在我國的工業(yè)開發(fā)區(qū)、居民小區(qū)以及廣大農(nóng)村，峰谷負荷變化很大，負荷低谷時變壓器接近空載運行，導致變壓器損耗的很大一部分為空載損耗，據(jù)統(tǒng)計，全國變壓器總損耗約占系統(tǒng)發(fā)電量的10%，其中配電變壓器損耗占比約為總損耗的70%“。所以，降低配電變壓器的損耗特別是空載損耗具有十分重要的意義。但普通配電變壓器的容量選擇是個難題，容量若選擇過大，則大馬拉小車，經(jīng)濟效益下降;容量選擇過小，則小馬拉大車，供電可靠性下降。

　　調(diào)容變壓器具有大、小兩個容量，可根據(jù)用電負荷及時改變?nèi)萘浚稍谔岣吖╇娍煽啃缘耐瑫r有效降低空載損耗，是解決上述問題的有效設(shè)備1-71。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一臺S11型大、小容量分別為200kVA與63kV A 的調(diào)容變壓器較同型號普通變壓器每年可節(jié)約電能4725kWh;-臺S11型大、小容量分別為315kV A 與100kV A 的有載調(diào)容變壓器年節(jié)省費用5756.9元;在抽油機井供電的應用場合，采用調(diào)容變壓器可降低空載損耗和負載損耗，提高配電網(wǎng)的功率因數(shù)“，據(jù)統(tǒng)計，30kVA 調(diào)容變壓器給抽油機供電每年可節(jié)省運行費用991元10.1”。

　　近年來，S13-MZT型調(diào)容變壓器較同容量S11型普通配電變壓器損耗更小，根據(jù)容量不同，與S11型調(diào)容變壓器相比，回收期約為4.2 年~5.3 年; 與S13型普通配電變壓器相比，不同容量的回收年限為5.88年~7.26年12.13 調(diào)容變壓器的發(fā)展歷程如表1所示，大致可以分為四代產(chǎn)品。第四代自適應負荷型調(diào)容變壓器構(gòu)成如圖1所示，由配電變壓器本體單元、有載調(diào)容與有載調(diào)壓開關(guān)單元、負荷換相和無功補償?shù)扰涮讍卧约熬C合控制單元等4部分組成。

　　2、調(diào)容調(diào)壓原理

　　2.1、調(diào)容原理

　　調(diào)容變壓器的原理為： 變壓器低壓繞組由少數(shù)線匝I段、多數(shù)線匝線1III段組成。變壓器三相高壓繞組在大容量時接成三角形，小容量時接成星形。大容量時II、III段并聯(lián)再與I段串聯(lián)，小容量時I段全部串聯(lián)。由大容量調(diào)為小容量時，低壓繞組匝數(shù)增加，高壓繞組變?yōu)閅接法，如圖2所示。

　　2.2、調(diào)壓原理

　　調(diào)容變壓器的調(diào)壓原理如圖3 所示，根據(jù)實際電壓情況，當需要調(diào)節(jié)電壓時，通過改變高壓繞組的分接頭位置，使得高壓側(cè)接入電路的繞組匝數(shù)發(fā)生改變實現(xiàn)調(diào)壓

　　2.3、控制器

　　2.4 調(diào)壓開關(guān)發(fā)展歷史

　　國際與國內(nèi)對變壓器調(diào)壓開關(guān)的研究歷史如表2所示，從表2中可見， 調(diào)壓開關(guān)經(jīng)歷了機械式調(diào)壓、真空熄弧調(diào)壓、電力電子開關(guān)調(diào)壓和混合調(diào)壓等技術(shù)發(fā)展過程，從表2可見，國內(nèi)的研究依然落后于國外，但由于配電網(wǎng)發(fā)展的差異性，國外還沒有對有載調(diào)容變壓器開展研究。

　　本文中筆者主要對調(diào)容變壓器調(diào)壓調(diào)容開關(guān)的歷史現(xiàn)狀與趨勢進行綜述分析，包括機械式調(diào)容調(diào)壓開關(guān)、電力電子式調(diào)容調(diào)壓開關(guān)以及混合式調(diào)容調(diào)壓開關(guān)的原理、拓撲以及優(yōu)缺點等。

　　3、機械式調(diào)壓開關(guān)與調(diào)容開關(guān)

　　3.1、調(diào)壓開關(guān)

　　機械式有載分接開關(guān)通過改變變壓器分接頭實現(xiàn)調(diào)壓，主要由切換開關(guān)、分接選擇器和電動機構(gòu)組成，如圖5a所示，圖5中A為切換開關(guān)，B為分接選擇器調(diào)壓過程中，分接選擇器首先不帶電切換到目標分接頭，然后切換開關(guān)動觸頭從當前靜觸頭切換到目標靜觸頭，電動機構(gòu)為切換開關(guān)以及分接選擇器提供動力 假定初始狀態(tài)如圖5a所示，電壓穩(wěn)定于某一值;需要調(diào)壓時，開關(guān)切換到帶有限流電阻的輔助觸頭，如圖5b.、C.、dI 所示;然后切換開關(guān)從輔助觸頭切換到另一主觸頭，如圖5e所示，達到改變分接頭實現(xiàn)調(diào)壓的目的。

　　3.2、調(diào)容開關(guān)

　　調(diào)容變壓器的調(diào)容開關(guān)可根據(jù)負荷情況，通過 驅(qū)動電機將高壓繞組由三角形聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)換為星形聯(lián)結(jié)。低壓繞組由并聯(lián)變?yōu)榇?lián)，實現(xiàn)調(diào)容。文獻1給出一種機械式有載調(diào)容開關(guān)的設(shè)計。如圖6a 所示，調(diào)容開關(guān)整機如圖6b所示，機械部分如圖6： 所示。觸頭切換機構(gòu)如圖6d所示，高壓側(cè)的過渡電阻如圖6e所示。

　　3.3 優(yōu)缺點

　　機械式開關(guān)具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高及損耗低等優(yōu)點。 但存在以下缺點：切換開關(guān)在觸頭分離時，易形成電弧;分接開關(guān)動作速度慢，響應時間長;調(diào)壓時刻不能準確控制。連續(xù)調(diào)擋會造成油溫升高，加速產(chǎn)氣2;調(diào)節(jié)時容易造成滑擋。切換時擋位之間的環(huán)流會造成過電壓，對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊們;需定期對有載調(diào)壓分接開關(guān)的絕緣油進行過濾、更換或添加監(jiān)測裝置。

　　4、電力電子式調(diào)壓與調(diào)容開關(guān)

　　隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展。調(diào)容調(diào)壓變壓器的調(diào)壓開關(guān)也從機械結(jié)構(gòu)變?yōu)殡娏﹄娮釉?a target="_blank">可控硅輔助換流式無弧調(diào)壓開關(guān)、晶閘管和繼電器組成的復合開關(guān)等。

　　4.1、調(diào)壓開關(guān)

　　4.3 優(yōu)缺點

　　電力電子式有載分接開關(guān)具有切換速度快通斷時間可控、調(diào)壓過程無弧等優(yōu)點： 但缺點在于：電力電子器件數(shù)量多，拓撲復雜，對均壓和均流的技術(shù)要求高; 器件通態(tài)損耗高，需冷卻系統(tǒng)長期投入使用，可靠性低;系統(tǒng)性能受電力電子器件特性制約，不同器件特性各異：IGBT反向阻斷電壓低，不能用于雙向阻斷的場合;（TO關(guān)斷門極負脈沖電流峰值高，觸發(fā)電路復雜;I.TT需要專用光源驅(qū)動，成本高，驅(qū)動電路復雜。

　　5 、混合式調(diào)壓開關(guān)

　　5.1、開關(guān)拓撲結(jié)構(gòu)

　　混合式有載調(diào)壓開關(guān)，保留了機械式開關(guān)的分接選擇器和切換開關(guān)，但過渡電路又增加了電力電子器件，通過開斷電力電子器件來輔助機械觸頭完成切換，切換完成后電力電子器件退出載流回路，由機械觸頭完成載流。

　　5.2、優(yōu)缺點

　　混合式開關(guān)具有明顯優(yōu)勢： 采用電力電子器件輔助機械觸頭切換，切換過程無電弧，不會使變壓器絕緣油劣化，增加開關(guān)使用壽命;切換完成后電力電子器件退出載流回路，由機械觸頭載流，降低電力電子器件導通損耗。增強電力電子器件的可靠性，但混合式開關(guān)與電力電子式開關(guān)相比，切換速度較慢。結(jié)構(gòu)復雜。另外，混合式開關(guān)用于調(diào)容變壓器的調(diào)容調(diào)壓開關(guān)的研究與應用還鮮見公開報道。

　　6、結(jié)論

　　調(diào)容變壓器由于容量可隨用電負荷的改變靈活調(diào)整，對降低配電變壓器的損耗、降低線路損耗及減少溫室氣體排放具有非常重要的作用，本文中筆者介紹了調(diào)容調(diào)壓變壓器的發(fā)展歷史，重點討論了機械式、電力電子式和混合式有載調(diào)容、調(diào)壓開關(guān)的工作機理以及優(yōu)缺點，近期來看，混合式開關(guān)應該為研究與實用化的重點，但是從長遠趨勢看，全電力電子器件開關(guān)應該更具有研究前景。