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有载调压

电气设备

有载调压是变压器在带负荷运行时能通过转换分接头档位而改变电压的一种调压方式。电力电子元件开关具有可频繁通断、无电火花、寿命长的优点，因此可作为配电变压器的有载调压分接开关。传统的电力电子开关触发电路存在电气隔离问题，将光纤通信技术应用于中高压触发控制系统可有效解决高低压电气隔离问题。

简介
电力电子元件开关具有可频繁通断、无电火花、寿命长的优点，因此可作为配电变压器的有载调压分接开关。传统的电力电子开关触发电路存在电气隔离问题，将光纤通信技术应用于中高压触发控制系统可有效解决高低压电气隔离问题。
无触点有载自动调压配电变压器分接开关晶闸管（SCR）的通断由控制系统控制，而控制系统正常工作需配电变压器提供电源。上电前，变压器不输出电压，故必须设计一个启动电路，使得变压器在上电前或上电过程中高压侧中性点与1组分接头连在一起，变压器投入工作。变压器上电运行低压侧输出电压，控制系统投入工作后，启动电路自动退出。采用蓄电池启动方式，具有电路简单、易实现的优点，但当变压器出厂或停电超过8h后，蓄电池启动方案可靠性较低。利用独立支路交流接触器的常闭触点在变压器上电前将中性点与其中1组分接头连在一起的启动方式，原理简单，但交流接触器的线圈接在变压器低压侧，触点接在高压侧，其耐压无法满足高低压电气隔离的要求，同时上电励磁涌流易损坏触点，导致启动不可靠。
光纤触发启动方案
1.启动总体方案
光纤触发启动总体方案结构主要包括光纤传输电路、触发电路和高压取能供电电路3个部分。
上电前，变压器低压侧无电压，控制系统不工作，光纤中没有光信号传输。触发电路在TRIAC两端电压的作用下发出触发信号，TRIAC导通，变压器高压侧A、B和C三相绕组中性点连在一起，变压器投入工作。有载调压控制系统正常工作后，通过光纤发出使启动功能退出的控制信号，TRIAC截止，启动电路退出工作。
2.光纤传输电路
采用HFBR-1521和HFBR-2521分别作为光信号的发送器和接收器，它们都有标准的接口，便于选择配套光纤。进行实验室模拟试验时，光纤发送器采用电源模块供电，光纤接收器采用耦合取能电源供电。
3.启动电路
反并联晶闸管光纤触发电路实现功能为：得到光信号，反并联晶闸管导通；失去光信号，反并联晶闸管截止。在该电路的基础上，选用TRIAC作为启动电路的控制开关进行TRIAC光纤启动电路的设计。
由于稳压芯片L7805功耗大，不易得到所需+5V直流电源，故可用稳压管替代。三极管所接直流电源不是恒值，导致其工作状态不易控制，故用稳压管得到的+12V替代。而所需启动电路实现的功能恰好与触发电路相反，故增设1个三极管。最终得到的启动电路包括触发电路、耦合取能电路两部分。
为保证可靠性，选取额定电压1600V的TRIAC。由于小型晶闸管耐受电压为800V，考虑电路的安全裕度，采用晶闸管串联的方式提高电路耐压能力。
启动电路作为过渡支路与额定分接开关并联，当负载感性成分较大时，额定分接开关两端电压幅值与流过电流的幅值。若采用过零触发方式，当额定分接开关电流过零截止时，此时加在过渡支路两端的电压有可能超出过零触发电压范围，导致其不能可靠触发导通。因此，本设计采用随机触发方式，以保证过渡支路的可靠触发导通。
要使光纤接收器正常工作，需要解决+5 V 直流电源问题，本设计采用高压自取能方式。根据TRIAC周期性导通与截止的特点，利用短暂截止时加在其两端的交流电压作为直流电源的获取通道。
4.工作过程
触发电路正常工作包括上电触发导通和光纤触发截止2个过程。
其他
二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。
总结
根据TRIAC触发导通及截止条件，设计了一种配电变压器光纤触发启动方案。该方案设计主要包括耦合取能及触发电路两部分，具有如下特点。
a. 通过光纤传输的光信号并采用随机触发方式控制TRIAC的通断，在感性负载较大时保证TRIAC快速导通，同时使配电变压器高压侧与低压控制系统间具有良好的电气隔离效果。
b. 将启动支路与过渡支路相结合，简化电路的同时又可有效抑制配电变压器上电时的励磁涌流。
c. 采用高压耦合取能方式，利用功耗小的稳压管从TRIAC 两端获取所需直流电源，便捷可靠。
d. 当分接头之间电压不同时， 电路拓扑结构不变。
经过实验验证，上电后TRIAC启动机构可靠启动，同时控制系统可以通过光纤信号控制启动机构的工作状态，实现其同时作为过渡支路的功能。在实际应用中，根据具体需要进行公式计算，合理选择所需元件参数，方可实现该启动机构的功能。
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