CN105826098B - 用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，包括高压切换***和低压切换***，所述低压切换***每一相包括第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室、串联真空灭弧室及串联有过渡电阻的过渡真空灭弧室。通过设置三个并联真空灭弧室、一个串联真空灭弧室及一个串有过渡电阻的过渡真空灭弧室，使得低压线圈在转换过程中，每个真空灭弧室可以跳跃式进行动作；而且，整个切换过程中，只有串联真空灭弧室分闸后需要进行灭弧时间，这样可以给出足够的时间给低压过渡真空灭弧室来灭弧，有效保证了调容过程中的有效灭弧；整体结构简单，设计巧妙，故障率低，适合推广。

Description

用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关

技术领域

本发明属于电力行业变压器设备技术领域，尤其涉及一种用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关。

背景技术

在中国专利CN105321744公开了一种变压器有载调容开关，包括高压线圈切换***、低压线圈切换***和至少一永磁机构，所述高压线圈切换***包括至少三个真空灭弧室，所述低压线圈切换***包括至少四个真空灭弧室,所述永磁机构通过所述传动机构往复驱动所述各真空灭弧室进行分闸与合闸动作，进而切换变压器的线圈达到调节变压器容量的目的。其采用真空灭弧室组成高压线圈切换***和低压线圈切换***，有效地解决了高压侧和低压侧的灭弧问题，免维护，寿命长等优点。

当低压侧绕组需要由大容量转换至小容量时，即低压线圈需要从并联结构切换至串联结构，则驱动机构驱动各个真空灭弧室按以下时序动作：

低压过渡真空灭弧室先接通；然后低压第一并联真空灭弧室、低压第二并联真空灭弧室分闸；接着低压串联真空灭弧室合闸；最后低压过渡真空灭弧分闸，完成转换。

这种调容开关的永磁机构每动作一次，低压过渡真空灭弧室需要完成分闸-合闸-分闸的动作，而在其执行由合闸到分闸的动作之前，需要等待低压第一并联真空灭弧室、低压第二并联真空灭弧室分闸后有效灭弧了才可进行；而由于永磁机构动作一次的时间非常短，容易出现未有效灭弧时，低压过渡真空灭弧室就开始进行分闸动作，会导致变压器烧毁。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种能有效灭弧的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，包括高压切换***和低压切换***，所述低压切换***每一相包括第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室、串联真空灭弧室及串联有过渡电阻的过渡真空灭弧室。

通过设置三个并联真空灭弧室、一个串联真空灭弧室及一个串有过渡电阻的过渡真空灭弧室，使得低压线圈在转换过程中，每个真空灭弧室可以跳跃式进行动作；而且，整个切换过程中，只有串联真空灭弧室分闸后需要进行灭弧时间，这样可以给出足够的时间给低压过渡真空灭弧室来灭弧，有效保证了调容过程中的有效灭弧；整体结构简单，设计巧妙，故障率低，适合推广。

作为优选，当所述第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室处于合闸状态，同时所述串联真空灭弧室和低压过渡真空灭弧室处于分闸状态时，使得变压器低压绕组每一相中的两组线圈呈现并联连接；

当所述串联真空灭弧室处于合闸状态，同时第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室及低压过渡真空灭弧室处于分闸状态时，使得变压器低压绕组中某一相的一组线圈与另外一相的一组线圈呈现反向串联连接。按照这样的动作时序，不仅可以实现低压绕组在yn联结和zn联结之间实现可靠、便捷地转换，而且能保证转换过程中有效灭弧，灭弧时间满足国家最高标准，使用安全可靠

进一步的，还包括用于驱动各个真空灭弧室动作的驱动机构。

作为优选，所述驱动机构包括一套永磁机构和与该永磁机构配合的传动装置。采用永磁机构左右驱动力，运行安全可靠。

进一步的，所述驱动机构驱动各真空灭弧室按照以下时序动作：

首先将低压过渡真空灭弧室合闸；

然后将串联真空灭弧室分闸；

接着将第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室均合闸；

最后将低压过渡真空灭弧分闸，使得变压器低压绕组完成了由zn联结到yn联结的转换。

作为优选，所述低压过渡真空灭弧室与所述过渡电阻串联构成过渡支路，该过渡支路并联在所述第二并联真空灭弧室的两端。

作为优选，所述低压过渡真空灭弧室与所述过渡电阻串联构成过渡支路，该过渡支路并联在所述第三并联真空灭弧室的两端。

作为优选，所述高压切换***每一相至少包括角接真空灭弧室、星接真空灭弧室、并联有第一过渡电阻的第一过渡真空灭弧室及并联有第二过渡电阻的第二过渡真空灭弧室，所述角接真空灭弧室和第一过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现三角形联接，星接真空灭弧室和第二过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现星形联接。

或作为优选，所述高压切换***每一相至少包括角接真空灭弧室、星接真空灭弧室及并联有过渡电阻的过渡真空灭弧室，所述角接真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现三角形联接，星接真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现星形联接。

综上所述，本发明的有益效果是：通过将过渡真空灭弧室和过渡电阻进行串联后接入电路中，保证了调容过程中实现不断电操作，而且采用合理数量的真空灭弧室，有效保证了合理的灭弧时间和可靠的灭弧效果。

附图说明

图1为本发明的变压器处于小容量时的高压侧绕组的电路示意图。

图2为本发明的变压器处于大容量时的高压侧绕组的电路示意图。

图3为本发明的变压器处于小容量时的高压侧绕组的另一种电路示意图。

图4为本发明的变压器处于大容量时的高压侧绕组的另一种电路示意图。

图5为本发明的变压器处于小容量时的低压侧绕组的电路示意图。

图6为本发明的变压器在容量转换过程中的低压侧绕组的电路示意图一。

图7为本发明的变压器在容量转换过程中的低压侧绕组的电路示意图二。

图8为本发明的变压器在容量转换过程中的低压侧绕组的电路示意图三。

图9为本发明的变压器处于大容量时的低压侧绕组的电路示意图。

图10为本发明的变压器处于小容量时的低压侧绕组的另一种电路示意图。

图11为本发明的变压器处于大容量时的低压侧绕组的另一种电路示意图。

图12为本发明的低压线圈切换***中的各个真空灭弧室的动作时序图。

其中，K表示真空灭弧室，符号“日”表示真空灭弧室处于合闸状态，符号“目”表示真空灭弧室处于分闸状态；R代表过渡电阻；T表示时间。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明公开了一种调容开关，该调容开关运用于一种具有防雷功能的调容变压器，所述调容变压器包括三相高压绕组、三相低压绕组、有载调容开关及构成变压器的其他金属和非金属结构件，通过调容开关的作用，使得变压器处于大容量状态时，所述绕组采用Dyn11联结方式；切换至小容量时，所述绕组采用Yzn11联结方式；

调容变压器每一相的低压绕组包括匝数相等的两段线圈，这两段线圈通过轴向对称分布绕制在铁芯上，当然，于其他实施例中，也可以是两段线圈幅向分布绕制在铁芯上，或是两段线圈平行并列绕制在铁芯上，又或者是两段线圈重叠绕制并且换位；

本实施例中，每一相低压绕组包括两段线圈，也可以是采用有多段线圈组合而成的第一线圈组和第二线圈组，两组线圈组的匝数相等，分别轴向对称分布绕制在铁芯上，也能达到同样的技术效果；

所述有载调容开关包括高压线圈切换***、低压线圈切换***及驱动机构，以一相为例，每一相中，如图1、2所示，所述高压线圈切换***包括角接真空灭弧室K2、星接真空灭弧室K1及并联有过渡电阻R的高压过渡真空灭弧室Kg，所述角接真空灭弧室K2在合闸时使高压线圈呈现三角形联结，星接真空灭弧室K1在合闸时使高压线圈呈现星形联结；具体的，在本实施例中，所述高压过渡真空灭弧室与所述角接真空灭弧室串联连接；在其他实施例中，该高压过渡真空灭弧室也可以与星接真空灭弧室串联连接，或者如图3、4所示，所述高压切换***每一相至少包括角接真空灭弧室K2、星接真空灭弧室K1、并联有第一过渡电阻的第一过渡真空灭弧室Kg1及并联有第二过渡电阻的第二过渡真空灭弧室Kg2，所述角接真空灭弧室和第一过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现三角形联接，星接真空灭弧室和第二过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现星形联接；

具体的，以一相为例，如图5-9所示，每一相所述低压切换***包括第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3、串联真空灭弧室Kc、串联有过渡电阻R的低压过渡真空灭弧室Kg；过渡电阻R串联至所述低压过渡真空灭弧室Kg以构成过渡支路，该过渡支路并联在第三并联真空灭弧室Kb3的两端；或者是，也可以将该过渡支路并联在第二并联真空灭弧室Kb2的两端，如图10、11所示；其中，图10所示为调容变压器处于小容量状态时，各个真空灭弧室与低压线圈的电路示意图；图11所示为调容变压器的处于大容量状态时，各个真空灭弧室与低压线圈的电路示意图。

所述驱动机构包括一套永磁机构和与该永磁机构配合的传动装置，通过该传动装置往复驱动所有的真空灭弧室动作，使各真空灭弧室按设计好的时序进行分闸与合闸动作，进而改变变压器绕组中的各线圈连接方式，以达到调节变压器容量的目的；

具体的，如图5-9所示，a相的第一段线圈La1与第二段线圈La2的匝数相等，第一段线圈La1的前端分别与所述的第一并联真空灭弧室Kb1、串联真空灭弧室Kc连接，第一段线圈La1的后端连接所述的第二并联真空灭弧室Kb2；第二段线圈La2的后端连接所述的第三并联真空灭弧室Kb3；

为了表述方便，将图5中第一段线圈La1与第二并联真空灭弧室Kb2之间标注为节点m，将第二段线圈La2与第二并联真空灭弧室Kb2之间标注为节点n，通过导线1将a相的节点m连接至c相的节点n，通过导线2将b相的节点m连接至a相的节点n，通过导线3将c相的节点m连接至b相的节点n；

故而，当调容变压器处于小容量状态时，低压绕组参考图5所示，高压绕组参考图1所示：

小容量状态时，每一相低压绕组中的串联真空灭弧室Kc处于合闸状态，同时第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3及低压过渡真空灭弧室Kg处于分闸状态，此时变压器低压绕组中某一相的一段线圈与另外一相的一段线圈呈现反向串联连接；具体的，a相的第二段线圈La2反向串接b相的第一段线圈Lb1，b相的第二段线圈Lb2反向串接c相的第一段线圈Lc1，c相的第二段线圈Lc2反向串接a相的第一段线圈La1，使a、b、c三相的低压绕组呈现zn联结。

而此时，如图1所示，每一相的高压线圈切换***中高压过渡真空灭弧室Kg和星接真空灭弧室K1处于合闸状态，同时角接真空灭弧室K2处于分闸状态，三相高压线圈呈星形联结；

当需要切换变压器的容量至大容量时，调容开关中的永磁机构向上或向下动作一次，传动装置带动低压线圈切换***和高压线圈切换***中的各个真空灭弧室按照如下时序进行动作：

（首先描述低压线圈切换***的各个真空灭弧室的动作过程，与此同时，高压线圈切换***的各个真空灭弧室的动作同时进行，稍后再进行描述）；此时，低压线圈切换***中每一相的各真空灭弧室将按照以下时序进行动作：首先将低压过渡真空灭弧室Kg合闸，过渡电阻R接通，如图6所示，由于低压过渡真空灭弧室Kg由分闸到合闸，其灭弧时间很短，可以忽略；接着将所述串联真空灭弧室Kc分闸，如图7所示；当串联真空灭弧室灭弧结束后，将第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3均合闸，如图8所示；第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3均由分闸到合闸，且灭弧时间很短，也可以忽略不计，故而很快即可将低压过渡真空灭弧室Kg分闸，如图9所示，此时，所述第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3处于合闸状态，同时串联真空灭弧室Kc和低压过渡真空灭弧室Kg处于分闸状态，变压器每一相中低压绕组的第一段线圈和第二段线圈呈现并联连接；三相都如此循环连接组成新的绕组，再按星形联结方式把三相绕组进行联结，即得到低压绕组的yn联结；通过设置五个真空灭弧室，保证低压绕组在不间断电流情况下由zn联结到yn联结的转换时可靠效灭弧，达到切换容量的目的。

切换过程中，只需要给予低压过渡真空灭弧室足够的灭弧时间即可，其他真空灭弧室的灭弧室时间占据很短，所以永磁机构每动作一次，即使其速度再快，各个真空灭弧室也能有十分足够的时间来灭弧，有效保证转换过程的可靠灭弧。同时，本发明各个真空灭弧室的动作是独立进行的，可以跳跃式进行动作，不需要像传统方式那样依次排序进行动作，相互时间不会进行制约，可随意安装在相应的线圈之间，使得整体结构简单，灭弧时间短，灭弧性能可靠；实现了调容变压器在处于小容量状态时，绕组采用Yzn11联结方式；切换至大容量时，所述绕组采用Dyn11联结方式，使得调容变压器具有抗三相不平衡的功能。

如图12所示，为低压线圈切换***在切换过程中各个真空灭弧室的动作时序图；具体的，将永磁机构动作一次的时间划分成T1-T4四个时间段，而永磁机构每动作一次时，整个过程中需要考虑灭弧的地方也就是真空灭弧室由合闸到分闸的时候，而真空灭弧室由分闸到合闸的过程中产生的弧则可忽略不计；

具体的，处于T1时刻时，Kg开始由分闸到合闸，该过程的产生的弧忽略不计，故而通过简短的停顿后，即T2时间，将串联真空灭弧室由合闸到分闸，此时，需要给出足够的时间来进行灭弧，从图12中可以看出，T2-T3的时间间隔较大；当到达T3时，串联真空灭弧室已经完全灭弧结束，即可对Kb1、Kb2、Kb3进行由分闸到合闸的操作（而分闸到合闸的过程中产生的弧可忽略不计），故而T3-T4的时间间隔可以设置的很短，由图12中可知；经过短暂停顿后，到达T4时刻，将低压过渡真空灭弧室Kg由合闸到分闸，完成转换。由图12可知，整个转换过程中，只有在串联真空灭弧室Kc由合闸到分闸需要时间来灭弧，而Kb1、Kb2、Kb3进行由分闸到合闸的操作几乎不需要时间来灭弧，故而我们可以将大部分时间分配给Kc灭弧用，即图12中的T2-T3可以设置的较长，在保证了有效灭弧的同时，还使得整个切换过程的灭弧时间处于很短的范围内。

反之，当需要将三相低压线圈由yn联结转换为zn联结时，步骤相反，原理相同，此处不再赘述；

驱动机构在驱动低压线圈切换***各个真空灭弧室动作的同时，也驱动着高压线圈切换***每一相中各个真空灭弧室按照以下时序进行动作：

首先高压过渡真空灭弧室Kg分闸；接着将角接真空灭弧室K2合闸；然后将星接真空灭弧室K1分闸；最后将高压过渡真空灭弧Kg分闸，完成转换；反之，当需要高压线圈由角接转换为星接时，步骤相反。

本发明使得调容变压器可以实现小容量时采用Yzn11联结，具有具有较强的承受不平衡负载的能力，即具有较强的单相供电能力，这对于三相负载难以平衡的地方（比如农村和山区）特别适用；同时，切换至小容量时，低压绕组的zn联结方式具有良好的防雷击特性，特别适于在多雷地区或土壌电阻率高的地区作防雷变压器用。

再者，与本发明采用真空灭弧室组成高压绕组切换***和低压绕组切换***，有效地解决了高压侧和低压侧的灭弧问题，免维护，寿命长；用永磁机构作为驱动机构，结构简单，可靠性高，切换动作完成迅速，由切换产生的操作过电压的持续时间和电压波形畸变的持续时间也相应地缩短。另外，于本实施例中，所有的真空灭弧室均为带有动、静触头的真空管，其可靠性高，能保证有效进行灭弧。

另外再简单描述下另一种结构下各个真空灭弧室的切换过程，如图10所示为变压器处于小容量状态时，低压绕组侧的电路示意图，当需要切换至大容量时，所述驱动机构驱动各真空灭弧室按照以下时序动作：首先将低压过渡真空灭弧室Kg合闸；接着将串联真空灭弧室Kc分闸；然后将第一并联真空灭弧室Kb1、第二并联真空灭弧室Kb2、第三并联真空灭弧室Kb3均合闸；最后将低压过渡真空灭弧kg分闸，使得低压绕组完成了由zn联结到yn联结的转换，得到如图11所示，即低压绕组为yn联结。

显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，包括高压切换***和低压切换***，其特征在于：所述低压切换***每一相包括第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室、串联真空灭弧室及串联有过渡电阻的过渡真空灭弧室；

当所述第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室处于合闸状态，同时所述串联真空灭弧室和低压过渡真空灭弧室处于分闸状态时，使得变压器低压绕组每一相中的两组线圈呈现并联连接；

当所述串联真空灭弧室处于合闸状态，同时第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室及低压过渡真空灭弧室处于分闸状态时，使得变压器低压绕组中某一相的一组线圈与另外一相的一组线圈呈现反向串联连接。

2.根据权利要求1所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：还包括用于驱动各个真空灭弧室动作的驱动机构。

3.根据权利要求2所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述驱动机构包括一套永磁机构和与该永磁机构配合的传动装置。

4.根据权利要求2所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述驱动机构驱动各真空灭弧室按照以下时序动作：

首先将低压过渡真空灭弧室合闸；

然后将串联真空灭弧室分闸；

接着将第一并联真空灭弧室、第二并联真空灭弧室、第三并联真空灭弧室均合闸；

最后将低压过渡真空灭弧分闸，使得变压器低压绕组完成了由zn联结到yn联结的转换。

5.根据权利要求1所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述低压过渡真空灭弧室与所述过渡电阻串联构成过渡支路，该过渡支路并联在所述第二并联真空灭弧室的两端。

6.根据权利要求1所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述低压过渡真空灭弧室与所述过渡电阻串联构成过渡支路，该过渡支路并联在所述第三并联真空灭弧室的两端。

7.根据权利要求1所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述高压切换***每一相至少包括角接真空灭弧室、星接真空灭弧室、并联有第一过渡电阻的第一过渡真空灭弧室及并联有第二过渡电阻的第二过渡真空灭弧室，所述角接真空灭弧室和第一过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现三角形联接，星接真空灭弧室和第二过渡真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现星形联接。

8.根据权利要求1所述的用于抗三相不平衡的调容变压器的调容开关，其特征在于：所述高压切换***每一相至少包括角接真空灭弧室、星接真空灭弧室及并联有过渡电阻的过渡真空灭弧室，所述角接真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现三角形联接，星接真空灭弧室在合闸时使高压线圈呈现星形联接。