有载分接开关的种类和工作原理

目前在工程中使用的调压分接开关有两种：一是无载分接开关，这种分接开关只能在变压器停电时进行切换。二是有载分接开关，这种分接开关可以在变压器运行时带负荷进行切换，故这种分接开关常称为有载调压分接开关。

1.无载分接开关

无载分接开关的外形和接线原理如图3-15所示。

图3-15　轮式无载分接开关

（a）外形图；（b）接线原理图
1—绝缘底座；2—绕组抽头；3—空心圆形载流柱；4—曲柄轴；5—动触环；6—绝缘操纵杆

大容量变压器的无载分接开关具有五个分接头位置，即+5%、+2.5%、0%、-2.5%以及-5%，如此，可获得相对额定电压的四种电压变化。分接开关上的五个分接位置一般以罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，它们分别对应于105%、102.5%、100%、97.5%、95%的额定电压。

开关可为单相式或三相式，图3-15（b）所示的为单相分接开关的接线图。其工作原理是：高压绕组AX根据调节电压的需要，抽出6个抽头A1～A6，分别接至6个分接开关的静触头：为与一次绕组抽头2相连接的空心圆形载流柱3。根据运行时变比的需要，可将分接开关的动触环转动至所需位置。动触环5是通过绝缘操纵杆6，牵动曲柄轴4来变换位置，其每变换一次位置，一次绕组的匝数便改变一次。当动触环5短接地A2、A3时，为Ⅰ位，相当于105%额定电压。当其短接入A3、A4，A4、A5，A5、A6，A6、A1时，分别相应Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ位置。分接开关固定在绝缘底座1上。

2.有载分接开关

有载分接开关可在变压器带负荷状态下，手动或电动地进行切换，以改变一次绕组的匝数，进行分级调压，其调压范围可达额定电压的±15%。在电力系统中，有载调压变压器的主要作用如下。

（1）稳定电网在各负载中心的电压，以提高电网的电压质量。

（2）作为两个电网之间的联络变压器，利用有载调压来分配和调整网络之间的负载。

（3）作为带负载调节电流和功率的电源，以提高生产效率，如电炉变压器和整流变压器。

图3-16给出了有载分接开关的接线原理图，图3-16（a）为无换向式调压，调压线圈3的抽头接于一次绕组的中点，可降低对分接开关的绝缘要求。图3-16（b）为有换向式调压，利用换向器5把调压线正接或反接到一次绕组上，故可将调压范围增加1倍。

3.有载分接开关的工作原理

图3-16　有载分接开关的调压方式

（a）无换向器调压绕组；（b）有换向器调压绕组1、2—变压器的一、二次绕组；3—调压线圈；4—切换开关；5—换向器

（1）带有限流电阻的有载分接开关。图3-17给出了带有限流电阻分接开关的工作过程图，现参照该图将分接开关换接的全过程说明如下。

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图3-17　带限流电阻有载分接开关工作过程说明图

（a）主触头接通分接头1；（b）辅助触头接通分接头2，触头间出现环流；（c）主触头脱离分接头1；（d）主触头和辅助触头同时接通分接头2；（e）辅助触头脱离分接头2，切换过程结束

1）图3-17（a）所示的有载分接开关的主触头，与一次绕组的分接头1相接，负载电流由分接头1输出。当低压侧电压降低时，需要提高低压侧电压，这就需要减小一次绕组的匝数，即将分接开关从分接头1换接至分接头2。

2）换接过程如图3-17（b）所示，此时串有电阻R的辅助触头首先与分接头2接通，而主触头仍处在分接头1上，负载电流仍经分接头1从主触头输出，正如从图3-18（b）看出的，主触头和带有过渡电阻R的辅助触头形成触桥，将分接头1、2短接起来，构成一个闭合回路。在该回路中，因为分接头1、2之间的线匝有感应电势，故回路中将出现环流Ih。但是因R的限流作用，环流Ih不会很大。

3）其后，如图3-17（c）所示，主触头开始脱离分接头1，但并没有与分接头2接通，故在这段时间时，负载电流经分接头2、辅助触头和电阻R输出。由此可知，电阻R只是在主触头脱离分接头1并与分接关2接通的一个暂短时段内通过负载电流，故其可按短时流过负载电流来设计。

4）图3-17（d）所示为主触头和辅助触头同时与分接头2接通，此时负载电流的绝大部分皆被主触头分流，电阻R中只有很小的电流流过。

5）之后，如图3-17（e）所示，辅助触头与分接头2脱离，则负载电流便全部由主触头1输出。至此，换接过程结束。当辅助触头与分接头2脱离时，因其中流过电流不大，故基本上不产生电弧。

整个换接的工作顺序是通过专用电动机操纵一套机械传动装置，使之协调动作来保证的，切换的时间只有十几秒。

（2）带电抗线圈有载分接开关。图3-18示出了带电抗线圈有载分接开关的工作过程。

图3-18　带电抗线圈有载分接开关工作过程图

P—电抗线圈；K1、K2—主触头；K—辅助触头

1）图3-18（a）是调压之前主触头K1、K2和辅助触头K、K的位置，此时，流过电抗线圈两边的电流各为负荷电流I的1/2。

2）当低压侧的电压降低时，欲提高低压侧的电压，必须减小一次绕组的匝数。为了进行这种换接，如图3-18（b）所示，先将主触头K2断开，这时负载电流将经调压线圈，左半部的辅助触头K和电抗线圈，进入一次绕组，可见电抗线圈中将流有全部负荷电流。由于右半部辅助触头K中无电流流过，可以进行换接，且在换接时不会有电弧产生。

3）图3-18（c）是右半部辅助触头K已经下移，减小了调压线圈的匝数，此时主触头K2没有关合。

4）图3-18（d）所示的情况是主触头K2又行关合，如此，在调压线圈位于辅助触头K、K之间的线匝所产生的电势，经K、K，主触头K1和K2，电抗线圈所形成的回路中产生环流，该环流因电抗线圈P所限，其值不大，而负荷电流仍平分在两半电抗线圈中。

5）此后，再断开主触头K1，负荷电流经改变后的调压线圈匝数、右半辅助触头K、主触头K1和右半电抗线圈输出，如图3-18（e）所示。

6）因左半辅助触头K中无电流，故可以下移，如图3-18（f）所示。

7）最后再关合主触头K1，则换接过程便告结束。

从上述分析可以看出，电抗线圈P中长期有负载电流流过，因此，应该通过负荷电流来设计它。