引言

變壓器為實現(xiàn)調壓或調容,降低運行損耗,就需要采用分接開關。變壓器是靜態(tài)運行的,分接開關因調壓或調容需要是變壓器中唯一頻繁操作的電氣部件。一旦分接開關出現(xiàn)運行事故,往往會導致某區(qū)域停電,造成較大的經濟損失和社會負面影響。因此,要確保分接開關的運行可靠性,除提高分接開關的制造水平外,還必須加強對分接開關的試驗檢測與質量監(jiān)督。

分接開關試驗檢測的目的是驗證分接開關性能是否符合國家標準、行業(yè)標準或企業(yè)技術標準要求,以及找出該產品在設計及工藝制造上可能存在影響運行的各種缺陷。通過對試驗檢測數據的分析,提出改進設計、提高工藝性的方法,以保證分接開關在實際使用中能正常和安全可靠地運行。

分接開關根據產品功能與用途可分為調容分接開關(簡稱調容開關）與調壓分接開關(簡稱調壓開關）兩種類型。就型式試驗而言,兩者的溫升試驗、短路電流試驗、過渡阻抗試驗、機械試驗等試驗項目均相同,但在最關鍵核心的有載調壓開關或調容開關負載切換試驗上存在顯著差異。

本文就有載調壓開關和調容開關在負載切換試驗中存在的差異進行重點分析與探討,對有載調壓開關和調容開關負載切換試驗具有一定的指導意義。

1有載調壓開關與調容開關負載切換試驗差異

有載調壓開關與調容開關負載切換差異性由兩者性能結構差異所決定。

變壓器有載調壓是通過帶載改變高壓側調壓繞組的分接位置實現(xiàn),此時有載調壓開關的切換電流是負載電流與同相過渡回路產生的環(huán)流相量和,觸頭斷口間的恢復電壓是調壓繞組級電壓與環(huán)流在其同相過渡電阻回路上的壓降相量和。因此,有載調壓開關負載切換試驗可以采用一相觸頭負載切換試驗,其試驗模擬狀態(tài)與調壓開關的實際回路條件一致。

配電變壓器有載調容技術是通過有載調容開關改變配電變壓器高壓繞組和低壓繞組的連接方式,調節(jié)變壓器的容量,實現(xiàn)大小容量3:1(Y/D轉換）或4:1(串/并聯(lián)轉換）轉變,降低變壓器空/負載損耗,有顯著的節(jié)能效益。

對于有載調容開關的負載轉換試驗,要求試驗模擬狀態(tài)與實際回路條件必須一致。因此,調容開關需要對高壓與低壓調容觸頭同時進行直接負載轉換試驗。由于高低壓繞組間有電磁聯(lián)系,所以不適宜單獨分開進行模擬試驗。

有載調容開關高壓調容觸頭轉換過程的回路現(xiàn)象與調壓開關有本質不同。如高壓調容觸頭在Y/D轉換的通過電流中既有臨界轉換電流、勵磁涌流分量,又有異相繞組產生的環(huán)流:觸頭斷口間的恢復電壓也是"級"電壓與上述3個電流分量通過過渡電阻回路上壓降的相量和。再者調容開關交流電弧熄弧總發(fā)生在電流過零時,三相高壓調容觸頭電流過零時刻有先有后,在對稱情況下各相電流均相差120o依次過零。三相高壓調容觸頭轉換時,哪相電流先過零,哪相電弧就先熄滅,然后其他兩相中的電弧同時熄滅或先后熄滅。因此,調容開關觸頭所轉換的三相電流大小和觸頭斷口間的恢復電壓的大小均不相同。

因此,三相有載調容開關負載轉換試驗不宜在單相觸頭上進行,只能采用有載調容變壓器法進行三相觸頭負載轉換試驗,這與有載調壓開關負載切換試驗截然不同。

2有載調壓開關與調容開關負載切換試驗線路差異

2.1有載調壓開關負載切換試驗線路

變壓器有載調壓技術完善成熟。鑒于分接開關的特殊重要性,作為變壓器組件的調壓開關是唯一有國際標準(IEC60214）和國家標準(GB10230）的產品。在標準附錄推薦了有載調壓開關工作負載切換的變壓器法、電阻法、電容補償法及LC諧振法。

有載調壓開關負載切換試驗時,切換試驗次數要求達5萬次,通常一個試驗周期長達2個月左右。由于試驗電源容量很大,試驗成本(電費）很高。為了節(jié)約試驗用電,降低試驗成本,必須尋找一個低能耗等效模擬試驗線路,如圖1所示的諧振法。

根據4種試驗線路的計算比較,在額定通過電流1500A負載下進行開斷容量試驗,電阻法所需供電容量為30000kVA,變壓器法為22500kVA,補償法為5750kVA,諧振法僅為1550kVA。很顯然,諧振法試驗用電最省,僅為電阻法的5%,具有明顯的經濟性。

LC諧振法不僅耗電少,而且可以大量節(jié)約試驗設備的投

資。LC諧振法在額定通過電流小于1500A時,其線路條件等價性較好,觸頭開斷電流值、恢復電壓值及其兩者的乘積大于開關切換循環(huán)計算值的95%,不僅試驗結果完全符合規(guī)定要求,而且該摸擬試驗線路均能滿足國內全部有載調壓開關負載切換試驗要求。

2.2有載調容開關負載切換試驗線路

有載調容開關只能采用有載調容變壓器法進行三相觸頭負載轉換試驗,如圖2所示。在負載切換過程中,有載調容開關需三相高壓調容觸頭與低壓調容觸頭同步切換,即高壓Y/D轉換,低壓串/并聯(lián)轉換。同時,必須采用專用的有載調容開關負載切換試驗變壓器,通過調節(jié)低壓側負載大小,調節(jié)調容開關的切換試驗電流進行負載切換試驗,這與有載調壓開關負載切換試驗截然不同。

在有載調容開關負載切換試驗中,主要考核其觸頭燃弧時間及切換程序是否會危害有載調容開關的正常操作。通過測量觸頭工況、燃弧時間以及觸頭燒損情況,最終確認有載調容開關切換試驗是否滿足相關標準要求,從而判斷有載調容開關負載切換試驗與開斷容量試驗合格與否。

3結語

本文通過對有載調壓與調容開關負載切換試驗檢測差異進行分析與探討,為分接開關的設計、制造及使用提供如下參考:

(1）從有載開關負載切換模擬試驗與實際回路條件一致角度出發(fā),調壓開關可進行一相試驗,而調容開關只能三相高低壓調容觸頭同時進行負載切換試驗:

(2）從節(jié)約、降低試驗成本考慮,調壓開關負載切換試驗宜采用LC諧振試驗線路,調容開關低壓負載切換試驗線路宜采用間歇式通電方式。