有载分接开关电位电阻的计算方法

1、分接开关电位电阻的计算方法概述在正反调压和粗细调压的方式中，分接开关转换选择器操作期间因分接绕组暂时地与主绕组分 离，分接绕组电位悬浮。因此，转换选择器打开和闭合的触头间将会产生火花放电，并形成气体。 为避免分接绕组因火花放电不熄产生的短路状况或大量气体的生成危及变压器绝缘状况，一种行之 有效的方法是分接绕组采用电位电阻的连接方式。在确定电位电阻器是否需要连接时，首先要计算转换选择器触头间的开断强度：恢复电压Ur Ur（+）、Ur（-）和开断电流IsIS（+）、Is（-），若Ur（土）计算值超过转换选择器触头的恢复电压限值， 则需要一个电位电阻器的连接。其后要正确地选择电位电阻的连接方式。恢复

2、电压Ur和开断电流Is的计算及电位电阻的设计需要下述技术资料：变压器性能参数：额定容量、额定电压、调压范围、绕组的联结方式、绝缘水平等；绕组布置方式（即分接绕组和相邻绕组的相对位置）;分接绕组对相邻绕组的电容量或分接绕组对地或对接地的相邻绕组的电容量；与分接绕组相邻的绕组两端交流工作电压或绕组位置；半个分接绕组两端的雷电冲击电压的预计梯度；半个分接绕组在运行时工作电压和试验时工频交流电压。1.确定电位电阻元件的性能参数电位电阻元件外形尺寸采用涂釉线绕组电阻元件，两端带 有金属帽，其尺寸见图1。涂釉散热表面1.确定电位电阻元件的性能参数电位电阻元件外形尺寸采用涂釉线绕组电阻元件，两端带 有金属帽

3、，其尺寸见图1。涂釉散热表面S = 154 cm2。 电位电阻元件工作电压电阻元件允许工作电压UR = 4kV 电位电阻元件表面的热载强度限值266.5 5 7携耳I矗而图1电位电阻元件的外形尺寸恒定连接方式：电阻元件允许连续热载强度Pd/cm2 W 0.3 W/ cm2每一电阻元件允许连续热载功耗Pd = Pd/cm2 S = 0.3X154 = 46. 2 W借用电位开关连接方式：电阻元件允许短时热载强度PS/cm2 W 1.5 W/ cm2每一电阻元件允许短时热载功耗PS = PS/cm2 S = 1.5X154 = 231 W2.电位电阻的计算方法确定电位电阻器是否需要连接对于不同调压

4、方式分接开关，计算无电位电阻时转换选择器触头上的开断强度（Ur、Is），以便 确定电位电阻器是否需要连接。若Ur的计算值超过转换选择器触头的恢复电压限值，则需要一个 电位电阻器的连接。 计算电位电阻元件最佳匹配数目和电位电阻的阻值初步确定电位电阻元件的数目n N Utv/2 Ur（1）式中，n为电位电阻元件的数目，因受安装位置的限制，要求nW5。utv为分接绕组首未端（最大分接与最小分接）的工作电压UR为每只电阻元件最大允许工作电压，即UR = 4kV (有效值)确定电位电阻的阻值和匹配元件数目根据连续热载或短时负载所允许的电阻元件热载强度来确定Rp的阻值和匹配元件数目。电位电阻恒定连接方式电

5、位电阻在连续负载时阻值Rp为Rp = (UTV)2/ 4 Pd = (Utv)2 / 4nPd(2)式中，Pd为每一电阻元件允许连续热载功耗，即Pd= 46.2 W在电位电阻Rp计算之后，必须用电位电阻上的压降进行电阻元件匹配数目的验证。电位电阻上流过电容电流Is (+)的压降Up = Is (+) - Rp，则此时需要的电阻元件匹配数目n为n巳 Up/ UR = Is (+)Rp/ UR(3)只要nW5时，说明采用电位电阻恒定连接方式成立。此时应采用惭近法计算，直到n = n止。 若n5时，则不能采用电位电阻恒定连接方式。借用电位开关的电位电阻的连接方式：在式(3)计算中，n5时，这时电位电

6、阻需要一个电位开关来短时连接。此时最佳匹配是在Pd= PS 得到，即(UTV)2/ 4Rp = Is2 Rp，则Rp = UTV/ 2 Is(4)电阻元件最佳匹配数目为n巳 PS/ PS(5)式中，PS为电位电阻上流过电容电流Is的功耗，即PS = Is2 RpPS为每一电阻元件允许短时热载功耗，即PS = 231 W根据电位电阻的计算结果，按电位电阻器元件的标准规格来选择电阻元件的阻值。 验证电位电阻匹配方案可行性根据上述计算的匹配方案，必须验证带电位电阻(标准规格)时转换选择器和电位开关(若采用的 话)的触头开断强度(Ur、Is)和电位电阻的热载强度(Pd/cm2或PS/cm2)是否在允许

7、的限值之内。若计 算值达到限值的要求，证实电位电阻匹配方案是可行的。计算示例：D 联结调压双绕组变压器：13MVA，132kV(18X1.25%)/24kV. 50Hz有载分接开关型式：M I 301/MH 302-170 / B-10193W绕组的布置排列：见图2，C1 = 1810 pF，C2= 950 pF。图2 D联结调压双绕组变压器绕组和相应绕组电容高压绕组Uhv = 132 kV ,分接绕组Utv=13.2 kV，低压绕组ULV= 24 kV计算无电位电阻时转换选择器触头上的开断强度(巩、Is)假定绕组电容C1和C2集中在绕组中部，则恢复电压Ur为Ur(+)可旬厂一3就F ?Ur(

8、+)可旬厂一3就F ?卫童厂e雨祠十见师Ur(-)r w_kvv i 逆.陞e -vL 1J 十应 ISlOpF-i. 6D|4.J60.&3kV开断电流Is为Ui2*75q)L(峙(c：g)L(+)(紫肾favS) W0pF)3 ( !当溯如. JQ17)W19?mAL(+)*(暮5 双呵，(涔 5 料F) =由于ur()值超过转换选择器触头的恢复电压的35kV限值。因此，必须安装一个电位电阻器。 计算电位电阻元件数目(n)、电位电阻(Rp)的阻值及渐近法验证电位电阻元件数目)的成立表1计算电位电阻元件数目(n)、电位电阻(Rp)的阻值电位电阻匹配数目n N UTV/ 2Ur电位电阻Rp的阻

9、值Rp= (UTV)2 / 4nSPdRp上电压降Up = Is(+)RpRp上允许压降nUR每个Rp上长期功耗 (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从表1计算可以看出，采用电位电阻恒定连接方式是可行的。因标准电阻元件的阻值是56 kQ,所以实际匹配为5只56 kQ电位电阻，即Rp = 5X56 = 280 kQ。验证电位电阻匹配方案可行性带5X56 kQ电位电阻热载强度(Pd/cm2)和转换选择器触头上的开断强度

10、(Ur、Is)验证连续载荷热载强度(Pd/cm2)UR = Utv：5 = 660095 = 13200(V/每个电阻元件) 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上述计算证实电位电阻采用恒定连接方式是可行的。验证转换选择器操作期间热载强度(PS/cm2)IS(+广 63. 97 (mA )Up = IS Rp = 0.06397 X 280X103= 17911.6 (V)UR =

11、Up/ n = 17911.6 / 5= 3582.3 (V/每个电阻元件) 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 )这个计算结果说明，分接绕组用电位电阻作了电位连接，转换选择器触头上恢复电压Ur减小 了，开断电流Is却因流过电位电阻的附加电流而升高了。电位电阻连接的实例1.电位电阻恒定连接的实例电位电阻恒定连结时，总有能耗产生，且能耗大小取决于分接位置。这一缺陷使得电位电阻恒 定联结方式仅在中小型分接开关上适用。在CV型有载分接开关中，若计算出恢复电压Ur15kV时， 应采用电位电阻恒定连结的唯一方式来减少转换选择器触头上气体的形成。当恒定连结电位电阻数 目小于或等于2时，则采用图3侧面安装连结方式。若电位电阻数目大于或等于3时，则采用图

13、3底部安装的连结方式，即将电位电阻单独安装在圆形绝缘筒内.并置于选择开关的下部。a)电阻个数nW2a)电阻个数nW2侧面安装R寸D438躬5V 244342V 1 700244342(b)电阻个数nN3底部安装图3CV图3在CM型分接开关中，也可以采用恒定连结电位电阻的方式。其连结装置见图4。此时电位电 阻单独安装在圆形绝缘筒内，置于选择器的下部，且电位电阻数目一般小于或等于5个(串联)。2.借助电位开关连接的实例图5 CM型电位开关与电位电阻的连接装置图5 CM型电位开关与电位电阻的连接装置图4 CM型分接开关电位电阻恒定连接装置W-转换选择器 Sp-电位开关对于大容量分接开关，若采用电位电

14、阻恒定联结方式，因额定级电压高，电位电阻能耗大。因 此，通常采用借助电位开关与电位电阻的连结方式。在CM有载分接开关中，电位开关安装在分接 选择器下部，其动触头由选择器单数触头组的传动轴带动，而定触头安装在一绝缘筒内侧上，并与 电位电阻连结一体。此时，电位开关和转换选择器的触头动作顺序应符合图5所示的配合关系。由于电位开关触头所接通电流很小（一般只有几百毫安级），接通的时间又短，所以触头接触压 力设计较小，以减轻传动单元的负担。虽然此时触头接触电阻较大，但与接入高位电位电阻相比可 以忽略不计。值得一提是CM型有载分接开关转换选择器触头转换期间，由于火花放电所产生的气体进入变 压器本体轻瓦斯继电

15、器内。注意变压器本体油进行气体分折时，特别要了解转换选择器是否频繁转 换，这对正确判断变压器是否存在潜伏性故障有着现实指导的作用。但是CV型有载分接开关转换 选择器触头转换期间，由于火花放电所产生的气体进入分接开关自身保护继电器内，这项M型分 接开关有着明显地区别。结束语在正反调压或粗细调压的方式中，分接绕组采用电位电阻的连接方式是有效降低转换选择器操 作期间触头间的恢复电压，减少触头的开断强度和火花放电所形成的气体量，提高分接开关安全运 行和工作可靠性。但值得一提是该电位电阻连接方法还不能完全地消除火花放电的气体形成。参考文献 科雷默尔著.有载分接开关原理和应用.沈祖俊译.沈阳：辽宁科学技术出版社，2000.张德明.