CN113066685B - 一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，包括：多个静触头，主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴，所有静触头分布在以传动轴为中心的圆周上，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头与传动轴连接，随着传动轴与静触头的不同部分接触，主触头与静触头的第一部分接触，晶闸管触发触头与静触头的第二部分接触，晶闸管辅助触头与静触头的第三部分接触，通过设置静触头三个部分的长度，和，使主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头在传动轴的带动下旋转，分别接触不同静触头的不同部分，实现电力电子分接开关的无源触发的切换，装置成本更低，切换过程的控制简单、稳定性高。

Description

一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置

技术领域

本发明涉及电力开关技术领域，尤其涉及一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置

背景技术

电压是电力***中一个重要质量指标。电力***正常运行时，电压的变动将使用电设备工作出现异常，直接影响生产和日常生活，因此电压的调节是电力***的主要任务之一。

变压器有载调压是在不断电的情况下通过分接开关进行电压调整，现有技术中，有能够进行电力电子分接开关无源触发的切换方法，无源触发的原理如下：

参见图1所示，是现有技术中一种电力电子分接开关装置原理图，图中，A、B为分接开关的两个静触头，MC为分接开关的主触头，VS1、VS2为晶闸管，S1、S3为晶闸管辅助触头，S2、S4为晶闸管触发触头，TR1、TR2为触发电阻，R为过渡电阻。

(1)正常运行时，主触头MC与静触头A接触，实现载流；触头S1、S2、S3、S4通过机械开关与静触头A连接。

(2)分接开关未切换前，由于A、MC与O为等电位，晶闸管两端被短接，且也没有触发电流，晶闸管VS1与晶闸管VS2也不会导通。

(3)分接开关开始切换时，需要控制主触头MC先于触头S1、S2、S3、S4离开静触头A。此时，由于触头S1、S2、S3、S4仍与分接头A连接，晶闸管两端将会有电位差存在，该电位差即为配电变压器该分接头的电压。

(4)该电位差进而在晶闸管VS1、VS2两端产生压降，同时通过触发电阻分压可为晶闸管提供触发电流，从而实现晶闸管导通，在晶闸管导通过程中不需要外部电源触发晶闸管，实现电力电子分接开关的无源触发。

但是现有的电力电子分接开关采用的机械分接开关的触头结构和纯电力电子式分接开关的触头结构无法实现无源触发的切换。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，能够实现无源触发的电力电子分接开关的触头切换，切换可靠性高，成本低。

本发明实施例提供一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，所述触头装置包括：至少两个静触头、主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴；

其中，所有静触头均为半径相同的圆弧状导电片，并分布在以所述转动轴为圆心的圆周上，组成绕所述转动轴的筒形结构；

所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头都连接在所述传动轴上，随所述传动轴转动，并与静触头滑动接触，所述两个晶闸管触发触头转动经过的轨迹相同，所述两个晶闸管辅助触头转动经过的轨迹相同；

每个静触头包括：与所述主触头接触的第一部分、与所述两个晶闸管触发触头接触的第二部分以及与所述两个晶闸管辅助触头接触的第三部分；所述第一部分的长小于所述第二部分的长，所述第二部分的长小于所述第三部分的长，每个静触头的三个部分均据中分布；

所述主触头的初始位置位于第一静触头的第一部分的边缘线与所述第一静触头的中心线之间，所述第一静触头是所述多个静触头中的任意一个，所述主触头与距离最近的第一边缘线的距离为第一距离，所述第一部分与所述中心线平行的边缘为所述第一边缘线；

所述两个晶闸管触发触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第二部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管触发触头与距离最近的第二边缘线的距离为第二距离，所述第二部分与所述中心线平行的边缘为所述第二边缘线；

所述两个晶闸管辅助触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第三部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管辅助触头与距离最近第三边缘线的距离为第三距离，所述第三部分与所述中心线平行的边缘为所述第三边缘线；

其中，所述第一距离小于所述第二距离，所述第二距离小于所述第三距离。

作为一种优选实施方式，所述第一静触头的第一部分、所述第一静触头的第二部分与所述第一静触头的第三部分等电位连接。

作为一种优选实施方式，所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头以同一角速度绕传动轴转动；

作为一种优选实施方式，所述主触头与所述静触头的最大接触面积最大，所述晶闸管辅助触头与所述静触头的最大接触面积次之，所述晶闸管触发触头与所述静触头的最大接触面积最小。

本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，包括：多个静触头，主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴，多个静触头分布在以传动轴为中心的圆周上，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头与传动轴连接，随着传动轴与多个静触头的不同部分接触，主触头与静触头的第一部分接触，晶闸管触发触头与静触头的第二部分接触，晶闸管辅助触头与静触头的第三部分接触，通过设置三个部分的长度，使得在传动轴的带动下旋转，主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头分别接触不同静触头的不同部分。所述触头装置实现了通过传动轴的转动，控制电力电子分接开关的无源触发的切换，切换过程的控制简单，切换过程稳定性高，装置成本更低。

附图说明

图1是现有技术中一种电力电子分接开关装置原理图；

图2是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的一种优选实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的另一种优选实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的几种优选实施例的静触头的结构示意图；

图5是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的又一优选实施例中各个触头初始位置的的示意图；

图6是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的又一优选实施例的切换时序图。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，所述触头装置包括：至少两个静触头、主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴；

其中，所有静触头均为半径相同的圆弧状导电片，并分布在以所述转动轴为圆心的圆周上，组成绕所述转动轴的筒形结构；

所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头都连接在所述传动轴上，随所述传动轴转动，并与静触头滑动接触，所述两个晶闸管触发触头转动经过的轨迹相同，所述两个晶闸管辅助触头转动经过的轨迹相同；

所述静触头与主触头接触的区域记为第一部分，所述静触头与所述两个晶闸管触发触头接触的区域记为第二部分，所述静触头与所述两个晶闸管辅助触头接触的区域记为第三部分，所述第一部分的长小于所述第二部分的长，所述第二部分的长小于所述第三部分的长，每个静触头的三个部分均据中分布。

在本实施例具体实施时，参见图2，是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的一种优选实施例的结构示意图，所述触头装置的6个静触头为具有相同的半径为圆弧状导电片，分别为静触头A、静触头B、静触头C、静触头D、静触头E和静触头F，6个静触头分布在以传动轴为圆心的圆周上，具有相同的半径；

主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头均连接在传动轴上，随传动轴转动，通过转动分别与6个静触头接触；

需要说明的是，在本实施例中，给出的静触头数量是6个，在其他实施例中静触头的数量根据实际需要设置；

参见图3所示，是本发明实施例提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的另一优选实施例的结构示意图，主触头MC、晶闸管触发触头S2、晶闸管触发触头S4、晶闸管辅助触头S1和晶闸管辅助触头S3与传动轴连接，其中，晶闸管触发触头S2与晶闸管触发触头S4固定在传动轴的同一高度，因此绕传动轴转动时，两者轨迹相同，晶闸管辅助触头S1与晶闸管辅助触头S3固定在传动轴的同一高度，绕传动轴转动的轨迹相同，主触头MC、两个晶闸管触发触头S2/S4以及两个晶闸管辅助触头S1/S3分别固定在传动轴的不同高度，绕传动轴转动时，与静触头A接触形成三条不同的轨迹；

静触头A包括与主触头接触区域的第一部分、与所述两个晶闸管触发触头接触的第二部分以及与所述两个晶闸管辅助触头接触的第三部分；所述第一部分的长小于所述第二部分的长，所述第二部分的长小于所述第三部分的长，静触头A的三个部分均参照中心线对称分布，三个部分的上下顺序随机，组成不同结构的静触头，但所有的静触头的三个部分的排列顺序相同。

静触头的第一部分、第二部分与第三部分的上下顺序与主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的位置对应。

需要说明的是，本实施例给出的静触头的结构是第一部分在最上面，第二部分在中间，第三部分在最下面的排列顺序的结构说明本发明提供的触头装置的结构，但是接触头的第一部分、第二部分和第三部分的上下顺序有多种不同的排序方式，三个部分的上下顺序不同，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的位置也不相同；主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的位置确定后，所有的静触头的排序应一致并与之对应，在此不作赘述。

需要说明的是，在本发明实施例中，给出的静触头的第一部分、第二部分和第三部分的厚度相同，并且距离传动轴的距离相同，此时主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的长度相等，但在其他实施例中，三个部分的厚度可不相同，距离传动轴的厚度也不相同，此时需要控制主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的长度，使得主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头分别与静触头的三个部分接触，其实现原理与本实施例一致，在此不作赘述。

需要说明的是，在本实施例中，只对静触头的三个部分的长度进行限定，没有限定三个不同部分宽度，在具体实施时，按照实际需求设置，三个部分的宽度可相同，也可不同，对方案的具体实施无影响。

参见图4所示，是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的静触头的几种优选实施例的正视图，图a，图b，图c分别为三种优选实施例的静触头的结构示意图。图a的静触头结构，第二部分在中间，第一部分在第二部分上侧，第三部分在第二部分的下侧；图b所示的静触头结构，第一部分在中间，第二部分在第一部分的上侧，第三部分在第一部分的下侧；图c所示的静触头结构，第三部分在中间，第二部分在第三部分的上侧，第一部分在第三部分下侧；当静触头三个部分的排列顺序不同时，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头的位置分别与静触头的第一部分、第二部分和第三部分对应。

需要说明的是，在本实施例中只给出了三种静触头的结构示意图，在其他实施例中，静触头还有其他结构，与本实施例原理一致的都在本实施例保护范围内，在此不作赘述。

本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，包括：多个静触头，主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴，多个静触头分布在以传动轴为中心的圆周上，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头与传动轴连接，随着传动轴与多个静触头的不同部分接触，主触头与静触头的第一部分接触，晶闸管触发触头与静触头的第二部分接触，晶闸管辅助触头与静触头的第三部分接触，通过设置三个部分的长度，使得在传动轴的带动下旋转，主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头分别接触不同静触头的不同部分。所述触头装置实现了通过传动轴的转动，控制电力电子分接开关的无源触发的切换，切换过程的控制简单，切换过程稳定性高，装置成本更低。

在本发明提供的另一实施例中，所述主触头的初始位置位于第一静触头的第一部分的边缘线与所述第一静触头的中心线之间，所述第一静触头为多个静触头中的任意一个，所述主触头与距离最近的第一边缘线的距离为第一距离，所述第一部分与所述中心线平行的边缘为所述第一边缘线；

所述两个晶闸管触发触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第二部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管触发触头与距离最近的第二边缘线的距离为第二距离，所述第二部分与所述中心线平行的边缘为所述第二边缘线；

所述两个晶闸管辅助触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第三部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管辅助触头与距离最近第三边缘线的距离为第三距离，所述第三部分与所述中心线平行的边缘为所述第三边缘线；

其中，所述第一距离小于所述第二距离，所述第二距离小于所述第三距离。

在本发明提供的又一实施例中，所述第一静触头的第一部分、所述第一静触头的第二部分与所述第一静触头的第三部分等电位连接。

在本发明提供的又一实施例中，所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头以同一角速度绕传动轴转动；

在本发明提供的又一实施例中，所述主触头与所述静触头的最大接触面积最大，所述晶闸管辅助触头与所述静触头的最大接触面积次之，所述晶闸管触发触头与所述静触头的最大接触面积最小。

在具体实施时，参见图5所示，是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的又一优选实施例中各个触头初始位置的的示意图，初始状态时主触头MC与静触头A的第一部分接触，晶闸管触发触头S2、S4与静触头A的第二部分接触，晶闸管触发触头S1、S3与静触头A的第三部分接触，在初始位置时，主触头MC需要长时间载流，切换过程中，晶闸管辅助触头S1、S3需要依次单独载流，而晶闸管触发触头S2、S4只需提供较小的触发电流，因此，在具体实施时，静触头A与主触头MC接触面积最大，静触头A与晶闸管辅助触头S3、S1的接触面积次之，静触头A与晶闸管触发触头S2、S4接触的面积最小；

针对不同触头的载流强度进行差异化载流面积的设置，能够在确保切换过程稳定、安全的前提下，减小制造成本；

在本实施例中，主触头MC的初始位置，在主触头的初始位置位于静触头A的第一部分的边缘线与所述中心线之间，与第一部分边缘线的距离为L1；晶闸管触发触头S2和S4分别处于静触头A的第二部分的中心线两侧，并根据中心线对称，与第二部分边缘线的距离为L2，；晶闸管辅助触头S1和S3分别处于静触头A的第二部分的中心线两侧，并根据中心线对称，与第三部分边缘线的距离为L3，为保证切换过程中，主触头MC先与静触头A断开，其次是晶闸管触发触头S2，晶闸管辅助触头S1最后于静触头A断开；应满足L1<L2<L3；

主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头通过传动轴连接，通过绕传动轴转动，具有相同的角速度，每次与不同的静触头接触时，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头都具有相同的顺序，从而保持分接开关的切换时序不变；

每个静触头的三个不同部分等电位连接，但是不同的静触头的电位不一定相同，通过主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头接触不同的静触头，能够实现分接开关在不同静触头电位上切换；

通过对分接开关的主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头初始位置的设置，并通过传动轴，以相同的角速度旋转，接触不同的静触头能够满足无源触发的电力电子分接开关的切换时序要求，能够满足分接切换不同电压的要求；

在本发明具体实施时，参见图1，电路包括：静触头A、静触头B、主触头MC、晶闸管VS1、晶闸管VS2、晶闸管辅助触头S3、晶闸管辅助触头S1、晶闸管触发触头S2、晶闸管触发触头S4、电阻R、第一电阻TR1、第二电阻TR2、第三电阻TR3与第四电阻TR4，静触头A和静触头B为相邻两个静触头，初始状态时分接开关的连接关系如图所示，静触头B悬空，静触头A通过主触头MC与输出端O连接，晶闸管辅助触头S1与晶闸管VS1的第一端连接，晶闸管VS1的第二端通过电阻R与输出端O连接，晶闸管辅助触头S2与晶闸管VS2的第一端连接，晶闸管VS2的第二端与输出端O连接，晶闸管触发触头S2一端与静触头A连接，晶闸管触发触头S2的另一端与第一电阻TR1的第一端连接，第一电阻TR1的第二端与第二电阻TR2的第一端和晶闸管VS1的触发端连接，第二电阻TR2的第二端与输出端O连接；晶闸管触发触头S4一端与静触头A连接，晶闸管触发触头S4另一端与第三电阻TR3的第一端来连接，第三电阻TR3的第二端与第四电阻TR4的第一端和晶闸管VS1的触发端连接，第四电阻TR4的第二端与输出端O连接；

参见图6，是本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置的又一优选实施例的切换时序图，所述电力电子分接开关的无源触发的切换时序为：

初始位置时，MC、S1、S2、S3、S4均与触头A连接，如图Ⅰ所示；

主触头MC断开与静触头A的连接，如图Ⅱ所示；

晶闸管触发触头S2断开与静触头A的连接，如图Ⅲ所示；

晶闸管辅助触头S1断开与静触头A的连接，如图Ⅳ所示；

晶闸管辅助触头S1建立于静触头B的连接，如图Ⅴ所示；

晶闸管触发触头S2建立与静触头B的连接，如图Ⅵ所示；

晶闸管触发触头S4断开与静触头A的连接，如图Ⅶ所示；

主触头MC建立于静触头B的连接，如图Ⅷ所示；

晶闸管辅助触头S3断开于静触头A的连接，如图Ⅸ所示；

晶闸管辅助触头S3建立于静触头B的连接，如图Ⅹ所示；

晶闸管触发触头S4建立于静触头B的连接，如图Ⅺ所示；

此时分接开关从静触头A接头完全切换到静触头B上，完成一次完整的切换过程，之后从静触头B切换到于静触头B相邻的静触头C上的过程与这一过程相同，在此不作赘述。

本发明提供的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，包括：多个静触头，主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴，多个静触头分布在以传动轴为中心的圆周上，主触头、晶闸管触发触头和晶闸管辅助触头固定在传动轴上，随着传动轴与多个静触头的不同部分接触，主触头与静触头的第一部分接触，晶闸管触发触头与静触头的第二部分接触，晶闸管辅助触头与静触头的第三部分接触，通过对静触头三个部分长度的设置，以及对主触头、晶闸管辅助触头和晶闸管触发触头的初始位置设定和转动角速度设置，能够使主触头、两个晶闸管触发触头和两个晶闸管辅助触头在传动轴的带动下旋转，按照一定的顺序分别接触不同静触头的不同部分。所述触头装置能够通过控制转动轴的转动，实现电力电子开关切换到不同的静触头，并保持制定的切换时序，切换过程的控制简单，切换过程稳定性高，装置成本更低。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，其特征在于，所述触头装置包括：至少两个静触头、主触头、两个晶闸管触发触头、两个晶闸管辅助触头和传动轴；

其中，所有静触头均为半径相同的圆弧状导电片，并分布在以所述传动轴为圆心的圆周上，组成绕所述传动轴的筒形结构；

所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头都连接在所述传动轴上，随所述传动轴转动，并与静触头滑动接触，所述两个晶闸管触发触头转动经过的轨迹相同，所述两个晶闸管辅助触头转动经过的轨迹相同；

每个静触头包括：与所述主触头接触的第一部分、与所述两个晶闸管触发触头接触的第二部分以及与所述两个晶闸管辅助触头接触的第三部分；所述第一部分的长小于所述第二部分的长，所述第二部分的长小于所述第三部分的长，每个静触头的三个部分均居中分布；

所述主触头的初始位置位于第一静触头的第一部分的边缘线与所述第一静触头的中心线之间，所述第一静触头是多个静触头中的任意一个，所述主触头与距离最近的第一边缘线的距离为第一距离，所述第一部分与所述中心线平行的边缘为所述第一边缘线；

所述两个晶闸管触发触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第二部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管触发触头与距离最近的第二边缘线的距离为第二距离，所述第二部分与所述中心线平行的边缘为所述第二边缘线；

所述两个晶闸管辅助触头的初始位置对称分布于所述第一静触头的所述第三部分的所述中心线两侧，其中一个所述晶闸管辅助触头与距离最近第三边缘线的距离为第三距离，所述第三部分与所述中心线平行的边缘为所述第三边缘线；

其中，所述第一距离小于所述第二距离，所述第二距离小于所述第三距离。

2.根据权利要求1所述的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，其特征在于，所述第一静触头的第一部分、所述第一静触头的第二部分与所述第一静触头的第三部分等电位连接。

3.根据权利要求1所述的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，其特征在于，所述主触头、所述两个晶闸管触发触头和所述两个晶闸管辅助触头以同一角速度绕传动轴转动。

4.根据权利要求1所述的一种无源触发的电力电子分接开关的触头装置，其特征在于，所述主触头与所述第一静触头的最大接触面积最大，所述晶闸管辅助触头与所述第一静触头的最大接触面积次之，所述晶闸管触发触头与所述第一静触头的最大接触面积最小。

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