专利名称：用多个开关元件实现有载调压的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器、电抗器有载调压的方法和装置，尤其是用多个开关元件代替一个有载调压分接开关实现有载调压的方法和装置，以及用多个开关元件改变交流线路上电抗器的容量实现有载调压的方法和装置。
背景技术：
目前，公知的有载调压变压器靠切换有载调压分接开关的接点实现有载调压，存在有载调压分接开关价格高、分接开关装置需要定期检修，否则容易损坏、一但检修分接开关装置或其损坏通过变压器的电力供应将全部中断等问题；在交流线路上串联电抗器也可改变负载的电压，当负载变化时应使所串联的电抗器电感量相应变化，以使负载电压保持稳定，用分接或转换开关的活动端分别与所串联电抗器的不同抽头连接也可以实现有载调压，所存在的问题与有载调压变压器用分接开关实现有载调压的问题相同；申请号为02106678.7的发明专利所公开的节电装置，以及与此原理相同的日本睦电气自动调压省电机的调压绕组所存在的问题与以上问题的相同。
发明内容
为了克服现有有载调压分接或转换开关的不足，本发明提出一种用多个开关元件代替一个有载调压分接或转换开关实现有载调压的方法和装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是在有载调压变压器、交流线路上所串联的电抗器、或日本睦电气自动调压省电机等调压绕组各抽头端点上接入一个开关元件的一个主接点，将接于同一相上各开关元件的另一个主接点全部并联并引出；在各抽头端点和开关元件主接点之间接入一个热保护元件；调压时先将需接入的抽头端点上的开关元件闭合，再将原接通的抽头端点上的开关元件断开，以此实现有载调压；当需接入的抽头端点上的开关元件已闭合而原接通的抽头端点上的开关元件未断开，或因损坏同时有两个开关元件闭合时，在两个开关元件之间将形成大的局部短路电流，原接入的热保护元件将先动作切断局部短路电流，新接入的热保护元件因局部短路电流已切除不再动作。或在调压绕组每个抽头端点上接入由开关元件和限流电阻串联组成的限流支路，在所接入限流支路上再并联由开关元件组成的直通支路，当需要切换时先将所需接入抽头端点上限流支路的开关元件闭合，再将原接入抽头端点上直通支路开关元件断开，再将所接入抽头端点上直通支路开关元件闭合，再将所接入抽头端点上限流支路开关元件断开。
本发明的有益效果是开关元件选用电磁开关元件(如断路器、接触器或继电器等)，或有源开关元件(如双向晶闸管、可关断晶闸管等)，其动作速度远比有载调压分接或转换开关的动作速度快，可实现频繁切换；开关元件一般不需定期维护，使用寿命较长；多个开关元件的价格远低于一个有载调压分接开关的价格；可容易地实现分相调压；一但一个开关元件损坏，可将另一个开关元件闭合，通过变压器或电抗器的电力供应不会中断，并可实现不中断电力供应对其在线更换；若调压绕组设在变压器星点处，调压处相间电压最高为线路额定电压的15％左右，对地电压最高为线路额定电压的8.66％左右，开关元件的选用和相间、对地绝缘比较容易实现；因开关元件或为开关速度很快的电磁开关，或为无触点有源开关，开关元件切换时电弧较小或无电弧，变压器调压绕组可设在低压侧，可进一步降低调压绕组相邻抽头间电压、调压处相间电压和对地电压；若用有源开关元件还可实现连续调压。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是现有有载调压变压器或电抗器用有载调压分接开关实现有载调压原理图；
图2是本发明的对单相有载调压变压器或电抗器用多个电磁开关元件与热敏元件配合代替分接开关实现有载调压第1和第2个实施例原理图；图3是本发明的对单相自耦有载调压变压器用多个电磁开关元件与热敏元件配合代替分接或转换开关实现有载调压第3个实施例原理图；图4是本发明的对星形连接三相有载调压变压器用多个电磁开关元件与热敏元件配合代替分接开关实现有载调压第4个实施例原理图；图5是本发明的对三角形连接三相有载调压变压器用多个电磁开关元件与热敏元件配合代替分接开关实现有载调压第5个实施例原理图；图6是本发明的对星形连接三相有载调压变压器用多个有源双向晶闸管与热敏元件配合代替分接开关实现有载调压第6个实施例原理图；图7是本发明以上各实施例的负载或线路电压检测和励磁绕组或控制极控制电路框图；图8是本发明的对星形连接三相有载调压变压器用多个电磁开关元件与限流电阻配合代替分接开关实现有载调压第7个实施例原理图；图9是本发明的对三角形连接三相有载调压变压器用多个电磁开关元件与限流电阻配合代替分接开关实现有载调压第8个实施例原理图；图10是本发明的图8和图9实施例的负载或线路电压检测和电磁开关元件励磁绕组控制电路框图。
在图1、2、4和5中，0.电力线路端点，1.变压器固定绕组，2.变压器调压绕组分接头，3.变压器调压绕组，4.有载调压分接开关滑动端，5.有载调压分接开关固定接线端，6.电力线路端点，7.电磁开关元件主接点，8.热敏元件。
在图6中，0.电力线路端点，1.变压器固定绕组，2.变压器调压绕组分接头，3.变压器调压绕组，6.电力线路端点，7.有源双向晶闸管，8.热敏元件。
在图3中，0.自耦变压器输入端，1.自耦变压器固定绕组，2.自耦变压器调压绕组分接头，3.自耦变压器调压绕组，6.星点接地端，7.电磁开关元件主接点，8.热敏元件，9.自耦变压器输出端。
在图7中，1.线路或负载电压检测电路，2.电磁开关元件励磁绕组或有源开关元件控制极控制电路，3.电磁开关元件励磁绕组控制端点或有源开关元件控制极。
在图8和图9中，0.电力线路端点，1.变压器固定绕组，2.变压器调压绕组直通支路开关元件，3.变压器调压绕组直通支路引出端，4.变压器调压绕组限流支路开关元件，5.变压器调压绕组限流支路引出端，6.星形连接星点接地端，7.变压器调压绕组引出端，8.变压器调压绕组，9.变压器调压绕组引出端限流电阻。
在图10中，1.线路或负载电压检测电路，2.电磁开关元件励磁绕组控制电路，3.限流支路电磁开关元件励磁绕组控制端；4.直通支路电磁开关元件励磁绕组控制端。
具体实施例方式
在图2实施例中，在单相变压器或电抗器调压绕组各抽头(2)上接入一个电磁开关元件(7)的主接点，将各开关元件(7)的另一个主接点全部并联并引出，成为另一个端点(6)，开关元件(7)主接点的容量应大于线路电流额定值；端点(0)和(6)可以是变压器输入绕组的两个端点，也可以是变压器输出绕组的两个端点；在各开关元件主接点(7)和调压绕组分接头(2)之间接入一个热敏元件(8)，热敏元件(8)可为热敏电阻、热继电器、自复式熔断器等；当需接入开关元件已闭合而原接通开关元件未断开，或因损坏同时有两个开关元件闭合时，在两个开关元件之间形成局部短路电流，因新接入开关元件接入之前已有电流从原接入热保护元件上流过，原接入热保护元件将先动作切断局部短路电流。
在图3实施例中，在单相自耦变压器调压绕组各抽头(2)上接入一个电磁开关元件(7)的一个主接点，将各开关元件(7)的另一个主接点全部并联引出作为输出端(9)，开关元件(7)主接点的容量应大于负载电流额定值，端点(6)接地；其它部分与图2实施例中的相同。
在图4实施例中，在三相星形连接变压器每相调压绕组各抽头(2)上接入一个电磁开关元件(7)的一个主接点，将接于同一相调压绕组各抽头上的开关元件(7)的另一个主接点全部并联引出，成为另一个端点(6)，三个端点(6)组成星点并接地，开关元件(7)主接点的容量应大于线路电流额定值；端点(0)和(6)可以是变压器一相输入绕组的两个端点，也可以是变压器输出绕组一相的两个端点，其它与图2实施例中的相同。
在图5实施例中，在三相三角形连接变压器每相调压绕组各抽头(2)上接入一个电磁开关元件(7)的一个主接点，将接于同一相调压绕组各抽头上的开关元件(7)的另一个主接点全部并联引出，成为另一个端点(6)，每个端点(6)与相邻调压绕组上的端点(0)联接，组成三角形联接，其它与图2和图4实施例中的相同。
在图6实施例中，在三相星形连接变压器每相调压绕组各抽头(2)上接入一个有源双向晶闸管(7)的一个主电极，将接于同一相调压绕组各抽头上的有源开关元件(7)的另一个主电极全部并联引出，成为另一个端点(6)，三个端点(6)组成星点，有源开关元件(7)主电极的容量应大于线路电流额定值，其它与图2和图4实施例中的相同。
图7是以上各实施例的公共检测控制部分。当电压检测电路(1)检测到负载或线路电压偏离设定值后，开关元件控制电路(2)做出调整，先将需接入电磁开关元件的励磁绕组(3)Nj通电，或使需接入有源开关元件的控制极(3)Nj成为高电压，再切断原接通的开关元件(3)Ni。全部开关元件、热敏元件、电压检测及励磁绕组控制电路都可置于变压器旁边的一个开关柜中。
在图8实施例中，在三相星形连接变压器每相调压绕组引出端(7)上接入由一个限流电阻(9)和一个开关元件(4)串联组成的限流支路，限流电阻(9)的阻值可参照现有有载调压分接开关内的限流电阻阻值取定；在所述限流支路上再并联由一个开关元件(2)组成的直通支路，将各调压绕组引出端上限流支路和直通支路并联后的一个端点引出，并将每相上全部限流支路和直通支路并联后端点并联，成为端点(6)，三个端点(6)组成星点，开关元件(4)和(2)主接点的容量应大于线路电流额定值，端点(0)和(6)可以是变压器一相输入绕组的两个端点，也可以是变压器一相输出绕组的两个端点；当需切换时，先将需新接入调压绕组引出端限流支路上的开关元件(4)闭合，再将原接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(2)断开，再将新接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(2)闭合，再将新接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(4)断开。新接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(2)和原接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(4)之间需有互锁关系，当原接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(4)未断开，新接入调压绕组引出端直通支路上的开关元件(2)不能闭合。
在图9实施例中，在三相三角形连接变压器每相调压绕组引出端(7)上接入一个由限流电阻(9)和一个开关元件(4)串联组成的限流支路，限流电阻(9)的阻值可参照现有有载调压分接开关内的限流电阻阻值取定；在所述限流支路上再并联由一个开关元件(2)组成的直通支路，将各调压绕组引出端上限流支路和直通支路并联后的一个端点引出，并将每相上全部限流支路和直通支路并联后端点并联，成为端点(6)，每个端点(6)与变压器相邻调压绕组的端点(0)连接，组成三角形连接，其它与图8实施例中的相同。
图10是以上图8和图9实施例的公共检测控制部分。当电压检测电路(1)检测到负载或线路电压偏离设定值后，电磁开关元件励磁绕组控制电路(2)做出调整，先将所需接入调压绕组引出端限流支路开关元件(2)Mj闭合，再切断原接通调压绕组引出端直通支路开关元件(4)Mi，确认原接通调压绕组引出端直通支路开关元件(4)Mi已被切除后，再将新接入调压绕组引出端直通支路开关元件(2)Mj闭合，全部开关元件、限流电阻、电压检测及励磁绕组控制电路都可置于变压器旁边的一个开关柜中。
权利要求
1.一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是将有载调压变压器或有载调压电抗器调压绕组各抽头的端点分别接入电磁开关元件(包括断路器、接触器、继电器等)的主接点，或有源开关元件(包括单双向晶闸管、可关断晶闸管、IGBT等)的主电极，在所述调压绕组各抽头端点和开关元件主接点或主电极之间接入热敏元件，将所述接于同相调压绕组各抽头引出端上的开关元件另一个主接点或主电极并联引出；或在调压绕组各抽头引出端上接入由限流电阻或其它限流元件和开关元件串联组成的限流支路，和由开关元件组成的直通支路，将所接入调压绕组同一抽头引出端上的限流支路和直通支路并联，将所述接于同相调压绕组各抽头引出端上并联电路的另一个端点并联引出；用接于调压绕组不同抽头端点上开关元件主接点或主电极的通断调整输出电压，各开关元件主接点或主电极的通断根据电压检测电路对负载或线路电压的检测，控制电磁开关元件励磁绕组电流通断、或有源开关元件控制电极电压高低实现。
2.根据权利要求1所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是对于所述用开关元件和热敏元件配合组成的调压方法和装置，热敏元件为PTC元件、自复式熔断器、自复式熔丝、双金属片热保护器等，以及它们的串并联组合。
3.根据权利要求1所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是对于所述用限流支路和直通支路并联组成的调压方法和装置，当新接入调压绕组抽头引出端上限流支路的开关元件闭合后，原接入调压绕组抽头引出端上直通支路的开关元件再断开，新接入调压绕组抽头引出端上直通支路的开关元件再闭合，新接入调压绕组抽头引出端上限流支路的开关元件再断开；原接入调压绕组抽头引出端上直通支路的开关元件和新接入调压绕组抽头引出端上直通支路的开关元件之间有互锁关系。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是所述的三相有载调压变压器、三相有载调压电抗器调压绕组引出端同一位置上的三个主接点或三对主电极采用同一个三相或多相开关元件(包括三相或多相断路器、三相或多相接触器、三相或多相继电器、三相或多相有源开关元件)的三个主接点或三对主电极，三相有载调压绕组引出端同一位置上的三个主接点或三对主电极同时通断。
5.根据权利要求1、2、3所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是所述的有载调压变压器、有载调压电抗器调压绕组中每相中每个主接点或每对主电极分别采用一个开关元件的一个主接点，或一个有源开关元件的一对主电极，每相中每个主接点或每对主电极可分别通断。
6.根据权利要求1、2、3、4、5所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是所述的有载调压变压器为日本睦电气自动调压省电机、自耦变压器、曲折连接三相平衡电抗器或其结合。
7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的一种有载调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，其特征是将所述的有载调压变压器的调压绕组设在其低压侧。
全文摘要
一种调压变压器、电抗器用多个开关元件实现有载调压的方法和装置，将有载调压变压器或电抗器调压绕组各抽头端点分别接入开关元件，在调压抽头和开关元件之间接入热敏元件；或在调压绕组各抽头端点接入由限流电阻或其它限流元件和开关元件串联组成的限流支路，和由开关元件组成的直通支路，将限流支路和直通支路并联；将同一相调压绕组抽头端点上接入的开关元件或并联电路另一端并联引出；根据电压检测电路的检测控制不同开关元件的通断调整输出电压。
文档编号H02M5/12GK101039091SQ20061006894
公开日2007年9月19日 申请日期2006年9月25日 优先权日2006年9月25日
发明者魏明 申请人:魏明