（农业电气化与自动化专业论文）真空有载分接开关的研究.pdf

摘要 ：电压是电力系统中一个重要质量指标。电力系统正常运行时，电压的变 动将使用电设备工作出现异常，直接影响生产和日常生活。故电压调节是电 力系统主要任务之一。 变压器有载调压是在不断电的情况下进行电压调整。这种调压措施，调 压范围大，投资少，效果好，调压范围一般为1 5 及以上。调压速度快，又 有随时可调性，分接开关手动或电动操作均可，也可摇控电动操作，便于实 现自动化管理。 有载分接开关是变压器有载调压的主要装置。目前有载分接开关的工作 可靠性大大提高，机械寿命由原来的2 0 万次提高到5 0 万次，甚至1 0 0 万次； 电气寿命由原来的2 万次提高到5 万次。相对故障率已小于1 5 2 0 。开 关的切换容量不断提高。灭弧方式更加完善。上 本课题研究的是配合干式变压器有载调压的真空分接开关。它具有安全、 可靠、便于维护等特点，另外它是由对环保无危害的材料制成的，不会产生 需要特殊处理的废料。 课题具体研制的真空开关型号为b p k k 1 5 0 一1 0 3 5 - - 9 c 。它适用于电压 等级为6 1 0 k v ，最大额定通过电流为1 5 0 a ，额定频率为5 0 h z ，三相任意 连接的干式电力变压器。 通过型号试验，开关生产，用户使用，证明此型号真空开关的质量达标， 工作可靠，发展前景广阔。 ( 随着真空有载分接开关的大量推广使用，将使干式变压器扩大使用范围 的步伐加快，并有利于电力系统传统模式的更新、改造。j 关键词：有载调压切换开关一分接选择器 s t u d y o fv a c c u ml o a d t a p s w i t c h a b s t r a c t v o l t a g ei so n e o f t b ei m p o r t a n tq u a l i t yi n d e x e si ne l e c t r i cp o w e rs y s t e m o n c et h e e l e c t r i cp o w e rs y s t e mw o r k i n gi na nu n u s u a ls e r v i c ec o n d i t i o n s t 1 1 ev o l t a g ef l u c t u a t i o nw i l l m a k et h eu t i l i z a t i o ne q u i p m e n t sa b n o r m a lw h i c hi n f l u e n c eo np r o d u c t i v i t ya n dd a i l yl i f e s o v o l m g er e g u l a t i o ni so n eo f t h e m a i nt a s k si ne l e c t r i cp o w e r s y s t e m l o a d r a t i ov o l t a g e r e g u l a t i o no f t r a n s f o r m e ri st h ev o l t a g er e g u l a t i o n ，w h i c hh a sl a r g e r r e g u l a t i n gs c o p e a n dl e s si n v e s t m e n ta n dh i g h e rs p e e da n dw e l le f f e c ti np o w e r - o nc o n d i t i o n s t h e r e g u l a t i n gs c o p e i s1 5 o rm o r e i tc a r la l s ob er e g u l a t e di nr e a lt i m e ，m a n u a l - a c t i o n c o n t r o la n de l e c t r o m o t i v ee o n t r o la n dr e m o t ee l e c t r o m o t i v ec o n t r 0 1c a na l s ob es e l e c t e dw h i c h i sc o n v e n i e n tt ot h er e a l i z a t i o no f a u t o m a t i cm a n a g e m e n t l o a d t a ps w i t c hi st h ec e n t r a lc o n t r i v a n c ei nl o a d - r a t i ov o l t a g er e g u l a t i o no f t r a n s f o r m e r t h er e l i a b i l i t yo f t h et a ps w i t c hh a sb e e ni m p r o v e dg r e a t l y i t sm e c h a n i cl i f eh a s b e e ni m p r o v e dt o5 0 0 ，0 0 0a n de v e nt o1 0 0 0 ，0 0 0t i m e sf r o m2 0 0 ，0 0 0i n i t i a l l y i t se l e c t r i cl i r e i n c r e a s e d5 0 ，0 0 0t i m e sf r o m2 0 ，0 0 0 i t sr e l a t i v em a l f u n c t i o nr a t eh a sl e s st h a r i1 5 2 0 t h e s h i f tc a p a e i t ya l s oh a sb e e ni m p r o v e dc o n t i n u a l l ya n dt h es h i f tw a y sa r em o r e p e r f e c tw i t h d a y s m ys u b j e c ts t u d yi st h ev a c c u mt a ps w i t c ho f t h el o a dv o l t a g er e g u l a t i o nw i t ht h ed r y t r s n s f o r m e r , w h i c hh a sf e a t u r e so f s a f e t y , r e l i a b i l i t ya n dc o n v e n i e n c ef o rm a i n t a i n b e c a u s ei t w a sm a d eo f n o n - d e s t r u c t i v em a t e r i a l s ，i tw i l ln o tb e g e t g a r b a g e t h a td o e sn o tn e e dt ob e h a n d l e ds p e c i a l l y t h e t y p eo f t h es p e c i f i cv a c c u mt a ps w i t c hw h i c h is t u d yi sb p k 1 5 0 1 0 3 5 9 c t h i s t a ps w i t c hi ss u i t a b l ef o r6 - 1 0 k v - v o l t a g ed e g r e ew h i c h m a x i m u mc u r r e n tr a t i n gi s1 5 0 aa n d m a x i m u mu s a b l ef r e q u e n c yi s5 0 h z - t h et r a n s f o r m e ru s et h i st a ps w i t c hc 钒b ec o n n e c t e di n t h r e e - p h r a s ef r e e l y b yt y p et e s t i n g , s w i t c hp r o d u c i n g a n do o n s u m e r u s i n g , i t c a nc o n c l u d et h a tt h e q u a l i t y o f t h i sm o d e lh a sr e a c h e di t sc r i t e r i o n i tw o k s r e l i a b l ya n di t sa p p l i c a t i o ns c o p ei sw i d e 1 1 1 a t i s ，i tw i l lh a v ew o n d e r f u lp r o s p e c ti nt h ef u t u r e w i t l lt h ev a s ta m o u n t o f u a l n g o f t b ev a c c t l ml o a dt a ps w i t c h , t h es t e p st h a te n l a r g et h e a p p l y i n gs c o p ew i l lb eq u i c k e n e da n d i tw i l lb ea d v a n t a g e o u st ot h er e n e w a la n di r a n s f o r mo f t h et r a d i t i o n a ls t y l eo f t h ee l e c t r i cp o w e r s y s t e m k e y w o r d s ：l o a d v o l t a g er e g u l a t i o n s h i f ts w i t c ho n - o f f s e l e c t o r 1 前言 1 1 本课题研究的意义及目的 电压是电力系统中一个重要质量指标。电力系统正常运行时，电压是经常变动的 电压的变动使用电设备运行恶化。其技术经济指标都将落后，故电压调节是电力系统管 理的重要职能之一。它同频率调节具有同样的重要性。根据我国电力工业技术管理法规 的规定电力系统的电压偏移，其变动范围不得超过额定值约5 。为此，在电力系 统中应采用调压措施来调整电力系统上各点电压，以使用户处端电压保持在额定值。 目前，电力系统中调压手段主要有四种： ( 1 1 发电机调压： ( 2 ) 变压器调压； ( 3 ) 变更电力网参数： ( 4 ) 设同步补偿器或静电电容器。 前两种方法主要是改变电源电压，后两种方法是改变电压损耗来调整电压。由于课 题研究内容所限，在此只对变压器调压的意义做以简介。 变压器调压主要是通过改变变压器的电压比来实现电压的调节。为了改变其电压比 来调压，一般变压器总有一侧绕组各有好几个分接抽头，借此分接抽头改变绕组的匝数， 从而改变变压器的电压比。连接和切换变压器分接抽头的装置，通常采用分接开关。 切换分接抽头必须将变压器从网路中切除，即不带电切换调压称为无励磁调压。所 采用的分接开关称为无励磁分接开关( 无载分接开关) 。 切换分接抽头不需将变压器从网路中切除，即带负载调压称为有载调压。所采用的 分接开关称为有载分接开关。 无励磁调压，其分接开关简单易制，变压器结构较有载调压简单。但它的调压范围 小，一般为1 0 ，调压必须停电，停电时间较长( 数分钟到数十分钟) 。既影响生产。又 没有随时可调性。这是无励磁调压的主要缺点由于无励磁调压方式本身缺陷所致许 多已在系统中运行的无励磁调压变压器除非不得已时，一般均不调换分接抽头改变其电 压比因比，绝大多数此类变压器根本不能发挥调压作用，这也是电力系统中电压质量、 无功和有功的潮流分配均不易满足运行要求的原因之一。 目前。在电力系统中广泛推广有载调压变压器进行调压，其主要优点是调压范围大， 投资少，效果好。调压范围一般为1 5 以上调压速度快，又有随时可调性，分接开关 可手动或电动操作，也能遥控电动操作，便于实现自动化管理 变压器有载调压的意义主要体现在以下四个方面： 1 1 1 稳定电网各负荷中心的电压，提高供电质量 对降压变压器采用有载调压可以调整由于负荷变化而引起的电压波动，从而使用 户电压稳定在允许电压偏差范围以内。从根本上避免“白天烧马达，夜间烧灯泡”的现 l 耋鐾鐾兰2 翟耋篮乏翟鹜。0 翟篮 象。除电动机、照明设备外，其他( 如电热、电子等) 许多用电设备也都要求有稳定的、 不间断的电源电压。 1 1 2 联络电网，调节负荷潮流 通过变压器将很多不同电压等级的电网相互联络起来，可以提高供电的可靠性和经 济性。使用有载调压的变压器，可以方便地分配网络之间的负荷，从而大大地提高了电 网的调度灵活性及运行的技术经济指标。 1 1 3 挖掘设备的无功和有功出力 由于发电机、调相机、电力电容器等都有固定的额定电流，当电网电压不足时，这 些设备输出的有功或无功功率都将降低。采用有载调压变压器，则可及时地提高或稳定 系统的电压。 1 1 4 特殊变压器带负荷调压。提高产品质量和节约用电量 如电化工、电冶炼所用的整流变压器和电炉变压器，在生产过程中常需进行较大幅 度的电压调节，且要求调整后的电压保持稳定，否则将对产品的质量和产量有很大的影 响。采用有载调压变压器可以满足上述要求，且可避免应用其他降压方法所带来的电能 损耗。 1 2 有载调压的方式 有救调压方式 分级调压 r 可控硅法( 晶闸蕾开关电路) l 饱和电抗嚣；芸( 饱和电抗器开关电路) f i i i 空中切换 l 油中切换 l 空气中切换 ， 翰触点按触的自辐变压器 翮压雠攀1 ( 蝴的椭馈系) 、感应调压器。 无级调压只适用于低电压、小容量在分级调压中，现时广泛应用的是有触点切换 开关。而无触点切换调压装置现仍处于研制、试用阶段。 1 3 有载分接开关的发展概况 有载分接开关是变压器负载情况下，进行调压的电气设备，是保证电力系统及工业 用电、生活用电最佳运行的重要装置之一。本课题研究的是配合干式变压器进行有载调 压的真空有载分接开关。 2 1 3 1 国外发展概况 从二十世纪初期就开始研制，经过不断地改进，技术性能、使用寿命、切换容量等 逐年提高，从而使有载分接开关得到日益广泛的应用。到6 0 年代国际电工委员会第1 4 变压器委员会增设了1 4 b 有载分接开关委员会，着手制订分接开关的国际统一标准。在 此以后，随着有载分接开关的不断完善，大约每隔1 0 年左右，对标准进行一次提高要求 的修改工作。 到现在许多工业发达的国家。如美国、日本、德国采用有载调压的电力变压器已达 到或接近于总容量的百分之百【j 口j 。 1 3 2 国内发展概况 我国从5 0 年代开始制造有载调压变压器，但其经济技术指标都很低。到7 0 年代组 建了有载分接开关的专业生产厂，8 0 年代开始与国外先进厂家进行技术合作，从而逐渐 地缩小了与国际先进水平问的差距。 随着经济发展和社会进步，对供电质量的要求也越来越高，因而在我国有载分接开 关的推广应用也在迅速地进行。在经济发达地区，如上海、广州等地，有载调压变压器 的容量己超过变压器总容量的半，但在经济落后地区有载调压变压器仍占少数。 1 3 3 有载分接开关的发展动向 有载分接开关的发展水平直接影响到变压器有载调压的推广和应用。 ( 1 ) 分接开关的工作可靠性不断提高， 有载分接开关的机械寿命由原来的2 0 万次提高到5 0 万次，乃至1 0 0 万次，电气寿 命由原来的2 万次提高到5 万次，乃至3 0 4 0 万次【l p “。 相对运行故障率不断下降。现在国际先进水平已小于1 5 2 1 1 脚】【2 9 l 。 ( 2 ) 提高分接开关的切换能力 变压器单台容量的迅速增大，要求分接开关高电压和大容量化。为提高开关的切换 能力，目前主要是采用多断口和多电阻过渡的结构。 ( 3 ) 研制其他灭弧方式的分接开关及无弧转换的分接开关 如适用于干式变压器的真空灭弧、六氟化硫灭弧的分接开关，适用于高频率切换的 晶闸管调压分接开关等 1 4 干式变压嚣及真空有竣分接开关 在改革开放之前，我国使用的电力变压器几乎全部为油浸式这是因为变压器油的 绝缘和散熟性能比空气高许多当时干式变压器只在矿山照明等极少数场合下应用。近 年来，通过采用高质量的绝缘材料和先进的制造工艺，解决了干式变压器防潮、防火等 方面的问题。 3 与油浸式变压器相比，干式变压器具有防潮性强、难燃防火、安全、无污染、可直 接安装在负荷中心等优点。至于空气散热能力差的问题，则通过加装风机来解决( 强迫 风冷条件下，可以在1 5 0 额定负载下运行) 。其基本结构如图l m l 所【3 】o 圈1 - - 1 千式变压器 f i g 1 - 1d r yt r a n s f o r m e r 干式变压器的铁芯表面采用绝缘树脂密封，以防潮防锈。线圈用玻璃纤维与环氧树 4 脂复合材料作绝缘( 玻璃纤维铺敷在线圈内外，绕制后用环氧树脂进行浇注) ，其膨胀系 数与铜导体相近，具有良好的抗温度变化、抗裂性能。玻缡纤维和环氧树脂的组成成份 都具有自熄性，不会持续燃烧，也不会产生有害气体。 随着我国经济的快速发展和社会生活的不断提高，人们对干式变压器的需求量越来 越大。干式变压器除用于矿山、石油钻井平台等生产场所外，还越来越多地用于大型宾 馆、高层建筑、地铁等生活场所。现在国内生产干式变压器的厂家已有二百多个。 油浸式变压器的有载分接开关通常都装在变压器油箱内( 电动机构固定在油箱外壁 上) ，称为埋入式。对于干式变压器，一股多采用真空切换方式。在我国真空有载分接开 关的研制和使用时间都不很长，其工作可靠性、使用寿命和切换能力等都有待进一步的 提高。现在己被广泛用于3 8 k v 及以下电压等级的交流电路，它非常适用于接触器、马 达启动器、电压调节器以及其他配电和保护设备。而且在国外，从八十年代以来，真空 开关的应用认为是送配电技术的一大进步。它不但具有安全、可靠、免于维护等特点， 而且不会产生需要特殊处理的废料，因为它是由对环保无危害的材料制成的。 2 有载分接开关的工作原理 2 1 对有载分接开关的要求1 2 1 1 4 i ( 1 ) 在变换分接位置的过程中，保证电流是连续的。 ( 2 ) 在换接过程中，保证不发生分接间短路。 2 2 有载调压电路的组成 为了满足上述要求，有载调压电路由过渡电路，选择电路和调压电路三部分组成。 2 3 有载分接开关的基本工作原理 2 3 1 过渡电路 为了保证变压器输出电流不中断，换接前、后两个分接头必须有一段同时接通的时 间。为限制二分接间产生的回流，必须串入一定的过渡阻抗，否则将造成级间短路。在 开始阶段曾较多地使用过渡电感，其缺点是熄弧情况不佳。因为交流电弧在电流过零点 时熄灭。这时电流的变化率最大，在电感中将产生较高的感应电动势，在触头断口处形 成较大的恢复电压，易使电弧重新燃起。因此现代的有载分接开关基本上已不再使用 过渡电感，而采用电阻过渡的形式 理想的电阻式过渡电路如图2 一l 所示过渡电阻的接入相当于在分接头4 、5 之间 搭了一座桥，它既限制了分接头4 、5 之间的回流。又可使输出电流平稳地由分接4 转移 到分接5 ，另外还避免了k 与分接头4 之间由于触头断开而产生电弧。然而这种切换过 程需有一组滑动接触机构，这是很复杂的。实际上切换一个分接时间很短，通常只有几 十毫秒，不需要这样平滑的过渡。 5 硕士学位论文真空有载分接开关的研究2 0 0 2 年1 1 月 酽酽斟副掣 ( a )( b )( c ) 图2 1 过渡电路的工作原理圈 f i g 2 - 1s c h e m e o f 廿a n s i t i o nc i r c u i t k 一动触头i 一负载电流 i c 一环流 图2 2 为单电阻过渡电路，在( a ) 到( b ) 时不产生电弧，在( b ) 到( c ) 时断口处产生电 弧。图2 - - 3 为双电阻过渡电路，其中i 组( b ) 到( c ) 时和( d ) 到( e ) 时都产生电弧。 ( a ) ( c ) r ( d ) 尺 圈2 2 单电阻过美电路 f i g 2 - 2s i n g l e - r e s i s t a n cet r a n s i t i o nc i r c u i t s 6 ( i 组) 阿丽丽丽丽两两 ( c ) ( d ) ( 组) 圈2 3 双电阻过渡电路 f i g 2 - 3d o u b l e r e s i s t a n c et r a n s i t i o nc i r c u i t s 此外还有四电阻、六电阻( 见图2 - - 4 ) 等多电阻过渡电路。过渡电阻数越多，就越接 近于图2 1 的平滑过渡。但由于电阻和触头数量增大，将使开关的体积变大、成本增高。 斟斟 圈2 一其它过菠电路 f i g 2 - 4o t h e rt r a n s i t i o nc i r c u i t s ( a ) 四电阻式( b ) 六电阻式 2 3 2 选择电路 选择电路是为选择分接绕组分接头而设计的一套电路分接选择器是在无负载下选 斟斟绀目n 埘吣斟 择分接头，选择结束后切换开关动作。使该分接承载负荷电流。 只有在电流不大、级电压不高时，可以让切换开关与选择开关合二为一，如图2 2 、 图2 3i 组所示。这种直接切换方式的开关被称为“复合式”分接开关。 图2 5 为分接选择器与切换开关的电路图，采用这种切换方式的分接开关被称为 “组合式”。它适用于分接头数目多，特别是大容量高电压有载调压变压器。 毪择器 切换开关 k 4 圈2 - - 5 分接开关连接示意圈 f i g 2 - 5c o n n e c t i n gs c h e m a t i cd i a g r a mo f t h e 扭ps w t c h 图中位置为分接3 导通，如欲改变为分接4 导通，则应先使选择器右侧的动触头由 2 移到4 然后切换开关动作，到k 2 、k 3 桥接位置时，分接3 、4 之间通过过渡电阻产 生一循环电流最后变到l ( i 接通，切换结束 2 3 3 调压电路 ( 1 ) 基本调压电路 基本调压电路可分为线性调、正反调和粗细调三种，如图2 - - 6 所示 线性调是最基本的调压方式；正反调可使调压范围增加一倍，粗细调也可得到较大 的调压范围。前二者适用于电力变压器，而粗细调则多用于调压范围大的工业用变压器。 。8 调 压 绕 组融k b 援越诲 摔器 分 接 选 择 器 圈2 6 三种基本调压电路 f i g 2 - 6t h r e ee l e m e n t a r yv o l t a g er e g u l a t i o nc i r c u i t s ( a ) 线性调压( b ) 正反调压( c ) 粗细调压 ( 2 ) 三相调压电路 三相调压电路包括星形三相中性点调压和三角形联结线端或中部调压等类型，如图 2 7 所示。 太器啦泰 图2 - - 7 三相调压电路 f i g 2 - 7t h r e e - p h r a s ev o l t a g er e g u l a t i o nc i r c u i t ( a ) 星彤三相中性点调压 ( b ) 三角形联结线端调压 ( c ) 三角形联结中部调压 ( d ) 三角形联结二相+ 一相线端调压 9 在丫接法中性点调压电路中，调压绕组的绝缘水平很低，对应的分接开关也可节省 材料、缩小尺寸，因而它是最经济、最为普遍采用的调压电路接法线端调压多用于 u 。6 0 k v 的变压器；接法中部调压比线端调压经济。允许降低调压绕组和分接开关 的绝缘水平；接法二相+ 一相线端调压的优点是它不需要三个单相分接开关，只采用 两个特殊设计的分接开关即可。 3 b p k 1 5 0 一1 0 ，3 5 9 c 型干式真空有载分接开关 这种型号的分接开关由双城有载分接开关厂生产。适用于电压等级为6 1 0 k v ，最 大额定通过电流为1 5 0 a ，额定频率为5 0 h z ，三相任意连接的干式电力变压器。 3 1 型号说明 bpk 厶1 5 0 一1 0 ，3 5 9 c 一第三 嫩进设计 分接位置数 对地绝缘水平 电压等级 最大额定通过电奢f c 三相绕组( 高压侧) 接法 空气绝缘 真强i 点切换 三相1 2 0 - - 2 5 0 a 系列 由三相调压电路图( 图2 7 ) 可以看出，按接法( 变压器高压绕组) 设计的分接开关， 可以用于丫接法。而反过来，专为丫接法制造的分接开关，由于其绝缘水平低，则不能 用于接法。 3 2 技术参数 电压等级 最大额定通过电流 最大额定级电压 额定频率 调压级数 调压方式 调压范围 对地绝缘：工频耐压 雷电冲击耐压 开关内绝缘：相间工频耐压 相间雷电冲击耐压 相邻分接间工频耐压 1 0 1 0 k v 1 5 0 a 5 0 0 v 5 0 h z 9 丫中性点调压或中部调压 4 - 4 2 5 3 5 k v 7 5 k v 3 5 k v 7 5 k v 3 k v 些i 论i 文ii 。三誊篁垄鍪塑譬。o 坐_ 目釜- l _ _ 目_ | 目_ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ _ | _ _ l _ l | _ _ l 相邻分接间雷电冲击耐压 1 0 k v 承受短路电流能力 3 k a 电动机额定功率 2 5 0 w 电动机额定转速 1 4 0 0 r m i n 分接开关外形尺寸1 3 0 0 ( 长) x 4 0 0 ( 宽) 1 5 3 0 m m ( 高) 现对最大额定通过电流和最大额定级电压作如下的说明： 通过开关触头的电流越大，级电压越高，则当开关断开时所产生的电弧越不易熄灭。 有载分接开关的额定级电压u s n 与额定通过电流i n 的乘积定义为分接开关的级容量，即： p s n = u “。i n 对于同一开关，当其u s 。取得较小时，i n 则可取较大值，反之，当i n 较小时，u s n 则可取较大值。但电流过大时触头接触电阻产生的热量可能造成触头烧损，故规定有最 大额定通过电流i n 一。而最大额定级电压u s n 一则是根据开关的绝缘水平和触头断开 距离等规定的。l n 。、u s n 。和p s n 之间关系，如图3 一l 所示。 了 出 菩 群 负载电流， 圈3 一l 颤定缳客量下的擐电压u s 与负载电流i 的相互关系 f i g 3 - li n t e r r a l a t i o nb e t w e e ns t a g ev o l t a g e - u so f n o m i m a le a p a c i t ya n dl o a dc u r r e n t - i 不论变压器高压绕组是丫接法还是接法，级电压总是高压绕组相电压的2 5 嘣或5 ) ；通过分接开关触头的电流总是高压绕组的相电流可见分接开关的额定级电压和 额定通过电流决定着它所能调节的变压器的容量【1 1 1 】【6 l f “。 3 3 基本结构 本型号分接开关为箱式组合型，由电动机构、切换开关及分接选择器等组成，它们 都被安装在特制机架上。在图3 2 中，右侧为电动机构部分；左侧上部为切换开关系统， 下部则安装分接选择器。 圈卜2 箱式组合型分接开关 f i g 3 - 2b o xu n i tt a ps w i t c h 3 3 1 电动机构 电动机构是切换开关，分接选择器动作的动力源。它由电动机、减速箱以及多种电 器元件等组成。电动机的功率为2 5 0 w 短时工作，以它为动力经减速箱减速后，由平直 和水平两根输出轴将动力传出。垂直输出轴用来驱动切换开大的储能装置，为切换凸轮 提供动力；水平输出轴用来驱动分接选择器的动触头。其传动示意图如图3 3 所示。 电动机的正、反转及停车，由一个继电接触器控制电路来保证，此电路具有分接开 关所需的各种保护作用。 3 3 2 切换开关 切换开关主要由快速动作机构和开关系统组成。 ( 1 ) 快速机构 快速机构是使切换开关按照预定的速度和程序进行快速切换的执行机构，它有多种 形式，可分为枪机释放机构、过死点释放机构及连杆式释放机构三大类。本型开关使用 的是过死点释放机构。其工作原理如图3 4 所示。由垂直输出轴带动曲柄连杆机构，使 摆杆下端向右移动，弹簧被拉紧。图中点s 称为死点。摆杆过了死点，摇臂在弹簧拉力 作用下快速向右转动，通过其中心轴带动切换开关系统动作。 1 2 手动轴 至切换开关 点 _ 础l 接选捧习r 号工：僻r d t q ， 圈3 3 减速箱传动示意圈 f i g 3 - 3d r i v i n gs c h e m eo f t h er e d u c e rc a s i n g 圈3 - 4 过死点机构图 f i g 3 4s t r u c t u r eo f d e a dp o i n t ( a ) 开始动作嘞过死点瞬闻( c ) 动作完毕 由于刚过死点时作用在摇臂上的力矩 l i d , ，因而又加上一个副摇臂。当刚过死点时 摇臂虽已转动，但不带动切换开关系统，只有达到副摇臂的缺口另一端时，摇臂带动副 摇臂，才使中心轴转动。这样就增大了起始转矩，以保证切换动作的可靠性。 ( 2 ) 开关系统 1 3 开关系统由凸轮、绝缘子、真空开关管及过渡电阻等零部件组成真空开关管作为 电路的切换元件，每相3 支。每支真空开关管通过调整螺钉与绝缘子相连接，绝缘子导 杆通过滚轮与槽凸轮相联系。当槽凸轮转动时，使滚轮自转并带动绝缘子作上、下直线 运行，从而控制真空开关管触头实现开闭动作。调整螺钉可以调整真空开关管的触头开 距。 由于管内的真空负压及波纹管的弹力作用，使真空管内触头在没有外力作用的自由 状态下处于闭合位置。而触头的断开。则是靠作用在绝缘子上的分断弹簧的弹力来实现 ( 见图3 5 ) 。 图3 5 切换开关触头施力结构示意圈 f i g 3 - 5f o r c i n gs t r u c t u r eo f t h ec o n t a c t - s h i f t i n gs w i t c h 本型开关采用单电阻过渡形式。过渡电阻由耐热的铁铬铝合金制造，固定在绝缘架 上。 开关系统的实物照片如图3 6 所示。 3 3 3 分接选择器 分接选择器由驱动机构和触头组等零件组成由减速箱的水平输出轴传出来的动 力，通过槽轮机构带动选择传动轴转动。在选择输出轴两端装有齿轮，齿轮转动带动齿 条沿轨道上下运动，宽形夹片式动触头安放在安装架上，而动触头安装架则通过连接与 齿条联接在一起。这样当齿条上下运动时，便可带动动触头，从而实现预选分接。 1 4 图卜6 开关系统 f i g 3 - 6s w i t c hs y s t e m s 3 4 分接开关的动作程序和开断容量 3 4 1 分接开关的切换程序 切换程序如图3 7 所示。变压器原来工作在分接头3 导通的位置上( 图中a ) ；如欲 切换到分接4 ，则应先使分接选择器双数侧的动触头由2 移到4 ( 图中b ) ：真空开关管见 k 2 闭合，负荷电流，。仍由分接3 经k l 输出，在分接3 和分接4 之间产生一循环电流 r t = “( 图中c ) ；真空开关管k l 断开，并产生电弧，负载电流由分接4 经过渡电 阻及k 2 输出( 图中d ) ；真空开关管k 3 闭合，负载电流由分接4 经k 3 输出( 图中e ) ： k 2 断开，切换结束( 图中f ) 。 如欲由分接4 切换为分接3 ，其过程则如上图中从( e ) 到( a ) 。在此过程中，从( e ) n ( d ) k 3 断开时和( c ) 到( b ) k 2 断开时，都将有电弧产生。 3 4 2 影响灭弧的因素 切换开关的触头进入接触时不产生电弧，但在导电触头分离时都将产生电弧。由于 电弧温度很高，如不能迅速熄灭，必将造成触头的烧损。 影响灭弧的因素很多，在机械方面如触头的材料、尺寸、触头的开距，开断速度等 ( a ) ( d ) i n ( e ) ( c ) ( f ) 圈3 7 真空管切换原理图( 3 档一一4 档) f i g 3 - 7i l l u s t r a t i v ed i a g r a mf o rv a e c u m - t u b es w i t c h i n g 都影响到灭弧的难易前面介绍的快速机构，就是用来加快触头切换的速度，以利于电 1 6 i n i n 弧的熄灭。开断速度也不是越大越好，因为交流电弧都在电弧电流第一次过零点时熄灭， 即在半个周期( 1 0 ) 以内熄弧。如果断开太快，触头完全断开时电流仍未达到零点。 电弧未熄灭井被拉长。 从电路方面看，影响灭弧的因素也很多，其中最主要的是开断电流和电弧熄灭后断 口处的恢复电压。开断电流越大，电弧越粗，温度也越高，不易熄灭：恢复电压越高， 电弧越易重燃。开断电流与恢复电压有效值的乘积称为开断容量。此外，过渡电阻的匹 配、负载的功率等因素也都对熄弧有一定的影响。 过渡电阻的值可表示为r = 玎丫夕毛。级电压酶越高，r 应取值越大；负载电流越 大，r 应取值越小：式中n 为匹配系数【i l s l g i 。 ( 1 ) 在从分接3 到分接4 的切换( 减小绕组匝数) 过程中，开关k 2 的开断电流为 k i j n + i c i i n + u 靠 电