張?zhí)烀?劉思江 王智安

摘? 要：UED型晶閘管有載分接開關(guān)在工業(yè)電壓中應(yīng)用廣泛，除了電源中斷和低于50%的深度電壓下降外，在50MVA以下臨界負(fù)荷的各種情況都能適用，可以保持電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。本文就對(duì)UED型晶閘管有載分解開關(guān)運(yùn)行原理和相關(guān)情況解析。

關(guān)鍵詞：晶閘管分接;有載;分接開關(guān);原理;使用;優(yōu)勢(shì)

一、晶閘管有載分接開關(guān)原理解析

我們把帶有分級(jí)調(diào)壓繞組的變壓器和UED型有載分接開關(guān)組成一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)壓器（Dynamic Voltage Regulater），簡稱DVR（見圖1），UED型分接開關(guān)通常由6個(gè)單向晶閘管組成采用并聯(lián)的橋式電路（見圖2）。分解開關(guān)載不少于1個(gè)周波的時(shí)間內(nèi)通過不同晶閘管點(diǎn)燃，完成一個(gè)分接到另一個(gè)分接的轉(zhuǎn)換，每一次的轉(zhuǎn)換都載電流為0時(shí)進(jìn)行。UED型的分接開關(guān)也可以由8對(duì)雙向晶閘管組成，根據(jù)需要電壓可以載變壓器一次側(cè)，也可以載第二次側(cè)。分接開關(guān)最大允許級(jí)電壓和最大額定通過電流受晶閘管參數(shù)限制，此外DVR調(diào)壓范圍也取決于使用的電路。

二、UED型晶閘管有載分接開關(guān)控制保護(hù)

1.晶閘管的控制保護(hù)。晶閘管模塊中每對(duì)晶閘管都并聯(lián)了阻容吸收電路，其作用控制瞬變電壓的幅度和波形，讓晶閘管電壓均衡分配，同時(shí)還設(shè)置有相匹配的熔斷器和避雷針來保護(hù)晶閘管。晶閘管控制單元Thyristor Control Unit（TCU）能將紅外線燈光信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)點(diǎn)燃晶閘管，吸收電路給TCU提供電源，因此無需添加額外電源。紅外線光由光纖傳輸，關(guān)照長度最長為50米。為了保護(hù)TCU不受干擾，我們把他密封載鋁盒內(nèi)，并由晶閘管散熱器冷卻，載TCU和晶閘管們機(jī)之間用剛性同軸電纜鏈接，確?？煽啃?。

2.分接開關(guān)的保護(hù)。工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)作為控制器，計(jì)算機(jī)還具有監(jiān)控功能，DVR系統(tǒng)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)載既定模式。DVR通過測(cè)定變壓器一次側(cè)或者二次側(cè)的電壓和電流來控制。我們依據(jù)晶閘管閥來測(cè)量，按照每一半周的峰值確定調(diào)解器所在位置，以精確的控制晶閘管橋，確保少于一個(gè)周波的響應(yīng)時(shí)間，保持負(fù)載側(cè)的電壓穩(wěn)定。于此同時(shí)我們需要做好應(yīng)急預(yù)案，依據(jù)不同程度的故障等級(jí)設(shè)置A、B、C報(bào)警級(jí)別，分別設(shè)置繼續(xù)運(yùn)行、人工停止、強(qiáng)制退出三個(gè)按鈕。當(dāng)過電壓和過電流保護(hù)超出了保護(hù)范圍后，CVR會(huì)被強(qiáng)制退出，當(dāng)電壓低于設(shè)置值，調(diào)節(jié)器被鎖定載中間的位置。

3.晶閘管故障解決。晶閘管出現(xiàn)故障信號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)停止調(diào)節(jié)器，讓DVR跳閘，并自動(dòng)閉合UED的旁路開關(guān)。當(dāng)晶閘管故障排除后，旁路系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)閉合，操作繼續(xù)。晶閘管冷卻水的水面、水流、水溫都有記錄，按照記錄計(jì)算機(jī)作出發(fā)出警報(bào)和跳閘的信號(hào)。晶閘管閥控是系統(tǒng)控制和晶閘管控制單元之間的相互關(guān)系。DVR由于有計(jì)算機(jī)控制，所以可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制分接位置，測(cè)量以及警報(bào)也可以遠(yuǎn)程顯示。

三、UED型晶閘管有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)組成

UED單項(xiàng)分接開關(guān)的內(nèi)部由變壓器連接法蘭、變壓器管套、晶閘管閥、水冷系統(tǒng)組成，外部具有后蓋板、前蓋、箱體組成。在組裝時(shí)晶閘管和冷卻水系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)立間隔組成，裝有晶閘管的間隔比較大，后蓋有法蘭，可與變壓器油箱連接，前蓋設(shè)置有檢修孔。

晶閘管閥是由相同的晶閘管模塊構(gòu)成，整個(gè)閥座立在分接開關(guān)箱底的4個(gè)絕緣子上，單個(gè)晶閘管模塊中還有包含晶閘管的電子電路、散熱器、祖榮吸收電路。在兩套晶閘管模塊的組合時(shí)用盤形彈簧夾把兩塊玻璃纖維和晶閘管裝在一塊，這樣晶閘管模塊之間就絕緣了，不易相互干擾。

冷卻系統(tǒng)由循環(huán)水泵、空氣交換器、管路、監(jiān)察設(shè)備構(gòu)成。由于晶閘管的損耗發(fā)熱以低導(dǎo)電性的去離子水為冷媒，因此需要含有樹脂的去離子器讓離子得到處理。受熱的水在空氣交換器中不斷冷卻，這樣就形成了單回路密封冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。

四、晶閘管分接開關(guān)使用相關(guān)問題

現(xiàn)如今晶閘管分接系統(tǒng)還沒有執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)實(shí)驗(yàn)都是按照ANSI的適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)來施行。晶閘管分接開關(guān)工作是晶閘管電流過零時(shí)啟動(dòng)，沒有電弧產(chǎn)生，所以開關(guān)機(jī)械和電氣壽命一致可以長達(dá)三十年，但是一定要經(jīng)常性的維護(hù)，切不可頻繁過載。三相分接開關(guān)由于每相都是單獨(dú)的，因此系統(tǒng)可以保持每相電壓的穩(wěn)定，也能夠補(bǔ)償相互之間的不平衡。由于分接開關(guān)的晶閘管使用時(shí)沒有諧波，無需附加過濾的設(shè)備。電子分接開關(guān)沒有接觸損耗，損耗值非常小，損耗值與額定值相關(guān)，損耗值在額定負(fù)載功率的0.05%～0.5%之間。UED型分接開關(guān)運(yùn)行溫度在-40℃～50℃，控制系統(tǒng)要求比較高，必須安裝在10℃～30℃的室內(nèi)。

DVR在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮到實(shí)際使用情況，要確定的條件有六項(xiàng)，一是實(shí)際臨界負(fù)荷保護(hù)相對(duì)應(yīng)的故障型式以及故障位置，二是電壓升降變動(dòng)的持續(xù)時(shí)間和大小，三是變壓器的連接情況，四是臨界負(fù)荷的功率因素和大小，五是重要負(fù)荷單獨(dú)供電的可能性，流失臨界負(fù)荷的電壓校正要求。

晶閘管有載分接開關(guān)由于體積龐大、價(jià)格昂貴，電控系統(tǒng)有干擾的問題，暫時(shí)大規(guī)模的鋪開使用還是需要時(shí)日，但是由于具有無油、無電弧、低損耗、長壽命的、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢(shì)，還是被業(yè)內(nèi)很多人看好，相信隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷完善，晶閘管分接開關(guān)會(huì)不斷克服缺點(diǎn)，會(huì)大規(guī)模使用。

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