三相配电变压器无触点有载自动正反调压分接开关装置制造方法及图纸

一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关装置，涉及电气工程技术领域。本发明专利技术可解决因现有电力电子元件耐压低导致无触点有载调压范围小、供电可靠性差的问题。用反并联晶闸管作为切换分接头开关装置，采用正反调压方式进行有载调压，选用低压空气开关作为环流保护装置，通过监测与控制系统及触发单元控制分接开关的通断。当分接开关出现故障时，空气开关跳闸，切断故障电流，同时也切断隔离变压器电源，使有载调压功能退出，配电变压器自动恢复到额定分接头继续向用户供电；同时故障报警单元自动通过移动通讯网络向变压器管理者发送短信，告知有载自动调压分接开关处于非正常运行状态，以便择机进行故障的排除。它用于配电系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关。属于电气工程

技术介绍
用电力电子元件作为分接开关，在计算机或者是单片机，DSP控制下，对配电变压器进行有载调压，是在一定范围内，稳定配电变压器输出电压的有效措施。因为电力电子元件具有动作快，变换工作分接头进行有载调压时没有电弧产生，所以具有可频繁动作，寿命长，特别适用于需要频繁调节分接头的配电变压器使用。但由于电力电子元件耐压值限制，若在每个分接头上接上可控硅直接控制其导通状态进行调压，则用目前的电力电子元件不采用串联使用的话仅能做到当电压变化范围不超过±5％额定电压时，将输出电压稳定在±2.5％额定电压范围内。若要增大调压范围，必须采用多个元件串联，但这必将造成结构复杂，成本上升，且可靠性下降，另外，现在的申请的无触点有载自动调压装置，都是考虑到它的工作原理，而在实用性上却考虑的不多。比如如果一个电力电子元件损坏了，如何保证变压器的继续运行，如何通知变压器的管理人员，告知分接开关已经出现内部元件损坏，以便在合适时间，进行检修。CN201113802Y公开了一种配电变压器电子式有载自动宽范围调压装置，该装置采用固态继电器与磁保持继电器构成复合开关作为分接开关的主开关，调压时固态继电器动作，调压结束后与处于导通的固态继电器并联的磁保持继电器闭合，此时电流流经磁保持继电器触点，避免了流过固态继电器产生压降造成的损耗。具有能耗低的优点；采用中性点动态连接方式，使电路连接简单；整个调压装置均放在油箱中，没有蓄电池，避免了蓄电池液进入变压器油造成绝缘水平降低的可能性；变换分接头时直接进行固态继电器导通状态的变换，使电路简单，装置体积变小，便于安装应用；特别是采用常闭型固态继电器作为上电时的启动元件，使启动可靠，电路简单，具有推广应用价值；同时将控制系统分为高压和低压两部分，高压侧采用有源触发方式，使其工作可靠性得以提高。但作为实际应用还有以下问题需要解决。1、分接开关耐压问题：由于变压器高压侧工作绕组与没有投入的调节绕组的耦合作用，各段绕组都有电压，在三相对称的情况下，采用各档位分接开关中性点侧不相连的接线方式，各固态继电器承受的电压与各级中性点连在一起是一样的。在现有固态继电器最高额定电压为660V的情况下，最高电压分接头到最低电压分接头之间相电压也只能做到660V为安全起见，留有一定裕量，只能做到±5％UN，当然中间可以加密分接头。2、虽然采用磁保持继电器和固态继电器作为复合开关，但磁保持继电器导通时，其两端电压为零，此时与之并联的固态继电器由于其流过的电流小于导通维持电流将处于截止状态。在变换分接头磁饱和继电器开断时将产生火花，这样无触点开关的优点并没有发挥出来。3、变换分接开关易产生环流：采用直接变换省去了过渡支路，不用安装限流电阻，就是在两个固态继电器直接进行变换时，为了保证电流的连续性，必须使现截止的固态继电器先导通，现导通的后关闭，而固态继电器只有当其流过的电流小于其维持电流时才能关闭。这样就造成两个固态继电器同时导通，将调节绕组短接，造成短路状态的后果。因此要彻底解决变换分接头过程中的环流问题。4、安全问题：控制系统和触发系统分别安装于不同控制板，但其仍然位于变压器的一次侧和二次侧，两者之间仅靠光耦隔离器进行高低压隔离绝对是不够的。当高压绕组中开关元件及控制引线被高电压击穿时，同样会导致10kV高压窜入400V侧的事故。5、保护功能不完善：该方案在某一组电子元件击穿或磁保持继电器节点出现焊接无法断开时，当工作分接头变换到相邻分接头时，就会造成调节绕组短路，发生烧毁调节绕组的现象。6、无法保证供电可靠性：这种有载调压变压器在实际电网运行中，若出现缺相、过电流、短路、过压及欠压故障时，仅能使调压装置停止调压，但无法确保配电变压器继续供电运行，甚至造成变压器等设备损坏以及大面积停电事故。总之，这几个问题如果没有得到解决，难以在配电系统中得以实际的推广。
技术实现思路
本专利技术是为了解决因现有电力电子元件耐压低导致无触点有载调压范围小；因电力电子元件或控制电路元件损坏时导致变压器停电的问题。现提供一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关装置。一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关装置，待调压的配电变每相绕组均包括一个基本工作绕组W0、一个调节绕组W1和一个调节绕组W2，所述无触点有载自动正反调压分接开关装置包括隔离变压器T、监测与控制系统、三相触发单元、故障报警单元和三相调压电路；一个调节绕组W1和一个调节绕组W2是具有分接头的一套绕组，三相调压电路均相同，以A相调压电路为例进行说明，A相调压电路包括6个开关执行单元、过流保护单元、电阻RA1、电阻RA2、双向可控硅TRA1和双向可控硅TRA2，每个开关执行单元结构相同，其中第一个包括反并联晶闸管SA1、电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1串联后与反并联晶闸管SA1并联，过流保护单元包括三相空气开关ASI和三相空气开关ASII，基本工作绕组W0的一端用于连接A相交流电，第一个开关执行单元与第二个开关执行单元串联，第一个开关执行单元与第二个开关执行单元之间连接三相空气开关ASII中一相，该结构作为第一个支路，第三个开关执行单元与第四个开关执行单元串联，双向可控硅TRA1和电阻RA1串联后与第三个开关执行单元并联，双向可控硅TRA2和电阻RA2串联后与第四个开关执行单元并联，该结构作为第二个支路，第五个开关执行单元与第六个开关执行单元串联，第五个开关执行单元与第六个开关执行单元串联之间连接三相空气开关ASII中第二相，该结构作为第三个支路，三个支路并联后与基本工作绕组W0串联，三相空气开关ASI中一相连接在第一个开关执行单元与基本工作绕组W0的另一端之间，三相空气开关ASI中第二相连接在第五个开关执行单元与基本工作绕组W0的另一端之间，调节绕组W1的一端连接在第一个开关执行单元与三相空气开关ASII中第一相之间，调节绕组W1的另一端连接在第三个开关执行单元与第四个开关执行单元之间，调节绕组W2的一端连接在第三个开关执行单元与第四个开关执行单元之间，调节绕组W2的另一端连接在第五个开关执行单元与三相空气开关ASII中第二相之间，调节绕组W1和调节绕组W2串联；三相空气开关ASI中第三相、三相空气开关ASII中第三相、三相空气开关BSI中第三相、三相空气开关BSII中第三相、三相空气开关CSI本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关装置，待调压的配电变压器每相绕组均包括一个基本工作绕组W0、一个调节绕组W1和一个调节绕组W2，其特征在于，所述无触点有载自动正反调压分接开关装置包括隔离变压器T、监测与控制系统(1)、三相触发单元(2)、故障报警单元(3)和三相调压电路；一个调节绕组W1和一个调节绕组W2是具有分接头的一套绕组，三相调压电路均相同，以A相调压电路为例进行说明，A相调压电路包括6个开关执行单元(4)、过流保护单元、电阻RA1、电阻RA2、双向可控硅TRA1和双向可控硅TRA2，每个开关执行单元(4)结构相同，其中第一个包括反并联晶闸管SA1、电阻R1和电容C1，电阻R1和电容C1串联后与反并联晶闸管SA1并联，过流保护单元包括三相空气开关ASI和三相空气开关ASII，基本工作绕组W0的一端用于连接A相交流电，第一个开关执行单元(4)与第二个开关执行单元(4)串联，第一个开关执行单元(4)与第二个开关执行单元(4)之间连接三相空气开关ASII中一相，该结构作为第一个支路，第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)串联，双向可控硅TRA1和电阻RA1串联后与第三个开关执行单元(4)并联，双向可控硅TRA2和电阻RA2串联后与第四个开关执行单元(4)并联，该结构作为第二个支路，第五个开关执行单元(4)与第六个开关执行单元(4)串联，第五个开关执行单元(4)与第六个开关执行单元(4)串联之间连接三相空气开关ASII中第二相，该结构作为第三个支路，三个支路并联后与基本工作绕组W0串联，三相空气开关ASI中一相连接在第一个开关执行单元(4)与基本工作绕组W0的另一端之间，三相空气开关ASI中第二相连接在第五个开关执行单元(4)与基本工作绕组W0的另一端之间，调节绕组W1的一端连接在第一个开关执行单元(4)与三相空气开关ASII中第一相之间，调节绕组W1的另一端连接在第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)之间，调节绕组W2的一端连接在第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)之间，调节绕组W2的另一端连接在第五个开关执行单元(4)与三相空气开关ASII中第二相之间，调节绕组W1和调节绕组W2串联；三相空气开关ASI中第三相、三相空气开关ASII中第三相、三相空气开关BSI中第三相、三相空气开关BSII中第三相、三相空气开关CSI中第三相、和三相空气开关CSII中第三相串联，串联后再与隔离变压器T的初级线圈串联，串联后的一端连接在三相空气开关ASII中第一相和第二个开关执行单元(4)之间，串联后的另一端连接在三相空气开关ASII中第二相和第六个开关执行单元(4)之间，隔离变压器T的第一个次级线圈、第二个次级线圈和第三个次级线圈的六个输出端连接监测与控制系统(1)的监控信号输入端，监测与控制系统(1)的监控信号输出端连接三相触发单元(2)的监控信号输入端，监测与控制系统(1)的电源输出端连接故障报警单元(3)的电源输入端，三相触发单元(2)的触发信号输出端分别连接三相调压电路中反并联晶闸管的控制端，隔离变压器T的第四个次级线圈和第五个次级线圈的四个输出端连接故障报警单元(3)的电源输入端，故障报警单元(3)用于向工作人员发送报警信息。...

【技术特征摘要】
1.一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开关装置，待调压的配电
变压器每相绕组均包括一个基本工作绕组W0、一个调节绕组W1和一个调节绕组W2，
其特征在于，所述无触点有载自动正反调压分接开关装置包括隔离变压器T、监测与
控制系统(1)、三相触发单元(2)、故障报警单元(3)和三相调压电路；
一个调节绕组W1和一个调节绕组W2是具有分接头的一套绕组，
三相调压电路均相同，以A相调压电路为例进行说明，
A相调压电路包括6个开关执行单元(4)、过流保护单元、电阻RA1、电阻RA2、双
向可控硅TRA1和双向可控硅TRA2，
每个开关执行单元(4)结构相同，其中第一个包括反并联晶闸管SA1、电阻R1和电
容C1，电阻R1和电容C1串联后与反并联晶闸管SA1并联，
过流保护单元包括三相空气开关ASI和三相空气开关ASII，
基本工作绕组W0的一端用于连接A相交流电，
第一个开关执行单元(4)与第二个开关执行单元(4)串联，第一个开关执行单元(4)
与第二个开关执行单元(4)之间连接三相空气开关ASII中一相，该结构作为第一个支路，
第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)串联，双向可控硅TRA1和电
阻RA1串联后与第三个开关执行单元(4)并联，双向可控硅TRA2和电阻RA2串联后与
第四个开关执行单元(4)并联，该结构作为第二个支路，
第五个开关执行单元(4)与第六个开关执行单元(4)串联，第五个开关执行单元(4)
与第六个开关执行单元(4)串联之间连接三相空气开关ASII中第二相，该结构作为第三
个支路，
三个支路并联后与基本工作绕组W0串联，
三相空气开关ASI中一相连接在第一个开关执行单元(4)与基本工作绕组W0的另一
端之间，三相空气开关ASI中第二相连接在第五个开关执行单元(4)与基本工作绕组W0
的另一端之间，
调节绕组W1的一端连接在第一个开关执行单元(4)与三相空气开关ASII中第一相
之间，调节绕组W1的另一端连接在第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)
之间，
调节绕组W2的一端连接在第三个开关执行单元(4)与第四个开关执行单元(4)之
间，调节绕组W2的另一端连接在第五个开关执行单元(4)与三相空气开关ASII中第二
相之间，调节绕组W1和调节绕组W2串联；
三相空气开关ASI中第三相、三相空气开关ASII中第三相、三相空气开关BSI中第三
相、三相空气开关BSII中第三相、三相空气开关CSI中第三相、和三相空气开关CSII中
第三相串联，串联后再与隔离变压器T的初级线圈串联，串联后的一端连接在三相空气开
关ASII中第一相和第二个开关执行单元(4)之间，串联后的另一端连接在三相空气开关
ASII中第二相和第六个开关执行单元(4)之间，
隔离变压器T的第一个次级线圈、第二个次级线圈和第三个次级线圈的六个输出端连
接监测与控制系统(1)的监控信号输入端，监测与控制系统(1)的监控信号输出端连接
三相触发单元(2)的监控信号输入端，监测与控制系统(1)的电源输出端连接故障报警
单元(3)的电源输入端，三相触发单元(2)的触发信号输出端分别连接三相调压电路中
反并联晶闸管的控制端，隔离变压器T的第四个次级线圈和第五个次级线圈的四个输出端
连接故障报警单元(3)的电源输入端，故障报警单元(3)用于向工作人员发送报警信息。
2.根据权利要求1所述的一种用于三相配电变压器的无触点有载自动正反调压分接开
关装置，其特征在于，
监测与控制系统(1)包括电压检测电路(1-1)、一号单片机控制系统(1-2)、电压过
零检测电路(1-3)和一号电源(1-4)，
故障报警单元(3)包括二号电源(3-1)、二号单片机控制系统(3-2)和SIM800通信
模块(3-3)，
变压器T的第一个次级线圈的两个输出端连接电压检测电路(1-1)电压检测信号的输
入端，电压检测电路(1-1)的电压信号输出端连接一号单片机控制系统(1-2)的电压信号
输入端，一号单片机控制系统(1-2)的控制信号输出端同时连接三相触发单元(2)的控
制信号输入端，
变压器T的第二个次级线圈的两个输出端连接电压过零...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉林，牛泽晗，赵琦，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23