一種無弧有載分接開關(guān)切換器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)送變電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無弧有載分接開關(guān)切換器及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電力設(shè)備輸入電壓不穩(wěn)定，將造成電力設(shè)備使用壽命縮短。電力系統(tǒng)電壓可能偏離額定值，過高的電壓將造成電能損耗加大、效率降低。改變電力變壓器分接頭的方式進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)是電力部門廣泛采用的調(diào)壓措施。在變壓器有負(fù)荷電流(有載)的條件下，把變壓器某一個(gè)電壓的分接頭切換為另一個(gè)電壓的分接頭，且保證切換過程電力用戶不停電，需要使用高技術(shù)含量的有載分接開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
[0003]有載分接開關(guān)由分接選擇器和切換器組成。有載分接開關(guān)的分接選擇器的工作原理是公開知識(shí)；有載分接開關(guān)的特點(diǎn)在于切換器，所謂有載分接開關(guān)一般指有載分接開關(guān)的切換器(切換開關(guān))。
[0004]目前，世界上工程應(yīng)用的有載分接開關(guān)，其操作過程都會(huì)產(chǎn)生電弧。開關(guān)操作過程產(chǎn)生電弧對有載分接開關(guān)的使用壽命不利，需要定期維修。晶閘管發(fā)明以來，不斷有利用晶閘管電路提高有載分接開關(guān)性能的文獻(xiàn)報(bào)道，例如:US8669746B2，US8519682B2, US8203319B2。但是，現(xiàn)有提出的各種無弧有載分接開關(guān)方案，其可靠性都不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供可靠性高的無弧有載分接開關(guān)切換器及其方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種無弧有載分接開關(guān)切換器，它包括:切換器端子1、II，公共端子，以及連接在端子I與公共端子間的主開關(guān)K11，連接端子II與公共端子間的主開關(guān)K12，所述主開關(guān)Kll并聯(lián)晶閘管輔助開關(guān)II，主開關(guān)K12并聯(lián)晶閘管輔助開關(guān)III ;此外還有切換過渡回路，切換過渡回路由轉(zhuǎn)換開關(guān)K13、過渡電阻R以及晶閘管輔助開關(guān)I串聯(lián)而成，串聯(lián)后一端接公共端子，另一端的轉(zhuǎn)換開關(guān)K13分別在端子1、11間切換連接；通過主開關(guān)K11、晶閘管輔助開關(guān)I1、晶閘管輔助開關(guān)1、晶閘管輔助開關(guān)II1、主開關(guān)K12的順序或反序開閉及轉(zhuǎn)換開關(guān)K13在端子1、II間的切換和各開關(guān)的開閉時(shí)間，完成無弧切換。
[0008]所述各晶閘管輔助開關(guān)結(jié)構(gòu)相同，由一對反向并聯(lián)的晶閘管D1、D2形成主回路；
[0009]晶閘管Dl、D2的門極之間串接開關(guān)K10，通過控制開關(guān)KlO來控制晶閘管Dl、D2的導(dǎo)通或截止，從而實(shí)現(xiàn)對相應(yīng)晶閘管輔助開關(guān)的導(dǎo)通或截止。
[0010]所述晶閘管Dl、D2兩端并聯(lián)有串聯(lián)的電阻Rl與電容Cl，實(shí)現(xiàn)晶閘管Dl、D2導(dǎo)通與截?cái)噙^程的振蕩阻尼，防止晶閘管D1、D2兩端的電壓升高過快造成的誤導(dǎo)通。
[0011]所述晶閘管D1、D2的門極與陰極之間并聯(lián)的電阻、電容組成的保護(hù)電路。
[0012]所述晶閘管Dl、D2的門極與陰極之間分別并聯(lián)由二極管組成的反向電流通路，保護(hù)門極與陰極不被反向電壓擊穿。
[0013]所述開關(guān)KlO與反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D5、D6串聯(lián)，該串聯(lián)電路再串接在晶閘管D1、D2的門極之間，所述穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6的穩(wěn)定電壓等于I?5V。
[0014]—種采用無弧有載分接開關(guān)切換器的切換方法，其切換步驟為:
[0015]在有載分接開關(guān)切換器端子I與公共端子導(dǎo)通，切換為端子II與公共端子導(dǎo)通的方法是:
[0016]切換前，主開關(guān)Kll閉合，主開關(guān)K12斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)K13連接端子I ;晶閘管輔助開關(guān)I，晶閘管輔助開關(guān)II，晶閘管輔助開關(guān)III斷開；
[0017](I)轉(zhuǎn)換開關(guān)K13切換至端子II，晶閘管輔助開關(guān)II閉合；
[0018](2)主開關(guān)Kl I斷開；
[0019](3)晶閘管輔助開關(guān)I閉合；
[0020](4)晶閘管輔助開關(guān)II斷開；
[0021](5)晶閘管輔助開關(guān)III閉合；
[0022](6)主開關(guān)K12閉合；
[0023](7)晶閘管輔助開關(guān)I，晶閘管輔助開關(guān)III斷開；
[0024](8)操作完畢；
[0025]在有載分接開關(guān)切換器端子II與公共端子導(dǎo)通，切換為端子II與公共端子導(dǎo)通的方法步驟與上面的相同，僅是將各開關(guān)動(dòng)作順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。
[0026]所述第(4)步與第(5)步的時(shí)間間隔需大于10毫秒；第(3)步與第(5)步的時(shí)間間隔需小于40毫秒。
[0027]—種采用無弧有載分接開關(guān)切換器的切換方法，其切換步驟為:
[0028]在有載分接開關(guān)切換器端子I與公共端子導(dǎo)通，切換為端子II與公共端子導(dǎo)通的方法是:
[0029]切換前，主開關(guān)Kll閉合，主開關(guān)K12斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)K13連接端子I ;晶閘管輔助開關(guān)I，晶閘管輔助開關(guān)II，晶閘管輔助開關(guān)III斷開；
[0030](I)晶閘管輔助開關(guān)I閉合，晶閘管輔助開關(guān)II閉合；
[0031](2)主開關(guān)Kll斷開；
[0032](3)晶閘管輔助開關(guān)II斷開；
[0033](4)晶閘管輔助開關(guān)III閉合；
[0034](5)開關(guān) K14 斷開；
[0035](6)主開關(guān)K12閉合；
[0036](7)晶閘管輔助開關(guān)III斷開；
[0037](8)操作完畢；
[0038]在有載分接開關(guān)切換器端子II與公共端子導(dǎo)通，切換為端子II與公共端子導(dǎo)通的方法步驟與上面的相同，僅是將各開關(guān)動(dòng)作順序進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整即可。
[0039]所述第(3)步與第(4)步的時(shí)間間隔需大于10毫秒；第(3)步與第(5)步的時(shí)間間隔需小于40毫秒。
[0040]本發(fā)明的有益效果是:有載分接開關(guān)切換過程沒有電弧。晶閘管輔助電路結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。開關(guān)K14，開關(guān)K15，開關(guān)K16都是可靠性高，小功率的開關(guān)，控制與操作都很方便，動(dòng)作速度方便控制。無弧有載分接開關(guān)切換器對開關(guān)K14，開關(guān)K15，開關(guān)K16的操作時(shí)間間隔有嚴(yán)格要求，除此之外，其余操作過程的時(shí)間間隔沒有嚴(yán)格要求，只要按照次序操作即可。為無弧有載分接開關(guān)切換器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝要求提供方便。
【附圖說明】
[0041]圖1表示現(xiàn)有的有載分接開關(guān)切換器的結(jié)構(gòu)與連接方式。
[0042]圖2表示一種無弧有載分接開關(guān)切換器的結(jié)構(gòu)與連接方式。
[0043]圖3表示一種晶閘管輔助開關(guān)結(jié)構(gòu)。
[0044]其中，1.切換器端子I，2.切換器端子II，3.公共端子，4.晶閘管輔助開關(guān)I，5.晶閘管輔助開關(guān)II，6.晶閘管輔助開關(guān)III。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0046]實(shí)施例1:
[0047]圖1為現(xiàn)有的有載分接開關(guān)切換器的工作原理結(jié)構(gòu)與連接方式。切換器切換前，電流經(jīng)端子1，轉(zhuǎn)換開關(guān)K3，真空開關(guān)K1，公共端子3流入負(fù)載。切換過程:(1)轉(zhuǎn)換開關(guān)K4切換至端子2。(2)真空開關(guān)K2閉合。切換器端子I1、真空開關(guān)K2、過渡電阻R、切換器端子112形成環(huán)流。真空開關(guān)K2閉合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧。(3)真空開關(guān)Kl斷開。真空開關(guān)Kl斷開時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧。(4)轉(zhuǎn)換開關(guān)K3切換至端子2。(5)真空開關(guān)Kl閉合。真空開關(guān)Kl閉合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧。(6)真空開關(guān)K2斷開。(7)操作完畢。
[0048]本發(fā)明一種無弧有載分接開關(guān)切換器的原理結(jié)構(gòu)與連接方式如圖2所示。它包括:切換器端子I1、112，公共端子3，主開關(guān)K11，主開關(guān)K12，切換開關(guān)K13，過渡電阻R，晶閘管輔助開關(guān)14，晶閘管輔助開關(guān)115，晶閘管輔助開關(guān)1116。主開關(guān)Kll連接切換器端子Il與公共端子3，主開關(guān)K12連接切換器端子112與公共端子3。主開關(guān)Kll并聯(lián)晶閘管輔助開關(guān)115，主開關(guān)K12并聯(lián)晶閘管輔助開關(guān)1116。過渡電阻R與晶閘管輔助開關(guān)14串聯(lián)，串聯(lián)后的一端連接公共端子3，串聯(lián)后的另一端連接轉(zhuǎn)換開關(guān)K13，轉(zhuǎn)換開關(guān)K13的兩端分別連接切換器端子I1、112。
[0049]晶閘管輔助開關(guān)14，晶閘管輔助開關(guān)115，晶閘管輔助開關(guān)III6的結(jié)構(gòu)如圖3所示。一對反向并聯(lián)的晶閘管D1、D2形成主回路。電阻Rl與電容Cl串聯(lián)后并聯(lián)在反向并聯(lián)的晶閘管Dl、D2兩端，實(shí)現(xiàn)晶閘管Dl、D2導(dǎo)通與截?cái)噙^程的振蕩阻尼，防止晶閘管Dl、D2兩端的電壓升高過快造成的誤導(dǎo)通。兩只晶閘管D1、D2的門極與陰極分別連接有電容C2、C3,電阻R2、R3，用以抗干擾；二極管D3、D4正極分別接晶閘管的陰極，二極管負(fù)極分別接晶閘管的門極，保護(hù)門極與陰極不被反向電壓擊穿，提供反向電流通路。穩(wěn)壓二極管D5，穩(wěn)壓二極管D6與開關(guān)KlO串聯(lián)，連接在晶閘管Dl門極與晶閘管D2門極之間，穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6反向串聯(lián)。穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6的穩(wěn)定電壓等于I?5V。
[0050]在開關(guān)KlO斷開時(shí)，圖3所示晶閘管輔助開關(guān)的晶閘管D1、D2截止，圖3所示晶閘管輔助開關(guān)截止。在開關(guān)KlO閉合時(shí)，圖3所示晶閘管輔助開關(guān)兩端電壓大于穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6的穩(wěn)定電壓時(shí)，晶閘管Dl、D2導(dǎo)通，圖3所示晶閘管輔助開關(guān)導(dǎo)通。
[0051]開關(guān)KlO的功率很小，可以采用小功率，高可靠性的觸點(diǎn)。晶閘管Dl、D2可以是大功率晶閘管。所以，圖3所示晶閘管輔助開關(guān)可靠性很高。穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6的作用是，當(dāng)晶閘管Dl、D2被觸發(fā)導(dǎo)通后，晶閘管Dl、D2兩端快速下降至穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6穩(wěn)定電壓值以下，穩(wěn)壓二極管D5與穩(wěn)壓二極管D6的電流下降至零，晶閘管Dl門極與晶閘管D2門極的電流下降至零，防止晶閘管Dl門極與晶閘管D2門極的電流過大，燒壞晶閘管DI與晶閘管D 2。
[0052]晶閘管輔助開關(guān)14，晶閘管輔助開關(guān)115，晶閘管輔助開關(guān)III6的結(jié)構(gòu)是一樣的，都如圖3所示。圖3所示的開關(guān)K10，在晶閘管輔助開關(guān)14，晶閘管輔助開關(guān)115，晶閘管輔助開關(guān)中，分別用開關(guān)K14，開關(guān)K15，開關(guān)K16表不。
[0053]無弧有載分接開關(guān)切換器端子Il與公共端子3導(dǎo)通，可以切換為端子112與公共端子3導(dǎo)通；端子112與公共端子3導(dǎo)通，可以切換為端子Il與公共端子3導(dǎo)通。
[0054]有載分接開關(guān)切換器端子Il與公共端子3導(dǎo)通，切換為端子112與公共端子3導(dǎo)通的方法是:
[0055]切換前，主開關(guān)Kll閉合，主開關(guān)K12斷開，轉(zhuǎn)換開關(guān)K13連接端子Il ;開關(guān)K14，開關(guān)K15，開關(guān)K16斷開。
[0056](I)轉(zhuǎn)換開關(guān)K13切換，開關(guān)K15閉合。轉(zhuǎn)換開關(guān)K13連接端子112，轉(zhuǎn)換開關(guān)K13在電流等于零條件下切換，不會(huì)產(chǎn)生電弧。晶閘管輔助開關(guān)115兩端電壓接近零，晶閘管輔助開關(guān)115沒有電流。
[0057](2)主開關(guān)Kll斷開。流過主開關(guān)