[發(fā)明專利]執(zhí)行有載機械切換操作的方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080051486.1
• 申請日: 2010-09-14
• 公開（公告）號: CN102725809B
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: T·C·格林;D·J·羅杰斯
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家創(chuàng)新公司
• 主分類號: H01H9/00
• 分類號: H01H9/00;H01H9/54
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 馮劍明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力和機電裝置領(lǐng)域,并涉及到一種執(zhí)行有載機械切換操作的裝置和對應(yīng)的 方法(即當其切換觸點在連接有電力負載時，操作一機械切換開關(guān))。本發(fā)明尤其適合，但并 不限于，在電力變壓器中執(zhí)行有載分接切換。

背景技術(shù)

機械切換裝置在帶有電力負載時進行切換操作，其切換開關(guān)的電接觸點上易產(chǎn)生電弧。 這樣的電弧可以引起對電接觸點相當大的耗損,從而縮短裝置的有效壽命。

這種切換裝置的一個實例是用于配電系統(tǒng)的電力變壓器，其改變一交流電壓的幅度以適 合一具體的負載。輸入和輸出電壓之間的比值由該變壓器的‘匝數(shù)比’或‘變壓系數(shù)’決定。 配電等級的有載分接切換變壓器用于在規(guī)定的范圍內(nèi)，通過改變該變壓器內(nèi)部的變壓系數(shù)， 來維持用戶供電電壓(不管該系統(tǒng)內(nèi)的其他偏差)。該有載傳統(tǒng)的有載分接切換開關(guān)(下文用 ‘OLTC’表示)使線路電壓校正能在不中斷負載下進行，因此有助于維持對用戶可靠的、管理 良好的供電。

完全的機械制的(或‘傳統(tǒng)的’)OLTC系統(tǒng)都比較慢，且由于出現(xiàn)在內(nèi)部電接觸點的電弧 損害，令其使用壽命有限。由于電力網(wǎng)的不斷發(fā)展，需要更快的OLTC方案，其在使用壽命內(nèi) 可以執(zhí)行的操作次數(shù)，比傳統(tǒng)的OLTC要遠遠的大得多。

傳統(tǒng)的有載分接切換開關(guān)

參照圖1,傳統(tǒng)的OLTC是一簡單的機電系統(tǒng)，其由分接選擇器組10,分流器組12及一些 配合的傳感和控制系統(tǒng)組成。圖1所示為一傳統(tǒng)的OLTC的其中一相位的原理圖。

OLTC由其定義在有載下運行，因此一旦分接頭換接，在一個變壓器分接頭內(nèi)的負載電流 必被切斷并通過OLTC在另一個分接頭內(nèi)重新形成，而經(jīng)由這種方式負載電流不會被中斷。對 持續(xù)負載電流的要求，表明了有必要采用一種專門的管理分接轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)。該系統(tǒng)通常被稱 為‘分流器’。

傳統(tǒng)OLTC分流器的每一相位采用一加載有彈簧的臂，當有一分接切換的需求時，該臂被 ‘發(fā)射’。當被發(fā)射時，分流器臂13迅速地移動，輪流跨接四電接觸點14中的一組,使負載 電流從分流器的一個‘腿’轉(zhuǎn)換到另一個。參見圖1中的分流器臂的圖解。分流器和選擇器 的組合使當前分接頭n切換到分接頭n-1或n+1。因此該傳統(tǒng)的OLTC通過重復(fù)地操作分流器 和選擇器，每次增加或減少一個分接選擇，使任何一個變壓器分接頭均能被選中。需要重視 的是，分接選擇器從不需要接通或斷開負載電流，而該操作是通過分流器單獨處理的,因此分 接選擇器觸點只需額定用作傳導(dǎo)負載電流，其一般比傳統(tǒng)OLTC內(nèi)的分流器觸點緊湊得多。

需注意的是，盡管一額定240MVA的傳統(tǒng)OLTC一般有15-25個分接頭，提供總共10％的輸 出電壓調(diào)整,其可能需要在4-8秒?yún)^(qū)間內(nèi)完成單個分接頭升起或分接頭下降操作,因此其響應(yīng) 滿足不了一迅速變化的電網(wǎng)。

半導(dǎo)體輔助的有載分接切換開關(guān)

可以預(yù)料的是，由于電弧，傳統(tǒng)OLTC的分流器組件將不可避免地遭受相當大的接觸磨損： 當每次有分接頭換接的需求，分流器臂在其行程范圍內(nèi)移動時，分流器觸點必須切斷和重新 形成整個負載電流。實際上,傳統(tǒng)OLTC在設(shè)計上比起其伴隨的變壓器要求相對更頻繁的維護， 一般是檢驗分流器觸點的狀態(tài)，以及確定絕緣油的完整，該絕緣油可被分流器操作時所產(chǎn)電 弧的生成物污染。部分由于該理由,同時為了提高操作速度和減少尺寸，在過去的十年中，研 究員和企業(yè)提出了若干分接切換的替換方法和各種各樣的替換的OLTC設(shè)計。其大多數(shù)(不一 定都是)采用一個或多個半導(dǎo)體裝置(一般為晶閘管或門極可關(guān)斷(GTO)裝置)，以求通過在切 換的瞬間提供替換的電流通路，來減少或除去一組電接觸點之間的電弧。

半導(dǎo)體輔助OLTC可在一給定維護周期內(nèi)，為操作員增加比傳統(tǒng)OLTC更多的分接頭可換 接的次數(shù)。這引起兩個可能性：要么是降低了經(jīng)一給定次數(shù)的分接頭換接后的維護和停工期 而帶來的長期的運行成本，或者是因具有了一種能力而增加了操作靈活性，所述能力即更頻 繁地進行分接切換而無須招致對應(yīng)的更短的維護周期。后一種可能性可以用于,例如,由OLTC 對不定負載供電時保持更嚴格的線路電壓公差：一般地傳統(tǒng)OLTC可在24小時的周期內(nèi)切換 分接頭兩次以配合白天和夜晚時間用電需求的偏差，然而半導(dǎo)體輔助OLTC可允許每小時進行 分接頭換接，其更貼切地對整一天里用電需求的波動作出反應(yīng)。操作員可因此能夠容忍更大 的負載變動或向他們的用戶保證更嚴格的電壓容差。