一种用于天然酯绝缘油变压器的半导体开关的制作方法

1.本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种用于天然酯绝缘油变压器的半导体开关。


背景技术：

2.在传统的变压器设备中，矿物绝缘油因为良好的绝缘冷却性能以及低廉的价格而被广泛使用。近年来，随着人们对生态环境问题的关注，天然酯绝缘油逐步替代矿物绝缘油作为变压器的绝缘冷却介质被广泛使用。
3.变压器有载分接开关具有开闭电流的元器件，传统的机械式有载分接开关，其开断触头在绝缘油中进行灭弧动作，会对周围的液体绝缘介质造成污染，尤其在天然酯绝缘油的液体绝缘介质中，需要加装有载开关专用滤油机对污染后的天然酯绝缘油进行过滤处理以保证分解开关中天然酯绝缘油的性能。
4.针对此问题，近年来研制了变压器的真空有载分接开关，其灭弧动作在真空泡中执行，避免了传统机械开关在灭弧过程中对绝缘油的污染。变压器真空有载分接开关使用真空泡进行电弧的开断，真空泡中设置有机械触点，通过外部操作机构的蓄力来实现断开或导通。
5.但是真空有载分接开关中的真空泡是一种机械设备，其机械触点随着灭弧频次的增多而加速磨损，因此通常会设定开关动作次数的最大值，并且根据开关的动作次数进行定期维护。特别对于切换频繁的真空泡，其机械触点性能会变差，同时由于需要外部操作机构进行蓄力，因而导致真空有载分接开关体积大的问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种运维周期长、小型化的天然酯绝缘油变压器有载分接开关，该开关可以安全可靠的进行调压绕组抽头的切换，实现变压器在运行过程中的调压功能。
7.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
8.一种用于天然酯绝缘油变压器的半导体开关，包括：
9.调压线圈；以及
10.开关电路，所述开关电路包括至少三个设置在调压线圈与中性点之间的半导体开关电路，且相邻半导体开关电路之间并联连接；
11.其中一个所述半导体开关电路上串联有电阻。
12.优选的，所述半导体开关电路包括设置在调压线圈接线端与中性点之间的半导体开关支路以及与半导体开关支路并联的保护支路。
13.优选的，所述半导体开关支路包括连接在调压线圈与中性点之间的半导体元件。
14.优选的，所述保护支路包括与半导体元件并联的避雷器，且该避雷器两接线端分别与半导体开关的两接线端相连。
15.优选的，所述调压线圈上设有用于与开关电路连接的端子t1和端子t2。
16.优选的，所述电阻与半导体开关串联，所述避雷器与半导体元件并联后与电阻串联。
17.由以上技术方案可知，本发明具有如下有益效果：本发明适用于液体绝缘介质为天然酯绝缘油的变压器，包含半导体元件和保护电路，半导体元件用于电路的开断，保护电路主要元件为避雷器，用于抑制半导体开关切断回路瞬间产生的电涌，避免造成开关元件的损坏。
附图说明
18.图1为本发明半导体开关的电路图；
19.图2为三个半导体开关电路连接的电路图。
20.图中：10、调压线圈；110、端子t1；120、端子t2；20、中性点；30、半导体开关电路；310、半导体开关支路；311、半导体元件一；312、半导体元件二；313、半导体元件三；320、保护支路；321、避雷器一；322、避雷器二；323、避雷器三；40、电阻。
具体实施方式
21.下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
22.实施例：
23.参照图1、图2，一种用于天然酯绝缘油变压器的半导体开关，包括：
24.调压线圈10；以及
25.开关电路，开关电路包括至少三个设置在调压线圈与中性点20之间的半导体开关电路30，且相邻半导体开关电路之间并联连接；
26.其中一个半导体开关电路上串联有电阻40。
27.作为本发明优选的技术方案，半导体开关电路30包括设置在调压线圈10接线端与中性点之间的半导体开关支路310以及与半导体开关支路并联的保护支路320，具体的，半导体开关支路310包括连接在调压线圈与中性点之间的半导体元件，保护支路320包括与半导体元件并联的避雷器，且该避雷器两接线端分别与半导体开关的两接线端相连，该避雷器可用于抑制半导体开关切断回路瞬间产生的电涌，避免造成开关元件的损坏。
28.进一步的，为了调压线圈与开关电路的连接，调压线圈10上设有端子t1110和端子t2120。
29.进一步的，电阻40与半导体开关串联，避雷器与半导体元件并联后与电阻串联。
30.下面以三个半导体开关支路为例进行具体说明，相应的，存在三个半导体元件，三个避雷器，分别将其命名为半导体元件一311、半导体元件二312和半导体元件三313，避雷器一321、避雷器二322和避雷器三323，半导体元件一位于端子t1与中性点之间，避雷器一与半导体元件一形成并联回路。半导体元件二位于端子t2与中性点之间，避雷器二与半导体元件二形成并联回路。半导体元件三位于端子t2与中性点之间，避雷器三与半导体元件三形成并联回路与电阻40串联。
31.变压器在正常运行状态下时，半导体元件一311处于导通状态。表1详细说明了半导体开关端子t1切换到t2时的操作顺序，详细过程如下：首先，在电流波形在0安的时刻，导通半导体元件三313，然后在随后电流波形在0安的时刻断开半导体元件一311，再迅速将半
导体元件二312导通，同时将半导体开关三313关闭，实现了半导体开关由端子t1切换到端子t2的操作过程。
32.表1-端子t1到端子t2开关操作过程
[0033][0034]
表2详细说明了半导体开关端子t2切换到t1时的操作顺序，详细过程如下：首先，在电流波形在0安的时刻，导通半导体元件三313，然后在随后电流波形在0安的时刻断开半导体元件二312，再迅速将半导体元件一311导通，同时将半导体开关三313关闭，实现了半导体开关由端子t2切换到端子t1的操作过程。
[0035]
表2-端子t2到端子t1开关操作过程
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作用跟效果
[0038]
(1).变压器调压绕组1的端子t1和端子t2、连接在端子t1和变压器中性点端子之间的半导体开关一、连接在端子t2和中性点端子之间的半导体开关二、端子t2与中性点端子之间与半导体开关二并联了半导体开关三、半导体开关三与中性点端子之间连接着电阻40。
[0039]
(2).以往的真空有载调压开关中，开断真空泡需要有对应的操作机构而导致真空有载开关体积庞大。但半导体开关一、半导体开关二、半导体开关三中不需要操作机构，可以由电信号控制“导通”或“断开”，能够实现有载开关的小型化设计。
[0040]
(3).同时，真空泡中的机械触点可能因为频繁的灭弧操作而被磨损，因此需要定期的运维检修。但是本发明方案中的半导体开关一、半导体开关二、半导体开关三，由于不需要机械设备的动作且没有电弧放电，所以不会因电弧放电导致液体绝缘介质的污染，且可以延长设备的检修周期。因而可以提供小型化、运维周期长的有载调压开关。
[0041]
以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。