有載分接開關(guān)電位電阻的計(jì)算方法

1、分接開關(guān)電位電阻的計(jì)算方法概述在正反調(diào)壓和粗細(xì)調(diào)壓的方式中，分接開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇器操作期間因分接繞組暫時(shí)地與主繞組分 離，分接繞組電位懸浮。因此，轉(zhuǎn)換選擇器打開和閉合的觸頭間將會(huì)產(chǎn)生火花放電，并形成氣體。 為避免分接繞組因火花放電不熄產(chǎn)生的短路狀況或大量氣體的生成危及變壓器絕緣狀況，一種行之 有效的方法是分接繞組采用電位電阻的連接方式。在確定電位電阻器是否需要連接時(shí)，首先要計(jì)算轉(zhuǎn)換選擇器觸頭間的開斷強(qiáng)度：恢復(fù)電壓Ur Ur（+）、Ur（-）和開斷電流IsIS（+）、Is（-），若Ur（土）計(jì)算值超過轉(zhuǎn)換選擇器觸頭的恢復(fù)電壓限值， 則需要一個(gè)電位電阻器的連接。其后要正確地選擇電位電阻的連接方式。恢復(fù)

2、電壓Ur和開斷電流Is的計(jì)算及電位電阻的設(shè)計(jì)需要下述技術(shù)資料：變壓器性能參數(shù)：額定容量、額定電壓、調(diào)壓范圍、繞組的聯(lián)結(jié)方式、絕緣水平等；繞組布置方式（即分接繞組和相鄰繞組的相對(duì)位置）;分接繞組對(duì)相鄰繞組的電容量或分接繞組對(duì)地或?qū)拥氐南噜徖@組的電容量；與分接繞組相鄰的繞組兩端交流工作電壓或繞組位置；半個(gè)分接繞組兩端的雷電沖擊電壓的預(yù)計(jì)梯度；半個(gè)分接繞組在運(yùn)行時(shí)工作電壓和試驗(yàn)時(shí)工頻交流電壓。1.確定電位電阻元件的性能參數(shù)電位電阻元件外形尺寸采用涂釉線繞組電阻元件，兩端帶 有金屬帽，其尺寸見圖1。涂釉散熱表面1.確定電位電阻元件的性能參數(shù)電位電阻元件外形尺寸采用涂釉線繞組電阻元件，兩端帶 有金屬帽

3、，其尺寸見圖1。涂釉散熱表面S = 154 cm2。 電位電阻元件工作電壓電阻元件允許工作電壓UR = 4kV 電位電阻元件表面的熱載強(qiáng)度限值266.5 5 7攜耳I矗而圖1電位電阻元件的外形尺寸恒定連接方式：電阻元件允許連續(xù)熱載強(qiáng)度Pd/cm2 W 0.3 W/ cm2每一電阻元件允許連續(xù)熱載功耗Pd = Pd/cm2 S = 0.3X154 = 46. 2 W借用電位開關(guān)連接方式：電阻元件允許短時(shí)熱載強(qiáng)度PS/cm2 W 1.5 W/ cm2每一電阻元件允許短時(shí)熱載功耗PS = PS/cm2 S = 1.5X154 = 231 W2.電位電阻的計(jì)算方法確定電位電阻器是否需要連接對(duì)于不同調(diào)壓

4、方式分接開關(guān)，計(jì)算無電位電阻時(shí)轉(zhuǎn)換選擇器觸頭上的開斷強(qiáng)度（Ur、Is），以便 確定電位電阻器是否需要連接。若Ur的計(jì)算值超過轉(zhuǎn)換選擇器觸頭的恢復(fù)電壓限值，則需要一個(gè) 電位電阻器的連接。 計(jì)算電位電阻元件最佳匹配數(shù)目和電位電阻的阻值初步確定電位電阻元件的數(shù)目n N Utv/2 Ur（1）式中，n為電位電阻元件的數(shù)目，因受安裝位置的限制，要求nW5。utv為分接繞組首未端（最大分接與最小分接）的工作電壓UR為每只電阻元件最大允許工作電壓，即UR = 4kV (有效值)確定電位電阻的阻值和匹配元件數(shù)目根據(jù)連續(xù)熱載或短時(shí)負(fù)載所允許的電阻元件熱載強(qiáng)度來確定Rp的阻值和匹配元件數(shù)目。電位電阻恒定連接方式電

5、位電阻在連續(xù)負(fù)載時(shí)阻值Rp為Rp = (UTV)2/ 4 Pd = (Utv)2 / 4nPd(2)式中，Pd為每一電阻元件允許連續(xù)熱載功耗，即Pd= 46.2 W在電位電阻Rp計(jì)算之后，必須用電位電阻上的壓降進(jìn)行電阻元件匹配數(shù)目的驗(yàn)證。電位電阻上流過電容電流Is (+)的壓降Up = Is (+) - Rp，則此時(shí)需要的電阻元件匹配數(shù)目n為n巳 Up/ UR = Is (+)Rp/ UR(3)只要nW5時(shí)，說明采用電位電阻恒定連接方式成立。此時(shí)應(yīng)采用慚近法計(jì)算，直到n = n止。 若n5時(shí)，則不能采用電位電阻恒定連接方式。借用電位開關(guān)的電位電阻的連接方式：在式(3)計(jì)算中，n5時(shí)，這時(shí)電位電

6、阻需要一個(gè)電位開關(guān)來短時(shí)連接。此時(shí)最佳匹配是在Pd= PS 得到，即(UTV)2/ 4Rp = Is2 Rp，則Rp = UTV/ 2 Is(4)電阻元件最佳匹配數(shù)目為n巳 PS/ PS(5)式中，PS為電位電阻上流過電容電流Is的功耗，即PS = Is2 RpPS為每一電阻元件允許短時(shí)熱載功耗，即PS = 231 W根據(jù)電位電阻的計(jì)算結(jié)果，按電位電阻器元件的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格來選擇電阻元件的阻值。 驗(yàn)證電位電阻匹配方案可行性根據(jù)上述計(jì)算的匹配方案，必須驗(yàn)證帶電位電阻(標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格)時(shí)轉(zhuǎn)換選擇器和電位開關(guān)(若采用的 話)的觸頭開斷強(qiáng)度(Ur、Is)和電位電阻的熱載強(qiáng)度(Pd/cm2或PS/cm2)是否在允許

7、的限值之內(nèi)。若計(jì) 算值達(dá)到限值的要求，證實(shí)電位電阻匹配方案是可行的。計(jì)算示例：D 聯(lián)結(jié)調(diào)壓雙繞組變壓器：13MVA，132kV(18X1.25%)/24kV. 50Hz有載分接開關(guān)型式：M I 301/MH 302-170 / B-10193W繞組的布置排列：見圖2，C1 = 1810 pF，C2= 950 pF。圖2 D聯(lián)結(jié)調(diào)壓雙繞組變壓器繞組和相應(yīng)繞組電容高壓繞組Uhv = 132 kV ,分接繞組Utv=13.2 kV，低壓繞組ULV= 24 kV計(jì)算無電位電阻時(shí)轉(zhuǎn)換選擇器觸頭上的開斷強(qiáng)度(鞏、Is)假定繞組電容C1和C2集中在繞組中部，則恢復(fù)電壓Ur為Ur(+)可旬廠一3就F ?Ur(

8、+)可旬廠一3就F ?衛(wèi)童廠e雨祠十見師Ur(-)r w_kvv i 逆.陞e -vL 1J 十應(yīng) ISlOpF-i. 6D|4.J60.&3kV開斷電流Is為Ui2*75q)L(峙(c：g)L(+)(紫腎favS) W0pF)3 ( !當(dāng)溯如. JQ17)W19?mAL(+)*(暮5 雙呵，(涔 5 料F) =由于ur()值超過轉(zhuǎn)換選擇器觸頭的恢復(fù)電壓的35kV限值。因此，必須安裝一個(gè)電位電阻器。 計(jì)算電位電阻元件數(shù)目(n)、電位電阻(Rp)的阻值及漸近法驗(yàn)證電位電阻元件數(shù)目)的成立表1計(jì)算電位電阻元件數(shù)目(n)、電位電阻(Rp)的阻值電位電阻匹配數(shù)目n N UTV/ 2Ur電位電阻Rp的阻

9、值Rp= (UTV)2 / 4nSPdRp上電壓降Up = Is(+)RpRp上允許壓降nUR每個(gè)Rp上長(zhǎng)期功耗 (UTV)2/4 nRpW46.2n = 2417.4 kQ30.2 kV8 kV52.2 wn = 3314.3 kQ20.1 kV12 kV46.2 wn = 4235.7k Q15.1 kV16 kV46.2 w從表1計(jì)算可以看出，采用電位電阻恒定連接方式是可行的。因標(biāo)準(zhǔn)電阻元件的阻值是56 kQ,所以實(shí)際匹配為5只56 kQ電位電阻，即Rp = 5X56 = 280 kQ。驗(yàn)證電位電阻匹配方案可行性帶5X56 kQ電位電阻熱載強(qiáng)度(Pd/cm2)和轉(zhuǎn)換選擇器觸頭上的開斷強(qiáng)度

10、(Ur、Is)驗(yàn)證連續(xù)載荷熱載強(qiáng)度(Pd/cm2)UR = Utv：5 = 660095 = 13200(V/每個(gè)電阻元件) UR = 4000VPd = (UTV/2)29Rp = 66002 9 (280 X 103) = 155.6 (W)Pd/cm2= Pd /nS = 155. 36/ ( 5X 154) = 0. 202 (W/ cm2 )0. 3 W/ cm2上述計(jì)算證實(shí)電位電阻采用恒定連接方式是可行的。驗(yàn)證轉(zhuǎn)換選擇器操作期間熱載強(qiáng)度(PS/cm2)IS(+廣 63. 97 (mA )Up = IS Rp = 0.06397 X 280X103= 17911.6 (V)UR =

11、Up/ n = 17911.6 / 5= 3582.3 (V/每個(gè)電阻元件) UR = 4000VPS = Is2 Rp = 0.063972X280X10 3 = 1145.8 (W)PS/cm2 = PS/ n S = 1145.8/ (5X154) = 1.49 (W/ cm2 ) Is)Ur(+) = 13.28 +j 14. 41 (kV) 一 Ur = 19. 59 kVUr(-) = 0.08 +j 14. 41 (kV) 一 Ur=14.41 kVIS(+) = -34.93-j 62. 98 (mA) 一 IS(+) = 72. 02 (mA )IS(-) = -12.19-

12、j 51.54 (mA) 一 IS(-) = 52. 96 (mA )這個(gè)計(jì)算結(jié)果說明，分接繞組用電位電阻作了電位連接，轉(zhuǎn)換選擇器觸頭上恢復(fù)電壓Ur減小 了，開斷電流Is卻因流過電位電阻的附加電流而升高了。電位電阻連接的實(shí)例1.電位電阻恒定連接的實(shí)例電位電阻恒定連結(jié)時(shí)，總有能耗產(chǎn)生，且能耗大小取決于分接位置。這一缺陷使得電位電阻恒 定聯(lián)結(jié)方式僅在中小型分接開關(guān)上適用。在CV型有載分接開關(guān)中，若計(jì)算出恢復(fù)電壓Ur15kV時(shí)， 應(yīng)采用電位電阻恒定連結(jié)的唯一方式來減少轉(zhuǎn)換選擇器觸頭上氣體的形成。當(dāng)恒定連結(jié)電位電阻數(shù) 目小于或等于2時(shí)，則采用圖3側(cè)面安裝連結(jié)方式。若電位電阻數(shù)目大于或等于3時(shí)，則采用圖

13、3底部安裝的連結(jié)方式，即將電位電阻單獨(dú)安裝在圓形絕緣筒內(nèi).并置于選擇開關(guān)的下部。a)電阻個(gè)數(shù)nW2a)電阻個(gè)數(shù)nW2側(cè)面安裝R寸D438躬5V 244342V 1 700244342(b)電阻個(gè)數(shù)nN3底部安裝圖3CV圖3在CM型分接開關(guān)中，也可以采用恒定連結(jié)電位電阻的方式。其連結(jié)裝置見圖4。此時(shí)電位電 阻單獨(dú)安裝在圓形絕緣筒內(nèi)，置于選擇器的下部，且電位電阻數(shù)目一般小于或等于5個(gè)(串聯(lián))。2.借助電位開關(guān)連接的實(shí)例圖5 CM型電位開關(guān)與電位電阻的連接裝置圖5 CM型電位開關(guān)與電位電阻的連接裝置圖4 CM型分接開關(guān)電位電阻恒定連接裝置W-轉(zhuǎn)換選擇器 Sp-電位開關(guān)對(duì)于大容量分接開關(guān)，若采用電位電

14、阻恒定聯(lián)結(jié)方式，因額定級(jí)電壓高，電位電阻能耗大。因 此，通常采用借助電位開關(guān)與電位電阻的連結(jié)方式。在CM有載分接開關(guān)中，電位開關(guān)安裝在分接 選擇器下部，其動(dòng)觸頭由選擇器單數(shù)觸頭組的傳動(dòng)軸帶動(dòng)，而定觸頭安裝在一絕緣筒內(nèi)側(cè)上，并與 電位電阻連結(jié)一體。此時(shí)，電位開關(guān)和轉(zhuǎn)換選擇器的觸頭動(dòng)作順序應(yīng)符合圖5所示的配合關(guān)系。由于電位開關(guān)觸頭所接通電流很小（一般只有幾百毫安級(jí)），接通的時(shí)間又短，所以觸頭接觸壓 力設(shè)計(jì)較小，以減輕傳動(dòng)單元的負(fù)擔(dān)。雖然此時(shí)觸頭接觸電阻較大，但與接入高位電位電阻相比可 以忽略不計(jì)。值得一提是CM型有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)換選擇器觸頭轉(zhuǎn)換期間，由于火花放電所產(chǎn)生的氣體進(jìn)入變 壓器本體輕瓦斯繼電

15、器內(nèi)。注意變壓器本體油進(jìn)行氣體分折時(shí)，特別要了解轉(zhuǎn)換選擇器是否頻繁轉(zhuǎn) 換，這對(duì)正確判斷變壓器是否存在潛伏性故障有著現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)的作用。但是CV型有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)換 選擇器觸頭轉(zhuǎn)換期間，由于火花放電所產(chǎn)生的氣體進(jìn)入分接開關(guān)自身保護(hù)繼電器內(nèi)，這項(xiàng)M型分 接開關(guān)有著明顯地區(qū)別。結(jié)束語在正反調(diào)壓或粗細(xì)調(diào)壓的方式中，分接繞組采用電位電阻的連接方式是有效降低轉(zhuǎn)換選擇器操 作期間觸頭間的恢復(fù)電壓，減少觸頭的開斷強(qiáng)度和火花放電所形成的氣體量，提高分接開關(guān)安全運(yùn) 行和工作可靠性。但值得一提是該電位電阻連接方法還不能完全地消除火花放電的氣體形成。參考文獻(xiàn) 科雷默爾著.有載分接開關(guān)原理和應(yīng)用.沈祖俊譯.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2000.張德明.