专利名称：一种有载分接开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统中变压器有载电压调整、消弧线圈调匝等投切技术的有载分接开关技术。
背景技术：
目前，电网运行中的电压调整，主要依赖变压器有载分接开关来实现，而现有的有载分接开关均为机械式。虽然机械式有载分接开关技术趋于成熟，但其固有问题无法解决，难于突破。固有问题为(I)调整时对电网产生过电压冲击不可避免；(2)切换过程中易产生电弧，使变压器油极化，造成经常维护；(3)不能快速、频繁调节；(4)不宜分相调节。当大功率的电力电子开关(双向可控娃，晶闸管等)问世后，国内外学者，工程技术人员试图用电力电子开关的导通和关断特性来替代机械式有载分接开关。原理上这种替 代是可行的，但如何替代，技术、经济才可行却成了问题，以致研究已20多年，技术仍没成型。一般研究从直接替代入手，举例说明传统结构的变压器电压调节幅度为±10%，单相线圈由主绕组LO和8个调压绕组(LI，L2L8，每个调压绕组的调节量为2.5%)连接而成，9个引出线形成9个分接支路(K0，K2—K8);或由主绕组LO和16个调压绕组(LI，L2—L16，每个调压绕组的调节量为1.25% )连接而成，17个引出线形成17个分接支路(K0，K2K16)。直接用双向电力电子开关替代分接开关，替代接线原理见附图1 (8个调压绕组单相接线原理图)。从接线原理图得出，这种替代接线清晰，简单。通过分析，这种直接替代产生了新的问题，每条支路的最大稳态电压问题。当KO支路导通时，K4支路最大稳态电压是单个调压绕组的4倍，K8支路的最大稳态电压是K4支路的两倍，单个调压绕组的8倍；当K8支路导通时，K4支路最大稳态电压是单个调压绕组的4倍，KO支路的最大稳态电压是K4支路的两倍，单个调压绕组的8倍。若电压调节幅度为± 10%，则支路最大稳态电压=0.2 X额定电压如每个支路只用一只双向可控硅来承受支路最大稳态电压，目前生产的双向可控硅(反向重复峰值电压Vkem最大只能做到8000V)，只能满足IOKV电压等级的这种接线使用，但经济性不好。35KV及以上电压等级只能采用多级可控硅串联来承受支路最大稳态电压。用多管串联来解决承压问题，不但经济指标不好，又出现了器件数量太多，产生管子串联使用问题，导致技术复杂。正是上述技术、经济两大问题，困扰着研究人员，使得这个替代难以突破到35KV电压等级。
发明内容
综上所述，如能找到降低支路最大稳态电压的分接开关电气主接线形式，对解决技术、经济两大问题，肯定有益。
本发明主要内容如下本发明所述的有载分接开关包括电力电子开关基础组件组成的、与变压器调压绕组引出线相连的开关控制回路，并联在开关控制回路两端的旁路回路，所述电力电子开关基础组件包括由电力电子开关构成的通路开关通路和由电力电子开关构成的过路开关通路；通路开关的一端与所述变压器调压绕组一端引出线串联，再与过路开关一端并联，过路开关的另一端与下一组基础组件串联；其串联连接点处引出的一根连线与调压绕组的另一端连接。电力电子开关基础组件可以由 一个通路开关和由一个过路开关连接成字母n形组件，通路开关和过路开关分别在n的两条腿上；将两个n形组件，通过串联其过路开关连接组成m形组件，其串联连接点处引出一根连线；开关控制回路可以有N个电力电子开关基础组件串联而成，其中NS I ;电力电子开关基础组件的电力电子开关是双向可控硅或者晶闸管。与机械式有载分接开关相比，机械式的固有问题没有了 ；与混合型和直接替代型相比，本发明有如下优点1、用最少数量的电力电子开关器件，解决各电压等级的有载调压问题，成本最少。2、积木式调压n组件结构简单，接线清晰。3、积木式n调压单元控制方法简单，动作器件数量最少，仅2个。4、积木式调压n组件连接个数无要求，可根据需要选择，为特种调压要求的变压器提供了方便，灵活的调压手段。
附图1，8个调压绕组单相接线原理图。附图2，电子积木式调压n组件及其封装组件。附图3，任意N个调压单元串联形成的有载分接开关原理接线图。附图4，电子积木式调压m组件及其封装组件。附图5，4个m调压组件串联形成的有载分接开关电气接线原理图。
具体实施例方式通过分析，支路稳态电压增大，主要受调压绕组电气连接方式影响，如能改变其连接方式，就能有效降低各支路最大稳态电压。本发明利用现有成熟生产的电力电子开关，例如双向可控硅或者晶闸管，改变传统连接方式，通过对其进行多种组合，形成一种新型的有载分接开关，并通过简单改变变压器调压绕组的引出线形式，做成电子积木式调压组件，达到用最少的电力电子开关器件，解决各电压等级的变压器有载调压问题，有效地降低了各支路最大稳态电压。将原来在变压器内部连接的变压器主绕组和调压绕组，按要求断开，形成多个独立调压绕组，并将每个独立的调压绕组首尾两端引出，各调压绕组电气上不直接连接。将有载分接开关和调压绕组对应相接，构成调压组件。本发明的有载分接开关的电力电子开关基础组件可以由一个通路开关和由一个过路开关连接成字母n形组件，通路开关和过路开关分别在n的两条腿上。n形组件有三个端子，左上角为端子l，n组件的左腿的下端为端子KL，n组件的右腿的下端为端子K1，两个电力电子开关在n的两条腿上；有载分接开关的调压n组件通过积木式串联连接，见附图
2;运行中一个关断，一个导通，互为闭锁。当Kl导通时，所接调压绕组接入，因K2为关断状态，电流通过调压绕组和通路电力电子开关流动。当Kl关断时，所接调压绕组退出，因K2为导通状态，电流通过过路电力电子开关流动。K1、K2承受的最大稳态电压为一个调压绕组产生的电压。为了方便插接，可以对n组件进行封装，封装后的n组件有四个端子，分别是n组件的左、右腿称端子KL和Kl (和调压绕组连接的端子)，原左上角端子I (前后串接端子)，再将端子Kl从右上角引出一个端子2 (前后串接端子)。一个n组件和一个调压绕组连接成一个n调压单元；n组件的端子KL连接变压器一个调压绕组的左端引出线，端子Kl连接变压器一个调压绕组的右端引出线后，引出一端 子2，形成n调压单元，以控制调压绕组的接入和退出。n调压单元中通路电力电子开关导通，过路电力电子开关关断，调压绕组接入主电气回路，增加了变压器绕组匝数；n调压单元中通路电力电子开关关断，过路电力电子开关导通，调压绕组退出主电气回路，减少了变压器绕组匝数。由任意N个调压单元串联形成的有载分接开关原理接线图，见附图3。n调压单元的右端子2和下一个调压单元左端子I串联，串至满足调压比例要求，形成有载分接开关；调压简单，如调高副边电压，退出原边一个绕组即可，如调低副边电压，投入原边一个绕组即可。为减少变压器调压绕组的引出线个数，可作变化，将两个n形组件，通过串联其过路开关连接组成m形组件，其串联连接点处弓I出一根连线，形成电子积木式调压m组件及其封装组件，见附图4。其中两个相邻的调压绕组，在内部相邻端连接后，引出一线；另两端各引出一线，共三根引出线；两个电子积木式n组件，镜象连接，组成m组件，封装后的m组件有五个端子，端子I和2(前后串接端子)；端子KL、KL1和Kl (和调压绕组连接的端子)；m组件的三个端子KL、KL1和Kl和两个调压绕组三根引出线连接，形成m调压单元。由4个m组件串联后，和8个调压绕组连接，形成的有载分接开关电气原理图，见附图5。其连接方式也可以是由n组件和m组件按需要串联成有载分接开关。每个调压支路最大稳态电压最小，为一个调压绕组产生的电压，且各支路稳态电压相等。一个调压绕组的接入或退出，只需通过控制开关回路改变n组件中2个电力电子开关关断和导通状态即可，动作器件数量最少。上述几种连接方式中的有载分接开关开关控制回路中可以有N个电力电子开关基础组件串联而成，其中N彡I。本发明还在调节回路中增加旁路回路，以解决变压器投入时，调压绕组的初始投入问题，见附图5中旁路部分。旁路回路由一个断路器和旁路装置组成，见附图5中旁路部分。导通所有的过路电力电子开关后，断路器断开旁路回路。通过电流过零检测，发出控制指令，使积木式调压n组件的过路电力电子开关关断，通路电力电子开关导通，使调压绕组接入，直至满足电压要求；当需要接入调压绕组时，重复第五步。如果要退出调压绕组，通过电流过零检测，发出控制指令，使积木式调压n组件的通路电力电子开关关断，过路电力电子开关导通，使调压绕组退出。当变压器副边电压偏低时，需要调高，就在原边(高压侧)发出退出一个调压绕组的指令，减少原边绕组接入数，增大变比，达到调高副边电压的目的。当变压器副边电压偏高时，需要调低，就在原边(高压侧)发出接入一个调压绕组的指令，增加原边绕组接入数，减小变比，达到调低副边电压的目的。上述附图所有接线均为单相，三相接线原理类似。本发明所述的有载分接开关，也可连接消弧线圈等绕组形式设备。
本发明所述的有载分接开关的连接方式不局限于本文所述的n形或者m形的连接方式，其他属于本构思的类同连接均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种有载分接开关，包括电力电子开关基础组件组成的、与变压器调压绕组引出线相连的开关控制回路，并联在开关控制回路两端的旁路回路，其特征在于所述电力电子开关基础组件包括由电力电子开关构成的通路开关和由电力电子开关构成的过路开关；通路开关的一端与所述变压器调压绕组一端引出线串联，再与过路开关一端并联，过路开关的另一端与下一组基础组件串联；其串联连接点处引出的一根连线与调压绕组的另一端连接。
2.根据权利要求1所述的有载分接开关，其特征在于电力电子开关基础组件可以由一个通路开关和由一个过路开关连接成字母η形组件，通路开关和过路开关分别在η的两条腿上。
3.根据权利要求2所述的有载分接开关，其特征在于将两个η形组件，通过串联其过路开关连接组成m形组件，其串联连接点处弓I出一根连线。
4.根据权利要求1-3所述的有载分接开关，其特征在于开关控制回路可以有N个电力电子开关基础组件串联而成，其中NS I。
5.根据权利要求4所述的有载分接开关，其特征在于电力电子开关基础组件的电力电子开关是双向可控硅或者晶闸管。
全文摘要
一种有载分接开关。本发明的有载分接开关包括电力电子开关基础组件组成的、与变压器调压绕组引出线相连的开关控制回路，并联在开关控制回路两端的旁路回路，所述电力电子开关基础组件包括由电力电子开关构成的通路开关通路和由电力电子开关构成的过路开关通路；通路开关的一端与所述变压器调压绕组一端引出线串联，再与过路开关一端并联，过路开关的另一端与下一组基础组件串联；其串联连接点处引出的一根连线与调压绕组的另一端连接，使得有载分接开关可承受任意高压调节。本发明控制方法简单，能够减少电子有载分接开关中电力电子开关的使用数量，从而减小制造成本。
文档编号H01F27/40GK103021642SQ20111027916
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者袁家涛, 张伟 申请人:张伟, 袁家涛