1.本发明涉及有载分接开关技术领域，特别涉及一种换流变有载调压开关对称往复过渡电路及调压方法。
背景技术：2.有载分接开关是电力变压器内部的关键组件，能够在变压器励磁或负载状态下操作、变化连接变压器绕组中引出的若干分接头改变有效匝数比，实现在不中断负载电流的情况下调节输出电压。有载分接开关应用范围广泛，尤其应用在特高压直流输电工程的换流变压器中，以保证换流器在正常运行时的额定触发角。早期电力变压器所配的有载分接开关大都采用高速电阻切换原理，靠铜钨电弧触头进行负载转换。这类油浸式非真空有载分接开关切换频繁，电弧触头烧损相应比较严重，油的碳化和污染速度较快，因此给供电部门增加了日常维护和定期检修工作量。真空式有载分接开关，主要使用真空管来实现电弧熄灭，避免了油中熄弧对油的碳化和污染；由于真空管开断燃弧时间短、弧压低、电弧能耗小以及触头金属气化物的重凝，触头烧损腐蚀可以降到最低限度。电力电子式有载分接开关，通过电力电子元件替代真空管从而实现有载切换过程中无开断电弧操作。
3.有载分接开关由切换开关、分接选择器和电动机构组成。其中切换开关有独立的油室，是分接开关实现有载切换的关键组件，其核心是采用了过渡电路。真空式有载分接开关按其真空管的个数不同可分为单触点电路、双触点电路、三触点电路和四触点电路；按其过渡电阻的数目不同有单电阻、双电阻过渡两种；按其触头断口数目有单断口、双断口等；上述各种组合可构成各式各样的真空式有载分接开关过渡电路。过渡电路中的真空管可以是单断口真空触头、双断口真空触头、电力电子元件等；不同的过渡电路为了实现有载切换调压有着不同的切换时序，各真空管的切换任务也会有所不同。过渡电路的拓扑结构对有载分接开关切换过程的可靠性，以及开关的故障率和电气寿命都有明显的影响。
4.有载分接开关过渡电路中，有着只承担开断负载电流任务的主通断真空管和只承担开断级间环流任务的辅助真空管。在特高压直流输电工程实际中，流过换流变压器有载分接开关中的负载电流约为500～600a，切换过程中流过过渡电阻的级间环流约为900～1000a，辅助真空管单次开断的环流明显大于主通断真空管开断的负载电流，导致辅助真空管和主通断真空管开断任务不平衡。
5.目前已有的真空式有载分接开关过渡电路从绕组抽头n切换到绕组抽头n+1和从绕组抽头n+1切换到绕组抽头n的控制时序不对称，在切换芯子机械往复运动的过程中，凸轮机构需要实现提拉变轨，从而增加了机械制造的复杂度与开关使用的故障率。
技术实现要素：6.为克服现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种换流变有载调压开关对称往复过渡电路及调压方法，该过渡电路能够承载对称往复式的时序，采用调压方法的机械式有载分接开关在正反往复切换过程中，元件动作时序镜像对称，无需机械变轨机构，可有
效降低有载分接开关的机械复杂度。
7.为实现上述目的，本发明通过如下技术方案：
8.一种换流变有载调压开关对称往复过渡电路，包括第一主触头、第二主触头、第一真空管、第二真空管、第三真空管、第一转换开关、第二转换开关、第一过渡电阻和第二过渡电阻；
9.其中，所述第一主触头的一端和第一真空管的一端与变压器调压绕组的第一绕组抽头相连；所述第二主触头的一端和第三真空管的一端与变压器调压绕组的第二绕组抽头相连；第一真空管的另一端、第二真空管的一端和第一过渡电阻的一端与第一转换开关的第一静触头相连；第三真空管的另一端、第二真空管的另一端和第二过渡电阻的一端与第二转换开关的第一静触头相连；第一过渡电阻的另一端与第一转换开关的第二静触头相连；第二过渡电阻的另一端与第二转换开关的第二静触头相连；所述第一主触头的另一端、第二主触头的另一端、第一转换开关的动触头以及第二转换开关的动触头均与有载分接开关的中性点引出端相连。
10.进一步的，当第一主触头、第一真空管与第二真空管处于导通状态，第二主触头与第三真空管处于断开状态，第一转换开关的动触头与第二静触头连接，第二转换开关的动触头与第一静触头连接时，负载电流经过第一主触头从中性点引出端流出。
11.进一步的，当第二主触头、第二真空管与第三真空管处于导通状态，第一主触头与第一真空管处于断开状态，第一转换开关的动触头与第一静触头连接，第二转换开关的动触头与第二静触头连接时，负载电流经过所述第二主触头从中性点引出端流出。
12.进一步的，第一真空管、第二真空管与第三真空管为单断口真空管、双断口真空管或具有可控制通断功能的电力电子元件。
13.一种基于如上所述的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的调压方法，包括如下步骤：
14.第一主触头、第一真空管与第二真空管均处于导通状态，第二主触头、第三真空管均处于断开状态，第一转换开关的动触头与第二静触头连接，第二转换开关的动触头与第一静触头连接；
15.将第一主触头断开后将第二真空管断开，待第二真空管完全熄弧后，将第二转换开关的动触头与第二静触头连接；
16.将第三真空管导通后第一绕组抽头和第二绕组抽头处于桥接位置，将第一真空管断开，待第一真空管完全熄弧后，将第一转换开关的动触头与第一静触头连接；
17.将第二真空管导通后将第二主触头导通，负载电流从第二绕组抽头经第二主触头从中性点流出，有载分接开关从第一绕组抽头切换到第二绕组抽头。
18.进一步的，第一绕组抽头和第二绕组抽头处于桥接位置时，流经第一真空管的电流i
v1
＝in/2+ic，流经第三真空管的电流i
v3
＝in/2-ic；
19.其中，in为负载电流，ic为级间环流。
20.进一步的，级间环流ic＝us/(r1+r2)，其中，us为有载分接开关级电压，r1为第一过渡电阻，r2为第二过渡电阻。
21.一种基于如上所述的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的调压方法，包括如下步骤：
22.第二主触头、第二真空管与第三真空管处于导通状态，第一主触头与第一真空管处于断开状态，第一转换开关的动触头与第一静触头连接，第二转换开关的动触头与第二静触头连接；
23.将第二主触头断开后将第二真空管断开，待第二真空管完全熄弧后，将第一转换开关的动触头与第二静触头连接；
24.将第一真空管导通后将第三真空管完全熄弧后，将第二转换开关的动触头与第一静触头连接；
25.将第二真空管导通后将第一主触头导通，负载电流从第一绕组抽头经第一主触头从中性点流出，有载分接开关从第二绕组抽头切换到第一绕组抽头。
26.与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
27.本发明的过渡电路采用了三个真空管、两个过渡电阻和两个转换开关，双过渡电阻能够有效限制切换过程中的级间循环电流，减小电阻发热；用于开断级间环流的辅助真空管双重化配置，第二真空管承担开断负载电流的任务，第一真空管和第三真空管轮流承担开断级间循环电流的任务，减轻了辅助真空管的切换损耗，平衡了真空管之间的切换容量；所述过渡电路能够承载对称往复式的时序。
28.本发明的调压方法可使所述过渡电路从第一绕组抽头n切换到第二绕组抽头n+1与从第二绕组抽头n+1切换到第一绕组抽头n的往复切换过程中，各开关元件的动作程序完全镜像对称，因此有载分接开关的往复式机械结构中无需采用变轨机构，可显著降低有载分接开关的机械复杂度，提高有载分接开关服役周期内的长期可靠性。
附图说明
29.通过参考下面附图，可以更完整地理解本发明的示例性实施方式：
30.图1为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的电路图；
31.图2为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第一主触头导通的切换过程示意图；
32.图3为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第一主触头断开的切换过程示意图；
33.图4为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第二真空管断开的切换过程示意图；
34.图5为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第二转换开关动作的切换过程示意图；
35.图6为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第三真空管导通的切换过程示意图；
36.图7为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第一真空管断开的切换过程示意图；
37.图8为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第一转换开关动作的切换过程示意图；
38.图9为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第二真空管导通的切换过程示意图；
39.图10为根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中第二主触头导通的切换过程示意图；
40.图11为负载从绕组抽头n切换到绕组抽头n+1过程中根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中各开关通断的示意图；
41.图12为负载从绕组抽头n+1切换到绕组抽头n过程中根据本发明实施方式的换流变有载调压开关对称往复过渡电路中各开关通断的示意图；
42.图13为根据本发明实施方式的开关元件为电力电子元件的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的电路图；
43.图14为根据本发明实施方式的开关元件为双断口真空管的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的电路图。
具体实施方式
44.下面结合附图对本发明进行详细说明。
45.参见图1，换流变有载调压开关对称往复过渡电路，包括第一主触头mc1、第二主触头mc2、第一真空管v1、第二真空管v2、第三真空管v3、第一转换开关t1、第二转换开关t2、第一过渡电阻r1和第二过渡电阻r2；
46.其中，所述第一主触头mc1的一端和第一真空管v1的一端与变压器调压绕组的第一绕组抽头n相连；所述第二主触头mc2的一端和第三真空管v3的一端与变压器调压绕组的第二绕组抽头n+1相连；第一真空管v1的另一端、第二真空管v2的一端和第一过渡电阻r1的一端与第一转换开关t1的第一静触头11相连；第三真空管v3的另一端、第二真空管v2的另一端和第二过渡电阻r2的一端与第二转换开关的第一静触头21相连；第一过渡电阻r1的另一端与第一转换开关t1的第二静触头12相连；第二过渡电阻r2的另一端与第二转换开关t2的第二静触头22相连；所述第一主触头mc1的另一端、第二主触头mc2的另一端、第一转换开关t1的动触头以及第二转换开关t2的动触头均与有载分接开关的中性点引出端相连。
47.当第一主触头mc1、第一真空管v1与第二真空管v2均处于导通状态，第二主触头mc2、第三真空管v3均处于断开状态，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接时，有载分接开关过渡电路能够使负载电流经过所述第一主触头mc1从中性点引出端流出。
48.当第二主触头mc2、第二真空管v2、第三真空管v3均处于导通状态，第一主触头mc1、第一真空管v1均处于断开状态，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接时，有载分接开关过渡电路能够使负载电流经过所述第二主触头mc2从中性点引出端流出。
49.所述有载分接开关双电阻对称往复过渡电路中的内部开关元件即第一真空管v1、第二真空管v2与第三真空管v3，可以由单断口真空管替换为双断口真空管或具有可控制通断功能的电力电子元件。
50.一种换流变有载调压开关对称往复过渡电路的调压方法，以单断口真空管为例说明，当有载分接开关从第一绕组抽头n切换到第二绕组抽头n+1，调压方法如下：
51.如图2所示，第一主触头mc1处于导通状态，第二主触头mc2处于断开状态，第一真空管v1、第二真空管v2处于导通状态，第三真空管v3处于断开状态，第一转换开关t1的动触
头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接。第一绕组抽头n被接通，负载电流通过第一主触头mc1从中性点引出端流出。
52.如图3所示，将第一主触头mc1断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1、第二真空管v2保持导通，第三真空管v3保持断开，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一真空管v1、第二真空管v2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
53.如图4所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1保持导通，将第二真空管v2断开，产生电弧，第三真空管v3保持断开，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
54.如图5所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1保持导通，第二真空管v2、第三真空管v3保持断开，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，待第二真空管v2完全熄弧后，将第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流in通过第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
55.如图6所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1保持导通，第二真空管v2保持断开，将第三真空管v3导通，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第一绕组抽头n和第二绕组抽头n+1均被接通，负载电流in分别通过第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1和第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2从中性点引出端流出；过渡电路形成桥接，产生级间环流ic；流经第一真空管v1的电流i
v1
＝in/2+ic，流经第三真空管v3的电流i
v3
＝in/2-ic；其中ic＝us/(r1+r2),所述us为有载分接开关级电压。
56.如图7所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，将第一真空管v1断开，产生电弧，第二真空管v2保持断开，第三真空管v3保持导通，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
57.如图8所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1、第二真空管v2保持断开，第三真空管v3保持导通，待第一真空管v1完全熄弧后，将第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
58.如图9所示，第一主触头mc1保持断开，第二主触头mc2保持断开，第一真空管v1保持断开，将第二真空管v2导通，第三真空管v3保持导通，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二真空管v2、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
59.如图10所示，第一主触头mc1保持断开，将第二主触头mc2导通，第一真空管v1保持断开，第二真空管v2、第三真空管v3保持导通，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11
连接，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第二主触头mc2从中性点引出端流出。
60.当有载分接开关从第二绕组抽头n+1切换到第一绕组抽头n，其切换过程与有载分接开关从第一绕组抽头n切换到第二绕组抽头n+1的切换过程完全镜像对称，调压方法如下：
61.第二主触头mc2处于导通状态，第一主触头mc1处于断开状态，第三真空管v3、第二真空管v2处于导通状态，第一真空管v1处于断开状态，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接。第二绕组抽头n+1被接通，负载电流通过第二主触头mc2从中性点引出端流出。
62.将第二主触头mc2断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3、第二真空管v2保持导通，第一真空管v1保持断开，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二真空管v2、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
63.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3保持导通，将第二真空管v2断开，产生电弧，第一真空管v1保持断开，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，第一转换开关t1的动触头与其第一静触头11连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
64.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3保持导通，第二真空管v2、第一真空管v1保持断开，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，待第二真空管v2完全熄弧后，将第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第二绕组抽头n+1继续被接通，负载电流通过第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
65.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3保持导通，第二真空管v2保持断开，将第一真空管v1导通，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第二绕组抽头n+1和第一绕组抽头n均被接通，负载电流in分别通过第三真空管v3、第二过渡电阻r2、第二转换开关t2和第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1从中性点引出端流出；过渡电路形成桥接，即第一绕组抽头n和第二绕组抽头n+1处于桥接位置，产生级间环流ic；流经第三真空管v3的电流i
v3
＝in/2-ic，流经第一真空管v1的电流i
v1
＝in/2+ic；其中ic＝us/(r1+r2),所述us为有载分接开关级电压。
66.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，将第三真空管v3断开，产生电弧，第二真空管v2保持断开，第一真空管v1保持导通，第二转换开关t2的动触头与其第二静触头22连接，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
67.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3、第二真空管v2保持断开，第一真空管v1保持导通，待第三真空管v3完全熄弧后，将第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一真空管v1、第一过渡电阻r1、第一转换开关t1从中性点引出端流出。
68.第二主触头mc2保持断开，第一主触头mc1保持断开，第三真空管v3保持断开，将第二真空管v2导通，第一真空管v1保持导通，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一真空管v1、第二真空管v2、第二转换开关t2从中性点引出端流出。
69.第二主触头mc2保持断开，将第一主触头mc1导通，第三真空管v3保持断开，第二真空管v2、第一真空管v1保持导通，第二转换开关t2的动触头与其第一静触头21连接，第一转换开关t1的动触头与其第二静触头12连接。第一绕组抽头n继续被接通，负载电流通过第一主触头mc1从中性点引出端流出。
70.所述换流变有载调压开关对称往复过渡电路中的内部开关元件为具有可控制通断功能的电力电子元件和双断口真空触头时，开关元件的动作时序和调压方法一致，不再赘述。
71.当有载分接开关从第一绕组n抽头分接切换到第二绕组n+1抽头分接，过渡电路转换过程示意图如图11所示。
72.当有载分接开关从第二绕组n+1抽头分接切换到第一绕组n抽头分接，过渡电路转换过程示意图如图12所示。
73.在本发明的实施方式中，采用真空管的有载分接开关过渡电路的切换任务如下表所示：
[0074][0075]
其中，in为负载电流；us为有载分接开关级间电压；r1和r2为第一过渡电阻与第二过渡电阻。
[0076]
图13为根据本发明实施方式的开关元件为电力电子元件的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的电路图，如图13所示，仅将图1中的单断口真空管替换为具有可控制通断的电力电子元件，其他元件与图1中的元件相同，动作时序一致，且功能和作用上与图1所示过渡电路的功能和作用也相同，在此不再赘述。
[0077]
图14为根据本发明实施方式的开关元件为双断口真空管的换流变有载调压开关对称往复过渡电路的电路图；如图14所示，仅将图1中的单断口真空管替换为双断口真空管，其他元件与图1中的元件相同，动作时序一致，且功能和作用上与图1所示过渡电路的功能和作用也相同，在此不再赘述。
[0078]
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
例如在已有真空管所在线路加装隔离开关，以起到电气隔离和保护作用，都应涵盖在本发明的保护范围内。
[0079]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。