变压器有载调压分接开关及有载调压变压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种交流调压设备，特别是一种通过改变变压器初级端绕组匝数改变变压器次级输出电压的有载调压分接开关和带有有载调压分接开关的变压器。
【背景技术】
[0002]电力变压器在运行中，由于进线电压变化或负载的变化会引起输出电压的变化，通过改变电力变压器初级端绕组匝数可以改变次级的输出电压，从而达到调整或稳定电压的目的。使用分接开关改变线圈的匝数，可以达到改变输出电压的目的。变压器的有载调压就是在变压器不断电的正常工作状态下，带负载调节分接开关改变变压器初级的匝数(0N-LOAD TAP CHANGING)，这就是有载调压分接开关要完成的任务。目前常用的有载调压分接开关主要还是机械式的，如美国专利USP 2374974提供的变压器有载调压分接开关，其基本原理和现在常用的变压器有载调压分接开关没有太大的变化。机械式有载分接开关是将开关触头浸在变压器油中，一般开关的体积很大，并且由于分接开关在动作时会产生电弧，而造成变压器油的变质，所以一般有载调压分接开关需要定期换油，造成运行成本很高。美国专利USP6563723和USP7355369等提出使用电子开关解决分接开关在变压器抽头变化时产生的打火和拉弧的问题，即使用IGBT或晶闸管作为过渡转换开关，但实际工作时电子开关的导通时间要求在几十毫秒以上，所以对电子开关的耐压和电流都提出很高的要求。中国专利CN201410680074.4公开了一种变压器有载调压分接开关及开关控制方法，仅使用了两支二极管作为过渡转换开关，即用二极管实现了IGBT和晶闸管等电子开关的功能，控制电路简单可靠。但这种分接开关在动作时，当两组开关在转换的瞬间，由于无法精确控制辅助继电器的闭合或断开的时间，两组辅助开关回路会产生短路电流，会造成断流或绕组短路的情况，这会在调压绕组上产生涌流缩短开关的寿命。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种带有电子式有载调压分接开关的变压器，变压器使用这种无油、非真空技术且没有机械转动机构调压分接开关，使得有载调压变压器的体积和重量大大降低，并且提高了变压器的可靠性，降低了运行成本。使用本发明提供的一种电子式有载调压分接开关的变压器，其外形和体积与普通变压器差不多，电压调整简单方便。这种变压器可以连续、动态的调整电压，并且在开关切换线圈时不会产生电流涌流和绕组短路，开关触点不会打火或拉弧，使变压器在有载调压的工作状态可以稳定的工作，克服了目前现有技术存在的上述不足，是一种理想的有载调压设备。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现:
[0005]—种变压器有载调压分接开关由分接开关单兀和开关控制电路组成，所述的分接开关单元为两个继电器开关触点和对应的触点保护电路组成:两个开关触点的一端与对应的变压器绕组抽头连接，另一端并联后与电源连接，一个开关触点保护支路是MOS管与辅助继电器触点串联电路另一个开关触点保护支路二极管与辅助继电器触点串联电路，它们分别与相应的开关触点两端并联;多个这样的分接开关单元并联，即可组成多绕组分接分开关。
[0006]进一步的，所述的开关控制电路由电源、单片机、电流互感器和控制信号接收模块等电路组成;开关控制电路控制所有的主开关、辅助开关和MOS管按一定的时间顺序动作，完成变压器绕组的切换，并保证总有一个开关触点处于闭合状态。
[0007]进一步的，所述开关控制电路的电源可以由变压器调压绕组或电流互感器提供。
[0008]进一步的，所述主开关和辅助开关可以是磁保持继电器。
[0009]进一步的，所述开关控制电路的开关控制信号可以是无线信号。
[0010]所述的所述的变压器有载调压分接开关的控制方法，包括以下步骤:
[0011](I)如要完成电源端A与变压器抽头I连接到与抽头2连接的转换，则要完成打开Kl并闭合K2:①首先在电流正半周期间闭合Kll并使Tl进入预备导通状态;②接下来电流负半周期间，打开Kl并闭合K21;③接下来的电流正半周期间，使Tl截止，打开Kll并闭合K2;④之后打开K21即完成了 Kl打开K2闭合的过程。
[0012](2)如要完成电源端A与变压器抽头2连接回到与抽头I连接的转换，则要打开K2并闭合Kl:①首先在电流负半周期间闭合K21;②在接下来电流正半周期间，打开K2并闭合Kll;③在接下来的电流负半周期间，在电流由正变负的瞬间是Tl导通，之后打开K21并闭合Kl;④之后打开Kl I即完成了K2打开Kl闭合的过程。
[0013]进一步的，所述有载调压分接开关直接固定安装在变压调压绕组的引出端子上。
[0014]进一步的，所述有载调压分接开关安装在有载调压变压器的引出端子里面，变压器调压线圈接到绝缘子的下面
[0015]本发明的有益效果为:
[0016]提供一种可靠实用的变压器有载调压分接开关，动作时开关触点不产生打火或拉弧，对变压器绕组不会造成短路，绕组切换速度快，真正实现了无涌流、电流连续绕组的切换。由于触点在切换过程中没有损耗和变压器绕组中没有电流突变的的特点，可以让变压有载调压分接开关频繁动作且不会对开关和变压器的寿命有任何的影响。本发明的变压器有载调压分接开关的上述优点，使变压器可以真正实现动态的有载调压，而这是传统变压器有载调压无法实现的。与现有的变压器有载调压分接开关相比本发明的变压器有载调压分接开关还具有体积小、重量轻和成本低的优点。
【附图说明】
[0017]下面根据附图对本发明做进一步详细说明。
[0018]图1、本发明的变压器有载调压分接开关的分接开关单元电路原理图；
[0019]图2、本发明的变压器有载调压分接开关控制电路原理方框图；
[0020]图3、本发明的变压器有载调压分接开关动作顺序示意图之一；
[0021]图4、本发明的变压器有载调压分接开关动作顺序示意图之二；
[0022]图5、本发明的变压器有载调压分接开关实施例之一；
[0023]图6、本发明的变压器有载调压分接开关实施例之一；
[0024]图7、本发明的三相变压器有载调压分接开关实施例；
[0025]图8、本发明的三相有载调压变压器调压分接开关位置示意图。
【具体实施方式】
[0026]如图1所不，是本发明一种变压器有载调压分接开关，由分接开关单兀和开关控制电路组成，所述的分接开关单元为两个继电器开关触点和对应的触点保护电路组成:两个开关触点的一端与对应的变压器绕组抽头连接，另一端并联后与电源连接，一个开关触点保护支路是MOS管与辅助继电器触点串联电路，另一个开关触点保护支路二极管与辅助继电器触点串联电路，它们分别与相应的开关触点两端并联;多个这样的分接开关单元并联，即可组成多绕组分接分开关。如Kl为主开关触点，MOS管Tl与辅助开关触点KU串联组成Kl的触点保护支路并联在Kl两端，B1、D1、C1和Rl组成MOS管驱动电路，Dll为MOS管Tl的保护二极管，在开关动作过程中不起作用;K2为另一个开关触点，二极管D21和辅助继电器触点K21串联组成K2的触点保护支路并联在K2两端。
[0027]开关控制电路由电源、单片机、电流互感器和控制信号接收模块等电路组成;开关控制电路控制所有的主开关、辅助开关和MOS管按一定的时间顺序动作，完成变压器绕组的切换，并保证总有一个开关触点处于闭合状态。
[0028]图2所示的开关控制电路由电源、单片机、电流互感器和控制信号接收模块等电路组成；电源电路为单片机MCU、主开关继电器和辅助开关继电器提供工作电源，电源电路的电源从调压绕组取得，调压绕组的输出经过降压、整流滤波和稳压后为单片机和继电器供电，1KV变压器的一个调压绕组的电压一般为250V，通过调压绕组取电简单方便，这样可以简化开关控制电路结构并提高电路的可靠性。如果是11OKV以上的变压器，每个调压绕组的电压也很高，开关控制电路从调压绕组取电成本会比较高，一般这么高电压的变压器容量都是很大的，一般空载电流也很大，所以可以通过互感器取电。
[0029]有载调压分接开关的控制信号可以通过有线的方式直接控制开关控制电路，当母线电压不是很高时，可以采用电信号控制光耦的方式，如果母线电压很高，可采用光纤传输控制信号的办法。本发明提出一种无线传输控制信号的方式，采用无线控制可以容易的解决控制端与有载调压分接开关之间的绝缘和爬电的问题，控制信号接收模块可以采用红外或无线通讯方式，红外通讯简单不易受干扰，但红外通讯要求发射和接收模块之间不能有遮挡，变压器有载调压分接开关由于绝缘和防尘的要求，开关一般需要密封，红外信号容易被屏蔽。而采用超高频无线通讯的方式，可以实现发射模块与接收模块之间无死角的接收与控制，无线接收可以采用蓝牙、Zigbee或Wifi等通讯方式。如此，有载调压分接开关相当于挂在电源母线上的开关组，电源母线通过开关组与不同的负载连接，控制器(图1、图2中未画出)通过无线信号可以控制开关组中不同的开关的闭合和断开，开关控制电路控制所有的主开关、辅助开关和MOS管按一定的时间顺序动作，完成变压器绕组的切换，在开关切换的过程中，要保证总有一个开关触点处于闭合状态，这可以降低开关组的耐压要求。图1实施例中，只画出了 2个变压器绕组抽头，η个变压器绕组抽头配合η组开关，可以实现η个抽头变压器的有载调压。
[0030]为了保证在变压器不通电时有载调压分接开关的主开关组总有一个开关触点处于闭合状态，主开关使用的继电器可以是磁保持继电器，即使有载调压分接开关在不通电的状态也有一组开关处于闭合状态。另外使用磁保持继电器还可以减少开关控制电路的耗电，这样可以减小变压器有载开关的体积并降低整个分接开关的成本。
[0031]下面结合图3和4说明的变压器有载调压分接开关控制方法:
[0032](I)如要完成电源端A与变压器抽头I连接到与抽头2连接的转换(绕组减少)过程，即完成打开Kl并闭合K2:①在电流正半周期间(A为正、B为负，tl到t2的期间)，闭合Kll并给BI发脉冲，经过二极管D12整流、Cl滤波后为Tl的导通建立电压;②在接下来的电流负半周期间(A为负、B为正，t2到t3的期间)打开Kl并闭合K21，在开关触点Kl打开的瞬间MOS管Tl导通，由于D21反向偏置，电流从Kll和MOS管支路流过;③在接下来电流正半周期间(A为正、B为负，t3到t4的期间)，在电流从负变正的瞬间，停止给BI