₁与所述偶数分接连接；所述动触头的一端与真空触头A连接，另一端与第一静触头，以及第二静触头滑动连接；

所述转换开关T₂包括第一静触头、第二静触头和动触头；所述第一静触头通过过渡电阻R₂与所述奇数分接连接；所述第二静触头与所述偶数分接连接；所述动触头的一端与真空触头B连接，另一端与第一静触头，以及第二静触头滑动连接。

2.如权利要求1所述的过渡电路，其特征在于，所述真空触头A和真空触头B均包括两个串联的真空触头；所述过渡电阻R₁和过渡电阻R₂的阻值相同。

3.如权利要求1所述的过渡电路，其特征在于，所述主触头A、主触头B、真空触头A和真空触头B的另一端均与变压器中性点连接，以输出负载电流。

4.如权利要求1-3任一项所述的过渡电路的操作方法，其特征在于，所述有载分接开关的分接选择器与变压器调压绕组的奇数分接连接时，主触头A导通、主触头B断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的动触头与其第一静触头连接，转换开关T₂的动触头与其第一静触头连接，负载电流经主触头A输出；当所述分接选择器由所述奇数分接转换到偶数分接，所述过渡电路的操作方法包括：

S101：断开所述主触头A，负载电流I_N依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

S102：断开所述真空触头A，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出，所述真空触头A两端的恢复电压U_A＝I_N×R₂；

S103：真空触头A内电弧完全熄灭后，转换开关T₁的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S104：转换开关T₁的动触头与其第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S105：闭合所述真空触头A，过渡电路形成桥接，产生循环电流负载电流I_N平均流过真空触头A和真空触头B；依次流经所述转换开关T₁和真空触头A的电流其中，所述U_s为有载分接开关级电压；

S106：断开真空触头B，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；所述真空触头B两端的恢复电压为U_B＝U_s+I_NR₁；

S107：真空触头B内电弧完全熄灭后，转换开关T₂的动触头与其第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S108：转换开关T₂的动触头与其第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出，以及依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

S109：闭合主触头B，载电流I_N流经主触头B输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压。

5.如权利要求4所述的操作方法，其特征在于，所述有载分接开关的分接选择器与变压器调压绕组的偶数分接连接时，主触头B导通、主触头A断开、真空触头A导通、真空触头B导通，转换开关T₁的中动触头与第二静触头连接，转换开关T₂的动触头与第二静触头连接，负载电流I_N经主触头B输出；当所述分接选择器由所述偶数分接转换到奇数分接，所述过渡电路的操作方法包括：

S201：断开所述主触头B，负载电流I_N依次流经转换开关T₂和真空触头B输出；

S202：断开所述真空触头B，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出，所述真空触头B两端的恢复电压U_B＝I_N×R₁；

S203：真空触头B内电弧完全熄灭后，转换开关T₂的动触头和第一静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S204：转换开关T₂的动触头与第二静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₁、转换开关T₁和真空触头A输出；

S205：闭合真空触头B，过渡电路形成桥接，产生循环电流负载电流I_N平均流过真空触头A和真空触头B；依次流经转换开关T₂和真空触头B的电流其中，所述U_s为有载分接开关级电压；

S206：断开真空触头A，产生电弧；该电弧熄灭后，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；所述真空触头A两端的恢复电压为U_A＝U_s+I_NR₂；

S207：转换开关T₁的动触头与其第二静触头断开，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出；

S208：转换开关T₁的动触头和第一静触头闭合，负载电流I_N依次流经过渡电阻R₂、转换开关T₂和真空触头B输出，以及依次流经转换开关T₁和真空触头A输出；

S209：闭合主触头A，负载电流I_N经主触头A输出，分接变换操作结束，切换开关完成一级调压。