有载分接开关是变压器的关键零部件之一，是指一种在变压器励磁或负载下操作的、用来改变变压器绕组分接连接位置的调压装置。有载分接开关主要有两大基本功能，分别为在开路情况下选择一个分接头以及在保证不中断负载电流情况下，将功率调换至所选分接头上，从而改变绕组匝数，实现调压目的。

在南方电网西电东送重点工程——溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏同塔双回直流输电工程的受端从西换流站，我国自主研发的首台采用国产有载分接开关的换流变压器成功投运。这标志着我国在高端电力装备研发方面取得重大成果，换流变压器有载分接开关的自主研发生产，对带动相关产业技术升级具有重要意义。

有载分接开关在电力设备中的作用？

根据结构不同，有载分接开关可分为埋入式有载分接开关与分隔式有载分接开关。与无载分接开关相比，有载分接开关具有调整范围大、调压速度快、不影响供用电连续性、随时可调性等特点，主要应用于发电、输电、供电、交通、工矿等领域，对保障国内电力能源供应安全发挥着重要作用。

其中在输电领域，有载分接开关主要应用于超/特高压输电系统中的变压器场景。近年来，在国内风电、光电行业快速发展背景下，超/特高压电网作为风电、光电实现大规模、远距离传输的关键场所，其建设工程项目不断增加，进而带动有载分接开关市场需求持续增长。根据国网特高压部数据显示，截止2021年底，我国已建成“14交18直”共32条特高压工程。

有载分接开关是换流变压器核心设备，其制造难度极大，关键技术一直由德国MR、ABB集团等外资领先企业所垄断。受技术壁垒影响，长期以来，我国有载分接开关全部依赖于进口，加快突破这一“卡脖子”难题成为我国高端电力装备行业发展的迫切需求。

近年来，在需求持续增长驱动以及国家政策大力支持下，本土企业正不断加快有载分接开关研发进程。经过不懈努力，我国企业南方电网成功研制出国内首台额定容量6000kVA、最大电压6000V的大容量换流变有载分接开关，并于西电东送重点工程中成功投运，标志着我国有载分接开关已打破国外企业技术垄断，实现了“从无到有”突破，正式迈入“从有到强”发展阶段，行业未来发展潜力巨大。

时序配合精度堪比机械手表

我国东西部跨度上千公里，西电东送大都采用长距离、大容量、高电压的直流工程进行输电，工程送端和受端站点均要用到重达300多吨的换流变压器这种枢纽设备。而换流变压器有一个关键的部件就是有载分接开关，它是直流输电系统调压稳压的核心部件，也是一个非常精密的机电设备。

“换流变压器有载分接开关好比汽车的自动‘变速箱’，电压调高调低，负荷调多调少，电流调大调小，都要通过它的档位来调节。”南方电网超高压公司生技部副总经理冯鸫说。

据介绍，换流变压器有载分接开关有1000多个零部件，切换次数非常频繁，一年高达6000余次，一次切换包括9个过程，每次动作涉及到400多个零部件的精密配合，而且每个过程的时序配合为毫秒级，动作过程中涉及到电、热、力多场耦合作用，这种时序配合的精度堪比机械手表。

“由于可靠性要求极高，制造难度极大，这项技术一直掌握在外国少数厂家手里。设备维修也受限于外国厂家，一旦发生故障，只能更换同型号的进口产品，订货周期需要三至四个月。”南方电网超高压公司广州局副总经理汪洋说，“近些年来，进口的换流变压器有载分接开关在运行中暴露出了机械开裂、绝缘劣化等重大问题，严重威胁着电网的安全运行。”

历时2年关键技术国产化攻关

为了攻克这一难题，南方电网超高压公司组建了“产学研用”攻关团队，联合产业链上下游企业共同开展“大容量换流变压器用6000kVA有载分接开关”关键技术国产化攻关。面对重重困难，攻关团队做好了充足准备。南方电网超高压公司高级技术专家邓军说：“我们结合多年运维经验，针对进口设备暴露出的绝缘裕度不足、材料选型不合理、电气设计不完善等问题，自主开展精细化建模仿真和真型样机试验验证，逐个攻克难题，一步一步跨过难关。”

团队从200多万种可能的结构中选出36种，再优中选优，并规避国际产权纠纷，最终选出有载分接开关拓扑结构；其次，重点开展核心器件研发包括难度极大的真空灭弧室(又叫真空开关管，是中高电压电力开关的核心部件)。通过3000次性能检测、37万次负载切换、160万次机械寿命、900万次波纹管疲劳等试验，最终研发出真空灭弧室。

经过两年坚持不懈的努力，攻关团队成功研制出中国首台额定容量6000kVA、最大电压6000V、最大额定电流1300A的大容量换流变有载分接开关，实现了“原材料-组部件-整机”全链条的国产制造。27日，该设备在南方电网西电东送重点工程——溪洛渡右岸电站送电广东±500千伏同塔双回直流输电工程的受端从西换流站投运，高压直流输电系统“变速箱”实现了“中国制造”。

“与同类进口的产品相比，国产的换流变压器有载分接开关结构更合理、选材更优良、指标更优异，在现行IEC和国家标准基础上提高了2项试验考核指标，新增了1项性能验证和3项性能摸底试验。经行业权威机构鉴定取得国际领先评价，打破了西方企业的技术垄断，不仅实现了国产化，并且达到了性能更优。”南方电网超高压公司创新部副总经理陈欢说，“设备研制成功，证明了只要给他们机会，国内厂家也可以生产出媲美进口的优质产品。”

据介绍，国产换流变压器有载分接开关的成功研制，将大幅减少工程建设投入，仅从设备成本方面估算，新建一条特高压直流输电工程可节省近4000万元，对提升西电东送主网架设备自主可控水平，带动中国高端电工装备产业链升级，以及保障国家能源电力供应的安全稳定具有十分重要的意义。