一种换流变有载分接开关的三真空管过渡电路及调压方法

本发明涉及有载分接开关，特别涉及一种换流变有载分接开关的三真空管过渡电路及调压方法。

背景技术：

1、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、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。

2、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各式各样的真空式有载分接开关过渡电路。过渡电路中的真空管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切换调压有着不同的切换时序，各真空管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。

3、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真空管和只承担开断级间环流任务的辅助真空管。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，辅助真空管单次开断的环流明显大于主通断真空管开断的负载电流，导致辅助真空管和主通断真空管开断任务不平衡。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的问题，本发明的目的是提出一种换流变有载分接开关的三真空管过渡电路及调压方法，采用三个真空管元件，通过两个辅助真空管轮流开断循环电流，从而平衡真空管的开断损耗，两个转换开关可作为真空管的后备安全保护措施，从而提高有载分接开关的可靠性和使用寿命。

2、本发明目的通过如下技术方案予以实现：

3、一种换流变有载分接开关的三真空管过渡电路，包括第一主触头、第二主触头、第一真空管、第二真空管、第三真空管、第一转换开关、第二转换开关和过渡电阻；

4、其中，所述第一主触头的一端、第一真空管的一端以及第二转换开关的第一静触头均与变压器调压绕组的第一绕组抽头连接；第二主触头的一端、第三真空管的一端以及第二转换开关的第二静触头均与变压器调压绕组的第二绕组抽头连接；

5、所述第二真空管的一端与第二转换开关的动触头连接；

6、所述过渡电阻的一端与第一转换开关的第一静触头均与第一真空管的另一端相连；

7、所述过渡电阻的另一端与第一转换开关的第二静触头均与第三真空管的另一端相连；

8、所述第一主触头的另一端、第二主触头的另一端、第二真空管的另一端及第一转换开关的动触头均与有载分接开关的中性点引出端连接。

9、进一步的，当第一主触头、第一真空管与第二真空管均处于导通状态，第三真空管和第二主触头处于断开状态，第一转换开关的动触头与第一转换开关的第二静触头连接，第二转换开关的动触头与第二转换开关的第一静触头连接时，负载电流从第一绕组抽头经过第一主触头至中性点引出端流出。

10、进一步的，当第二主触头、第二真空管、第三真空管均处于导通状态，第一真空管和第一主触头处于断开状态，第一转换开关的动触头与第一转换开关的第一静触头连接，第二转换开关的动触头与第二转换开关的第二静触头连接时，电流从第二绕组抽头经过第二主触头至中性点引出端流出。

11、进一步的，第一真空管、第二真空管与第三真空管为单断口真空管、双断口真空管或具有可控制通断功能的电力电子元件。

12、一种如上所述的换流变有载分接开关的三真空管过渡电路的调压方法，包括如下步骤：

13、第一主触头、第一真空管、第二真空管均处于导通状态，第三真空管和第二主触头处于断开状态，第一转换开关动触头与其第二静触头连接，第二转换开关动触头与第一静触头连接；

14、将第一主触头断开；将第二真空管断开，产生电弧；待第二真空管完全熄弧后，使第二转换开关动触头与第二静触头连接；将第二真空管导通，此时第一绕组抽头和第二绕组抽头处于桥接位置；将第一真空管断开，产生电弧；待第一真空管完全熄弧后，使第一转换开关动触头与第一静触头连接；将第三真空管导通；将第二主触头导通，负载电流从第二绕组抽头经第二主触头至中性点流出，有载分接开关从第一绕组抽头切换到第二绕组抽头。

15、进一步的，第一绕组抽头和第二绕组抽头处于桥接位置时，流经第二真空管的电流iv通过下式计算：

16、iv＝in-ic

17、其中，in为负载电流，ic为流经第一真空管的电流为级间环流。

18、进一步的，级间环流通过下式计算：

19、ic＝us/r；

20、其中，us为有载分接开关级间电压，r为过渡电阻。

21、一种如上所述的换流变有载分接开关的三真空管过渡电路的调压方法，包括如下步骤：

22、第二主触头、第二真空管、第三真空管均处于导通状态，第一真空管和第一主触头处于断开状态，第一转换开关动触头与第一静触头连接，第二转换开关动触头与第二静触头连接；

23、将第二主触头断开；将第二真空管断开，产生电弧；待第二真空管完全熄弧后，使第二转换开关动触头与第一静触头连接；将第二真空管导通，此时第二绕组抽头和第一绕组抽头处于桥接位置；将第三真空管断开，产生电弧；待第三真空管完全熄弧后，第一转换开关的动触头与第一转换开关的第二静触头连接；将第一真空管导通；将第一主触头导通，负载电流从第一绕组抽头经第一主触头至中性点流出，有载分接开关从第二绕组抽头切换到第一绕组抽头。

24、进一步的，第二绕组抽头和第一绕组抽头处于桥接位置时，流经第二真空管的电流iv通过下式计算：

25、iv＝in+ic

26、其中，ic为流经第三真空管的电流为级间环流，in为负载电流。

27、进一步的，流经第三真空管的电流为级间环流通过下式计算：

28、ic＝us/r

29、其中，us为有载分接开关级间电压，r为过渡电阻。

30、与现有技术相比，本发明具有的有益效果：

31、本发明的过渡电路采用了三个真空管元件，在往复切换过程中，第二真空管承担开断负载电流的任务，第一真空管和第三真空管轮流承担开断级间环流的任务，减轻了辅助真空管的切换损耗，平衡了各真空管的开断损耗和切换容量，提高了有载分接开关的使用寿命；采用了两个转换开关，其机械触头可设计为具备油中熄弧能力，可作为真空管的后备安全保护措施，从而提高有载分接开关的可靠性和安全性；采用单过渡电阻，便于设计安装和保证绝缘距离。

32、本发明的调压方法可使所述过渡电路实现负载电流在第一绕组抽头和第二绕组抽头之间的往复切换过程，由真空管实现电流开断，两个转换开关的转换动作均在相应真空管开断电流之后，可以作为真空管失效的后备安全保护措施；过渡电路处于桥接位置时，由过渡电阻限制级间环流，辅助真空管只需开断循环电流，避免开断循环电流叠加负载电流工况，保证了过负载下最大的可靠性。