新型D接线真空有载分接开关

新型D接线真空有载分接开关
(吴江远洋电气有限责任公司: 李树芳范韶忠)
一项目的由来
变压器是电能形式变换的静止电器,配电变压器的功能是将输变电变换后的电能转换为终端用电器需要的电能，配电用变压器除了为用电设备提供需要的电压和电流外，还应有满足设备运行特性的外特性，还应尽量满足用电负荷特点需求，如工业电炉负荷特点运行效率和安全可靠的需求。

三相变压器的联接组别差别，将导致其空载运行和负载特性的区别。

常见的两线圈变压器联接组别有Yy, Yd, Dy, Dd; 其它组别，如Zy和Zd等与上述组别无本质差异故不涉及。

Yy联接组是最简单和经济的接线方式，一次线圈和二次线圈均没有三次及其倍数谐波通路，因此空载运行和负载运行时，都会发生电压电流畸变，三次性谐波电流导致的磁流将沿变压器铁磁结构流通，这项漏磁会引起涡流发热，降低变压器运行效率。

因Yy接线组变压器制造简单成本低，仅在容量较小负载简单的电阻性负载的场合。

Yd联接组是应用较多的接线方式，一次侧线圈星形联结，三次性谐波及不对称条件下的零序电量流通。

空载运行时，铁心磁体材质的非线性性质导致励磁磁通的正弦性畸变，进而二次侧感应电压波形畸变，但由于二次线圈为d接，闭合三角形内可以流通畸变的二次电压驱动产生的电流，因此时这个闭合流动电流是励磁性的，所以校正了的励磁畸变使二次侧感应电压波形的正弦性。

但负载运行时情况会因负载条件不同而有较大差异，如果负载为非线性或经常不对称运行，因畸变产生的漏磁感应效应将会使变压器内部铁磁部件局部发热及无用的损耗加大。

因此Yd接线组合广泛应用在负载对称和基本电阻性负载条件下，应用在工业融炼炉等负载条件下并不合适，……。

Dy联接是较好的联结方式，D形联结的一次线圈为铁心励磁电流的尖顶波提供了通路，铁心内励磁磁通及二次感应电压波形是较标准的正弦波，空载及对称运行特性良好；负载运行时与Yd联接组性质类似，也只适合负载对称等条件，由于一次线圈D接，直接调压时分接开关问题出现了，这里暂不讨论。

Dd联结组是电炉冶炼等领域最常用的变压器接线，其空载运行与Dy联结一样非常良好；负载运行时，谐波分量和不对称分量的磁势是平衡的，漏磁基本在变压器绕组内平衡流通，漏磁产生的不规则杂散损耗显著减少，特别是大量谐波电流和不对称电流作为工作电流得以流通，把本来令人讨厌的谐波和零序电流变为有效能源，将大大提高设备电效率，因此Dd联结组在工业炉冶炼领域广泛应用。

但是这种联结存在两个困难问题，一是一二次线圈均是三角形联结，线圈对地电位由线圈对地电容值决定，因此导致线圈对地电位常常飘移，特别是在不对称运行时，情况非常严重，特别是在操作过电压下对变压器绕组造成极大威胁。

二是为满足用电要求对电压进行调整，需要在三角形类联接条件下的有载分接开关，即D 接型有载分接开关（无励磁调压除外）。

这类分接开关，现有V型因开关级电压和绝缘特性限制不能满足工业用变压器的需求，国外仅有ABB公司的UZ型开关可选用，但价格昂贵。

二新型接线变压器提供的需求
为满足工业电炉冶炼，出现了一种新型接线组别的变压器——移相调压变压器，这种一次线圈延边三角形D y接线变压器（已获得专利）需采用三角形接线状态的分接开关。

新型移相调压变压器一次线圈采用延边三角形D y接线，二次线圈接线方式可以D接Y 接或Z接。

一次线圈根据调压要求，具有一定数量抽头，抽头联在开关静触头上，线圈首端与电源联接受电输入，线圈尾端与开关动触头固定联结，当一相动触头与另一相首端抽头（标记设为1）触接时，一次线圈为三角形联结方式，即为D接，此时一次线圈得电源线电压馈入，二次输出电压最大；当一相动触头与另一相尾端抽头触接时，一次线圈为星形联结
方式，即Y接，此时一次线圈得电源相电压馈入，二次输出最小；因此此类变压器最大调压范围为1:1/√3。

当开关动触头与线圈首端第一个抽头（标记2）时，一次线圈抽头2和尾端部分为三角形联结，仅抽头1_2间这一个线段在三角形外，即一段延边移相段，此时一次线圈受电输入降低，其大小通过电压相量三角形解出，此时二次输出降低；与此类推，当开关动触头与抽头3，.4….时延边移相段增加到2，3…,三角形联结则依次减少2，3…,显然一次线圈受电电压依次降低，达到调压目的。

新型移相调压变压器一次绕组其三角形部分具有D形联结绕组的优点，延边移相部分具有稳定绕组工频电位分布作用；新型变压器离开D接开关不宜实现。

显然，开关工作在类三角形受电状态下，但由于变压器一次线圈全部线段在调压过程中始终接在电路中，没有闲置的悬浮线段，因此开关需承受的操作过电压的振荡部分减少，由於变压器一次线圈结构采用层式结构或不换位螺旋式，冲击电压分布特性得以改善，与线圈相联的开关也将受益。

但承受的切换电流（换路电流由线电流转为相电流的关系）引起的内部换路感应电压。

其原理与传统开关没啥区别。

三新型D接用有载分接开关特点
本型有载分接开关采用组合式结构，切换元件采用真空开关管。

总体看与本公司生产的C1型有载分接开关类似头部安装部分法兰安装尺寸相同，电动驱动控制机构相同；
本型有载分接开关可用在三角形类联接的变压器上实现直接线性调压，即是变压器绕组D接的有载开关，三相分接开关动触头相间电压是不同的，最大值等于电源线电压。

暂时仅用于线性调压。

切换级电压初定？000V。

C1有载分接开关只能用于Y接变压器上调压，三相动触头等电位，它们联在一起构成绕组中性点。

可实现线性调，正反调，粗细调。

结构上本型开关有如下特点
1.采用单独的短接开关作为长期载流元件，增大了开关载流能力和抗短路电流能力，
便于实现真空触点的标准化。

由于设置了短接开关，切换能力将与短接开关容量相关，大大降低了对真空触点的
切换容量的要求，因而小容量真空开关管可用于大容量切换开关中。

2短接开关采用滚轮式触头设计，使开关切换驱动力减小，动作灵活，无冲击磨损小寿命延长。

3带换向开关的电路设计，使电阻侧真空开关管在正常运行时始终倒向工作侧，因而降低了真空触点开断容量延长使用寿命。

4切换开关芯子采用模块化设计，零部件少，装配及维护简便，同时可有效保证开关切换匀称和同步要求。

5选用当前国内外最常用的双真空管电路设计，减少了真空元件数量，简化了结构。

与三真空管和四真空管比较，可靠性更高些。

四 D 接分接开关采用的障碍
D 接分接开关采用与否实质上不是开关本身问题，而是用电系统结构问题，是变电
和配电问题，是变配电变压器结构需要问题。

我国的电力系统模式和发展是和国民经济发展密切相关的，建国初期，经济发展完全按前苏联模式，电力系统几乎照搬人家的，即系统是苏式的：与西方国家电力系统是不同的。

现在也似乎要改进，如将一次线圈D接纳入配电电力变压器国家标准，但人们的思维和条件限制，传统习惯束服等因素致使一次线圈D未被广泛采用。

思维限制是广泛采用D接一次线圈的最大障碍，人们受到的教育颇受苏式影响，技术书籍学术刊物基本是针对电力系统技术方面的，对工业领域电力应用研究还是不够充
分的，传统模式Y接一次线圈已应用几十年了，很好，很稳妥，何必冒险采用一项没人考量的“麻繁”技术，因此是思维或眼界局限了技术改进。

D接的一次线圈变压器技术比Y接的一次线圈变压器要复杂些，线圈上的冲击电压分布与Y接不同，D接的线圈内部环流受到诸多因素影响，非常准确计算它确有困难，另外制造成本略有增加。

用于D形接线的有载分接开关是这项技术应用的最大障碍，现有可供这种接线的三相有载分接开关国内仅有“V”型开关，因其级电压有限满足不了技术要求，现有级电压够用的”M“三相有载开关只能用在Y形接线方式场合，采用三台单相开关或两台（M1+M2）”M”型开关，变压器制造成本增加太多。

国外进口也只有ABB公司产的UZ 型有载开关可用，但费用也昂贵。

本公司为添补这项技术设备空白，耗费超过五年时间，借鉴了其它型开关技术经验，经过几十次试验，改进，花费很大成本和精力，研制出新型D接有载分接开关，经过遵义产品质量检验检测院（开关专业检测机构）型式试验`检测`鉴定，吴江远洋电气有限责任公司研制的MZVDIII400 / 40.5-20190型D接有载分接开关通过型式试验（详见检验报告）。