关于电力电子有载调压分接开关的探讨

陈磊 袁有香

摘要：随着我国工业技术的持续深化发展，在电力行业发展中电力电子有载调压分接开关目前作为一个新兴的产物被运用到很多电力单位中。然而，从目前的业界的研究过程中看，对于电力电子有载调压分接开关的研究还处于起步阶段。为了能够加深对该事物的认识，本文主要对电力电子有载调压分接开关的特点进行一定的探讨，为目前电力行业的发展提供一定的参考作用。

关键词：电力电子;无触点有载调压;变压器;SSR

一、变压器有载调压技术的发展

有载调压变压器其特点主要是可以调控的范围较广，而且在调节的过程中不需要进行断电，这无疑能够有效地推动电力系统的高效运作，改善电网的质量，相比起无载调压变压器优势点十分明显。现阶段，我国绝大部分电力行业主要还是运用机械有载分接开关来进行调压。然而，在我国工业持续发展的背景下，整个社会对于电能的需求日益攀升，电网的整体规模以及结构均向着复杂化趋势发展，机械有载分接开关在这种背景下可以预见很难能够满足未来电力行业发展的需要，因此必须采取措施来对其性能进行彻底的改进。

（一）传统有载调压方式

我国现阶段所运用的常规有载调压变压器其内部是机械式有载分接开关，其主要是由分接选择器以及部分开关锁形成的，其构造主要在变压器某一侧的线圈中引出部分接头，利用有载分接开关，保持持续通电背景下，把一分接头切换到另一分接头，从而实现匝数的变化，以此来实现对电压进行调整。以往的有载调压变压器机械式调压分接开关在分接头进行切换的一系列操作当中会形成电弧，而由于分接开关所采用的动作偏慢，调压过程中所需要响应的时间偏久，因此十分容易产生错位的情况，除此之外，其故障率不低，在进行维修处理过程中工作量较大，很难能够准确地把控时间。鉴于此，传统有载调压变压器一般只是用来稳定电压。

（二）机械式改进型有载调压方式

机械式改进型有载调压变压器是通过建立在以往的型号的基础上，通过适当地增加电力电子器件所形成的。其电路如图1所示。

由图1可以看出，该图能够切实保存了常规有载分接开关中的分接选择器与切换开关，而且在过渡电路中融入了三组晶闸管（SCR）。在进行电压调节的过程中，通过调整开关（从静触头Ⅰ到Ⅳ）来起到与晶闸管进行配合的作用，确保其能够合理地接通与闭合，从而减少开关切换过程中电弧的形成。这种方案下，其尽管能够切实避免电弧的产生，然而并未能够彻底处理环流问题，而且晶闸管如果发生失效，便会造成分接头线圈出现短路，最终破坏掉变压器。

（三）辅助线圈型有载调压方式

在我国电力电子技术持续深化的背景下，相关领域的专家学者开始研究运用功率较大的电力电子器件来组建成为辅助机械型有载分接开关，并通过融入电力电子器件来形成分接开关，把其中不带电的触头作为分接头，电力电子开关和机械有载分接开关两者之间能够相互衔接来开展相关的操作，从而达到调整电压的目的。如图2所示。

这种调压方式实施起来十分方便，然而会形成谐波，整个过程相对而言存在一定的复杂性，无法提供调整电压过程中的响应速度。另外，这种辅助性的开关相比起机械性的开关而言，其价格昂贵，成本投入较高，因此其目前的应用并未得到广泛的推广。

二、无触点有载自动调压分接开关

无触点有载自动调压方式其是借助电力电子开关器件和微处理器控制技术来实现的。该器件的运用要具体情况具体分析。在有载分接过程中，开关的调整事实上并不需要过快的速度，绝大不符恩电力电子器件都能够达到要求，因此本篇文章主要阐述无触点有载调压分接开关的电力电子器件。该器件运用的是成本不高的过零型固态继电器（Solid State Relay，SSR）。其运用过零触发技术，这种技术下能够实现电压以及电流过零导通以及切断，不会产生过大的干扰。

（一）采用SSR链式连接的无触点自动调压方式

在图3中，SSR主要运用的是链式连接的方式，并将其连通在变压器高压绕组与中性点两者当中的位置。这种的主要核心理念是对分接头进行技术上的调整，使其与附近的分接头的SSR连接的过程中，能够尽快地切断与现工作分接头相连的SSR。这种方式下的优势主要有：在进行分接头的调整的过程中，不需要用到过渡电阻，且整个过程产生的电流量低，可以进行次数较多的操作。经过相关的实验剖析可以得出其缺陷主要在于：成本的投入不低，在转换时会形成谐波。由此可见，这种调压方式未能够被充分运用。

（二）无限流电阻的无触点有载自动调压方式

SSR链式连接过程中的缺点便是会出现谐波，根据这种缺陷相关专家学者发明了一种方式可以减少谐波的出现，具体的电路图详见图4。然而，一旦这种方式下的负载是非恒阻性时，那么便会出现瞬时电压，这种电压量极大，远远超出继电器的荷载电压。鉴于此，在电路的搭配中，必须增添RC瞬态抑制（吸收）电路。这种方式下的成本便相比起上述那种低廉很多，而且操作极为方便。通过模拟如图4连接方式的实验过程中了解到，分接头发生变换的过程中，通过调节绕组与SSR形成回路，这个回路中会有环流发生。为了能够保障环流不会超过荷载而损坏保险丝，在实际的工作开展过程中，电力工作人员必须采取合适的方法，来对环流的幅值予以充分的限制，从而保障整个操作过程中的安全性。

三、结论

综上所述，电力发展过程中势必会运用到有载自动调压分接开关。这种开关如果通过合理的运用，并和单片机控制技术相互融合，在操作方面无疑会更加具有较为可控的措施，还能够进一步地减少维护次数以及维护成本。由此可见，这种方式下能够给企业乃至整个社会带来较大的经济效益。总而言之，在现阶段国人对电能质量需要持续上升的背景下，我国电力电子技术发展速度逐步加快，以往落后的生产方式必然会被先进的电力技术所替代，这是历史的必然，希望在未来的发展当中，会有更多的电力电子调压方式的涌现从而提高电力企业的经济利益。

参考文献

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[2]赵玉林，李丽贞，李海鳳，赵琦.无触点有载调压配电变压器光纤启动方案[J].电力自动化设备.2016（02）