晶閘管有載分接開關

張天明 劉思江 王智安

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

關鍵詞：晶閘管分接;有載;分接開關;原理;使用;優勢

一、晶閘管有載分接開關原理解析

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

二、UED型晶閘管有載分接開關控制保護

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，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，確保可靠性。

2.分接開關的保護。工業個人計算機作為控制器，計算機還具有監控功能，DVR系統運行標準載既定模式。DVR通過測定變壓器一次側或者二次側的電壓和電流來控制。我們依據晶閘管閥來測量，按照每一半周的峰值確定調解器所在位置，以精確的控制晶閘管橋，確保少于一個周波的響應時間，保持負載側的電壓穩定。于此同時我們需要做好應急預案，依據不同程度的故障等級設置A、B、C報警級別，分別設置繼續運行、人工停止、強制退出三個按鈕。當過電壓和過電流保護超出了保護范圍后，CVR會被強制退出，當電壓低于設置值，調節器被鎖定載中間的位置。

3.晶閘管故障解決。晶閘管出現故障信號后，系統會停止調節器，讓DVR跳閘，并自動閉合UED的旁路開關。當晶閘管故障排除后，旁路系統會自動閉合，操作繼續。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出警報和跳閘的信號。晶閘管閥控是系統控制和晶閘管控制單元之間的相互關系。DVR由于有計算機控制，所以可以實現遠程控制分接位置，測量以及警報也可以遠程顯示。

三、UED型晶閘管有載分接開關結構組成

UED單項分接開關的內部由變壓器連接法蘭、變壓器管套、晶閘管閥、水冷系統組成，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，前蓋設置有檢修孔。

晶閘管閥是由相同的晶閘管模塊構成，整個閥座立在分接開關箱底的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。

冷卻系統由循環水泵、空氣交換器、管路、監察設備構成。由于晶閘管的損耗發熱以低導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系統。

四、晶閘管分接開關使用相關問題

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

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

晶閘管有載分接開關由于體積龐大、價格昂貴，電控系統有干擾的問題，暫時大規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、結構簡單的優勢，還是被業內很多人看好，相信隨著數字控制技術的不斷完善，晶閘管分接開關會不斷克服缺點，會大規模使用。

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