淺析有載調(diào)壓與調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)檢測差異

引言

變壓器為實(shí)現(xiàn)調(diào)壓或調(diào)容,降低運(yùn)行損耗,就需要采用分接開關(guān)。變壓器是靜態(tài)運(yùn)行的,分接開關(guān)因調(diào)壓或調(diào)容需要是變壓器中唯一頻繁操作的電氣部件。一旦分接開關(guān)出現(xiàn)運(yùn)行事故,往往會(huì)導(dǎo)致某區(qū)域停電,造成較大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)負(fù)面影響。因此,要確保分接開關(guān)的運(yùn)行可靠性,除提高分接開關(guān)的制造水平外,還必須加強(qiáng)對分接開關(guān)的試驗(yàn)檢測與質(zhì)量監(jiān)督。

分接開關(guān)試驗(yàn)檢測的目的是驗(yàn)證分接開關(guān)性能是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,以及找出該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)及工藝制造上可能存在影響運(yùn)行的各種缺陷。通過對試驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的分析,提出改進(jìn)設(shè)計(jì)、提高工藝性的方法,以保證分接開關(guān)在實(shí)際使用中能正常和安全可靠地運(yùn)行。

分接開關(guān)根據(jù)產(chǎn)品功能與用途可分為調(diào)容分接開關(guān)(簡稱調(diào)容開關(guān)）與調(diào)壓分接開關(guān)(簡稱調(diào)壓開關(guān)）兩種類型。就型式試驗(yàn)而言,兩者的溫升試驗(yàn)、短路電流試驗(yàn)、過渡阻抗試驗(yàn)、機(jī)械試驗(yàn)等試驗(yàn)項(xiàng)目均相同,但在最關(guān)鍵核心的有載調(diào)壓開關(guān)或調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)上存在顯著差異。

本文就有載調(diào)壓開關(guān)和調(diào)容開關(guān)在負(fù)載切換試驗(yàn)中存在的差異進(jìn)行重點(diǎn)分析與探討,對有載調(diào)壓開關(guān)和調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)具有一定的指導(dǎo)意義。

1有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)差異

有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換差異性由兩者性能結(jié)構(gòu)差異所決定。

變壓器有載調(diào)壓是通過帶載改變高壓側(cè)調(diào)壓繞組的分接位置實(shí)現(xiàn),此時(shí)有載調(diào)壓開關(guān)的切換電流是負(fù)載電流與同相過渡回路產(chǎn)生的環(huán)流相量和,觸頭斷口間的恢復(fù)電壓是調(diào)壓繞組級電壓與環(huán)流在其同相過渡電阻回路上的壓降相量和。因此,有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)可以采用一相觸頭負(fù)載切換試驗(yàn),其試驗(yàn)?zāi)M狀態(tài)與調(diào)壓開關(guān)的實(shí)際回路條件一致。

配電變壓器有載調(diào)容技術(shù)是通過有載調(diào)容開關(guān)改變配電變壓器高壓繞組和低壓繞組的連接方式,調(diào)節(jié)變壓器的容量,實(shí)現(xiàn)大小容量3:1(Y/D轉(zhuǎn)換）或4:1(串/并聯(lián)轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)變,降低變壓器空/負(fù)載損耗,有顯著的節(jié)能效益。

對于有載調(diào)容開關(guān)的負(fù)載轉(zhuǎn)換試驗(yàn),要求試驗(yàn)?zāi)M狀態(tài)與實(shí)際回路條件必須一致。因此,調(diào)容開關(guān)需要對高壓與低壓調(diào)容觸頭同時(shí)進(jìn)行直接負(fù)載轉(zhuǎn)換試驗(yàn)。由于高低壓繞組間有電磁聯(lián)系,所以不適宜單獨(dú)分開進(jìn)行模擬試驗(yàn)。

有載調(diào)容開關(guān)高壓調(diào)容觸頭轉(zhuǎn)換過程的回路現(xiàn)象與調(diào)壓開關(guān)有本質(zhì)不同。如高壓調(diào)容觸頭在Y/D轉(zhuǎn)換的通過電流中既有臨界轉(zhuǎn)換電流、勵(lì)磁涌流分量,又有異相繞組產(chǎn)生的環(huán)流:觸頭斷口間的恢復(fù)電壓也是"級"電壓與上述3個(gè)電流分量通過過渡電阻回路上壓降的相量和。再者調(diào)容開關(guān)交流電弧熄弧總發(fā)生在電流過零時(shí),三相高壓調(diào)容觸頭電流過零時(shí)刻有先有后,在對稱情況下各相電流均相差120o依次過零。三相高壓調(diào)容觸頭轉(zhuǎn)換時(shí),哪相電流先過零,哪相電弧就先熄滅,然后其他兩相中的電弧同時(shí)熄滅或先后熄滅。因此,調(diào)容開關(guān)觸頭所轉(zhuǎn)換的三相電流大小和觸頭斷口間的恢復(fù)電壓的大小均不相同。

因此,三相有載調(diào)容開關(guān)負(fù)載轉(zhuǎn)換試驗(yàn)不宜在單相觸頭上進(jìn)行,只能采用有載調(diào)容變壓器法進(jìn)行三相觸頭負(fù)載轉(zhuǎn)換試驗(yàn),這與有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)截然不同。

2有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)線路差異

2.1有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)線路

變壓器有載調(diào)壓技術(shù)完善成熟。鑒于分接開關(guān)的特殊重要性,作為變壓器組件的調(diào)壓開關(guān)是唯一有國際標(biāo)準(zhǔn)(IEC60214）和國家標(biāo)準(zhǔn)(GB10230）的產(chǎn)品。在標(biāo)準(zhǔn)附錄推薦了有載調(diào)壓開關(guān)工作負(fù)載切換的變壓器法、電阻法、電容補(bǔ)償法及LC諧振法。

有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)時(shí),切換試驗(yàn)次數(shù)要求達(dá)5萬次,通常一個(gè)試驗(yàn)周期長達(dá)2個(gè)月左右。由于試驗(yàn)電源容量很大,試驗(yàn)成本(電費(fèi)）很高。為了節(jié)約試驗(yàn)用電,降低試驗(yàn)成本,必須尋找一個(gè)低能耗等效模擬試驗(yàn)線路,如圖1所示的諧振法。

根據(jù)4種試驗(yàn)線路的計(jì)算比較,在額定通過電流1500A負(fù)載下進(jìn)行開斷容量試驗(yàn),電阻法所需供電容量為30000kVA,變壓器法為22500kVA,補(bǔ)償法為5750kVA,諧振法僅為1550kVA。很顯然,諧振法試驗(yàn)用電最省,僅為電阻法的5%,具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。

LC諧振法不僅耗電少,而且可以大量節(jié)約試驗(yàn)設(shè)備的投

資。LC諧振法在額定通過電流小于1500A時(shí),其線路條件等價(jià)性較好,觸頭開斷電流值、恢復(fù)電壓值及其兩者的乘積大于開關(guān)切換循環(huán)計(jì)算值的95%,不僅試驗(yàn)結(jié)果完全符合規(guī)定要求,而且該摸擬試驗(yàn)線路均能滿足國內(nèi)全部有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)要求。

2.2有載調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)線路

有載調(diào)容開關(guān)只能采用有載調(diào)容變壓器法進(jìn)行三相觸頭負(fù)載轉(zhuǎn)換試驗(yàn),如圖2所示。在負(fù)載切換過程中,有載調(diào)容開關(guān)需三相高壓調(diào)容觸頭與低壓調(diào)容觸頭同步切換,即高壓Y/D轉(zhuǎn)換,低壓串/并聯(lián)轉(zhuǎn)換。同時(shí),必須采用專用的有載調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)變壓器,通過調(diào)節(jié)低壓側(cè)負(fù)載大小,調(diào)節(jié)調(diào)容開關(guān)的切換試驗(yàn)電流進(jìn)行負(fù)載切換試驗(yàn),這與有載調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)截然不同。

在有載調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)中,主要考核其觸頭燃弧時(shí)間及切換程序是否會(huì)危害有載調(diào)容開關(guān)的正常操作。通過測量觸頭工況、燃弧時(shí)間以及觸頭燒損情況,最終確認(rèn)有載調(diào)容開關(guān)切換試驗(yàn)是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,從而判斷有載調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)與開斷容量試驗(yàn)合格與否。

3結(jié)語

本文通過對有載調(diào)壓與調(diào)容開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)檢測差異進(jìn)行分析與探討,為分接開關(guān)的設(shè)計(jì)、制造及使用提供如下參考:

(1）從有載開關(guān)負(fù)載切換模擬試驗(yàn)與實(shí)際回路條件一致角度出發(fā),調(diào)壓開關(guān)可進(jìn)行一相試驗(yàn),而調(diào)容開關(guān)只能三相高低壓調(diào)容觸頭同時(shí)進(jìn)行負(fù)載切換試驗(yàn):

(2）從節(jié)約、降低試驗(yàn)成本考慮,調(diào)壓開關(guān)負(fù)載切換試驗(yàn)宜采用LC諧振試驗(yàn)線路,調(diào)容開關(guān)低壓負(fù)載切換試驗(yàn)線路宜采用間歇式通電方式。