有载分接开关在联络变压器中的应用

刘健嵩 崔明兴

(特变电工沈阳变压器集团有限公司 辽宁 沈阳 110144)

一、概述

目前，随着电网对于供电质量及稳定性的提高，变压器内部都会根据实际需要加装分接开关，以保证在不同负载下，电压的稳定输出。以国内交流变压器为例，110kV 、220kV等级联络变压器多安装有载分接开关；500kV等级联络变压器多安装无励磁分接开关，少部分也会安装有载分接开关。为配合有载分接开关的使用，联络变压器内部通常会设置独立的调压线圈，并通过引线与绕组串联。不管采用何种开关、何种调压方式，原理都是利用分接开关改变绕组串入的匝数，实现调压。

二、有载分接开关在变压器内的应用

根据我国电网情况，110kV 、220kV等级联络变压器，调压方式为高压调压(220kV±8×1.25%)，中、低压绕组电压恒定。这两种电压等级的变压器多为非自耦变压器，例如SSZ-40000/110，SSZ-180000/220。其高压中性点绝缘水平分别为LI325AC140和LI400AC200，远低于高压首端绝缘水平，因此该类型变压器采用中性点调压(如图1)能够显著降低分接开关及与其相连的引线的绝缘水平。与此同时，非自耦变压器采用中性点调压为恒磁通调压，不会造成低压电压波动。中性点调压方式既降低了开关采购成本和变压器制造成本，又能保证变压器运行时更安全可靠。

图1 非自耦变压器调压接线原理图

图2 220kV自耦变压器调压接线原理图

国内110kV 、220kV等级联络变压器，因开关电压等级较低，在引线与分接开关连接时，引线端子与开关触头处可直接裸露。此时开关绝缘筒上的触头共同形成一个近似的等位面，且该等位面直径足够大，降低了电极表面场强，因此电极能够裸露在油中(类似分裂导线)。与分接开关相连的引线、过渡电阻等则与之不同，尽管都是等位线，但引线直径小，表面场强大，超过了变压器油耐受场强，因此引线不能直接裸露，需加包绝缘纸。

国外变压器即使采用中性点调压，但多数国外变压器中性点绝缘水平高于国内，因此引线端子与开关触头不可裸露，但结构形式所限又无法加包绝缘纸，因此需在端子处加装屏蔽帽以降低场强。有些国外大容量变压器要求采用有载调压，然而3相开关容量有限无法满足要求，因此需选择3个单相开关。此时应注意开关间距，避免开关间放电，或引线装配完成后距离过近造成引线放电。

除上述联络变压器外，部分国内用户也会采用220kV自耦变压器，如OSSZ-180000/220，高压绕组与中压绕组自耦，调压方式与普通220kV联络变压器相同。为保证中、低压绕组电压恒定，调压时只能采用恒磁通调压。此时分接开关及调压线圈位于中压首端，同时也是高压中性点(如图2)。由图可知，调压线圈串联在高、中压绕组之间。对于此类型变压器，设计时应充分考虑开关及引线的绝缘水平，

在我国，500 kV等级联络变压器也有少部分要求有载调压，例如ODFSZ-334000/500，高压绕组与中压绕组自耦，其调压方式为中压调压(220kV±8×1.25%)，高压、低压绕组电压恒定。与220kV自耦变压器相同，此时若采用中性点调压，则为变磁通调压，无法保证低压电压恒定，故只能采用中压首端调压。此时中压绕组首端与高压绕组末端直接相连，保证了在任何分接下，高压电压的恒定。开关及调压线圈串联在中压绕组首端，由开关引出作为中压首端，见图3。我国500 kV等级联络变压器中压首端绝缘等级为LI950SI750AC395，开关及引线均需满足此绝缘等级，制造成本及难度将大大增加。

图3 500kV自耦变压器调压接线原理图

三、有载分接开关使用要点

有载分接开关在运行时需要带电切换档位，其切换时会引发电弧，造成油室中绝缘油的劣化。为保证开关切换时绝缘油的灭弧性能良好，需要定期滤油。随着国内变电站逐渐实行无人值守，因此采购时应为分接开关配置滤油机自动滤油或直接采用真空开关。500 kV联络变压器采用有载调压时，因电压等级较高，无法选用真空型开关。

开关切换时容易发生触头配合不良，若定触头没有卡住动触头，将引发电弧放电。电弧会烧毁开关及引线，且可能引起变压器绕组短路。根据下列公式，在绕组内部i1=i2。对于绕组内两根导线之间的轴向力，当短路电流为正常运行电流的n倍，则导线单位长度上的电动力是正常运行时的n2倍。同理，短路后绕组间的排斥力也将增大，巨大的电动力很可能远远超过绕组所能承受极限，会引发绕组变形。

式中：i1，i2为导线中的电流；d为导线间的距离。

四、结论

有载分接开关可以保证电网电压的稳定，而且在变压器运行时可以根据运行情况实时切换，提升了电能质量。但如果分接开关质量不过关或使用不当，也会影响变压器甚至电网的稳定运行。因此在选用开关及设计变压器时，应格外注意开关自身的性能和变压器与开关的配合。