趙玉林，牛澤晗，李海鳳，汪 清

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 電氣與信息學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150030）

0 引言

無觸點(diǎn)有載自動(dòng)調(diào)壓分接開關(guān)（以下簡(jiǎn)稱分接開關(guān)）具有可頻繁動(dòng)作、動(dòng)作時(shí)無電弧產(chǎn)生、反應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)，因此被應(yīng)用于配電變壓器實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓［1-6］，穩(wěn)定0.4 kV配電系統(tǒng)電壓。因此，如何實(shí)現(xiàn)無觸點(diǎn)有載自動(dòng)調(diào)壓成為配電系統(tǒng)近年來研究的熱點(diǎn)課題［7-12］。但電力系統(tǒng)要求供電可靠，而無觸點(diǎn)有載調(diào)壓中執(zhí)行開關(guān)功能的電力電子組件及控制系統(tǒng)中的電子器件均可能發(fā)生故障，導(dǎo)致配電變壓器調(diào)壓繞組短路而損壞，這也是制約分接開關(guān)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵因素之一。如何在調(diào)壓繞組產(chǎn)生環(huán)流時(shí)對(duì)配電變壓器實(shí)現(xiàn)保護(hù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不中斷供電的研究卻未見報(bào)道。

本文以現(xiàn)有的有載調(diào)壓配電變壓器主體為對(duì)象，設(shè)計(jì)出一套分接開關(guān)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在分接開關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，可將有載自動(dòng)調(diào)壓功能退出，使配電變壓器自動(dòng)恢復(fù)到額定分接頭繼續(xù)供電，具有保護(hù)調(diào)壓繞組和保證供電可靠性的雙重功能。

1 分接開關(guān)主電路

1.1 分接開關(guān)的構(gòu)成

分接開關(guān)與配電變壓器本體連接接線如圖1所示，圖中SCR、TRIAC分別表示普通晶閘管和雙向晶閘管。

分接開關(guān)由開關(guān)執(zhí)行單元、監(jiān)控單元、過流保護(hù)單元、觸發(fā)單元和啟動(dòng)單元五部分組成，分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3個(gè)檔位，分別對(duì)應(yīng)配電變壓器高壓側(cè)105%UN、UN和95%UN3個(gè)分接頭。開關(guān)執(zhí)行單元以反并聯(lián)晶閘管模塊作為有載調(diào)壓執(zhí)行分接開關(guān)，以阻容吸收模塊作為過電壓限制組件；監(jiān)控單元以單片機(jī)為控制器，通過電壓檢測(cè)電路，采集高壓側(cè)分接頭之間的電壓從而確定負(fù)荷電壓，并由高壓側(cè)調(diào)壓繞組提供電源；過流保護(hù)單元以自動(dòng)空氣開關(guān)（AS）作為過流檢測(cè)和保護(hù)組件；觸發(fā)單元中，Ⅰ、Ⅲ檔位分接開關(guān)采用TLP3041光耦構(gòu)成的觸發(fā)器，Ⅱ檔位分接開關(guān)則采用TLP521-4光耦構(gòu)成的觸發(fā)電路［13-15］；啟動(dòng)單元不設(shè)專用電路，借用Ⅱ檔位分接開關(guān)，通過TLP521-4光耦構(gòu)成的觸發(fā)電路，實(shí)現(xiàn)無源自啟動(dòng)功能。

圖1中，為監(jiān)控系統(tǒng)供能采樣的變壓器T一次側(cè)跨接在配電變壓器高壓側(cè)Ⅰ檔位和Ⅲ檔位之間，Ⅰ、Ⅲ檔位的6組反并聯(lián)晶閘管采用有源觸發(fā)方式，即監(jiān)控單元有電且輸出低電平控制信號(hào)后，通過由TLP3041構(gòu)成的觸發(fā)電路使相應(yīng)晶閘管導(dǎo)通，在監(jiān)控單元無電或有電但發(fā)出高電平控制信號(hào)時(shí)，相應(yīng)的晶閘管將處于關(guān)斷狀態(tài)；Ⅱ檔位的3組反并聯(lián)晶閘管則采用相反的觸發(fā)方式，即在監(jiān)控單元無電或有電但控制信號(hào)為高電平時(shí)導(dǎo)通，反之處于截止?fàn)顟B(tài)。

1.2 自動(dòng)穩(wěn)定輸出電壓原理

在變壓器負(fù)荷不變時(shí)，隨著電網(wǎng)電壓的變化，分接頭之間的電壓將發(fā)生改變。而在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，由于高壓繞組漏電感抗的存在，負(fù)荷電流的變化也必然導(dǎo)致漏感抗壓降的變化，進(jìn)而導(dǎo)致分接頭之間的電壓發(fā)生改變，因此，分接頭之間電壓的變化實(shí)時(shí)地反映了負(fù)荷的變化。綜上所述，監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)分接頭電壓的變化而自動(dòng)地改變分接頭，就可達(dá)到基本穩(wěn)定變壓器輸出電壓的目的。

圖1 無觸點(diǎn)OLTC及與配電變壓器的連接圖Fig.1 Schematic diagram of connections between contactless OLTC and distribution transformer

1.3 保護(hù)功能實(shí)現(xiàn)原理

在圖1中，對(duì)于接在Ⅰ、Ⅲ檔位的開關(guān)元件，當(dāng)其中一檔處于導(dǎo)通狀態(tài)，另一檔處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其承受的電壓最高，為調(diào)壓繞組之間的最高電壓。而在任何情況下，接在Ⅱ檔位上的開關(guān)元件承受的最高電壓僅為接在Ⅰ、Ⅲ檔位開關(guān)元件承受的最高電壓的一半，且開關(guān)元件所選用的參數(shù)相同，則接在Ⅱ檔位的開關(guān)元件的安全裕度是接在其他2個(gè)檔位的開關(guān)元件的安全裕度的2倍，又因?yàn)棰?、Ⅲ檔位的開關(guān)元件電壓安全裕度為3倍額定電壓，電流安全裕度倍數(shù)為31，所以接在Ⅱ檔位的開關(guān)元件不會(huì)出現(xiàn)過流擊穿，發(fā)生電壓擊穿的概率也很低，因此，Ⅱ檔位的分接開關(guān)在無保護(hù)裝置的情況下，可以確保自身不被擊穿。因此從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及供電可靠性考慮，僅對(duì)Ⅰ、Ⅲ檔位的開關(guān)元件進(jìn)行過流保護(hù)。

Ⅰ、Ⅲ檔位的開關(guān)元件無論是在分接頭變換過程中，還是在正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)任一檔位的晶閘管模塊因被擊穿而引起調(diào)壓繞組短路產(chǎn)生環(huán)流時(shí)，在其相應(yīng)回路中的自動(dòng)空氣開關(guān)都將瞬時(shí)跳開，切斷短路電流。自動(dòng)空氣開關(guān)跳開后，監(jiān)控單元供電變壓器T也將失去電源，致使監(jiān)控單元因失電而退出調(diào)壓功能，同時(shí)Ⅱ檔位的3組反并聯(lián)晶閘管會(huì)因監(jiān)控單元失去電源而自行導(dǎo)通，配電變壓器高壓側(cè)保持在額定檔位繼續(xù)運(yùn)行，既實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)壓繞組的保護(hù)，又保證配電變壓器繼續(xù)供電運(yùn)行。

2 觸發(fā)電路

2.1 Ⅰ、Ⅲ檔位分接開關(guān)觸發(fā)電路

2.1.1 電路構(gòu)成

根據(jù)總體功能要求，高壓側(cè)Ⅰ、Ⅲ檔位的反并聯(lián)晶閘管應(yīng)在監(jiān)控單元無電或監(jiān)控單元有電但輸出高電平時(shí)截止，在監(jiān)控單元有電且輸出低電平時(shí)導(dǎo)通。為實(shí)現(xiàn)本功能，本文采用TLP3041光耦作為監(jiān)控單元與觸發(fā)電路的耦合組件，晶閘管采用自取能方式獲取觸發(fā)電壓，電路如圖2所示。

圖2中，作為分接開關(guān)的反并聯(lián)晶閘管模塊跨接在調(diào)壓繞組與中性點(diǎn)之間，對(duì)于10 kV、5%分接頭的配電變壓器，按電壓波動(dòng)±10%計(jì)算，則正常工作時(shí)，Ⅰ、Ⅲ檔位的反并聯(lián)晶閘管所承受的最高工作電壓有效值為：

由于開關(guān)元件采用90 A／2000 V的反并聯(lián)晶閘管，而TLP3041光耦輸出側(cè)雙向晶閘管耐壓值為400 V，考慮電路的安全裕度，采用4個(gè)TLP3041串聯(lián)的方式來提高電路耐壓能力。

圖2 Ⅰ、Ⅲ檔位反并聯(lián)晶閘管模塊觸發(fā)電路Fig.2 Triggering circuit for inverse parallel thyristor module of TapⅠorⅢ

2.1.2 電路工作原理

觸發(fā)分接開關(guān)工作過程：系統(tǒng)正常上電工作后，當(dāng)監(jiān)控單元輸出端d輸出低電平控制信號(hào)，且在TLP3041檢測(cè)到A、B間電壓在過零點(diǎn)附近時(shí)，TLP3041輸出側(cè)光控雙向晶閘管導(dǎo)通，電阻R4、R5、R6和 R7被短路在R1或R2上產(chǎn)生觸發(fā)電壓，使反并聯(lián)晶閘管模塊導(dǎo)通。例如當(dāng)A、B兩端電壓從零開始升高到設(shè)定值UAB=20 V時(shí)，二極管VD1導(dǎo)通、VD2截止，電阻R1被短路，R2上的壓降UR2高于SCR2的觸發(fā)電壓UGT，SCR2觸發(fā)導(dǎo)通。同樣地，當(dāng)UBA=20 V時(shí)晶閘管SCR1導(dǎo)通。

關(guān)斷分接開關(guān)工作過程：在監(jiān)控單元失去電源或監(jiān)控單元有電且輸出端d為高電平控制信號(hào)時(shí)，TLP3041輸入側(cè)紅外發(fā)光二極管因沒有電流流過而不發(fā)光，從而使光耦處于截止?fàn)顟B(tài)，A、B兩端電流流經(jīng)電阻 R4、R5、R6和 R7，電阻 Ri（i=4，5，6，7）的選擇保證了反并聯(lián)晶閘管模塊在其所能承受的任一電壓作用下，其觸發(fā)電阻R1和R2上的壓降均低于晶閘管的觸發(fā)電壓，確保了晶閘管在電流過零關(guān)斷后因沒有觸發(fā)電壓而處于關(guān)斷狀態(tài)。

2.1.3 組件參數(shù)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證

電路組件參數(shù)的選擇要考慮到在變壓器變換分接頭過程中可能有過電壓和短時(shí)過電流的產(chǎn)生，因此，主電路電力電子組件應(yīng)該留有較大的裕量，本觸發(fā)電路基于觸發(fā)MTC 92-20反并聯(lián)晶閘管模塊而設(shè)計(jì)。觸發(fā)電路中半導(dǎo)體器件參數(shù)選擇如表1所示。

觸發(fā)電阻R1、R2和限流電阻R3的取值取決于反并聯(lián)晶閘管模塊參數(shù)，由MTC 92-20說明書可知：晶閘管應(yīng)采用6 V強(qiáng)觸發(fā)，觸發(fā)電路提供電流應(yīng)能達(dá)到4～5倍的IGT，且觸發(fā)電流應(yīng)在 100 μs內(nèi)上升至1.5 IGT以上。設(shè)定反并聯(lián)晶閘管模塊觸發(fā)導(dǎo)通前兩端電壓為20V，則電阻R1、R2和R3的取值應(yīng)滿足：

表1 基于TLP3041觸發(fā)電路半導(dǎo)體組件型號(hào)及其參數(shù)Table 1 Type and parameters of semiconductor components of TLP3041-based triggering circuit

當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)無電或監(jiān)控單元有電但輸出高電平時(shí)，晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)，4 個(gè)串聯(lián)電阻 R4、R5、R6和R7應(yīng)符合以下關(guān)系式：

其中，UR4-7為電阻 R4、R5、R6、R7端電壓的和。

TLP3041輸入側(cè)限流電阻R8的取值應(yīng)滿足：

據(jù)上述分析，選擇各電阻參數(shù)如表2所示。

表2 基于TLP3041觸發(fā)電路電阻組件參數(shù)Table 2 Parameters of resistor components of TLP3041-based triggering circuit

針對(duì)所設(shè)計(jì)的觸發(fā)電路的可行性進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試電路如圖3所示。以5 V直流電源模擬控制信號(hào)和電源，250 V交流可調(diào)電源經(jīng)由白熾燈構(gòu)成的300 W燈盤負(fù)載加到反并聯(lián)晶閘管模塊上，通過控制直流電源的通斷檢驗(yàn)觸發(fā)電路的導(dǎo)通與關(guān)斷功能；通過調(diào)節(jié)交流電壓值，采用示波器（SC）來觀察和測(cè)量反并聯(lián)晶閘管波形及電壓值，最后觀察燈盤亮滅判斷反并聯(lián)晶閘管的通斷狀態(tài)。

圖3 Ⅰ、Ⅲ檔位OLTC觸發(fā)電路測(cè)試原理圖Fig.3 Test circuit for OLTC trigger of TapⅠorⅢ

測(cè)試結(jié)果為：當(dāng)圖3中的c、d端接通+5 V電壓且A、B兩端電壓高于20 V時(shí)，燈泡點(diǎn)亮，表明晶閘管導(dǎo)通，關(guān)斷直流電源時(shí)，燈泡熄滅，說明晶閘管處于截止?fàn)顟B(tài)。直流電源的通斷可以使燈泡點(diǎn)亮或熄滅，表明在監(jiān)控系統(tǒng)無電或沒有低電平控制信號(hào)輸入時(shí)反并聯(lián)晶閘管關(guān)斷，反之導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)對(duì)觸發(fā)電路的功能要求。

Ⅰ、Ⅲ檔位的分接開關(guān)兩端的電壓波形及負(fù)載波形分別如圖4、圖5所示。

圖4 Ⅰ、Ⅲ檔位OLTC兩端電壓波形圖Fig.4 Voltage waveform of OLTC for TapⅠorⅢ

圖5 Ⅰ、Ⅲ檔位OLTC作用下燈盤負(fù)載兩端電壓波形圖Fig.5 Voltage waveform of lamp load，with OLTC for TapⅠorⅢ

從圖4、圖5中可以看出，反并聯(lián)晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通穩(wěn)定，負(fù)載波形畸變程度小。

2.2 Ⅱ檔位分接開關(guān)觸發(fā)電路

高壓側(cè)Ⅱ檔位的分接開關(guān)要兼做啟動(dòng)開關(guān)，而啟動(dòng)過程中監(jiān)控系統(tǒng)是不工作的，所以要求該觸發(fā)電路具有在監(jiān)控系統(tǒng)無電或監(jiān)控系統(tǒng)有電且輸出高電平控制信號(hào)時(shí)，反并聯(lián)晶閘管能利用自身觸發(fā)電路通過自取能方式獲得觸發(fā)電壓從而導(dǎo)通，而當(dāng)監(jiān)控系統(tǒng)有電且輸出低電平控制信號(hào)時(shí)關(guān)斷。為此采用TLP521-4光耦作為觸發(fā)電路和監(jiān)控單元的耦合組件。觸發(fā)電路［16］與圖2類似，將耦合組件換為TLP521-4即可，在此不再贅述。

如果TLP521-4光耦輸入側(cè)沒有電壓作用，即相當(dāng)于監(jiān)控系統(tǒng)沒有電壓（啟動(dòng)狀態(tài)／空開跳閘后狀態(tài)），或有電壓但控制信號(hào)為高電平，則光耦輸出側(cè)處于截止?fàn)顟B(tài)，在待觸發(fā)的反并聯(lián)晶閘管模塊兩端電壓作用下，小晶閘管 VTi（i=1，2，3，4）導(dǎo)通，并在 R1或R2上產(chǎn)生高于反并聯(lián)晶閘管模塊觸發(fā)電壓的電壓，使其觸發(fā)導(dǎo)通。當(dāng)TLP521-4光耦輸入側(cè)有電壓，且控制系統(tǒng)輸出端發(fā)出低電平控制信號(hào)時(shí)，光耦輸出側(cè)處于導(dǎo)通狀態(tài)，飽和導(dǎo)通狀態(tài)的輸出光控三極管使觸發(fā)電路中的小晶閘管VTi（i=1，2，3，4）的門極與陰極短路，導(dǎo)致其一直處于截止?fàn)顟B(tài)，交流側(cè)電流流經(jīng) R4、R5、R6和 R7，電阻 Ri（i=4，5，6，7）的選擇同樣保證了觸發(fā)電路中電阻R1和R2上的電壓均低于反并聯(lián)晶閘管的觸發(fā)電壓，使反并聯(lián)晶閘管關(guān)斷截止。監(jiān)控單元通過觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)了對(duì)反并聯(lián)晶閘管模塊的導(dǎo)通與關(guān)斷控制。

Ⅱ檔位觸發(fā)電路組件參數(shù)選擇與Ⅰ、Ⅲ檔位類似，此處不再贅述。

筆者對(duì)Ⅱ檔位觸發(fā)電路同樣進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試方法同Ⅰ、Ⅲ檔位。測(cè)試所得Ⅱ檔位分接開關(guān)兩端電壓波形如圖6所示，燈盤負(fù)載兩端波形如圖7所示。由圖6、圖7可知，反并聯(lián)晶閘管正向及反向重復(fù)峰值電壓較小，觸發(fā)電路工作正常。

圖6 Ⅱ檔位OLTC兩端電壓波形圖Fig.6 Voltage waveform of OLTC for Tap Ⅱ

圖7 Ⅱ檔位分接開關(guān)作用下燈盤負(fù)載兩端電壓波形圖Fig.7 Voltage waveform of lamp load，with OLTC for TapⅡ

3 自動(dòng)空氣開關(guān)的選擇

圖1中，自動(dòng)空氣開關(guān)的作用是在正常運(yùn)行時(shí)接通電路，當(dāng)出現(xiàn)過流時(shí)無延時(shí)斷開，切斷過電流。在選擇自動(dòng)空氣開關(guān)時(shí)，既要考慮其額定電流要大于正常工作時(shí)通過的電流，又要留有較大裕量，并在出現(xiàn)短路故障時(shí)能夠迅速跳閘，切斷故障電流，且應(yīng)具有足夠的絕緣強(qiáng)度。

本文方案將2個(gè)三相空氣開關(guān)分別置于Ⅰ、Ⅲ檔位分接頭與其相對(duì)應(yīng)的分接開關(guān)之間，實(shí)驗(yàn)室采用的 S11-50 kV·A-10／0.4 kV 型配電變壓器，高壓側(cè)額定電流為2.89 A，根據(jù)文獻(xiàn)［17］可計(jì)算出該變壓器高壓側(cè)環(huán)流峰值最高為210 A。

DZ47-60型自動(dòng)空氣開關(guān)適用于交流50 Hz／60 Hz，額定工作電壓400 V、額定工作電流60 A的配電網(wǎng)絡(luò)電路中，用來分配電能和保護(hù)線路及電氣設(shè)備免受過載、短路、欠電壓等故障的損壞，具有體積小、分?jǐn)嗄芰?qiáng)、飛弧短等特點(diǎn)，其過流保護(hù)特性如表3所示（表中，IN為額定電流），脫扣特性曲線如圖8所示。

表3 DZ47-60型空氣開關(guān)過流保護(hù)特性Table 3 Over-current protection characteristics of air switch DZ47-60

圖8 DZ47-60型空氣開關(guān)脫扣特性曲線Fig.8 Characteristic curves of air switch DZ47-60 for trip-out

從表3和圖8可以觀察到DZ47-60型自動(dòng)空氣開關(guān)具有高限流能力，從而最大限度地限制了短路所造成的破壞性能量。圖8所示脫扣特性曲線橫坐標(biāo)為實(shí)際電流與額定電流的比值，以空氣開關(guān)額定電流IN=10 A為例，當(dāng)流過自動(dòng)空氣開關(guān)的電流為額定電流的10倍即100 A時(shí)，自動(dòng)空氣開關(guān)在0.01s至5s之間動(dòng)作?？紤]到MTC92-20型反并聯(lián)晶閘管模塊所能承受的最大通態(tài)電流為90A，且要求在出現(xiàn)過流時(shí)自動(dòng)空氣開關(guān)能在一個(gè)周期（0.02s／50 Hz）內(nèi)動(dòng)作，以保護(hù)反并聯(lián)晶閘管模塊不被擊穿，過流保護(hù)單元采用DZ47-60-3P-D5型自動(dòng)空氣開關(guān)，其額定電流為5 A。

4 整機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證分接開關(guān)在變換分接頭過程中或在正常運(yùn)行時(shí)，若調(diào)壓繞組出現(xiàn)較大過電流，保護(hù)的可行性。

實(shí)驗(yàn)方法：改變調(diào)壓器Tt的輸出電壓模擬電網(wǎng)電壓變化，使分接開關(guān)自動(dòng)調(diào)節(jié)分接頭，并在控制程序中設(shè)置指定檔位的變換過程不經(jīng)過渡支路，直接進(jìn)行變換，這樣原來導(dǎo)通的分接開關(guān)在電流過零前仍然導(dǎo)通，而待觸發(fā)的分接開關(guān)在電壓過零點(diǎn)觸發(fā)導(dǎo)通，致使兩分接頭短路而產(chǎn)生環(huán)流，觀察此時(shí)空氣開關(guān)是否跳閘，配電變壓器能否自動(dòng)恢復(fù)到額定分接頭繼續(xù)供電運(yùn)行，若空氣開關(guān)自動(dòng)跳開，變壓器高壓側(cè)保持在額定分接頭繼續(xù)運(yùn)行，則表明該分接開關(guān)能起到保護(hù)作用，否則不能。實(shí)驗(yàn)由三相變阻箱和帶可抽動(dòng)鐵芯電感器模擬用電負(fù)荷，整機(jī)實(shí)驗(yàn)接線如圖9所示。

圖9 整機(jī)實(shí)驗(yàn)接線圖Fig.9 Experimental wiring diagram for whole equipment

保護(hù)實(shí)驗(yàn)中，有載調(diào)壓變壓器T2的負(fù)載電壓在380×（1±5%）～420×（1±5%）V 之間波動(dòng)時(shí)，分接開關(guān)檔位不變；有載調(diào)壓變壓器T2的負(fù)載電壓低于380 V或高于420 V時(shí)，分接開關(guān)檔位進(jìn)行相應(yīng)變換，以變壓器T2一次側(cè)分接頭初始時(shí)在Ⅱ檔位為例，當(dāng)負(fù)載電壓低于380 V時(shí)，分接頭將由Ⅱ檔位變換為Ⅲ檔位，變壓器一次側(cè)繞組匝數(shù)減少，負(fù)載電壓升高；而當(dāng)負(fù)載電壓高于420 V時(shí)，分接頭則由Ⅱ檔位變換為Ⅰ檔位，變壓器一次側(cè)繞組匝數(shù)增加，負(fù)載電壓降低。實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表4所示。

此外，采用該分接開關(guān)的配電變壓器樣機(jī)在哈爾濱格瑞德電力成套設(shè)備有限公司生產(chǎn)車間內(nèi)，利用車間生產(chǎn)設(shè)備作為負(fù)荷，進(jìn)行了運(yùn)行考核測(cè)試。通過增加或減少負(fù)載，使變壓器輸出電壓隨之降低或升高，當(dāng)超出設(shè)定允許范圍時(shí)，分接開關(guān)自動(dòng)變換導(dǎo)通狀態(tài)，變壓器輸出電壓恢復(fù)到允許范圍，這說明負(fù)荷變化時(shí)將導(dǎo)致分接頭之間電壓變化，因此，可以根據(jù)其電壓的變化進(jìn)行有載調(diào)壓。樣機(jī)于2015年6月相繼在哈爾濱格瑞德電力成套設(shè)備有限公司作為廠用電變壓器和在黑龍江省高楞電業(yè)局作為公用變掛網(wǎng)運(yùn)行，穩(wěn)壓效果明顯，元件參數(shù)的選擇和電路保護(hù)的設(shè)置完全滿足供電要求。

表4 整機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Experimental results

5 結(jié)語

本文提出的具有保護(hù)功能的分接開關(guān)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室整機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)帶負(fù)荷運(yùn)行考核，得出如下結(jié)論：

（1）采用自動(dòng)空氣開關(guān)作為調(diào)壓回路的保護(hù)元件，具有動(dòng)作迅速、工作可靠及工程適用等特點(diǎn)；

（2）Ⅱ檔位分接開關(guān)采用自取能無源觸發(fā)方式，Ⅰ、Ⅲ檔位元件損壞后，變壓器可在該檔位繼續(xù)運(yùn)行，保證了供電可靠性的問題，同時(shí)也解決了裝置的啟動(dòng)問題，使主電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單可靠，降低了系統(tǒng)造價(jià)；

（3）分接開關(guān)中Ⅱ檔位開關(guān)元件承受的電壓較低，但為了保證其工作可靠性，不出現(xiàn)擊穿損壞，采用和Ⅰ、Ⅲ檔位相同的元件，可以保證安全可靠運(yùn)行；

（4）當(dāng)變壓器負(fù)荷變化引起輸出電壓變化時(shí)，高壓側(cè)分接頭之間電壓也隨之發(fā)生改變，進(jìn)而可以根據(jù)分接頭之間電壓的變化進(jìn)行有載調(diào)壓；

（5）本文所提分接開關(guān)的控制電路位于高壓側(cè)，控制對(duì)象也處于高壓側(cè)，因此，從根本上解決了控制回路與高壓側(cè)的耐壓?jiǎn)栴}。

參考文獻(xiàn)：

［1］李曉明，黃俊杰，尹項(xiàng)根，等.平滑無沖擊電力電子有載調(diào)壓裝置［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27（10）：45-48.LI Xiaoming，HUANG Junjie，YIN Xianggen，et al.Research of smooth and non-impact power electronics OLTC［J］.Automation of Electric Power Systems，2003，27（10）：45-48.

［2］呂艷玲，趙玉林，徐建華，等.基于固態(tài)繼電器的配電變壓器自動(dòng)穩(wěn)壓裝置［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27（24）：74-77.LYanling，ZHAO Yulin，XU Jianhua，et al.Solid-state relay based automatic voltage stabilizing device for distribution transformer［J］.Automation of Electric Power Systems，2003，27（24）：74-77.

［3］王金利，李金元，徐臘元，等.大功率電力電子開關(guān)用于配電變壓器無弧有載調(diào)壓方案［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（15）：97-102.WANG Jinli，LI Jinyuan，XU Layuan，et al.Scheme of arcless on-load voltage regulation for distribution transformer using high power electronic switch［J］.Automation of Electric Power Systems，2006，30（15）：97-102.

［4］張品秀.基于晶閘管的有載自動(dòng)調(diào)壓分接開關(guān)的研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.ZHANG Pinxiu.Study on on-load automatic tap-changer based on thyristor［D］.Harbin：Northeast Agriculture University，2009.

［5］張偉，張志杰，宋欣原，等.一種新型有載調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的研制［J］.變壓器，2010，47（9）：34-36.ZHANG Wei，ZHANG Zhijie，SONG Xinyuan，et al.Development of new on-load tap changer［J］.Transformer，2010，47（9）：34-36.

［6］李孟超，蘇濤，吳建輝，等.基于變壓器有載分接開關(guān)的研究［J］.變壓器，2012，49（2）：59-60.LI Mengchao，SU Tao，WU Jianhui，et al.Based on the research of transformer on-load tap-changer［J］.Transformer，2012，49（2）：59-60.

［7］李曉明，王琬晴，張水長(zhǎng)，等.基于“臂-橋”結(jié)構(gòu)的無弧有載調(diào)壓模型［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006，30（7）：55-59.LIXiaoming，WANG Wanqing，ZHANG Shuichang，etal.An arcless OLTC model based on arm-bridge structure ［J］.Automation of Electric Power Systems，2006，30（7）：55-59.

［8］潘曉杰，劉滌塵，任沖，等.一種研究電壓穩(wěn)定的有載調(diào)壓變壓器模型［J］.高電壓技術(shù)，2006，32（2）：21-23.PAN Xiaojie，LIU Dichen，REN Chong，et al.OLTC model for studing voltage stability［J］.High Voltage Engineering，2006，32（2）：21-23.

［9］黃俊杰，李曉明.基于電力電子技術(shù)有載調(diào)壓變壓器的無沖擊調(diào)壓方法［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（10）：69-73.HUANG Junjie，LI Xiaoming.Non-inrush voltage regulating method for OLTC transformer based on power electronic technology［J］.Automation of Electric Power Systems，2009，33（10）：69-73.

［10］趙玉林，董守田，梁秋艷，等.基于固態(tài)繼電器的無觸點(diǎn)有載自動(dòng)調(diào)壓配電變壓器的研究與實(shí)現(xiàn)［J］.電氣技術(shù)，2010，11（8）：178-181.ZHANO Yulin，DONG Shoutian，LIANG Qiuyan，et al.Research and implementation of non-contact on-load automatic regulate voltage distribution transformer based on solid-state relay ［J］.Electrical Engineering，2010，11（8）：178-181.

［11］黃俊杰，李曉明.基于動(dòng)態(tài)模型的無觸點(diǎn)有載調(diào)壓系統(tǒng)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（8）：52-57.HUANG Junjie，LI Xiaoming.Contactor-less OLTC system based on dynamic model［J］.Electric Power Automation Equipment，2011，31（8）：52-57.

［12］陳磊，趙樂.一種低壓側(cè)有載調(diào)壓變壓器設(shè)計(jì)方案的研究［J］.能源研究與管理，2015，32（1）：50-53.CHEN Lei，ZHAO Le.Study on one transformer design proposal with on load tap changeratlow voltage side［J］.Energy Research and Management，2015，32（1）：50-53.

［13］寧志毫，羅隆福，張杰，等.一種用于中高壓靜止無功補(bǔ)償?shù)木чl管光纖觸發(fā)改進(jìn)電路及其設(shè)計(jì)［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，30（6）：31-34.NING Zhihao，LUO Longfu，ZHANG Jie，et al.Design of optical fiber trigger system for thyristor in medium-high voltage static reactive powercompensation［J］.Electric PowerAutomation Equipment，2010，30（6）：31-34.

［14］魏海嘯，于群.基于AT89C2051的晶閘管觸發(fā)電路設(shè)計(jì)［J］.電子設(shè)計(jì)工程，2012，20（1）：161-163.WEIHaixiao，YU Qun.Design ofSCR tirggerbased on AT89C2051 microcomputer［J］.Electronic Design Engineering，2012，20（1）：161-163.

［15］趙玉林，宋偉.配電變壓器無觸點(diǎn)有載調(diào)壓中反并聯(lián)晶閘管光纖觸發(fā)方案［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，37（20）：97-101.ZHANO Yulin，SONG Wei.Optical trigger scheme of inverseparallel thyristor in contactless on-load tap-changing voltage for distribution transformer［J］.Automation of Electric Power Systems，2013，37（20）：97-101.

［16］趙玉林，李麗貞，李海鳳，等.無觸點(diǎn)有載調(diào)壓配電變壓器光纖啟動(dòng)方案［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2016，36（2）：89-94.ZHAO Yulin，LI Lizhen，LI Haifeng，et al.Optical fiber start scheme in contactless distribution transformer with OLTC ［J］.Electric Power Automation Equipment，2016，36（2）：89-94.

［17］姚欣.無觸點(diǎn)有載自動(dòng)調(diào)壓配電變壓器的研究［D］.哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.YAO Xin.Research on non-contact on load automatic voltage regulating distributing transformer［D］.Harbin：Northeast Agriculture University，2006.