一種旁路輔助的有載分接開關及其方法
【專利摘要】本發明涉及一種分接選擇器與切換器只需短暫承受負荷電流的旁路輔助的有載分接開關及其方法。選擇器設有與變壓器分接頭一一對應連接的開關；選擇器輸出端分為兩組，與切換器兩個對應的輸入端連接，變壓器分接頭也對應的分為兩組；切換器兩輸出端共同連接后作為旁路輔助的有載分接開關的輸出端，切換器各輸入端與對應輸出端間分別設有相應的開關；它還包括主開關，主開關的各開關的輸入端與變壓器分接頭一一連接，輸出端共同連接后與切換器輸出端連接；控制電路控制選擇器和切換器的相應開關導通和關閉形成與主開關配合的旁路，與主開關一起，進行兩組變壓器分接頭中任意一組中的一個變壓器分接頭切換到另一組中的任意一個變壓器分接頭。
【專利說明】一種旁路輔助的有載分接開關及其方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統送變電【技術領域】，特別涉及一種旁路輔助的有載分接開關及 其方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統的運行方式隨時會發生變化，運行方式的變化會引起母線電壓的變動。 電力系統對母線電壓的變動范圍有嚴格的要求，因此，需要調節母線電壓的技術，其中改變 變壓器分接頭的方式進行電壓調節最直接。但是，在電力系統輸送負荷的過程中，不停電地 改變變壓器分接頭，要求使用技術含量很高的有載分接開關。
[0003] 目前世界上的有載分接開關都由分接選擇器和切換器兩部分串行連接組成，選擇 器選擇調壓變壓器分接頭后，由切換器實現分接頭的有載切換。由于分接選擇器和切換器 串聯連接在負荷電流回路中，分接選擇器與切換器中的開關需要承受長期流過負荷電流， 開關制造成本商。另外，承受：負荷電流的開關有接觸電阻，開關串聯越多，接觸電阻越大，不 利于電力系統安全運行。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就是為了解決上述問題，提供一種分接選擇器與切換器只需短暫承 受負荷電流的旁路輔助的有載分接開關及其方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0006] -種旁路輔助的有載分接開關，它包括選擇器、切換器以及控制電路，選擇器設 有與變壓器分接頭數量相同的輸入端并與變壓器分接頭一一對應連接；選擇器輸出端分 為兩組，分別與切換器兩個對應的輸入端連接，同時變壓器分接頭也對應的分為兩組；切 換器兩輸出端共同連接后作為旁路輔助的有載分接開關的輸出端，切換器各輸入端與對應 輸出端間分別設有相應的開關；控制電路控制選擇器和切換器中的各開關；它還包括主開 關，主開關由數量與變壓器分接頭數量相同的開關組成，各開關的輸入端也與變壓器分接 頭一一連接，輸出端共同連接后與切換器輸出端一并作為旁路輔助的有載分接開關的輸出 端；控制電路與主開關連接，控制其中的各開關；
[0007] 控制電路控制選擇器和切換器的相應開關導通和關閉形成與主開關配合的旁路， 與主開關一起，進行兩組變壓器分接頭中任意一組中的一個變壓器分接頭切換到另一組中 的任意一個變壓器分接頭。
[0008] 所述選擇器的開關、切換器的開關以及主開關的各開關均順序編號。
[0009] 所述選擇器開關中的單數開關一端共同連接切換器單數輸入端，選擇器的雙數開 關一端共同連接后接切換器的雙數輸入端。
[0010] 一種旁路輔助的有載分接開關的工作方法，具體步驟為：
[0011] (1)將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉 合開關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構 成負荷電流通道；
[0012] (2)將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合；
[0013] (3)斷開主開關的所有開關；
[0014] (4)切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關 旁路轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路；
[0015] (5)主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合；
[0016] (6)旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
[0017] 另一種旁路輔助的有載分接開關的工作方法，具體步驟為：
[0018] (1)將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉 合開關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構 成負荷電流通道；
[0019] (2)斷開主開關的所有開關；
[0020] (3)將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合；
[0021] (4)切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關 旁路轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路；
[0022] (5)主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合；
[0023] (6)旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
[0024] 另一種旁路輔助的有載分接開關的工作方法，具體步驟為：
[0025] (1)將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉 合開關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構 成負荷電流通道；
[0026] (2)將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合；同時斷開主開關的 所有開關；
[0027] (3)切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關 旁路轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路；
[0028] (4)主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合；
[0029] (5)旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
[0030] 本發明的有益效果是：分接選擇器與切換器處于有載分接開關旁路位置，只在切 換分接頭短暫時間內承受負荷電流，有利于分接選擇器與切換器采用電力電子器件，提高 有載分接開關性能。旁路輔助的有載分接開關每一條負荷電流回路只有主開關中一個觸點 需要長期承受負荷電流，開關制造成本低。負荷電流回路接觸電阻小，有利于電力系統安全 運行。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031] 圖1表示傳統的有載分接開關。
[0032] 圖2表示一種旁路輔助的有載分接開關。
[0033] 其中，1.傳統選擇器，2.傳統切換器，3.控制電路I，4.主開關，5.新型選擇器， 6.新型切換器，7.控制電路II。
[0034] 具體實施方例：
[0035] 下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。
[0036] 圖1為傳統的三分接頭有載分接開關的原理結構與連接方式。選擇三分接頭有載 分接開關進行分析，是為了表述方便；本實施例的分析方法與結論可適用于更多分接頭的 有載分接開關。
[0037] 傳統有載分接開關由傳統分接選擇器1和傳統切換器2串行連接組成。傳統選擇 器1的輸入端Ml、M2、M3分別順序連接調壓變壓器T1的分接頭，傳統選擇器1的三個輸入 端子分別順序連接傳統選擇器1內部三個開關燈-1、1(1-2、1(1-3，傳統選擇器1內部單數開 關的另一端共同連接選擇器單數輸出端子，選擇器內部雙數開關的另一端共同連接選擇器 雙數輸出端子。傳統選擇器1單數輸出端子與傳統切換器2的單數輸入端子連接，傳統選擇 器1雙數輸出端子與傳統切換器2的雙數輸入端子連接，傳統切換器2單數輸入端子連接 切換器內部一個單數開關K2-1，切換器雙數輸入端子連接切換器內部一個雙數開關K2-2， 切換器單數開關與雙數開關的另一端共同連接切換器輸出端子M4。傳統切換器2的輸出端 子M4連接電力系統。
[0038] 傳統選擇器1開關K1-1、開關K1-2、開關K1-3,傳統切換器2開關K2-1、開關K2-2 的開關狀態，受控制電路13控制。
[0039] 電力系統正常運行時，開關Κ1-1、Κ1-2、Κ1_3之一（例如：K1-1)閉合，其它開關斷 開；與閉合開關連接的切換器開關（Κ2-1)閉合，切換器另一個開關斷開。調壓變壓器Τ1的 負荷電流經傳統分接選擇器1和傳統切換器2中閉合的開關（K1-UK2-1)。
[0040] 如果調壓變壓器Τ1分接頭需要從Ml調節到M2,控制電路13控制傳統選擇器1和 傳統切換器2中的開關順序動作。傳統選擇器1選擇與M2連接的開關K1-2進行閉合操作。 傳統選擇器1操作完畢，傳統切換器2從單數開關K2-1閉合、雙數開關K2-2斷開，切換為 單數開關K2-1斷開、雙數開關K2-2閉合。傳統切換器2切換完畢，傳統選擇器1開關K1-1 斷開。有載分接開關整組復歸，為下一次操作作準備。調壓變壓器T1的負荷電流經傳統分 接選擇器1和傳統切換器2中閉合的開關（Κ1-2、Κ2-2)。
[0041] 傳統選擇器1開關1(1-1、1(1-2、1(1-3，傳統切換器2開關1(2-1、開關1(2-2都有可能 長期流過負荷電流，因此都是觸頭容量較大、成本較高的開關。
[0042] 為本發明一種旁路輔助的有載分接開關，它含有主開關4回路以及旁路。新型選 擇器5與新型切換器6串行連接構成旁路。主開關4由Ν個順序排列的開關組成，Ν個開 關的一端分別連接一種旁路輔助的有載分接開關的Ν個輸入端（Ν等于一種旁路輔助有載 分接開關的分接頭數），Ν個開關的另一端連接在一起，作為一種旁路輔助的有載分接開關 的輸出端。新型選擇器5由Ν個順序排列的開關組成，Ν個開關的一端分別順序連接主開 關4的Ν個輸入端，新型選擇器5有兩個輸出端子，一個輸出端子稱為單數輸出端子，另一 個輸出端子稱為雙數輸出端子；新型選擇器5單數開關的另一端共同連接新型選擇器5單 數輸出端子，新型選擇器5雙數開關的另一端共同連接新型選擇器5的雙數輸出端子；新型 切換器6有兩個輸入端子，一個輸出端子，一個輸入端子稱為單數端子，另一個輸入端子稱 為雙數端子；新型選擇器5單數輸出端子與新型切換器6單數輸入端子連接，新型選擇器5 雙數輸出端子與新型切換器6雙數輸入端子連接，新型切換器6輸出端子連接主開關4的 輸出端。
[0043] 新型切換器6單數輸入端子與輸出端子之間連接有開關，新型切換器6雙數輸入 端子與輸出端子之間連接有開關。
[0044] 主開關4、新型選擇器5、新型切換器6中的開關受控制電路117控制。
[0045] -種旁路輔助的三分接頭的有載分接開關的原理結構與連接方式如圖2所示。主 開關4的三個開關Κ4-1、Κ4-2、Κ4-3的一端分別連接一種旁路輔助的有載分接開關的三個 輸入端Ml、M2、M3。輸入端Ml、M2、M3分別順序連接調壓變壓器Τ1的分接頭。開關Κ4-1、 K4-2、K4-3的另一端連接在一起后，連接一種旁路輔助的有載分接開關的輸出端M4。新型 選擇器5的三個開關1(5-1、1(5-2、1(5-3的一端分別連接主開關4的三個輸入端組』2、皿3。 新型選擇器5單數開關K5-1、K5-3的另一端共同連接新型選擇器5單數輸出端子，新型選 擇器5雙數開關K5-2的另一端連接新型選擇器5雙數輸出端子。新型選擇器5單數輸出 端子與新型切換器6單數輸入端子連接，新型選擇器5雙數輸出端子與新型切換器6雙數 輸入端子連接，新型切換器6輸出端子連接主開關4的輸出端M4。新型切換器6單數輸入 端子與輸出端子之間連接有開關K6-1，新型切換器6雙數輸入端子與輸出端子之間連接有 開關K6-2。
[0046] 開關1(4-1、1(4-2、1(4-3、1(5-1、1(5-2、1(5-3、1(6-1、1(6-2受控制電路117控制。
[0047] 電力系統正常運行時，主開關4中只有一個開關閉合，其它開關斷開。新型選擇器 5與新型切換器6中的開關全部斷開。以圖2為例，開關K4-1閉合，其它開關斷開。
[0048] 一種旁路輔助的有載分接開關進行分接頭調節操作時（例如：調壓變壓器T1分接 頭需要從Ml調節到M2)，一種旁路輔助的有載分接開關調節分接頭的工作方法是：（1)與主 開關4中閉合的開關K4-1相連接的新型選擇器5中的開關K5-1閉合。（2)與新型選擇器 5閉合開關K5-1串行連接的新型切換器6開關K6-1閉合，建立一條旁路。旁路與主開關4 回路并聯，共同構成負荷電流通道。（3)新型選擇器5中選擇與需要調節的調壓變壓器分 接頭M2連接的開關K5-2閉合。（4)主開關4中的所有開關斷開。開關K4-1斷開過程無 電弧。負荷電流經旁路在端點Ml和M4之間流通。（5)新型切換器6單數開關與雙數開關 進行有載切換操作。在負荷電流不中斷條件下進行開關切換操作。新型切換器6從單數開 關K6-1閉合、雙數開關K6-2斷開，切換為單數開關K6-1斷開、雙數開關K6-2閉合。負荷 電流經旁路在端點M2和M4之間流通。（6)主開關4中與需要調節的調壓變壓器分接頭M2 連接的開關K4-2閉合。旁路與主開關4回路并聯，共同構成負荷電流通道。（7)新型選擇 器5、新型切換器6中的所有開關都斷開；開關K5-1、K5-2、K6-2斷開過程無電弧。負荷電 流經主開關4中開關K4-2在端點M2和M4之間流通。（8) -種旁路輔助的有載分接開關整 組復歸，為下一次操作作準備。
[0049] 可以看出，步驟（3)還可以移到步驟（1)，步驟（2)，步驟（5)之前；步驟（3)也可 以與步驟（1)，步驟（2)，步驟（4)同時進行。
[0050] 電力系統長期運行負荷電流流經開關觸點時有接觸電阻。在傳統有載分接開關 中，負荷電流須經過兩個開關主觸點；在一種旁路輔助的有載分接開關中，負荷電流只經過 一個開關主觸點。可見，一種旁路輔助的有載分接開關電流回路接觸電阻小，運行性能優于 傳統有載分接開關。
[0051] 一種旁路輔助的有載分接開關只有主開關4中的Κ4-1、Κ4-2、Κ4-3需要長期流通 大容量負荷電流，制造成本較高。新型選擇器5與和新型切換器6中的開關都是短時（小 于1秒）承受負荷電流，可以選用容量較小、價格較低的開關。特別是新型選擇器5與和新 型切換器6中的開關可以采用晶閘管開關電路實現；晶閘管開關動作快速，動作時間容易 控制，可以進一步提商有載分接開關性能。
[0052] 對于三分接頭傳統有載分接開關，需要五只價格較高的開關Kl-1、Kl-2、K1-3、 K2-1、K2-2 ;對于一種旁路輔助的三分接頭有載分接開關，只需要三只價格較高的開關 K4-1、K4-2、K4-3。可見，一種旁路輔助的三分接頭有載分接開關的制造成本低于傳統有載 分接開關；尤其是調壓變壓器分接頭較少的應用情況。
[0053] 一種旁路輔助的有載分接開關可以采用CN2012105791965, CN2013105976862技 術。
[0054] 本發明的一種旁路輔助的有載分接開關及其方法可用現有技術設計制造，完全可 以實現。有廣闊應用前景。
【權利要求】
1. 一種旁路輔助的有載分接開關，它包括選擇器、切換器以及控制電路，選擇器設有 與變壓器分接頭數量相同的輸入端并與變壓器分接頭一一對應連接；選擇器輸出端分為兩 組，分別與切換器兩個對應的輸入端連接，同時變壓器分接頭也對應的分為兩組；切換器兩 輸出端共同連接后作為旁路輔助的有載分接開關的輸出端，切換器各輸入端與對應輸出端 間分別設有相應的開關；控制電路控制選擇器和切換器中的各開關；其特征是，它還包括 主開關，主開關由數量與變壓器分接頭數量相同的開關組成，各開關的輸入端也與變壓器 分接頭一一連接，輸出端共同連接后與切換器輸出端一并作為旁路輔助的有載分接開關的 輸出端；控制電路與主開關連接，控制其中的各開關； 控制電路控制選擇器和切換器的相應開關導通和關閉形成與主開關配合的旁路，與主 開關一起，進行兩組變壓器分接頭中任意一組中的一個變壓器分接頭切換到另一組中的任 意一個變壓器分接頭。
2. 如權利要求1所述的旁路輔助的有載分接開關，其特征是，所述選擇器的開關、切換 器的開關以及主開關的各開關均順序編號。
3. 如權利要求2所述的旁路輔助的有載分接開關，其特征是，所述選擇器開關中的單 數開關一端共同連接切換器單數輸入端，選擇器的雙數開關一端共同連接后接切換器的雙 數輸入端。
4. 權利要求1-3任一所述的旁路輔助的有載分接開關的工作方法，其特征是，具體步 驟為： (1) 將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉合開 關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構成負 荷電流通道； (2) 將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合； (3) 斷開主開關的所有開關； (4) 切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關旁路 轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路； (5) 主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合； (6) 旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
5. 權利要求1-3任一所述的旁路輔助的有載分接開關的工作方法，其特征是，具體步 驟為： (1) 將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉合開 關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構成負 荷電流通道； (2) 斷開主開關的所有開關； (3) 將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合； (4) 切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關旁路 轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路； (5) 主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合； (6) 旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
6. 權利要求1-3任一所述的旁路輔助的有載分接開關的工作方法，其特征是，具體步 驟為： (1) 將選擇器中與正在工作的變壓器分接頭連接的開關閉合，再將與該選擇器閉合開 關所在組對應的切換器開關也閉合，形成一個與主開關閉合開關并聯的旁路，共同構成負 荷電流通道； (2) 將選擇器中與欲轉換到的變壓器分接頭連接的開關閉合；同時斷開主開關的所有 開關； (3) 切換器開關進行有載切換，兩切換器開關開閉狀態互換，完成由原變壓器開關旁路 轉換到新的欲轉化后的變壓器開關旁路； (4) 主開關中與欲轉換到的變壓器分接頭對應的開關閉合； (5) 旁路開關全部斷開，完成整個切換過程。
【文檔編號】H03K17/72GK104113317SQ201410260264
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月12日 優先權日:2014年6月12日
【發明者】李曉明 申請人:山東大學