一種基于二極管無弧開關的變壓器有載調壓方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于變壓器技術領域，具體是關于無弧開關的變壓器調壓技術，本發(fā)明中尤指基于二極管和高速真空開關串聯(lián)組合的混合式無弧開關的變壓器有載調壓方法。
【背景技術】
[0002]電力變壓器的分接開關是用來調節(jié)變壓器輸出電壓的。由于電力系統(tǒng)電網(wǎng)中各處的電壓不是完全相同的，為了使得變壓器無論安裝在電網(wǎng)什么位置都能輸出額定電壓，就在變壓器的高壓繞組設置了多次抽頭，并將抽頭接到分接開關上，通過開關與電網(wǎng)相連。這樣，可以通過分接開關與不同的變壓器繞組抽頭連接來改變變壓器高低壓繞組的匝數(shù)比，從而達到調節(jié)變壓器輸出電壓的目的。分接開關有無載調節(jié)和有載調節(jié)兩種，前者只能在變壓器于電網(wǎng)脫開后調節(jié)分接開關位置，而后者可以在變壓器運行工況中調節(jié)分接頭位置。
[0003]傳統(tǒng)上，機械構件與電動機構結合狀態(tài)下的變壓器有載調壓分接開關存在的大量的問題與缺陷，其中以較高的故障率以及較慢的響應動作為主。更關鍵的是:在變壓器調壓過程當中，受到電弧作用力因素的影響，極有可能致使觸頭出現(xiàn)燒蝕等方面的問題，不但會致使油體污染方面的問題產生(油浸變壓器)，同時也在很大程度上制約著變壓器功能的實現(xiàn)。而在引入大功率電力電子開關應用于有載分接開關時，可滿足調壓運行的無弧化特點，且具有切換速度快從而達到提高電力調壓響應速度水平之目的，但也存在器件使用數(shù)量較多從而應用成本高，器件長期連續(xù)導通有電流通過則通態(tài)損耗高，如需配冷卻系統(tǒng)則進一步增加設備造價和運行成本，此外電力電子器件長期發(fā)熱運行狀況下存在可靠性問題。且受到制造成本、運行可靠性等多個方面因素的影響，導致該技術無法在實際應用中加以落實。
[0004]但是，隨著電力電子技術的發(fā)展與完善，電力系統(tǒng)對于相關技術的應用更加的完善，從而使得變壓器無弧有載調壓方案的可行性更加突出。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明即針對上述問題提出較好的解決方案，提供一種基于二極管和高速真空開關串聯(lián)組合的混合式無弧開關的變壓器有載調壓方法。這種新形勢下的混合式無弧開關的切換控制模式，對于變壓器的有載調壓具有更大的保障性，并克服了電力電子器件由于長期連續(xù)導通造成的高通態(tài)損耗問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種基于二極管無弧開關的變壓器有載調壓方法，所述基于二極管的無弧開關，包括兩個二極管和三個高速真空開關，其中二極管(Dl)和高速真空開關(Kl)串聯(lián)、二極管(D2)和高速真空開關(K3)串聯(lián)，這兩條串聯(lián)電路同時與高速真空開關(K2)組成并聯(lián)電路，且二極管(Dl)和二極管(D2)在并聯(lián)電路中互為反方向；
[0007]在變壓器高壓繞組的各分接抽頭上各串接一組所述的基于二極管的無弧開關，各無弧開關的輸入端分部與各分接抽頭相連，各無弧開關的輸出端并聯(lián)，各無弧開關并由現(xiàn)有控制裝置向無弧開關發(fā)送調壓控制指令，實現(xiàn)對變壓器的有載調壓；
[0008]所述有載調壓方法為:
[0009]以在所述變壓器高壓繞組的兩個分接抽頭(X1、X2)上分別串聯(lián)一所述無弧開關為例，實現(xiàn)所述變壓器有載調壓的具體方法如下:
[0010]設以高速真空開關(K1、K2、K3)和二極管(D1、D2)組成的一組單相混合式無弧開關是對應于分接抽頭(Xl)的分接開關，以高速真空開關(K4、K5、K6)和二極管(D3、D4)組成的單相混合式無弧開關是對應于分接抽頭(X2)的分接開關；
[0011]預將電流回路從分接抽頭(Xl)所在的回路，轉換到分接抽頭X2所在的回路，切換前工況是高速真空開關(K1、K2、K3)全關合，高速真空開關(Κ4、Κ5、Κ6)全開斷；
[0012]切換過程如下:當測得電流正方向與參考正方向一致時，首先打開高速真空開關(Κ2)且關合尚速真空開關(Κ4)，然后打開尚速真空開關(Kl)，在隨后電流負半周時，首先合上高速真空開關(Κ6)，然后打開高速真空開關(Κ3)，然后合上高速真空開關(Κ5)，電流回路從分接抽頭(Xl)轉換到分接抽頭(Χ2)，切換過程完成，切換后工況是高速真空開關(Κ1、Κ2、Κ3)全開斷，高速真空開關(Κ4、Κ5、Κ6)全關合。
[0013]如果要將電流回路從分接抽頭(Χ2)所在的回路，轉換到分接抽頭(Xl)所在的回路，則切換過程是:
[0014]切換前工況是高速真空開關(Κ4、Κ5、Κ6)全關合，高速真空開關(Κ1、Κ2、Κ3)全開斷，當測得電流為正向時，首先合上高速真空開關(Kl)，然后斷開真空開關(Κ4)和高速真空開關(Κ5);當測得電流變?yōu)榉聪驎r，則合上高速真空開關(Κ3)，然后斷開真空開關(Κ6)，再合上高速真空開關(Κ2)，切換過程完成，切換后工況是高速真空開關(Kl、Κ2、Κ3)全關合，高速真空開關(Κ4、Κ5、Κ6)全斷開。
[0015]所述無弧開關的設置數(shù)量由所述變壓器調壓級數(shù)確定。
[0016]本發(fā)明由于采取以上技術方案而具有的有益效果是:
[0017]1、本發(fā)明采用真空開關和二極管串聯(lián)構成混合式無弧開光裝置，真空開關極短的分、合時間和極小的分、合時間分散性可滿足工頻0.5周波時間范圍的控制需要，完全適于實現(xiàn)混合式無弧開關的變壓有載調壓方法的需要，且成本較低。
[0018]2、本發(fā)明采用在變壓器高壓繞組分接抽頭上連接混合式無弧開關裝置，混合式無弧開關裝置基于高速真空開關與兩二極管的配合工作，真空開關機械觸頭的開斷動作均是以不帶電流運行作為基本前提，所有電流的關合與開斷也都在電流自然過零點自動切換而實現(xiàn)。因此調壓過程無電氣沖擊而且運行期間可最大限度避免機械觸頭燒損以及油體污染等方面的質量問題，從根本上避免了因線路頻繁檢修而導致的損失問題。
[0019]3、本發(fā)明采用的兩二極管可在切換過程當中承擔關合或開斷電流的任務，長期穩(wěn)態(tài)運行工況下，電流可通過真空開關機械觸頭流通，消除了通態(tài)損耗發(fā)熱問題，進而提高了開關工作的可靠性。本發(fā)明可以廣泛在變壓器調壓領域中應用。
[0020]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分可以從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。
【附圖說明】
[0021]附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制。
[0022]圖1是本發(fā)明的混合式無弧開關裝置結構示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明基于混合式無弧開關裝置的變壓器有載調壓原理示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述，其中，附圖與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明。但本領域的技術人員應該知道，以下實施例并不是對本發(fā)明技術方案作的唯一限定，凡是在本發(fā)明技術方案精神實質下所做的任何等同變換或改動，均應視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]本發(fā)明提供的一種新型混合式無弧開關，是基于高速真空開關與大功率電力電子開關器件混合動作的開關，包括高速真空開關和二極管的串聯(lián)組合。這種開關結構下，所有機械觸頭的開斷動作均是以不帶電流運行作為基本前提，所有電流的關合與開斷也都在電流自然過零點自動切換而實現(xiàn)。從以上機理的意義來說，新型混合式無弧開關不僅操作過程對系統(tǒng)無電氣沖擊而且運行期間可最大限度避免觸頭燒損以及油體污染等方面的質量問題，從根本上避免了因線路頻繁檢修而導致的損失問題。電力電子開關元件可在切換過程當中承擔關合或開斷電流的任務。長期穩(wěn)態(tài)運行工況下，電流可通過機械觸點流通，消除了通態(tài)損耗發(fā)熱問題，提高了開關工作的可靠性。
[0026]高速真空開關是近年來應智能電網(wǎng)建設需要所研發(fā)的新一代高性能產品，它采用新型電磁驅動器推動真空滅弧室內的機械觸頭分、合來實現(xiàn)電路的開斷和關合由于它在設計上應用了脈沖動力、柔性碰撞和瞬態(tài)控制等先進技術從而有異于普通開關的優(yōu)秀特點:極短的分、合時間和極小的分、合時間分散性；國內當前可用于變壓器有載調壓混合式無弧開關裝置的高速真空開關產品，其分、合時間小于3毫秒，分、合時間分散性小于0.1毫秒；可滿足工頻0.5周波時間范圍的控制需要，完全適于新型混合式無弧開關的變壓有載調壓方案實現(xiàn)之需要。
[0027]而二極管具有單向導通的功能，二極管在正向電壓作用下電阻很小，處于導通狀態(tài)，相當于一只接通的開關，在反向電壓作用下，電阻很大，處于截止狀態(tài)，如同一只斷開的開關。利用二極管的開