關于電力電子有載調壓分接開關的探討

陳磊 袁有香

摘要：隨著我國工業技術的持續深化發展，在電力行業發展中電力電子有載調壓分接開關目前作為一個新興的產物被運用到很多電力單位中。然而，從目前的業界的研究過程中看，對于電力電子有載調壓分接開關的研究還處于起步階段。為了能夠加深對該事物的認識，本文主要對電力電子有載調壓分接開關的特點進行一定的探討，為目前電力行業的發展提供一定的參考作用。

關鍵詞：電力電子;無觸點有載調壓;變壓器;SSR

一、變壓器有載調壓技術的發展

有載調壓變壓器其特點主要是可以調控的范圍較廣，而且在調節的過程中不需要進行斷電，這無疑能夠有效地推動電力系統的高效運作，改善電網的質量，相比起無載調壓變壓器優勢點十分明顯。現階段，我國絕大部分電力行業主要還是運用機械有載分接開關來進行調壓。然而，在我國工業持續發展的背景下，整個社會對于電能的需求日益攀升，電網的整體規模以及結構均向著復雜化趨勢發展，機械有載分接開關在這種背景下可以預見很難能夠滿足未來電力行業發展的需要，因此必須采取措施來對其性能進行徹底的改進。

（一）傳統有載調壓方式

我國現階段所運用的常規有載調壓變壓器其內部是機械式有載分接開關，其主要是由分接選擇器以及部分開關鎖形成的，其構造主要在變壓器某一側的線圈中引出部分接頭，利用有載分接開關，保持持續通電背景下，把一分接頭切換到另一分接頭，從而實現匝數的變化，以此來實現對電壓進行調整。以往的有載調壓變壓器機械式調壓分接開關在分接頭進行切換的一系列操作當中會形成電弧，而由于分接開關所采用的動作偏慢，調壓過程中所需要響應的時間偏久，因此十分容易產生錯位的情況，除此之外，其故障率不低，在進行維修處理過程中工作量較大，很難能夠準確地把控時間。鑒于此，傳統有載調壓變壓器一般只是用來穩定電壓。

（二）機械式改進型有載調壓方式

機械式改進型有載調壓變壓器是通過建立在以往的型號的基礎上，通過適當地增加電力電子器件所形成的。其電路如圖1所示。

由圖1可以看出，該圖能夠切實保存了常規有載分接開關中的分接選擇器與切換開關，而且在過渡電路中融入了三組晶閘管（SCR）。在進行電壓調節的過程中，通過調整開關（從靜觸頭Ⅰ到Ⅳ）來起到與晶閘管進行配合的作用，確保其能夠合理地接通與閉合，從而減少開關切換過程中電弧的形成。這種方案下，其盡管能夠切實避免電弧的產生，然而并未能夠徹底處理環流問題，而且晶閘管如果發生失效，便會造成分接頭線圈出現短路，最終破壞掉變壓器。

（三）輔助線圈型有載調壓方式

在我國電力電子技術持續深化的背景下，相關領域的專家學者開始研究運用功率較大的電力電子器件來組建成為輔助機械型有載分接開關，并通過融入電力電子器件來形成分接開關，把其中不帶電的觸頭作為分接頭，電力電子開關和機械有載分接開關兩者之間能夠相互銜接來開展相關的操作，從而達到調整電壓的目的。如圖2所示。

這種調壓方式實施起來十分方便，然而會形成諧波，整個過程相對而言存在一定的復雜性，無法提供調整電壓過程中的響應速度。另外，這種輔助性的開關相比起機械性的開關而言，其價格昂貴，成本投入較高，因此其目前的應用并未得到廣泛的推廣。

二、無觸點有載自動調壓分接開關

無觸點有載自動調壓方式其是借助電力電子開關器件和微處理器控制技術來實現的。該器件的運用要具體情況具體分析。在有載分接過程中，開關的調整事實上并不需要過快的速度，絕大不符恩電力電子器件都能夠達到要求，因此本篇文章主要闡述無觸點有載調壓分接開關的電力電子器件。該器件運用的是成本不高的過零型固態繼電器（Solid State Relay，SSR）。其運用過零觸發技術，這種技術下能夠實現電壓以及電流過零導通以及切斷，不會產生過大的干擾。

（一）采用SSR鏈式連接的無觸點自動調壓方式

在圖3中，SSR主要運用的是鏈式連接的方式，并將其連通在變壓器高壓繞組與中性點兩者當中的位置。這種的主要核心理念是對分接頭進行技術上的調整，使其與附近的分接頭的SSR連接的過程中，能夠盡快地切斷與現工作分接頭相連的SSR。這種方式下的優勢主要有：在進行分接頭的調整的過程中，不需要用到過渡電阻，且整個過程產生的電流量低，可以進行次數較多的操作。經過相關的實驗剖析可以得出其缺陷主要在于：成本的投入不低，在轉換時會形成諧波。由此可見，這種調壓方式未能夠被充分運用。

（二）無限流電阻的無觸點有載自動調壓方式

SSR鏈式連接過程中的缺點便是會出現諧波，根據這種缺陷相關專家學者發明了一種方式可以減少諧波的出現，具體的電路圖詳見圖4。然而，一旦這種方式下的負載是非恒阻性時，那么便會出現瞬時電壓，這種電壓量極大，遠遠超出繼電器的荷載電壓。鑒于此，在電路的搭配中，必須增添RC瞬態抑制（吸收）電路。這種方式下的成本便相比起上述那種低廉很多，而且操作極為方便。通過模擬如圖4連接方式的實驗過程中了解到，分接頭發生變換的過程中，通過調節繞組與SSR形成回路，這個回路中會有環流發生。為了能夠保障環流不會超過荷載而損壞保險絲，在實際的工作開展過程中，電力工作人員必須采取合適的方法，來對環流的幅值予以充分的限制，從而保障整個操作過程中的安全性。

三、結論

綜上所述，電力發展過程中勢必會運用到有載自動調壓分接開關。這種開關如果通過合理的運用，并和單片機控制技術相互融合，在操作方面無疑會更加具有較為可控的措施，還能夠進一步地減少維護次數以及維護成本。由此可見，這種方式下能夠給企業乃至整個社會帶來較大的經濟效益。總而言之，在現階段國人對電能質量需要持續上升的背景下，我國電力電子技術發展速度逐步加快，以往落后的生產方式必然會被先進的電力技術所替代，這是歷史的必然，希望在未來的發展當中，會有更多的電力電子調壓方式的涌現從而提高電力企業的經濟利益。

參考文獻

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