關(guān)于電工高級技師論文推薦

　　電力變壓器有載調壓技術(shù)的新進(jìn)展

　　【關(guān)鍵詞】有載調壓,電力變壓器,分接開(kāi)關(guān)

　　【論文摘要】介紹了變壓器有載調壓系統的現狀與存在的問(wèn)題，以及變壓器有載調壓技術(shù)的新進(jìn)展，同時(shí)對三種典型的調壓技術(shù)的動(dòng)作原理和發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了分析和比較，并得出了一些有價(jià)值的結論。

　　在我國，變壓器有載調壓技術(shù)廣泛用于配電系統，在發(fā)電廠(chǎng)的升壓變壓器中也有應用。其基本原理是從變壓器某一側的線(xiàn)圈中引出若干分接頭，通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)，在不切斷負荷電流的情況下，由一分接頭切換到另一分接頭，以變換有效匝數，達到調節電壓的目的。傳統的有載調壓變壓器，采用機械式調壓分接開(kāi)關(guān)，存在許多問(wèn)題，如產(chǎn)生電弧，動(dòng)作速度慢，維護不便，故障率高等。我國目前普遍采用的機械式調壓分接開(kāi)關(guān)，對改善調壓開(kāi)關(guān)的特性，提高變壓器有載調壓的可靠性具有重要意義。

　　1傳統有載調壓變壓器

　　傳統變壓器有載調壓裝置采用機械式有載分接開(kāi)關(guān)，其動(dòng)作原理如圖1所示(以雙過(guò)渡電阻為例)。

　　圖1中，在選擇好分接頭后，轉換開(kāi)關(guān)從左至右(或從右至左)切換。機械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)作(包括其驅動(dòng)齒輪)容易導致操作性事故，降低了變壓器的可靠性。機械開(kāi)關(guān)在動(dòng)作時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一定的電弧，使開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)逐漸燒蝕，在操作一定次數后，必須更換觸頭，而且電弧的產(chǎn)生會(huì )導致變壓器油質(zhì)下降，造成變壓器繞組的絕緣水平下降，導致匝間短路或相間短路。據統計，1990年全國110～500kV變壓器事故中，有載調壓分接開(kāi)關(guān)的事故和故障分別占變壓器各種總故障的18%和12.5%，500kV變壓器的57次故障中有載分接開(kāi)關(guān)故障約占25%，事故和故障率高，而且有上升的趨勢。由于機械式開(kāi)關(guān)的動(dòng)作時(shí)間長(cháng)，一般為5s，因此，傳統有載調壓變壓器只用于穩態(tài)的電壓調節。

　　2新型有載調壓變壓器

　　針對傳統有載調壓變壓器機械式開(kāi)關(guān)存在的問(wèn)題，各國研制出多種新型有載調壓裝置。按照其調壓分接頭的組成，新型有載調壓變壓器分為機械式改進(jìn)型，輔助線(xiàn)圈型和電力電子開(kāi)關(guān)型三類(lèi)。

　　2.1機械式改進(jìn)型

　　機械式改進(jìn)型有載調壓變壓器是在傳統型的基礎上加一電子開(kāi)關(guān)電路變換而成。其分接開(kāi)關(guān)只需1個(gè)過(guò)渡電阻和少量的晶閘管，通過(guò)電子開(kāi)關(guān)電路和機械開(kāi)關(guān)的配合，限制其操作過(guò)程中產(chǎn)生電弧，圖2為其工作原理圖。

　　圖2中，A和B、C和D、E和F均是機械開(kāi)關(guān)的觸頭，圖3為電子開(kāi)關(guān)實(shí)現電路。

　　圖3中，1對反接的晶閘管接在機械開(kāi)關(guān)的兩端，1和4、2和3分別是2對機械開(kāi)關(guān)的觸頭。以A—B電流從2—3支路流過(guò)，需要斷開(kāi)該開(kāi)關(guān)支路為例：當斷開(kāi)2—3支路時(shí)，觸頭上的電壓觸發(fā)了晶閘管5或6，二極管D2提供門(mén)極電流，二級管D1用于防止反向門(mén)極電壓，電流立即從1—4支路流過(guò)。由于電流過(guò)零時(shí)，晶閘管關(guān)斷，持續的電流不超過(guò)05個(gè)周期，同時(shí)，不會(huì )產(chǎn)生電弧。合上開(kāi)關(guān)支路時(shí)，由于1—4支路是先合上的，晶閘管支路分得了一部分電流，2—3支路上的電弧被限制。這種調壓裝置的優(yōu)點(diǎn)是不需要時(shí)間控制回路；晶閘管觸發(fā)靠機械開(kāi)關(guān)的操作完成；晶閘管的額定容量要求不高；晶閘管的失控不會(huì )損壞分接頭和變壓器。缺點(diǎn)是速度慢。

　　2.2輔助線(xiàn)

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　　早在1979年Arrillage就提出這種方法，圖4為其最初的原理圖。

　　圖4可見(jiàn)，通過(guò)控制晶閘管S1的導通角，可疊加一可調電壓到T1上。三相變壓器T1和另一升壓變壓器T2相連，T2的一側與T1的第三繞組通過(guò)1對反接的晶閘管開(kāi)關(guān)S1相連。若晶閘管S1的觸發(fā)無(wú)延時(shí)，即在過(guò)零時(shí)觸發(fā)，電壓則同相位地加到負荷上；若晶閘管S1的'觸發(fā)有延時(shí)，短路開(kāi)關(guān)S2用來(lái)防止升壓變壓器T2開(kāi)路。

　　之后，加拿大的Krishnamurthy在此基礎上進(jìn)行了改進(jìn)，增加了輔助電壓，以保證疊加的電壓和原電壓同相位。

　　與此同時(shí)，Siemens—Allis公司的Harlow等提出了另一種基于輔助線(xiàn)圈的有載調壓變壓器，以實(shí)現無(wú)弧操作。它主要包括1個(gè)可調0.625%額定電壓的輔助線(xiàn)圈。將該耦合線(xiàn)圈接入，可調壓0.625%，如圖5示。圖6是其具體的實(shí)現電路。

　　正常工作時(shí)(如圖6所示)，負荷電流通過(guò)S開(kāi)關(guān)和B開(kāi)關(guān)流過(guò)。以升高電壓為例，它的動(dòng)作過(guò)程是：(1)A接下觸點(diǎn)，SCR1未導通，因而無(wú)電��；(2)導通SCR1，此時(shí)有環(huán)流；(3)開(kāi)斷S，此時(shí)SCR2仍保持導通狀態(tài)；(4)開(kāi)斷SCR2，電流被迫從A、SCR1支路流過(guò)；(5)B接下觸點(diǎn)，SCR2未導通，因而無(wú)電��；(6)導通SCR2；(7)合開(kāi)關(guān)S，無(wú)電弧，因SCR2處于導通狀態(tài)。降壓過(guò)程與此類(lèi)似。整個(gè)過(guò)程均不產(chǎn)生電弧。

　　Arrillage及其改進(jìn)方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，全由晶閘管實(shí)現；缺點(diǎn)是產(chǎn)生諧波，諧波的含量與晶閘管的觸發(fā)角有關(guān)，以副方三次諧波為例，電流可達2.5%，電壓可達4%。

　　Siemens—Allis公司的方法可以實(shí)現無(wú)弧操作，但過(guò)程復雜，可靠性差。由于各開(kāi)關(guān)按無(wú)弧標準設計，當SCR的觸發(fā)脈沖發(fā)生故障時(shí)，開(kāi)關(guān)將被燒毀。

　　2.3電力電子開(kāi)關(guān)型

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，晶閘管的容量及性能有了提高，使采用微處理器直接控制晶閘管電力電子開(kāi)關(guān)的切換成為可能，無(wú)需利用機械開(kāi)關(guān)輔助。通過(guò)選擇適當觸發(fā)時(shí)間，盡量減少晶閘管消耗的功率。目前，此技術(shù)還處于試驗階段。圖7為其原理框圖。

　　圖7電力電子開(kāi)關(guān)型原理圖

　　圖7可見(jiàn)，通過(guò)測量模塊得到副方的電壓和電流，計算出功角：選擇在電壓電流瞬時(shí)值同號時(shí)，切換晶

　　閘管，升高電壓；或在電壓電流瞬時(shí)值異號時(shí)，降低電壓，以減少晶閘管環(huán)流。微處理器的引入，使調壓變壓器可根據系統電壓的實(shí)際情況作故障處理，如微處理器檢測到負荷電流突變，或者其他系統故障，選擇限制晶閘管動(dòng)作或將其閉鎖。缺點(diǎn)是：雷電沖擊對晶閘管的影響很大，極有可能損壞晶閘管；晶閘管本身的故障可能導致短路，以至更多的晶閘管故障。

　　2.4三類(lèi)新型有載調壓變壓器的比較

　　見(jiàn)表1。

　　從表1看出，三類(lèi)調壓方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。我國目前有關(guān)新型變壓器有載調壓技術(shù)的研究不多，如能借鑒國外的研究成果，根據各地的實(shí)際情況將現有的有載調壓變壓器進(jìn)行改造，有載調壓變壓器的性能將得到提高。

　　3結論

　　綜上分析和比較，得出如下結論：

　　(1)電力電子開(kāi)關(guān)主回路結構的設計，應充分考慮晶閘管的耐壓、可靠觸發(fā)、散熱、保護以及成本等問(wèn)題，確保有載調壓裝置可靠，成本可接受，以便新型變壓器有載調壓技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)和推廣應用。

　　(2)有載調壓應該根據電力系統的實(shí)際運行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調節分接頭，避免故障下調壓。研究表明，有載調壓變壓器在系統出現大擾動(dòng)時(shí)動(dòng)作，會(huì )導致系統的負荷過(guò)重，從而產(chǎn)生負調壓效應，降低系統的穩定性。因此，如何及時(shí)地診斷系統的故障，保證有載調壓分接頭能正確動(dòng)作和閉鎖，也是當前新型有載調壓變壓器亟待解決的問(wèn)題。

　　(3)隨著(zhù)電力電子技術(shù)特別是晶閘管技術(shù)的發(fā)展，我國廣泛采用的傳統機械式有載調壓技術(shù)必將被新型的快速響應的無(wú)弧無(wú)沖擊的電力電子調壓技術(shù)所取代。

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