淺析有載調(diào)壓與調(diào)容開關(guān)負載切換試驗檢測差異

引言

變壓器為實現(xiàn)調(diào)壓或調(diào)容,降低運行損耗,就需要采用分接開關(guān)。變壓器是靜態(tài)運行的,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)運行事故,往往會導(dǎo)致某區(qū)域停電,造成較大的經(jīng)濟損失和社會負面影響。因此,要確保分接開關(guān)的運行可靠性,除提高分接開關(guān)的制造水平外,還必須加強對分接開關(guān)的試驗檢測與質(zhì)量監(jiān)督。

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

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。就型式試驗而言,兩者的溫升試驗、短路電流試驗、過渡阻抗試驗、機械試驗等試驗項目均相同,但在最關(guān)鍵核心的有載調(diào)壓開關(guān)或調(diào)容開關(guān)負載切換試驗上存在顯著差異。

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

1有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負載切換試驗差異

有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負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現(xiàn),此時有載調(diào)壓開關(guān)的切換電流是負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)負載切換試驗可以采用一相觸頭負載切換試驗,其試驗?zāi)M狀態(tài)與調(diào)壓開關(guān)的實際回路條件一致。

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/負載損耗,有顯著的節(jié)能效益。

對于有載調(diào)容開關(guān)的負載轉(zhuǎn)換試驗,要求試驗?zāi)M狀態(tài)與實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)容觸頭同時進行直接負載轉(zhuǎn)換試驗。由于高低壓繞組間有電磁聯(lián)系,所以不適宜單獨分開進行模擬試驗。

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,三相高壓調(diào)容觸頭電流過零時刻有先有后,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,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)負載轉(zhuǎn)換試驗不宜在單相觸頭上進行,只能采用有載調(diào)容變壓器法進行三相觸頭負載轉(zhuǎn)換試驗,這與有載調(diào)壓開關(guān)負載切換試驗截然不同。

2有載調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)負載切換試驗線路差異

2.1有載調(diào)壓開關(guān)負載切換試驗線路

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)是唯一有國際標準(IEC60214）和國家標準(GB10230）的產(chǎn)品。在標準附錄推薦了有載調(diào)壓開關(guān)工作負載切換的變壓器法、電阻法、電容補償法及LC諧振法。

有載調(diào)壓開關(guān)負載切換試驗時,切換試驗次數(shù)要求達5萬次,通常一個試驗周期長達2個月左右。由于試驗電源容量很大,試驗成本(電費）很高。為了節(jié)約試驗用電,降低試驗成本,必須尋找一個低能耗等效模擬試驗線路,如圖1所示的諧振法。

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

LC諧振法不僅耗電少,而且可以大量節(jié)約試驗設(shè)備的投

資。LC諧振法在額定通過電流小于1500A時,其線路條件等價性較好,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)計算值的95%,不僅試驗結(jié)果完全符合規(guī)定要求,而且該摸擬試驗線路均能滿足國內(nèi)全部有載調(diào)壓開關(guān)負載切換試驗要求。

2.2有載調(diào)容開關(guān)負載切換試驗線路

有載調(diào)容開關(guān)只能采用有載調(diào)容變壓器法進行三相觸頭負載轉(zhuǎn)換試驗,如圖2所示。在負載切換過程中,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,必須采用專用的有載調(diào)容開關(guān)負載切換試驗變壓器,通過調(diào)節(jié)低壓側(cè)負載大小,調(diào)節(jié)調(diào)容開關(guān)的切換試驗電流進行負載切換試驗,這與有載調(diào)壓開關(guān)負載切換試驗截然不同。

在有載調(diào)容開關(guān)負載切換試驗中,主要考核其觸頭燃弧時間及切換程序是否會危害有載調(diào)容開關(guān)的正常操作。通過測量觸頭工況、燃弧時間以及觸頭燒損情況,最終確認有載調(diào)容開關(guān)切換試驗是否滿足相關(guān)標準要求,從而判斷有載調(diào)容開關(guān)負載切換試驗與開斷容量試驗合格與否。

3結(jié)語

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

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

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