有载分接开关1.docx

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有载分接开关1

有载分接开关说明

§8-1有载分接开关的发展

（一）有载分接开关的优点

电压质量是电网运行的主要技术指标之一，《供用电规则》对用户的电压质量提出了明确的考核标准。

电力系统为保证用户电压质量，也级母线电压规定了合格范围。

无励磁调压开关，其最大的缺点为不能带负一般区域负荷变化较大或网络结构不合理的变电站，一年1—2次。

而区域负荷变化较小或网络结构合理的变电站，变压器多年也不调整。

电压难满足用户的要求。

随着国民经济的快速用户对电压质量的要求愈来愈高，无励磁调压变压足用户对电压质量的要求。

而有载调压变压器可以在变压器运行（负载）状态下随时对电压进行调整，可以有效的提高电压质量。

近年来得到了广泛的应用。

§8-2用途

在变压器运行（负载）状态下，通过调整有载分接开关的挡位，改变变压器的分接头位置，以达到调整变压器输出电压的目的。

（2）有载分接开关的发展

我国于1953年上海电机厂第一次制造出35KV、5000KVA电抗式有载调压变压器。

几十年来，特别是改革开放以来，为了满足用户对电压质量的要求，适应有载调压变压器发展的需要，有载分接开关的制造技术发展比较迅速，生产厂家有贵州长征电气厂、吴江远洋电气厂、上海华明电力设备开关厂、西安鹏远开关厂、上海赛力电工电气厂、以及沈变、保变、常变、上海电力修造厂、等等。

其制造技术和制造质量已比较成熟，已完全能满足国内220KV及以下市场的需求。

早在1920年美国通用（G、E）电气公司首先制造出电抗式有载调压开关。

1927年德国扬森（Jansens）博士发明的电阻过渡原理制造出电阻式有载分接开关。

以后得到迅速发展，在世界各国都被大量采用。

并有了几十年的制造经验，国际上有载调压开关的制造技术和制造质量已非常的成熟，电阻式有载分接开关形成了一系列产品，电压能做到420KV,电流能做到3相3000A，单相4500A。

比较出名的厂家有：

德国莱茵豪森（MR）机械制造公司、瑞典ABB组件公司、奥地利伊林公司、以及法国阿尔斯通公司、比利时沙城电器制造公司、日本、苏联等一些制造公司都可以生产有载分接开关。

目前我国330KV及以上主变压器使用的有载调压开关大部分为进口设备。

由于电抗式有载分接开关材料消耗多，体积大，燃弧时间长，各国用得较少。

国内几大厂家早期开发生产的电阻式有载分接开关，如西变生产的C、D型开关,沈变、保变、常变等一些制造厂生产的S基本上均以生产仿西德MR技术的组合型（M型）和复合型（V型）有载分接开关Y□ZZ型和CF型开关虽然技术和工艺不够先进,但结构简单,造价较低,在35KV及以下配电变压器上仍然使用较多。

§8-3有载分接开关的类别

（一）有载分接开关的分类

（1）复合型有载分接开关，把分接选择器和切换开关功能结合在一起，其触头是在带负荷状况下一次性完成选择切换分接头任务。

按整体结构上分类：

分为组合型和复合型两大类。

（2）组合型有载分接开关其结构特点为：

切换开关和分接选择器功能独立，分步完成。

即分接选择器触头是在无负载状况下选择分接头之后，切换开关触头再切换把负荷电流转换到已选的另一个分接头上。

目前国内各厂家仿西德MR技术生产的M型开关，属于组合型开关。

仿西德MR技术生产的V型开关，属于复合型开关。

2．按过度阻抗分类：

分为电阻式和电抗式两种。

目前国内生产的有载分接开关均为电阻式。

按过度电阻的数量又分为单电阻过度、双电阻过、六电阻过度。

单电阻过度，一般常用于10KV配电变压器中性点线性调压分接开关。

SY□ZZ简易复型分接开关和M型开关、V型开关大多采用的双电阻过度，一般常用于35-110KV中小型电力变压器上。

多电阻过度的分接开关，结构上较复杂，一般用于切换容量较大的大型变压器上。

3．按绝缘介质和切换介质分类:

分为油浸式有载分接开关、油浸式真空有载分接开关、干式有载分接开关。

（1）目前系统使用的大量的有载分接开关均为油浸式分接开关，其绝缘介质和灭弧介质均为变压器油。

（2）干式有载分接开关按其绝缘介质和灭弧介质又分为干式真空、干式SF6气体和空气式有载分接开关。

干式真空和空气式有载分接开关，一般为容量较小的干式变压器配套产品。

SF6气体式分接开关，其SF6气体作为绝缘介质，真空管作为切换元件，一般用于SF6气体为绝缘介质的变压器的配套产品。

（3）油浸式真空有载分接开关，是近年来研制开发的新技术产品，其绝缘介质为变压器油，灭弧介质采用了真空管，使分接开关油室的绝缘油不会造成污染，显著降低了运行成本，提高了供电可靠性。

4．按相数分类：

分为单相、三相和特殊设计的（Ⅰ+Ⅱ）相。

（1）单相有载分接开关即可用于Y接，也可用于Δ接。

三相分接开关各触头直作为单相分接用。

单相有载分关一般常用大型变压器三台合的变压器组中KV及以上大型变压器动操作。

（2）三相有载分接开关有Y接和Δ接两种，三相调压绕组经分接开关接成Y结，此类分接开关往往用于中性点调压。

三相调压绕组经分接开关使变压器绕组接成Δ结，此类分接开关往往用于线端调压或中部调压。

（3）特殊设计的（Ⅰ+Ⅱ）相分接开关即可用于Y接，也可用于Δ接。

，可配用一台电动机构连动操作。

5．按调压方式分类：

分为线性调压、正反调压和粗细调压三种。

线性调压有载分接开关，无极性选择器和粗细选择器，调压级数较少，一般组合型最大为17级，复合型最大为14级。

正反调压有载分接开器，调压绕组复使粗细调压有载分接，装有粗细选择器，延，调压范围均较大，组合型最5级，复合型最大可达到27级。

多级粗细调压的有载分接开关，最大可达到106级。

简易复合型有载分接开关，一般均采用线性调压方式，调压级数一般7-9级。

6．按安装方式分类：

有埋入型安装与外置型安装、顶部引入传动与中部引入传动、平顶式（连箱盖）与钟罩式等安装方式。

7．按触点方式分为有触点与无触点两种。

我们前面介绍的油浸式、油浸式真空分点式有载分触点有载分接开关也称是由晶阀子器件来完成。

因而，无电弧产生。

从根本上解决有载开关电气寿问题。

目前，这类高端技术产品在上海制造公司已研发成功。

（二）常见的国产有载分接开关型谱见表8-1

表8-1常见的国产有载分接开关型谱表

制造厂

油浸式

油浸.真空

干式真空

电子式

空气式

油浸式

组合型

复合型

组合型

复合型

组合型

简易复合型

遵义长征公司

开关

M（ZY1A）、MD

V（FY30）

SY□Z、

机构

MA7B、MAE

MA9B、MAE

ZDT40B

江苏吴江远洋

开关

C1、SYXZ

MFK

SY□ZZ、

机构

DQB1、DQB2

CDF

WGYK

上海华明公司

开关

CM、CMB、CMD、

CV、SV、

SHZV、SHJV、

CVT、CZ

SY□ZZ、CF

机构

CMA7、SHM

CMA9、SHM

SHM

CMA9

HMK-10

西安鹏远公司

开关

F□

机构

DCY

DCF

（三）型号含义

（1）仿MR型有载分接开关型号表达式

注：

基本接线10193W--指固有分接位置为10，工作分接位置数为19，中间位置数为3。

（2）简易复合型有载分接开关型号表达式

§8-4有载调压变压器绕组分接头的引出常规

1．分接头引出的绕组

因为一般变压器高压绕组套在低压绕组的外面，而且高压侧一般电流较小，所以一般都从高压侧引出。

有载调压变压器调压级数较多，大部分有载调压变压器分接绕组单独做成，套在高压绕组的外部。

2．常见的分接头引出的部位

表8-2分接开关对地绝缘水平分类

类别

用途

用于绕组的中性点

用于除绕组中性点以外的部位

一般按分接头引出部位将分接开关的对地绝缘水平分为两类，见表8-2。

对于绕组为分级绝缘的变压器，用于绕组中性点调压的分接开关，对地绝缘水平只需满足中性点对地绝缘水平的需要就可以了。

电力系统常见的变压器绕组接线方式、变压器绕组的绝缘设计、变压器绕组中性点运行方式见表8-3：

表8-3电力变压器常见的绕组接线方式

电压等级（KV）

110

220

330

500

绕组接线方式

Y/Y

Y/Δ

Y/Δ.Y/Y/Δ

Y/Y/Δ

中性点

运行方式

直接接地

不接地

直接接地或不死接地

直接接地或经小阻抗接地

绝缘设计

全绝缘

分级绝缘

从上表看到,电力系统常见的电力变压器高压绕组几乎全是Y形接线。

所以我们常见的有载调压变压器大多为中性点调压。

220KV及以上大型变压器大多为自耦变，常见的调压绕组分接头大多从高压绕组末端（中压绕组首端）引出。

3．常见的绕组分接头级电压及调压范围:

电力系统常见的绕组分接头级电压及调压范围，一般10（6）～35KV电力变压器，选用7～9级，每级电压为线电压的%；110KV级以上电力变压器，选用±8级较多，每级电压为线电压%。

对于电网结构不尽合理，按上述调压范围选择不能满足要求时，可以扩大其调压范围，现有的有载分接开关产品完全能满足需要。

4．有载调压变压器名牌电压表达方式。

例如：

（1）35KV、5600KVA、双绕组电力变压器35±4*%/；

（2）110KV、双绕组电力变压器110±8*%/；

（3）110KV、三绕组电力变压器110±8*%/35±2*%/。

§8-5常用的名词术语及定义

有载分接开关结构复杂，物理量、元器件较多，其对应的名词术语及定义均有统一的规定，现将常用的名词术语及定义介绍如下：

1．切换开关----与分接选择器配合使用，以承载、通断已选分接电路中电流的开关装置。

2．快速机构----带动切换开关的动触头组，以极快的速度从一个状态切换到另一状态的装置。

一般用弹簧储能系统构成带动的切换开关，如果弹簧机构己释放动作，即使电动机构操作中断，也不能阻止切换开关操作。

3．分接选择器----按能载流但不能接通和开断电流的技术要求设计的一种装置，它与切换开关配套用于选择分接头。

分接选择器有时简称为选择器或选择开关。

4．极性选择器----这种装置是转换选择器的又一种形式。

它与分接选择器有公共触头。

分接位置数目为两个，只能与按正、反布置的绕组相配。

5．粗调选择器----这种装置是转换选择器上的一种形式。

它在结构上与分接选择器没有公共触头。

在分接头上，为两分接或多于两分接。

两分接的粗调选择器能与按粗、细布置或正、反布置的绕组相配。

多于两分接的粗调选择器只能与按粗、细布置的绕组相配。

6．选择开关----把分接选择器和切换开关的任务结合在一起，能承载和通断电流的一种开关装置（即所谓复合式分接开关）。

为了与组合型分接开关的分接选择器区别，我们可称其为选切开关。

7．过渡电阻----包含一个或几个单元的电阻器桥接于正在使用的分接头和将要使用的分接头，以达到将负载电流无间断地或无显著变化地从一个分接转到另一分接的目的。

与此同时，还在两分接跨接时限制循环电流。

8．电动机构----由驱动机构与电动机构和控制线路结合在一起的一种驱动机构。

电动机构是有载分接开关变换操作的位置控制和电气转动装置。

它可以独立，也可以与分接开关结合一体（简易复合式分接开关）。

9．主触头----承载通过电流的触头组，它在变压器绕组与触头连接回路中没有过渡阻抗，不能通断任何电流。

10．主通断触头----不经过过渡阻抗而与变压器绕组直通的，并能通断电流的触头组。

11．过渡触头----须通过过渡阻抗与变压器绕组和触头相串联的，并能通断电流的触头组。

12．开断电流----分接变换时，在切换开关或选择开关中每个主通断触头组或过渡触头组上所预计开断的电流。

13．循环电流----当变换分接在两分接头桥接时，由于分接头间的电压降而产生并流过过渡阻抗的电流。

14．恢复电压----切换开关或选择开关的每套主通断触头组或过渡触头组，在已切换电流之后，触头之间出现的工频电压。

15．固有分接位置数----在设计上，一个分接开关在半个循环操作中，所有使用的最多分接位置数目。

16．工作分接位置数----变压器中的分接开关，在整个循环操作中的分接位置数目。

17．限位开关----能防止分接开关发生超越任一端位的操作、但允许向相反方向操作的装置。

18．机械端位止动装置----能防止分接开关超越任一端位的操作、但允许向相反方向操作的机械装置。

§8-6有载分接开关技术性能参数

（一）额定使用条件

1．有载分接开关的环境温度：

见表8-4

有载分接开关环境

温度

最低

最高

空气

－25℃

40℃

液体（油）

－25℃

100℃

表8-4有载分接开关的环境温度

2．电动机构的环境温度：

最低温度－25℃，最高温度40℃；

3．开关在变压器上安装与地面垂直度不超过2%。

4．开关在安装场所无严重尘埃，无爆炸性和腐蚀性气体。

（二）额定值

1．额定通过电流和最大额定通过电流

（1）额定通过电流是指变压器在运行中通过分接开关流到外部电路的能长期承载的负荷电流值，因分接位置不同，其对应的电流也不等，所以，一台分接开关可以有一组额定通过电流与其对应的相关级电压组合。

这组数据在产品使用说明书中一般不给出。

（2）最大额定通过电流是指有载分接开关设计能长期承载并切换的最大允许的额定通过电流。

显然额定通过电流≤最大额定通过电流。

它也是用于进行触头温升、负载切换试验和短路试验的基准电流。

该数据在产品使用说明书均给出。

国产有载分接开关最大额定通过电流序列见表8-5

表8-5国产有载分接开关最大额定通过电流序列

电压等级（kV）

最大额定通过电流范围（A）

备注

10---35

100（125、160）、200、400

一般简易复合型开关采用

35---110

200、350、500、600

一般M、V型开关采用

110---220

700、800、1000、1200、1500、1600、2400

一般单相M、V型和MD型开关采用

2.额定级电压和最大额定级电压

（1）额定级电压是指相对于每个额定通过电流，接到变压器分接绕组两相邻分接头间最大允许的级电压。

该数据在产品使用说明书中一般不给出。

（2）最大额定级电压是指有载分接开关设计的额定级电压的最大值，显然额定级电压≤最大额定级电压。

该组数据在产品使用说明书均给出。

国产有载分接开关最大额定级电压序列见表8-6

表8-6国产有载分接开关最大额定级电压序列

开关类型

MD型

M型

V型

简易复合型-35

简易复合型-10

最大额定级电压（V）

4000

3300

10接点

1500

600

300

12接点

1400

14接点

1000

3.额定级容量

额定级容量定义为额定通过电流与额定相关级电压的乘积。

显然它要小于最大额定级电压与最大额定通过电流的乘积。

该项数据在产品使用说明书均已给出。

当设备选型时，由于受额定级容量的限制，当额定通过电流用到最大值时，则最大额定级电压要比产品使用说明书中给出的数值要小；或当额定级电压用到最大值时，则最大额定通过电流要比产品使用说明书中给出的数值要小。

或当选配的变压器级电压和通过电流都在分接开关最大额定级电压和最大额定通过电流允许的范围内，还要核算级容量在产品允许的额定级容量范围内。

例如：

现拟选用一台MⅢ350型分接开关，其设备的最大额定通过电流为350A，最大额定级电压为3300V，额定级容量为1000kVA。

若配套的变压器额定通过电流已达到350A，则最大额定级电压只能按1000kVA/350A=2860V来控制。

或配套的变压器额定级电压已达到3300V，则最大额定通过电流只能按1000kVA/3300V=300A来控制。

若配套的变压器额定级电压已达到3200V，额定通过电流已达到340A，虽然都在产品允许范围内，但3200V*340A=1088kVA大于额定级容量1000kVA，则选用该台分接开关就不合适。

特别是复合式分接开关，由于受结构上的限制，最大额定级电压与额定级容量本身就较小。

另外，因同一型号的分接开关油箱直径是相同的，随着调压级数的增多即油箱圆周上触头数量的增多，最大额定级电压与额定级容量也在显著的减少。

所以在选用复合式有载分接开关时，尤其要注意核算最大通过电流、最大级电压、最大级容量是否超出产品允许的最大额定使用范围。

4.相数：

有载分接开关本身结构相数，有单相（Ⅰ）、三相（Ⅲ）和特殊设计两相（Ⅱ）；

5.设备额定电压和设备最高工作电压

设备额定电压一般采用电力系统标称电压，我国采用的标称电压有：

10、35、63、110、220kV。

设备最高工作电压为设备额定电压的倍。

该组数据在产品使用说明书部分厂家均给出，部分厂家只给出设备最高工作电压。

设备最高工作电压代表了有载分接开关的绝缘水平，它与变压器分接绕组绝缘水平的要求相同。

6.动、热稳定电流

动、热稳定电流是指有载分接开关在发生短路后能承受的短路电流能力。

试验用的短路电流取值范围见表8-7

表8-7动、热稳定试验短路电流取值范围

最大额定通过电流（A）

100及以下

200

300

400级以上

短路电流倍数

动稳定电流用短路电流峰值表示，一般按倍短路电流确定。

热稳定电流一般用2s短路电流有效值表示。

该组数据在产品使用说明书中各厂家均给出，各厂家取值时一般均比规定的试验短路电流要大，热稳定时间要长。

即实际试验的条件比规定的试验条件更严酷。

7.工作位置数

工作位置数是指有载分接开关的调压级数，该组数据在产品使用说明书制造厂均以基本电路图的形式给出，常见的国产有载分接开关调压级数见表8-8

表8-8常见的国产有载分接开关调压级数

电路形式

不带转换选择器

正反调或粗细调

M、MD型

9、11、13、15、17

±4、±5、±6、±7、±8、±9、±11、±13、±15、±17（±8、±10、±12、±14、±16）

V型

9、11、13

±4、±5、±6、±9、±11、±13、（±8、±10、±12）

简易复合型

7、8、9、10

8.额定频率：

有载分接开关设计的交流频率；制造厂一般有50、60HZ两种，我国采用的均为50HZ。

（三）性能要求

1.触头温升

运行中连续载流的各式触头通以倍最大额定通过电流，温度上升率≤1K/h，即认为达到稳定状态；用热电偶法测量触头对周围环境介质的温升不超过表8-9中的规定值。

表8-9有载分接开关的触头温升限值

触头材料

空气中（K）

液体（油）中（K）

裸铜

表面镀银的铜/合金

其它材料

协商

该组数据在产品使用说明书有些厂家温度给出的单位用K，有些厂家给出单位用℃，表示温度差或温度间隔时1℃=1K。

2.过渡电阻器温升

在倍最大额定通过电流和相关额定级电压下连续操作半个循环，电阻器对周围介质的温升：

对于在空气环境中的有载分接开关，不应超过400K；对于在油（液体）介质中的有载分接开关，不应超过350K。

3.切换试验

（1）工作负载试验：

切换开关和选择开关触头，在最大额定通过电流和相关额定级电压分接变换5万次应正常。

（2）开断容量试验：

在2倍的最大额定通过电流和相关额定级电压分接变换40次应正常。

4.绝缘水平

有载分接开关绝缘分为外绝缘（主绝缘）和内绝缘（纵绝缘）两种。

（1）外绝缘

外绝缘的耐受电压水平己经标准化，且纳入GB和IEC标准。

在单相和三相中性点Y接（Ⅰ类）分接开关上，外绝缘即为对地绝缘。

在中性点以外其他部位联接的（Ⅱ类）三相分接开关上，外绝缘为对地绝缘和相间绝缘，两者都由设备最高电压Um并对照相关的标准来决定，见表8-10。

表8-10分接开关的对地（或2类相间）绝缘水平

额定电压等级

（kV）

设备最高

工作电压（kV有效值）

额定雷电冲击耐受电压（kV峰值）

1min工频耐受

电压（kV有效值）

额定操作冲击耐受电压（kV峰值）

全波／50μS）

截波（2~6μS）

对地

相间

对地

相间

对地

相间

105

115

200

220

325

360

140

110

126

480

530

200

150*

170

750

865

325

220

252

950

1050

395

750

330

363

1175

1300

510

950

500

550

1550

1675

680

1175

注：

雷电冲击试验和外施交流耐压试验符合标准规定；操作冲击试验只适用于Um=245kV及以上产品并符合标准规定电试验只只适用于Um=126kV及以上产品，并符合、和GB7354标准规定。

带*标志为推荐值。

（2）内绝缘

分接开关的内绝缘是指分接开关的内部：

即a—同相的细调分接绕组始末端，当带粗调时细组末端与粗调分接绕组末端之间；b--细调分接调分接间；c2--粗调分接绕组始；d—同相粗调分接绕组始末端之间；a0—在工接与预选间的的绝缘水平。

对于分接开关的内绝缘水平，按绝缘距离上所呈现冲击电压负荷，根据使用频次和概综合考虑配合要求，通常把分接开关内水平划分为A、B、C、D、DE5个绝缘等级，即可经济地满足整个不同型号的有载分接开关有着不同内部绝缘水平，其内部绝缘水平的数据见各自产品使用说明书。

分接开关的内绝缘水平由变压器制造厂设计者负责逐点进行校核把关。

选用分接开关时，对于全绝缘变压器，其分接开关的绝缘水平应与其配套的变压器相同即可。

中性点以外调压时，仍需与变压器绝缘水平相同。

5.机械寿命和电气寿命

有关标准要求有载分接开关机械寿命大于50万次，电气寿命大于5万次。

目前国产DM型、M型、V型有载分接开关机械寿命可达到80万次以上，电气寿命大于20万次以上。

该组数据在产品使用说明书制造厂均给出。

6.工作压力

工作压力指有载分接开关设计油室正常情况下能承受的最大工作压力，该组数据在产品使用说明书制造厂均给出。

国产有载分接开关一般工作压力设计为3×104Pa。

有些厂家给出单位用MPa，其换算关系为1MPa=106Pa。

7.爆破盖超压保护压力

爆破盖超压保护压力指切换开关和选择开关的油室内当压力达到超压保护压力时的动作值，该数据在产品使用说明书有些厂家给出，有些厂家未给出。

而且各厂家给出的数据差异较大，见表8-11

表8-11爆破盖超压保护压力

厂家

贵州遵义

吴江远洋

上海华明

西安鹏远

上海赛力

爆破压力

400-500KPa

200KPa

300±

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