过渡电路及其基本工作原理

过渡电路是跨接于分接点间的串接电阻电路，与其对应的机构为切换开关。它是在带电状态下变换变压器绕组的分接头。可以用一个过渡电路来说明基本工作原理。

现假设变压器绕组上有5个分接，如图2-1所示。负载电流由分接1输出，如图2-1（a）所示，如果是无励磁调压，则可在停电后，由1改接至2，负载电流就改变为由分接2输出了。但有载调压是带负载切换，直接从分接1切换到分接2，负载电流要断开，这是不允许的。所以，分接1和2间必须接入一个过渡电路，调压时接入，调压完成后断去。通常是用一阻抗（电阻或电抗）跨接分接1和2之间，如图2-1（b）所示，则阻抗中将流过一“循环电流”，过渡阻抗不使分接1和2间短路，而起限流作用，故又称之为限流阻抗。

阻抗的接入好比在1—2分接间搭了一座临时的“桥”，这时将动触头在桥上滑过，如图2-1（c）所示，负载电流可以继续经过桥输出，而不停电，直至动触头到达2为止，如图2-1（d）所示。

动触头既然到了分接2，桥已用完，需要取掉，如图2-1（e）所示。至此过渡（切换）过程完成。原来由分接1输出的负载电流，现在已经切换到分接2；原来是分接1的电压，现已变为分接2的电压了。如果要再切换至分接3，切换情况与上述过程一样，分接再多，也无非继续一步一步切换下去而已。

图2-1　假设的有载分接开关过渡过程

K—动触头；I—负载电流；IC—循环电流

为了达到图2-1所示的情况，在机械结构上要有一组滑动接触，这很复杂，而且切换一个分接的时间本来很短，并不需要这样圆滑过渡，通常都采取简化形式，实际中都采用几步过渡，以几对触头来代替滑动触头。

过渡电路的种类很多，按电阻数分为单电阻、双电阻和四电阻等过渡电路；接触头间接触数的循环方式分为旗循环、对称尖旗循环和非对称尖旗循环等过渡电路。此外，还有可控硅开关电路、真空开关电路等过渡电路。其中，单电阻非对称尖旗循环过渡方式，只做成选择开关，适用于小容量、低电压，10kV及以下电压等级中使用。双电阻旗循环过渡方式，它的动触头与定触头接触数是接1—2—1—2—1的操作循环进行的，变换程度为1—2—1，是国内最广泛使用的过渡形式。四电阻过渡方式，它的切换容量大，当双电阻开关容量不能满足时，可采用四电阻过渡形式，它的触头接触数是按2—3—2—3—2—3—2—3—2的循环进行的，变换程度为2—3—2，如MR公司的T型、西变厂的D型都是采用这种过渡方式。

单电阻过渡过程如图2-2所示，图2-2（a）过渡开始，K和K1同时接在分接1上，过渡电阻R被短接，负载电流经K输出；图2-2（b）K、K1分别接分接1、2，形成桥接，循环电流被过渡电阻R限制；图2-2（c）K从分接1断开，产生电弧，负载电流从分接2经过渡电阻R输出，输出电压已改变一分接；图2-2（d）K、K1接到分接2，过渡电阻R被短接，负载电流从分接2经K输出，过渡结束。

双电阻过渡过程分为选择开关的双电阻过渡过程和切换开关的双电阻过渡过程。

选择开关的双电阻过渡过程如图2-3所示，图2-3（a）过渡开始，K接分接1，负载电流由K输出；图2-3（b）K、K1接分接1，过渡电阻R被短接，负载电流由K输出，输出电压不变；图2-3（c）K打开，产生电弧，电弧熄灭后在K断口处产生恢复电压，负载电流由过渡电阻R输出，输出电压U＝U1－IR；图2-3（d）K2接分接2，K1、K2形成桥接，产生循环电流IC，IC＝E/2R（E一级电压），负载电流由K1、K2输出，输出电压U＝U1－（E＋IR）/2；图2-3（e）中的K1打开，负载电阻由K2输出，输出电压U＝U1－（IR＋E），输出电压已改变一分接；图2-3（f）中的K接分接2，过渡电阻R被短接，负载电流由K输出；图2-3（g）中的K1打开，负载电流由K输出，输出电压U＝U1－E，一次过渡完成。触头操作次序为K接通—→K、K1接通—→K接通、K1断开—→K1、K2接通—→K2接通、K1断开—→K、K2接通—→K接通、K2断开。

图2-2　单电阻过渡过程

K—主通断触头；K1—过渡触头

图2-3　选择开关的双电阻过渡过程

K—主通断触头；K1、K2—过渡触头

组合式分接开关的双电阻过渡过程如图2-4所示［由接通单数侧（Ⅰ）电路向双数侧（Ⅱ）电路方向过渡］。图2-4（a）中的K1闭合，接通单数侧电路，通过负载电流为I，输出电压为U＝U1，图2-4（b）中的K1、K2均闭合，仍接通单数侧电路；图2-4（c）K1断开，产生一电弧，该电弧在电流第一个零位熄灭。在K1断口处恢复电压UK1＝IR，负载电流经过过渡电阻R从K2输出，输出电压降落到U＝U1－IR；图2-4（d）中的K3、K4桥接产生一循环电流（E一级电压）循环电流的大小受过渡电阻R的限制，K2通过循环电流和负载电流同方向，而使K2的通过电流增加，因级电压只占输出电压的百分之几，可以认为负载电流平均流过K2、K3，则K2通过电流为IK2＝I/2＋E/2R＝1/2（I＋E/R），输出电压又降落到U＝U1－IK2R＝U1－1/2（E＋IR）；图2-4（e）中的K2断开，产生一电弧，此电弧在电流第一个零位时熄灭，于是在K2断口处产生恢复电压UK2＝E＋IR，输出电压变化为U＝U1－E－IR，图2-4（f）中的K3、K4均闭合，接通双数侧电路，负载电流由K4输出；图2-4（g）只K4闭合，接通双数侧电路，负载电流I由K4输出电压从U1降到U2，即U＝U2＝U1－E，过渡过程结束。触头操作次序为K1接通—→K1、K2接通—→K1断开、K2接通—→K2、K3接通—→K2断开、K3接通—→K3、K4接通—→K3断开、K4接通。

图2-4　切换开关的双电阻过渡过程(www.xing528.com)

K1、K4主通断触头；K2、K3过渡触头；IC循环电流

图2-5　双电阻过渡过程旗循环矢量图

（a）电流相量；（b）电压相量

从上述分析可看出，输出电压经过四次的变化，输出电压变化的矢量图如图2-5所示的外观图形像一面旗子，因此，它是一个旗循环变换法。

四电阻过渡过程中的触头操作次序：K1、K2接通—→K1、K2、K3接通—→K1断开，K2、K3接通—→K2、K3、K4接通—→K2断开，K3、K4接通—→K3、K4、K5接通—→K3断开，K4、K5接通—→K4、K5、K6接通—→K4断开，K5、K6接通。四电阻过渡电路图如图2-6所示。

图2-6　四电阻过渡切换开关的触头变换过程（旗循环法）

K1、K6—主通断触头；K2、K3、K4、K5—过渡触头；R1、R2—过渡电阻；E—级电压（R2＝mR1）

按上面过渡过程求得的触头负载状态，列于表2-1。

过渡过程中的循环电流需要过渡电阻来限制，而过渡电阻的大小对触头的开断电流和恢复电压有直接影响，过渡电阻的选择要考虑其热容量及其所占有的空间。过渡电阻大小为

式中　E——分接电压（即级电压）；

I——额定电流（即负载电流）；

n——过渡电阻系数。

过渡电阻系数n与触头的开断容量有关，对于双电阻过渡电路n＝0．577～1。当开关负载小即电流I小时，为降低触头的开断容量，n应取1；当开关负载率大或切换频繁时，n应取0．577。按国家标准规定，分接开关在1．5倍最大额定通过电流下从一个极限分接到另一个极限分接连续变换半周时，其过渡电阻对周围介质（油）的温升不得超过350K。

分接开关为了完成过渡过程必须要有一个相应切换机构，其中，小容量的选择开关采用夹片式切换机构，如SYJZZ分接开关。双电阻过渡选择开关采用单滚柱式切换机构，如V型分接开关；采用双滚柱式切换机构，如ABB公司的UB、VZ型分接开关。切换开关有采用滚转式切换机构，如M型分接开关、SYXZ型分接开关；摆杆式切换机构，如ABB公司的UC型分接开关；杠杆式切换机构，如ELIN公司的分接开关。

表2-1　过渡电路主通断触头和过渡触头上的负载状态

注　给出的是触头向一个方向切换的电路图和触头操作次序，然而触头负载的表示式及操作次数，则考虑到开关在两个方向的切换。