一種變壓器一體式無弧有載分接開關的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種變壓器一體式無弧有載分接開關，包括與變壓器抽頭連接的靜觸頭、與變壓器出線端子連接的由電機驅動的動觸頭D1，還包括控制回路；所述動觸頭D1包括一端與出線端子連接的第一雙向開關支路、直通觸頭、第二雙向開關支路；所述第一開關支路和第二雙向開關支路均由兩只電力電子開關組合連接后，并聯一個緩沖電路，再與一個熔斷器串聯而成。本發明通過使用雙向開關以及對雙向開關的觸發時序控制，實現了有載分接開關的無弧切換，防止了雙向開關發生故障時導致事故擴大，保證了控制回路的可靠供電，并且結構簡單、工作可靠。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及變壓器調壓【技術領域】，更具體涉及一種變壓器一體式無弧有載分接開 關。 一種變壓器一體式無弧有載分接開關
【背景技術】
[0002] 在現有技術中，運行中的配電變壓器，由于一次側電壓、負載大小和性質的變化， 二次側電壓可能會有較大的變化。我國配電變壓器覆蓋35kV以下電壓等級，為了使負載電 壓維持在規定范圍，保證用電設備的正常需要，必須對配電變壓器進行調壓。
[0003] 變壓器有載調壓的基本原理是從變壓器某一側，一般為高壓側的線圈中引出若干 分接頭，通過有載分接開關，在不切斷負荷電流的情況下，由一個分接頭切換至另一分接 頭，以變換有效匝數，達到調節電壓目的。有載調壓變壓器由二部分構成，一部分是變壓器 本體，與通常變壓器不同的是引出多個抽頭，另一部分是有載分接開關，可分別由不同廠家 供貨再組裝獲得。
[0004] 常用變壓器有載分接開關有機械式和真空式兩大類。機械式有載分接開關有一體 式和分體式兩種結構。
[0005] -體式機械有載分接開關中繞組抽頭直接圍成一圓形體，每個抽頭構成一個靜觸 頭。動觸頭由帶過渡電阻的觸頭和直通觸頭構成，可采用單過渡電阻、雙過渡電阻或多過渡 電阻型式，動觸頭由切換開關驅動電機拖動實現靜觸頭切換。
[0006] 分體式機械有載分接開關由開關選擇器和切換開關構成。開關選擇器由兩個圓環 組成，分別連接單數和雙數抽頭，由分接選擇器驅動電機拖動分接選擇器動觸頭分別連通 一個抽頭，分接選擇器兩個動觸頭輸出作為切換開關的兩個靜觸頭，每個靜觸頭安裝過渡 電阻，構成雙電阻結構，穩態時只有一個觸頭與輸出電纜連接。切換開關的動觸頭只有一個 直通觸頭，由切換開關驅動電機拖動由一個靜觸頭切換至另一靜觸頭。
[0007] 真空分接開關一般采用分體式結構，由分接選擇器切換繞組抽頭。切換開關的靜 觸頭分別連接一只真空開關，兩靜觸頭之間安裝一只過渡真空開關，過渡真空開關與其中 一個靜觸頭之間安裝過渡電阻。三只真空開關輸出有兩種結構：固定連接和移動連接。固 定連接方式中三只真空開關輸出可短接后與繞組固定連接，只通過控制真空開關實現電流 在不同抽頭轉移。移動連接方式采用一個動觸頭，動觸頭只有一個直通觸頭，由切換開關驅 動電機拖動由一個靜觸頭切換至另一靜觸頭，移動過程中實時判斷動觸頭位置實現真空開 關的斷合控制，保證變壓器繞組不開路，繞組抽頭不短路。
[0008] 現有技術存在的問題有：機械式分接開關在抽頭切換過程中產生電弧，引起觸頭 燒蝕；真空分接開關采用固定式結構時斷態真空開關一直承受電壓，需按系統電壓設計，當 采用移動式結構時由于真空開關斷合時間慢，動觸頭的運動速度需與之配合，不易控制；并 且上述分接開關都需要過渡電阻，增加損耗。
[0009] 目前有一種全電子式分接開關結構，由晶閘管等電力電子器件構成電子開關，每 個變壓器繞組抽頭連接一只電子開關，通過一定的時序控制實現抽頭切換，并且不需要過 渡電阻。該方案對電子開關耐壓要求高，結構復雜，價格昂貴。
[0010] 還有一種機電混合式分接開關結構，相當于將機械式分接開關的雙過渡電阻分別 用反并聯的晶閘管代替，通過控制晶閘管的斷合與直通觸頭的移動位置配合實現抽頭切 換。該方案中由于晶閘管是半控器件，在動觸頭移動時實現晶閘管通斷的時序配合比較困 難。
[0011] 此外，還有另一種機電混合式分接開關機構，相當于將機械式分接開關的雙過渡 電阻分別用兩只反串聯的電力電子開關代替，通過控制電力電子開關的斷合與直通觸頭的 移動位置配合實現抽頭切換。該方案中電力電子開關采用IGBT或M0SFET等全控器件。
[0012] 上述兩種機電混合式結構在切換過程中，電力電子開關如果出現故障，故障后為 短路狀態時，會使繞組短路，此情況已有解決方案；但是故障后為開路狀態時，會使整個調 壓側線圈全部電壓加在電力電子開關兩端，將其擊穿，并燒毀控制部分。
[0013] 針對這種故障，存在另一種結構是在此基礎上在電力電子開關兩端并聯過渡電 阻，當電力電子開關出現故障結果為開路時，仍可以按常規有載分接開關使用。該方案在切 換過程中仍然存在拉弧過程，無法實現有載分接開關的無弧化。
【發明內容】
[0014] (一）要解決的技術問題
[0015] 本發明要解決的技術問題是如何實現變壓器有載切換過程的無弧化，同時在切換 過程中出現短路或開路的情況能夠不損壞器件，及時停止切換過程。
[0016] (二）技術方案
[0017] 為了解決上述技術問題，本發明提供了一種變壓器一體式無弧有載分接開關，包 括與變壓器抽頭連接的靜觸頭、與變壓器出線端子連接的由電機驅動的動觸頭，其還包括 控制回路；
[0018] 所述動觸頭包括一端與出線端子連接的第一雙向開關支路、直通觸頭、第二雙向 開關支路；所述第一開關支路和第二雙向開關支路均由兩只電力電子開關組合連接后，并 聯一個緩沖電路，再與一個熔斷器串聯而成；
[0019] 所述控制回路包括觸發單元以及檢測單元；所述檢測單元檢測所述出線端子流過 的電流、所述直通觸頭的電流、所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路的電流和壓降以 及相鄰兩個靜觸頭的壓降，并將得到的數據計算后向所述觸發單元下發控制指令，由所述 觸發單元為所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路的電力電子開關提供觸發信號。
[0020] 優選地，所述第一開關支路和第二雙向開關支路之間并聯緩沖電路。
[0021] 優選地，所述緩沖電路為一電容或阻容電路。
[0022] 優選地，動觸頭移動過程中，所述第一雙向開關支路、直通觸頭、第二雙向開關支 路依次與所述每一個靜觸頭的連接。
[0023] 優選地，所述還包括控制電源單元，所述控制電源單元以所述相鄰兩個靜觸頭的 壓降作輸入級電壓，并且為所述控制回路供電。
[0024] 優選地，還包括另外一組與變壓器抽頭連接的靜觸頭，所述另外一組靜觸頭的其 中相鄰兩個觸頭的壓降為所述控制電源單元供電。
[0025] 優選地，所述控制回路還包括通訊單元和電機驅動單元，由所述通訊單元將所述 檢測單元檢測的數據上傳給上位機，由所述上位機控制驅動電機單元，驅動所述動觸頭動 作。
[0026] 優選地，所述控制電源單元通過其內部的隔離與變換電路將輸入的級電壓轉換為 直流電壓，通過放電模塊為所述控制回路供電，同時為其內部的充電模塊充電；所述控制電 源單元的輸入級電壓為零時，通過所述放電模塊為所述充電模塊為所述控制回路供電。
[0027] 優選地，所述電力電子開關采用晶閘管的半控器件或IGBT、M0SFET的全控器件。
[0028] 優選地，所述電力電開關采用晶閘管的半控器件時，兩只電力電子開關的組合連 接形式為反并聯連接；所述電力電子開關采用IGBT、M0SFET的全控器件時，兩只電力電子 開關的組合連接形式為反串聯連接。
[0029] (三）有益效果
[0030] 本發明提供了一種變壓器一體式無弧有載分接開關，本發明通過使用雙向開關以 及對雙向開關的觸發時序控制，實現了有載分接開關的無弧切換，防止了雙向開關發生故 障時導致事故擴大，保證了控制回路的可靠供電，并且結構簡單、工作可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的電路 圖；
[0033] 圖2為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的控制 回路的結構不意圖；
[0034] 圖3為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的控制 電源單元的結構示意圖；
[0035] 圖4a_4e為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的 切換開關的動觸頭D1由R1A切換到R2A過程的狀態圖；
[0036] 圖5a_5c為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的 另外一組靜觸頭為控制電源單元供電的狀態圖；
[0037] 圖6a_6d為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的 電子開關時序控制狀態圖。
[0038] 圖7為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的立體 圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發 明，但不能用來限制本發明的范圍。
[0040] 圖1為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的電路 圖；所述開關包括與變壓器抽頭連接的靜觸頭、與變壓器出線端子連接的由電機驅動的動 觸頭D1，其還包括控制回路。所述動觸頭D1包括一端與出線端子連接的第一雙向開關支 路、直通觸頭、第二雙向開關支路；所述第一開關支路和第二雙向開關支路均由兩只電力電 子開關組合連接后，并聯一個緩沖電路，再與一個熔斷器串聯而成。所述第一開關支路和第 二雙向開關支路之間并聯緩沖電路C3。
[0041] 在1圖中L、N分別代表變壓器繞組進線和出線端子；本實施例中電力電子開關 采用絕緣柵雙極型晶體管，英文全稱為Insulated Gate Bipolar Transistor,英文簡寫 IGBT，由兩只IGBT反串聯構成雙向開關，每一雙向開關兩端并聯一個緩沖電路，再與一個 熔斷器串聯形成雙向開關支路，即第一單向開關S11、第二單向開關S12、緩沖電路C1和熔 斷器Ml構成第一雙向開關支路S1，而第三單向開關S21、第四單向開關S22、緩沖電路C2和 熔斷器M2構成第二雙向開關支路S2。所述緩沖電路的作用為：雙向開關斷開瞬間，電流回 路中電感部分會形成過電壓，緩沖電路此時對雙向開關支路起到保護作用。所述熔斷器的 作用為：當雙向開關支路故障結果為短路時，若繼續切換熔斷器會熔斷以避免繞組短路，完 成該次切換后，將故障信號通過控制回路上傳至上位機，并禁止操作。當雙向開關支路故障 結果為開路時，將引起負載開路，經控制回路中的檢測單元計算后可識別此故障，并禁止繼 續操作。以以圖4的過程為例，如果S21出現開路故障時，在4c狀態下，S21被施加觸發信 號后，由于S21已經開路，所以第二雙向開關支路S2仍然是斷開的，切換繼續進行，第一雙 向開關S1將關斷，此時會造成負載開路，在S2兩端uS2瞬間增大，形成過電壓，作為故障識 別信號；如果S22短路且此時i〈0,在切換至4b的時刻，級電壓經過靜觸頭R1A，直通觸頭K， 第二雙向開關支路S2和靜觸頭R2A構成通路，此時，繞組相當于短路，所述直通觸頭K的電 流iK瞬間增大，形成過電流，作為故障識別信號，其余故障識別信號與此類似。
[0042] 所述電力電子開關正向可承受高電壓，反向不承受電壓，與之反并聯一只二極管， 構成單向開關，將雙只單向開關反串聯構成雙向開關。以第一單向開關S11和第二單向開 關S12構成的第一雙向開關支路S1為例，當不施加觸發信號時，兩只單向開關都處于關斷 狀態，該雙向開關支路處于斷態；當第一單向開關S11承受正電壓時，向第一單向開關S11 施加觸發信號，該單向開關與第二單向開關S12的二極管構成通路，即第一雙向開關支路 S1導通；當第二單向開關S12承受正電壓時，向第二單向開關S12施加觸發信號，該單向開 關與第一單向開關S11的二極管構成通路，即第一雙向開關支路S1導通；如果承受正電壓 的單向開關沒有施加觸發信號，而向反串聯的另一只單向開關施加觸發信號，所述雙向開 關支路也不能導通；當第一單向開關S11和第二單向開關S12同時施加觸發信號時，無論電 壓方向如何，所述雙向開關支路處于通態。
[0043] 本實施例中所述一種變壓器一體式無弧有載分接開關還包括一組與變壓器抽頭 連接的靜觸頭，另外兩個動觸頭D2、D3以及控制電源單元；所述兩組靜觸頭分別為A組靜觸 頭和B組靜觸頭。所述A組靜觸頭包括R1A、R2A、R3A等靜觸頭，B組靜觸頭包括RIB、R2B、 R3B等靜觸頭。所述動觸頭D2、D3與所述B組靜觸頭的兩個相鄰的靜觸頭連接，同時為控 制電源單元供電。A組靜觸頭R1A、R2A等靜觸頭隨著動觸頭D1的移動與位于動觸頭上的 第一雙向開關支路S1、直通觸頭K和第二雙向開關支路S2依次連接，所述觸頭D2與D3在 移動過程中與B組RIB、R2B、R3B等靜觸頭依次連接。
[0044] 圖2為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的控制 回路的結構示意圖，所述控制回路包括觸發單元以及檢測單元；所述檢測單元檢測所述出 線端子流過的電流i、直通觸頭電流iK、所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路的電流 和壓降iSl、iS2、uSl、uS2以及動觸頭D2、D3之間的壓降％，并將得到的數據計算后向所 述觸發單元下發控制指令，由所述觸發單元為所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路 的電力電子開關提供觸發信號。所述控制回路還包括電源、通訊單元和電機驅動單元，所述 電源為控制回路各部分供電；所述通訊單元包括第一通訊單元、第二通訊單元、第三通訊單 元；第一通訊單元用于與上位機進行通訊，上傳檢測單元檢測的數據，并接收上位機下發的 調檔控制指令；第二通訊單元用于第三通訊單元上傳檢測單元檢測的數據；電機驅動單元 用于對動觸頭D1、D2、D3進行控制，運動到目的位置；所述觸發單元根據檢測單元發出觸發 信號對雙向開關支路的電力電子開關進行時序控制，實現有載分接開關的無弧切換。所述 檢測單元檢測雙向開關支路的工作狀態，有故障時通過第三通訊單元向上位機發送故障信 號，并停止切換過程。
[0045] 圖3為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的控制 電源單元的結構示意圖；所述控制電源單元包括兩種狀態，當第二動觸頭D2與第三動觸頭 D3處于第一狀態時，輸入級電壓為％，輸出端UDai為24V直流電壓，為控制回路供電。控制 電源單元內部的隔離與變換電路將級電壓轉換為直流電，由于根據變壓型號的不同，級電 壓的電壓值從數百到數千不等，考慮絕緣要求，所述電壓轉換裝置可以采用工頻隔離或高 頻隔離電源技術，高頻隔離技術相對于工頻隔離體積較小，易于安裝。轉換后的直流電流經 充電模塊，為儲能介質充電的同時通過放電模塊在輸出端輸出24V直流電，其中儲能介質 可以采用超級電容器或蓄電池。當動觸頭D2和動觸頭D3在切換過程中處于第二狀態時，即 控制電源模塊的輸入級電壓為零，儲能介質放電，通過放電模塊在輸出端輸出24V直流電， 保證了控制回路的可靠供電。
[0046] 下面對動觸頭D1的切換過程進行說明：
[0047] 動觸頭D1由A組靜觸頭R1A切換至R2A，同時動觸頭D2由B組靜觸頭R1B切換至 R2B、動觸頭D3由B組靜觸頭R2B切換至R3B，或，A組靜觸頭R2A切換至R1A，動觸頭D2由 B組靜觸頭R2B切換至R1B、動觸頭D3由B組靜觸頭R3B切換至R2B。設穩態時動觸頭D1 中直通觸頭K與A組靜觸頭R1A連接，負載電流經繞組進線端L、繞組、A組靜觸頭R1A，并 經直通動觸頭K連接至出線端子N，從而構成電流通路。動觸頭D2與B組靜觸頭R1B連接， 動觸頭D3與B組靜觸頭R2B連接，為控制電源單元輸入端提供電壓。假設此時收到上位機 指令，將有載分接開關由A組靜觸頭R1A切換至R2A，動觸頭D1的移動過程如圖4a-4e，第 二動觸頭D2與第三動觸頭D3的移動過程如圖5a-5c，此處為了簡化，只表示出了切換開關 部分。
[0048] 當直通觸頭K由靜觸頭R1A移動至靜觸頭R2A位置，機械動作是一個連續過程，所 用時間為毫秒數量級。在此移動過程中，第一雙向開關支路S1的第一單向開關S11和第二 單向開關S12以及第二雙向開關支路S2的第三單向開關S21和第四單向開關S22通過一定 的時序配合，實現由靜觸頭R1至靜觸頭R2的無弧切換，電子開關的開關時間在微秒量級， 完全可以在機械移動過程中完成切換。
[0049] 本發明中電氣切換過程必須在機械過程的不同移動位置時控制雙向開關的斷合， 并且斷合過程必須依據一定的時序，以避免負載開路或繞組短路。
[0050] 如圖4a，此處僅取相鄰的兩個靜觸頭R1A、R2A為例，其他切換過程分析與之相同。 直通觸頭K與靜觸頭R1A的一端連接，并且第一雙向開關支路S1和第二雙向開關支路S2 不與靜觸頭R1A和靜觸頭R2A連接，此時所有四只電力電子開關都處于關斷狀態。檢測單 元檢測到直通觸頭K的電流iK的方向，移動的同時檢測第一雙向開關支路S1和第二雙向 開關支路S2兩端承受的電壓uSl和uS2,如果檢測到S2承受級電壓，則動觸頭是由靜觸 頭R1A向R2A切換，然后根據iK的方向觸發單向開關之路，所述檢測單元檢測到直通觸頭K 的電流iK，當iK>0時，觸發第一單向開關S11，使第一雙向開關支路S1導通；當iK〈0時，觸 發第二單向開關S12,使第一雙向開關支路S1導通；此時直通觸頭K與靜觸頭R1A連接，由 于直通觸頭K電阻小，雖然第一單向開關S11和第二單向開關S12已導通，但是負載電流仍 然從直通動觸頭K流過。如果檢測到S1承受級電壓U0,則動觸頭是由靜觸頭R2A向R1A切 換的，根據iK的方向觸發單向開關，所述檢測單元檢測到直通觸頭K的電流iK，當iK>0時， 觸發第三單向開關S21，使第二雙向開關支路S2導通；當iK〈0時，觸發第二單向開關S22， 使第二雙向開關支路S2導通。
[0051] 隨著動觸頭D1移動，當移動至圖4c位置時，第一雙向開關支路S1和第二雙向開 關支路S2分別連接靜觸頭R1A和靜觸頭R2A，此時是切換開關動作的關鍵環節，在此實現 繞組抽頭的無弧切換，并避免負荷開路或繞組短路。由圖4b狀態到圖4c狀態的移動過程 中，在第二雙向開關支路S2沒有與靜觸頭R2A連接時，由于第二雙向開關支路S2處于浮空 狀態，開關電壓降為零；當動觸頭D1移動到圖4c狀態時，由于第二雙向開關支路S2處于斷 態，必然承受靜觸頭R1A與R2A之間的繞組級電壓％，通過判斷第二雙向開關支路S2兩端 是否承受電壓作為第二雙向開關支路S2與靜觸頭R2A連接的判據，從而省去了機械位置判 斷機構。當控制回路中檢測單元檢測到第二雙向開關支路S2承受電壓時，即開始由第一雙 向開關支路S1向第二雙向開關支路S2的切換過程，需要負載電流的方向數據，設電流從A 組靜觸頭流向第一動觸頭D1為正，即電流i>0,反之i〈0。根據負載電流方向和切換開關方 向，即由第一雙向開關支路S1切換至第二雙向開關支路S2還是由第二雙向開關支路S2切 換至第一雙向開關支路S2,共有4種工況，如圖6a-6d所示。
[0052] 圖6a和圖6b表示由第一雙向開關支路S1向第二雙向開關支路S2的切換過程， 圖6c和圖6d表示由第二雙向開關支路S2向第一雙向開關支路S1的切換過程，下面以圖 6a為例解釋該切換過程，該工況為電流i>0,且由第一雙向開關支路S1切向第二雙向開關 支路S2。
[0053] 當動觸頭D處于圖4c所示位置時，第一單向開關S11和第二單向開關S12是導通 的，此時第二雙向開關支路S2承受級電壓U0,負載電流流經第一單向開關S11的開關管與 第二單向開關S12的二極管，即圖6a中tl時刻之前的狀態；在tl時刻關斷第二單向開關 S12,并不影響負載電流的流通，延時一定時間至t2,例如3微秒以確保第二單向開關S12可 靠關斷；在t2時刻開通第三單向開關S21，此時負載電流流經兩條支路，包括第一單向開關 S11的開關管和第二單向開關S12的二極管作為一條支路，第三單向開關S21的開關管和第 四單向開關S22的二極管作為另一支路，確保了切換過程中繞組不短路，負載不開路，延時 一定時間至t3以確保電流i降至零；在t3時刻關斷第一單向開關S11，負載電流全部轉移 到第二雙向開關支路S2上，延時至t4以確保第一單向開關S11可靠關斷，此時負載電流流 經第三單向開關S21的開關管和第四單向開關S22的二極管；在t4時刻開通第四單向開關 S22,至此，第一雙向開關支路S1完全關斷，第二雙向開關支路S2完全開通。負載電流全部 轉移到第二雙向開關支路S2時，動觸頭D1繼續移動，第一雙向開關支路S1與靜觸頭R1A 斷開時，不會引起負載開路，起到了消弧的作用。
[0054] 在圖4c切換過程中，第一雙向開關支路S1關斷的瞬間，由于電感中電流不能突 變，變壓器切除部分的繞組中會形成過電壓，此時緩沖電路C3形成通路，對S1支路上雙向 開關起到保護作用。
[0055] 動觸頭D1移動到如圖4d位置時，直通觸頭K和第二雙向開關支路S2均與靜觸頭 R2A連接，由于直通觸頭K的電阻遠小于第二雙向開關支路S2,電流轉移至直通觸頭K，當檢 測到第二雙向開關支路S2電流i S2突然減小至接近零時，即可判斷直通觸頭已經于靜觸頭 R2A連通，此時由觸發單元下發觸發信號關斷第二雙向開關支路S2。
[0056] 動觸頭D移動至圖4e位置時，第一雙向開關支路S1和第二雙向開關支路S2與靜 觸頭R1A和靜觸頭R2A都斷開，只有直通觸頭K與靜觸頭R2A連接，至此一個切換過程全部 完成。
[0057] 其余三種工況工作原理基本相同，參考圖6b_6d即可理解，不再重復。
[0058] 圖5為動觸頭D2和動觸頭D3的移動過程，同一驅動電機驅動三個動觸頭同時動 作，初始狀態為觸頭D2與靜觸頭R1B連接，動觸頭D3與靜觸頭R2B連接，如圖5a所示，此 時-控制電源單元輸入端輸入級電壓％，當切換至圖5b狀態時，第二動觸頭D2與第三動觸 頭D3均不與任何靜觸頭連接，此時控制電源單元輸入端無輸入，使用內部儲能介質放電， 為控制回路提供電源，當動觸頭D1切換至圖4e狀態的同時，動觸頭D2與動觸頭D3切換至 圖5c狀態，此時控制電源單元輸入端輸入級電壓％，至此，動觸頭D2與動觸頭D3的一個切 換過程全部完成。
[0059] 圖7為為本發明的一個較佳實施例的一種變壓器一體式無弧有載分接開關的立 體圖，上層為B組靜觸頭、動觸頭D2和動觸頭D3以及控制電源單元部分，下層為A組靜觸 頭和動觸頭D1部分，切換開關驅動電機同時驅動三個動觸頭進行切換。
[0060] 根據上述實施例圖6b-6d給出的采用全控器件時的工作時序，可類比設計出采用 半控器件時的控制時序，不再重復。
[0061] 上述過程以單相繞組為例解釋了本發明的工作原理和基本構成，圖1所示的結構 可經過簡單擴展，便可用于三相結構，三相有載調壓變壓器的抽頭有三相星形中性點抽頭、 角形接線端部抽頭和角形接線中間抽頭等結構，無論哪種結構，都不影響本發明的使用。
[0062] 以上所述僅是本發明的實施方式，應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來 說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應 視為本發明的保護范圍。
[0063] 本發明通過使用雙向開關以及對雙向開關的觸發時序控制，實現了有載分接開關 的無弧切換，防止了雙向開關發生故障時導致事故擴大，保證了控制回路的可靠供電，并且 結構簡單、工作可靠。
[0064] 以上實施方式僅用于說明本發明，而非對本發明的限制。盡管參照實施例對本發 明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本發明的技術方案進行各種組合、 修改或者等同替換，都不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要 求范圍當中。
【權利要求】
1. 一種變壓器一體式無弧有載分接開關，包括與變壓器抽頭連接的靜觸頭、與變壓器 出線端子連接的由電機驅動的動觸頭，其特征在于，還包括控制回路； 所述動觸頭包括一端與出線端子連接的第一雙向開關支路、直通觸頭、第二雙向開關 支路；所述第一開關支路和第二雙向開關支路均由兩只電力電子開關組合連接后，并聯一 個緩沖電路，再與一個熔斷器串聯而成； 所述控制回路包括觸發單元以及檢測單元；所述檢測單元檢測所述出線端子流過的電 流、所述直通觸頭的電流、所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路的電流和壓降以及相 鄰兩個靜觸頭的壓降，并將得到的數據計算后向所述觸發單元下發控制指令，由所述觸發 單元為所述第一雙向開關支路、第二雙向開關支路的電力電子開關提供觸發信號。
2. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述第 一雙向開關支路和第二雙向開關支路之間并聯緩沖電路。
3. 根據權利要求1或2所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述 緩沖電路為一電容或阻容電路。
4. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，動觸頭 移動過程中，所述第一雙向開關支路、直通觸頭、第二雙向開關支路依次與所述每一個靜觸 頭的連接。
5. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，還包括 控制電源單元，所述控制電源單元以所述相鄰兩個靜觸頭的壓降作輸入級電壓，并且為所 述控制回路供電。
6. 根據權利要求5所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，還包括 另外一組與變壓器抽頭連接的靜觸頭，所述另外一組靜觸頭的其中兩個相鄰靜觸頭的壓降 為所述控制電源單元供電。
7. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述控 制回路還包括通訊單元和電機驅動單元，由所述通訊單元將所述檢測單元檢測的數據上傳 給上位機，由所述上位機控制驅動電機單元，驅動所述動觸頭動作。
8. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述控 制電源單元通過其內部的隔離與變換電路將輸入的級電壓轉換為直流電壓，通過放電模塊 為所述控制回路供電，同時為其內部的充電模塊充電；所述控制電源單元的輸入級電壓為 零時，通過所述放電模塊為所述充電模塊為所述控制回路供電。
9. 根據權利要求1所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述電 力電子開關采用晶閘管的半控器件或IGBT、MOSFET的全控器件。
10. 根據權利要求9所述的一種變壓器一體式無弧有載分接開關，其特征在于，所述電 力電開關采用晶閘管的半控器件時，兩只電力電子開關的組合連接形式為反并聯連接；所 述電力電子開關采用IGBT、MOSFET的全控器件時，兩只電力電子開關的組合連接形式為反 串聯連接。
【文檔編號】H01H1/56GK104157491SQ201410329061
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】杜海江, 程林 申請人:中國農業大學