混合有载抽头变换器和操作该抽头变换器的方法技术

一种用于高压交流电力传输的混合有载抽头变换器（７０），包括选择器（７２）和具有分别限定各自的电流通路的两条支路（８０，８２）的分流器（７４）。每条支路（８０，８２）包括一对（Ｐ１，Ｐ２）相对的第一和第二半导体开关（８４，８６）。该混合有载抽头变换器（７０）还包括控制器（７６），配置成在该交流电周期的预定点导通指定支路（８０，８２）的第一或第二半导体开关（８４，８６）中的一个，从而断开另一条支路（８０，８２）中的预期的半导体开关（８４，８６）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术特别但不是排他地涉及一种用于高压交流电力传输的混合有载抽头变换器(hybrid on-load tap changer),以及一种操作这种抽头 变换器的方法。
技术介绍
电力传输的特点是，超过200kV的交流(AC)电压电平并伴有高 电平的浪涌和瞬时电压以及电流。这些工作条件对用于这种传输的部件 的绝缘需求有特别的要求。抽头变换器是一种适用于变压器以将变压器的输出电压调节到所 需水平的设备。这种调节通常是通过选择性连接到该变压器的特定抽头 从而控制初级或次级绕组的有效部分的匝数来实现的。有载抽头变换器用于在传导电流时工作，并且要求在抽头变换期间 不发生电流中断。图1中示出了一种常规抽头变换器的简化示意图。该常规抽头变换 器10包括与变压器16的初级绕组14串联连接的第一选择器12和第一 分流器18。该第一选择器12和第一分流器18依靠油绝缘来达到最高功 率变压器电压所需的接触-接触绝缘水平。该第一分流器18具有两个支路(leg) 20、 22,每条都限定了相应 的电流通路，以及第一才几电开关24。该第一才几电开关24选择性地将一 个支路20或另 一支路22连接到初级绕组以将由选择器选择的指定抽头 选择性连接到初级绕组14，从而将变压器的输出电压调节到所需水平。为了避免在抽头变换期间经过初级绕组14的电流发生中断，该第 一机电开关24具有一个先接后断(make before break )，，操作，从而 使得该开关短暂桥接两个支路20、 22，如图l所示。当这种桥接连接或 断开时会发生高水平的电弧放电。电弧放电会导致其中放置有第一分流器18的绝缘油的绝缘特性下 降。这就导致需要将用于第一分流器的油与用于主变压器的油隔离，并 且还需要定期替换该分流器油。这种布置的 一个变体使用 一种机械操作的真空开关以抑制该电弧 放电并进而减少维护需要。然而，包含机械操作的真空开关会增加复杂 性，这将相应地增加这种仪器的资本成本。此外，还需要定期替换机械 操作的真空开关。在每个上述布置中，每次抽头变换所需的时间是大约5秒，其中笫 一分流器18的操作占了大约150毫秒。因此，常规的抽头变换器10将 花费例如超过2分15秒在-12到+ 12的抽头范围内完成步进式变换。半导体开关的性能是很吸引人的，它可以在明确的电子指令后迅速 工作并且断开(commutateoff)即切断而不会产生电弧。电力传输系统中的功率损失和浪涌电流水平意味着，希望在稳定状 态工作期间使用例如机电开关将这种半导体开关与这种系统隔离。因此，已知可以将半导体开关与机电开关组合以形成所谓的混合 有载抽头变换器，如图2所示。该已知的混合有载抽头变换器30包括被布置成与例如变压器16的 初级绕组14串联的第二选择器32和第二分流器34 (用虛线表示)。该 已知的混合抽头变换器30还包括用于控制该笫二分流器34的工作的第 一控制器36。该第二选择器32包括多个抽头38,在所示例子中是3个，以及用 于选择一个特定抽头38的开关Sl、 S2、 S3。该第二选择器32还可以包 括用于选择性隔离该第二分流器34的给定支路的两个第二机电开关 S4、 S5, /人而在其中旁通该半导体设备。该第二分流器34具有两个支路40、 42,每条限定各自的电流通路。 每个支路40、 42包括一对相对的第一和第二半导体开关44、 46。该半 导体开关44、 46被布置成选择性地在该第二分流器34的指定支路40、 42中建立一条电流通路。一种预期类型的半导体开关是晶闸管(thyristor) 48、 50。这种设 备具有较高的电压和电流性能、高可靠性，并且能够在超过15(TC的结 温度下工作。此外，它们可以通过脉冲变压器切换，从而不需要使用单 独的辅助电源。而且，可使用光触发晶闸管，其可以由通过光纤电缆传 导的来自激光二极管的脉沖切换。然而，尽管具有前述优点，晶闸管的缺点在于它会持续传导直到阳 极电流被去除。这就造成了断开这种设备的困难。一种断开晶闸管的方法是使用所谓的自然整流。在自然整流期 间，作为例如AC周期期间的波动(其中阳极电流穿越零点，也就是被去除)的结果而自然去除阳极电流。因此，能够在导通另一个支路42、 40中的晶闸管之前使得一个支路40 、 42中的晶闸管恢复到不导电状态。然而，晶闸管将会緩慢恢复，从而导致延迟，在该延迟期间，任一 支路40、 42都不能提供电流通路。因此，需要利用庞大而昂贵的无源 组件来桥接该支路以提供必要的连续电流，即避免电流中断。该恢复的 时间(大约0.6ms)使得这些无源组件必须足够大(因而庞大而昂贵) 以分流该电流和将该电压维持在该晶闸管的额定值之内的水平。第二种断开晶闸管的方法使用了所谓的共振强迫整流。共振强 迫整流包括采取措施去除或分流该阳极电流以使得该晶闸管恢复到不 导电状态。然而，这种方法也需要利用庞大而昂贵的无源组件来桥接该支路40、 42以提供连续电流.在上述每种方法中所需要的大量桥接组件造成了安装困难。另外， 它们的高成本使得这种混合抽头变换器的总成本增加到了 一个商业上 不可接受的水平。另一种有载抽头变换器是所谓的固态有载抽头变换器60,如图3 所示。该固态抽头变换器60在切换布置中仅包括晶闸管62以形成各个 抽头连接。该晶闸管62被布置在相对的对64、 66、 68中。这些抽头变 换器不适用于电力传输应用，因为给定晶闸管的物理限制限制了它所能 承受的电压和电流变化。结合上述布置，提出了一种整流方法，包括导通一个不导电对66 中的晶闸管62从而引发由抽头电压驱动的循环电流CC。在理论上，当 该循环电流与流经导电晶闸管62 (也即流经被导通的导电对68中的晶 闸管62)的负载电流LC幅度相等^f旦方向相反时，该相对应的电流CC、 LC应该彼此抵消以使得该导电晶闸管62能够断开。该负载电流LC的 传导将被该最初的不导电对66中被导通的晶闸管62保持。然而，图3所示的布置完全不适用于电力传输。在电力传输应用中，抽头变换器与变压器的初级绕组相配合。这是 因为以这种方式布置该抽头变换器连接会形成更少的绝缘困难。此外， 这种布置降低了电流水平，从而使得已有的机电开关运行更容易一些。以前述方式布置的图3所示类型的固态抽头变换器将使得每个晶闸 管62处于超过40kV的电压下。这样的电压超过了任何已知晶闸管的实 际工作规格。
技术实现思路
因此，本专利技术的总的目的是提供一种有载抽头变换器，其允许使用 半导体开关而不会遇到与运行适当的半导体开关相关的固有困难。根据本专利技术的第 一 方面，提供 一 种用于高压交流电力传输的混合有 载抽头变换器，包括选择器；分流器，其具有分别限定各自的电流通路的两个支路，每个支路包 括一对相对的第一和第二半导体开关；和控制器，用于在该交流电周期的预定点选择性地导通指定支路的第 一或第二半导体开关中的一个，从而按照预期断开另一支路中的半导体 开关。前述布置消除了对于庞大和昂贵的无源桥接组件的需要，从而将该 有载抽头变换器的资本成本降低到了一个商业可接受的水平。从而提高了该;由头变:器的工作速度。'、5'0 、' 可选地，每个支路还包括布置成与该半导体开关对电连通的至少一 个保护元件。这就使得该半导体开关能够在它们本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高压交流电力传输中的混合有载抽头变换器，包括：　选择器；　分流器，其具有限定相应电流通路的两个支路，每个支路包括相对的第一和第二半导体开关对；和　控制器，配置成在该交流电周期的预定点导通指定支路的第一或第二半导体开关中的一个，从而断开另一支路中的预期的半导体开关。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2006-3-8 0604671.81. 一种用于高压交流电力传输中的混合有载抽头变换器，包括选择器；分流器，其具有限定相应电流通路的两个支路，每个支路包括相对的第一和第二半导体开关对；和控制器，配置成在该交流电周期的预定点导通指定支路的第一或第二半导体开关中的一个，从而断开另一支路中的预期的半导体开关。2. 如权利要求1所述的混合有载抽头变换器，其中每个支路还包 括布置成与该半导体开关对电连通的至少一个保护元件。3. 如权利要求2所述的混合有载抽头变换器，其中该保护元件是 或者包括与每一第一和第二半导体开关对平行布置的緩沖器。4. 如权利要求2或3所述的混合有载抽头变换器，其中该保护元 件是或者包括布置成串联在每个第一和第二半导体开关对与该选择器 之间的电感器。5. 如前面任何一项权利要求所述的混合有载抽头变换器，其中每 个支路还包括布置成与对应的该选择器的机电隔离开关平行的电容器。6. 如前面任何一项权利要求所述的混合有载抽头变换器，其中每 个支路还包括布置成与对应的该选择器的机电隔离开关平行的电压浪 涌放电器。7. 如前面任何一项权利要求所述的混合有载抽头变换器，其中该 选择器包括两个才几电隔离开关，用于选择性地隔离该分流器的相应支路 以旁通其中的半导体开关。8. 如权利要求7所述的混合有载抽头变换器，其中该选择器的每 个机电隔离开关包括布置成与其串联的电感器。9. 一种在高压交流电力传输期间操作混合有载抽头变换器的方法， 包括步骤(i )提...

【专利技术属性】
技术研发人员：DCM奥特斯，M萨拉沃莱，
申请(专利权)人：阿雷瓦TD股份有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]