晶閘管有載分接開關(guān)

張?zhí)烀?劉思江 王智安

摘? 要：UED型晶閘管有載分接開關(guān)在工業(yè)電壓中應(yīng)用廣泛，除了電源中斷和低于50%的深度電壓下降外，在50MVA以下臨界負(fù)荷的各種情況都能適用，可以保持電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。本文就對UED型晶閘管有載分解開關(guān)運行原理和相關(guān)情況解析。

關(guān)鍵詞：晶閘管分接;有載;分接開關(guān);原理;使用;優(yōu)勢

一、晶閘管有載分接開關(guān)原理解析

我們把帶有分級調(diào)壓繞組的變壓器和UED型有載分接開關(guān)組成一個動態(tài)電壓調(diào)壓器（Dynamic Voltage Regulater），簡稱DVR（見圖1），UED型分接開關(guān)通常由6個單向晶閘管組成采用并聯(lián)的橋式電路（見圖2）。分解開關(guān)載不少于1個周波的時間內(nèi)通過不同晶閘管點燃，完成一個分接到另一個分接的轉(zhuǎn)換，每一次的轉(zhuǎn)換都載電流為0時進行。UED型的分接開關(guān)也可以由8對雙向晶閘管組成，根據(jù)需要電壓可以載變壓器一次側(cè)，也可以載第二次側(cè)。分接開關(guān)最大允許級電壓和最大額定通過電流受晶閘管參數(shù)限制，此外DVR調(diào)壓范圍也取決于使用的電路。

二、UED型晶閘管有載分接開關(guān)控制保護

1.晶閘管的控制保護。晶閘管模塊中每對晶閘管都并聯(lián)了阻容吸收電路，其作用控制瞬變電壓的幅度和波形，讓晶閘管電壓均衡分配，同時還設(shè)置有相匹配的熔斷器和避雷針來保護晶閘管。晶閘管控制單元Thyristor Control Unit（TCU）能將紅外線燈光信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號點燃晶閘管，吸收電路給TCU提供電源，因此無需添加額外電源。紅外線光由光纖傳輸，關(guān)照長度最長為50米。為了保護TCU不受干擾，我們把他密封載鋁盒內(nèi)，并由晶閘管散熱器冷卻，載TCU和晶閘管們機之間用剛性同軸電纜鏈接，確?？煽啃?。

2.分接開關(guān)的保護。工業(yè)個人計算機作為控制器，計算機還具有監(jiān)控功能，DVR系統(tǒng)運行標(biāo)準(zhǔn)載既定模式。DVR通過測定變壓器一次側(cè)或者二次側(cè)的電壓和電流來控制。我們依據(jù)晶閘管閥來測量，按照每一半周的峰值確定調(diào)解器所在位置，以精確的控制晶閘管橋，確保少于一個周波的響應(yīng)時間，保持負(fù)載側(cè)的電壓穩(wěn)定。于此同時我們需要做好應(yīng)急預(yù)案，依據(jù)不同程度的故障等級設(shè)置A、B、C報警級別，分別設(shè)置繼續(xù)運行、人工停止、強制退出三個按鈕。當(dāng)過電壓和過電流保護超出了保護范圍后，CVR會被強制退出，當(dāng)電壓低于設(shè)置值，調(diào)節(jié)器被鎖定載中間的位置。

3.晶閘管故障解決。晶閘管出現(xiàn)故障信號后，系統(tǒng)會停止調(diào)節(jié)器，讓DVR跳閘，并自動閉合UED的旁路開關(guān)。當(dāng)晶閘管故障排除后，旁路系統(tǒng)會自動閉合，操作繼續(xù)。晶閘管冷卻水的水面、水流、水溫都有記錄，按照記錄計算機作出發(fā)出警報和跳閘的信號。晶閘管閥控是系統(tǒng)控制和晶閘管控制單元之間的相互關(guān)系。DVR由于有計算機控制，所以可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制分接位置，測量以及警報也可以遠(yuǎn)程顯示。

三、UED型晶閘管有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)組成

UED單項分接開關(guān)的內(nèi)部由變壓器連接法蘭、變壓器管套、晶閘管閥、水冷系統(tǒng)組成，外部具有后蓋板、前蓋、箱體組成。在組裝時晶閘管和冷卻水系統(tǒng)兩個獨立間隔組成，裝有晶閘管的間隔比較大，后蓋有法蘭，可與變壓器油箱連接，前蓋設(shè)置有檢修孔。

晶閘管閥是由相同的晶閘管模塊構(gòu)成，整個閥座立在分接開關(guān)箱底的4個絕緣子上，單個晶閘管模塊中還有包含晶閘管的電子電路、散熱器、祖榮吸收電路。在兩套晶閘管模塊的組合時用盤形彈簧夾把兩塊玻璃纖維和晶閘管裝在一塊，這樣晶閘管模塊之間就絕緣了，不易相互干擾。

冷卻系統(tǒng)由循環(huán)水泵、空氣交換器、管路、監(jiān)察設(shè)備構(gòu)成。由于晶閘管的損耗發(fā)熱以低導(dǎo)電性的去離子水為冷媒，因此需要含有樹脂的去離子器讓離子得到處理。受熱的水在空氣交換器中不斷冷卻，這樣就形成了單回路密封冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

四、晶閘管分接開關(guān)使用相關(guān)問題

現(xiàn)如今晶閘管分接系統(tǒng)還沒有執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)實驗都是按照ANSI的適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來施行。晶閘管分接開關(guān)工作是晶閘管電流過零時啟動，沒有電弧產(chǎn)生，所以開關(guān)機械和電氣壽命一致可以長達三十年，但是一定要經(jīng)常性的維護，切不可頻繁過載。三相分接開關(guān)由于每相都是單獨的，因此系統(tǒng)可以保持每相電壓的穩(wěn)定，也能夠補償相互之間的不平衡。由于分接開關(guān)的晶閘管使用時沒有諧波，無需附加過濾的設(shè)備。電子分接開關(guān)沒有接觸損耗，損耗值非常小，損耗值與額定值相關(guān)，損耗值在額定負(fù)載功率的0.05%～0.5%之間。UED型分接開關(guān)運行溫度在-40℃～50℃，控制系統(tǒng)要求比較高，必須安裝在10℃～30℃的室內(nèi)。

DVR在設(shè)計時必須考慮到實際使用情況，要確定的條件有六項，一是實際臨界負(fù)荷保護相對應(yīng)的故障型式以及故障位置，二是電壓升降變動的持續(xù)時間和大小，三是變壓器的連接情況，四是臨界負(fù)荷的功率因素和大小，五是重要負(fù)荷單獨供電的可能性，流失臨界負(fù)荷的電壓校正要求。

晶閘管有載分接開關(guān)由于體積龐大、價格昂貴，電控系統(tǒng)有干擾的問題，暫時大規(guī)模的鋪開使用還是需要時日，但是由于具有無油、無電弧、低損耗、長壽命的、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，還是被業(yè)內(nèi)很多人看好，相信隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷完善，晶閘管分接開關(guān)會不斷克服缺點，會大規(guī)模使用。

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