變壓器有載分接開關(guān)故障分析與維護

李勇明

福建省電力有限公司三明電業(yè)局，福建三明 365000

在電力系統(tǒng)中電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量重要指標之一。電力系統(tǒng)負荷波動較大，會引起系統(tǒng)電壓大幅波動，為穩(wěn)定電網(wǎng)的電壓，提高電壓質(zhì)量，最有效的措施是用有載開關(guān)進行電壓調(diào)整。有載調(diào)開關(guān)作為變壓器的重要組件，它的穩(wěn)定性、可靠性直接影響變壓器安全穩(wěn)定運行，影響整個電力系統(tǒng)電網(wǎng)電壓質(zhì)量水平。有載調(diào)開是變壓器中，唯一能夠運動的主要組件，調(diào)壓切換頻繁，發(fā)生滲漏油、拒動等異常、故障幾率較高，在變壓器的總故障中所占比例較高。因此，做好有載分接開關(guān)的日常檢修、維護工作，提高有載分接開關(guān)健康水平，確保有載分接開關(guān)安全穩(wěn)定運行顯得非常重要。

1 有載分接開關(guān)的種類和切換原理

1.1 有載分接開關(guān)的種類

有載分接開關(guān)一般按過渡形式分為電抗式和電阻式有載開關(guān)；按結(jié)構(gòu)形式分為復(fù)合式有載開關(guān)和組合式有載開關(guān)；按有載開關(guān)絕緣介質(zhì)分為油浸式有載開關(guān)，真空有載開關(guān)，油浸式真空有載開關(guān)。目前在我國使用比較廣泛的是電阻式有載分接開關(guān)，一般由過渡電路、選擇電路和調(diào)壓電路三個部分組成。過渡電路是跨接于分接間串接電阻的電路，對應(yīng)機構(gòu)是切換開關(guān)或選擇開關(guān)；選擇電路是為選擇繞組分接頭所設(shè)計的一套電路，對應(yīng)的機構(gòu)是分接選擇器；調(diào)壓電路是變壓器繞組調(diào)壓時所形成的電路，有載調(diào)壓電路分為基本調(diào)壓電路、三相調(diào)壓電路、工業(yè)變壓器調(diào)壓電路、自耦調(diào)壓電路等。

組合式有載開關(guān)（電阻式）

復(fù)合式有載開關(guān)（電阻式）

1.2 有載分接開關(guān)的切換原理

電阻式有載分接開關(guān)一般采用的是電阻過渡的原理，能夠在變壓器勵磁或負載情況下改變變壓器的匝數(shù)比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。因此他需要滿足兩個基本的要求：1）當(dāng)在分解變換的時候，先要保證分接過程中不能夠出現(xiàn)短路的情況；2）是在分解變換的時候，要保證負荷電流能夠連續(xù)性的通過，不能夠出現(xiàn)電流斷開的情況。所以在有載分接的過程當(dāng)中必定會出現(xiàn)某一時刻同時橋接兩個分接的情況，以保證負荷電流能夠連續(xù)性，當(dāng)處在橋接的兩個分接間的時候，必須以串聯(lián)的方式加入電阻，從而來限制循環(huán)電流過高，確保不會出現(xiàn)分接間短路的情況，這樣，就能夠保證有載分接開關(guān)可以從上一個分接過渡到下一個分接。

電阻型有載分接開關(guān)工作原理圖

2 常見故障分析及采取的相應(yīng)措施

目前采取對于有載分接開關(guān)內(nèi)部缺陷處理最直接的辦法是吊芯檢查，但在吊芯檢查之前可以通過其他的技術(shù)手段先進行分析，如：波形的測試。

當(dāng)分接開關(guān)處于切換的時候，它的電阻值隨著時間的增加時有規(guī)律的變化的，我們可以通過這一變化采用波形來記錄，并測試出動作的參數(shù)來與設(shè)計的參數(shù)作為比較，就可以判定出分接開關(guān)是否存在著動作異常的情況，抗電阻式的過渡波形圖如下：

L是總的切換時間，一般在35～50ms。是分開側(cè)主觸頭打開一直到閉合側(cè)電弧觸頭過渡閉合所使用的時間，這段時間給分開觸頭的熄弧提供了時間，打開主觸頭的瞬間，它的兩個觸頭會產(chǎn)生電弧，如果它們之間的斷口不夠大電弧就會重燃，反之就熄滅，當(dāng)電流在一次過電流熄滅的時候，因為電流在觸頭斷開的時候相位是隨機的，所以就需要在所需要的時間不的小于10ms，這樣就能夠確保至少有一個電流通過零狐的時候能夠熄滅，它是分開側(cè)的電弧觸頭與閉合側(cè)的電弧觸頭同時接通所需的時間，它的要求時間一般在3ms～7ms之間，這個時候有2個電阻是過渡并聯(lián)的，因此它的阻值是前一過程的一半。

1）分接開關(guān)連動的原因和采取的措施

分接開關(guān)連動指的是發(fā)出了一個指令，不受控制的重復(fù)完成一個分接變換。造成這種現(xiàn)象的因素有許多，如交流接觸器存在著不當(dāng)?shù)闹甘緞幼骰蝽樞蜷_關(guān)的故障、交流接觸器存在油污現(xiàn)象或剩磁也易造成失電延時，都是造成分接開關(guān)連動的原因。而分接箱內(nèi)部的交流接觸器和微動開關(guān)的不可靠都，及在切換開關(guān)的地方有著螺絲松動及固定螺釘止動片的部分不夠長等這些原因也很有可能會造成分接開關(guān)出現(xiàn)連動現(xiàn)象。

8點了，營業(yè)部里的人陸續(xù)來上班了，大家都像往常一樣打著招呼，可大家都覺得彼此的眼神和話語里好像多了些內(nèi)容，到底是什么內(nèi)容，大家都不好說，也不能說。

對于這一類情況，一般采取的措施是先檢查交流接觸器是否存在著卡滯或是延時的現(xiàn)象，查看順序開關(guān)的動作是否出現(xiàn)了失誤，將各個器件調(diào)整歸位，或者是采用較小的剩余磁通量的交流接觸器及形成一套回路串入到你電容中、交流接觸器上的油污和其它雜質(zhì)應(yīng)該要及時的清除、對于出現(xiàn)了松動的螺釘應(yīng)該要進行及時的調(diào)整和固定，或是采取及時的更換。

2）切換開關(guān)出現(xiàn)拒動的原因和采取的措施

切換開關(guān)在分接開關(guān)中就相當(dāng)于人得心臟一樣，因此在切換開關(guān)拒動方面應(yīng)該要全面仔細的查找原因，首先檢查在快速機構(gòu)的彈簧拉力過大將其拉斷或者是拉力過小而出現(xiàn)拒動，其次是切換開關(guān)的軟連線出現(xiàn)了松散的現(xiàn)象或者是開關(guān)沒有裝置防爆的裝置而出現(xiàn)拒動。并且在切換開關(guān)的中心軸與油室的底盤密封性太嚴密，出現(xiàn)開關(guān)插不到位的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)了切換開關(guān)拒動的現(xiàn)象。

當(dāng)分接開關(guān)出現(xiàn)拒動現(xiàn)象的時候，要有針對性的進行解決，對于電動機構(gòu)沒有與分解開關(guān)連接好，像是閉鎖的開關(guān)觸頭沒連通、彈簧片未復(fù)位的情況，查看是否是選擇開關(guān)的定觸頭與動觸頭之間的接觸不良而造成的分接開關(guān)的拒動，如果是在變壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了正、反兩個方向都拒動，則就重點檢查手搖的閉鎖開關(guān)是否復(fù)位或是與開關(guān)的觸點是否接觸良好、有無電源操作、檢查三相電源是否在正常工作。如果是切換開關(guān)出現(xiàn)了不切換或者是延時的情況，應(yīng)從儲能的拉力減弱、疲勞、斷裂或者是機械卡死等方面找原因，應(yīng)檢修傳動機械或調(diào)換拉簧，更換掉那些失去工作作用的部件。

3）分接開關(guān)出現(xiàn)越限的故障和采取的措施

分接開關(guān)越限指的是電氣限位裝置失去了作用，出現(xiàn)的情況可能是在器械中出現(xiàn)了限位釘因生銹而失去了功能、不能夠阻止傳動軸的連續(xù)轉(zhuǎn)動，都可能會造成分接開關(guān)越限。還有可能是定位塊的高度不夠，即使是達到了極限，也不能夠斷開電氣限位開關(guān)，這也可能會造成開關(guān)越限。

先用手對定位塊的上、下限進行合理的調(diào)整，查看變壓系統(tǒng)中的指示燈與分接位置的狀態(tài)是否一致，如果出現(xiàn)了不一致的情況，就表明了在有載變壓器中分接開關(guān)與電動結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了連接問題，如果出現(xiàn)這類情況，應(yīng)該將分接頭搖至中間再來進行電動調(diào)壓。

4）內(nèi)觸頭發(fā)熱應(yīng)采取的措施

切換開關(guān)觸頭之間由于調(diào)壓的頻繁會存在著嚴重的電腐蝕、機械磨損、觸頭污染，而對于那些負荷電流相對較大的變壓器而言，會產(chǎn)生較大的電流，電流熱效應(yīng)也會越明顯，使得彈簧的彈性變?nèi)?，會降低切換開關(guān)兩觸頭之間的接觸壓力，又由于熱效應(yīng)的產(chǎn)生會出現(xiàn)接觸電阻增大，會使得觸頭之間的發(fā)熱量增大。在發(fā)熱的作用下會加劇觸頭之間的化學(xué)反應(yīng)使得觸頭表面氧化腐蝕或機械變形，并形成惡性循環(huán)，使得切換開關(guān)損壞。

在使用之前需要對開關(guān)分接的各個位置進行直流電阻的測試，吊罩檢修時應(yīng)檢查觸頭鍍層是否接觸良好，在來對接觸電阻進行測量。一般為除去油污或氧化膜的影響，每年檢修時應(yīng)對分接開關(guān)的每個位置進行多次的轉(zhuǎn)檔，使觸頭之間接觸良好。

5）過渡電阻斷開和松動和采取的措施

過渡電阻如果出現(xiàn)了松動或者是斷開的情況，易會對變壓器造成實質(zhì)性的損壞。因為當(dāng)電阻在已燒斷的時候在進行帶負荷切換，不僅會出現(xiàn)負載電流間斷，并且會在動靜觸頭斷開口間及過渡電阻的斷口上出現(xiàn)全部相電壓。這產(chǎn)生的強大電壓不但會把電阻的斷口擊穿，還會使得一旦動靜觸頭斷開的時候，會產(chǎn)生強大的電弧，產(chǎn)生的電弧會使得在變換的兩分接頭間短路，出現(xiàn)高壓繞組分接線段短路燒毀。以此同時，因為產(chǎn)生了巨大的電弧，熱量會急劇增大會將開關(guān)油室的油迅速分解而產(chǎn)生大量的氣體。如果這些氣體不能通過安全裝置及時排出的話，會使開關(guān)出現(xiàn)破損。電弧產(chǎn)生的能量甚至還能夠使開關(guān)絕緣筒燒壞，使其開關(guān)無法修復(fù)。

對過渡電阻的檢查應(yīng)加強：

（1）當(dāng)變壓器要運行出場或是在檢修之后，必須過渡電阻進行全面細致的檢查，查看電阻絲的材料有著機械的破損、及電阻是否存在松動的情況，從而避免因為切換時局部產(chǎn)生過大的熱量而使其燒斷；

（2）當(dāng)有載開關(guān)的運行年齡在兩年以上或是有著兩萬次以上的切換，就需要對過渡電阻的材質(zhì)進行細致的檢查，查看電阻是否變值或是材質(zhì)變脆，是否會松動。進行過渡電阻試驗（必須測量弧觸頭與主觸頭之間的值）不允許大于正負10%誤差；

（3）如果在運行的時候出現(xiàn)了比電壓器額定電流大兩倍以上的大電流下進行切換，就一定的對過渡電阻進行檢查，查看它是否被燒毀；

（4）如果有載開關(guān)出現(xiàn)了不切換的情況，出現(xiàn)的原因可能是傳動系統(tǒng)損壞、快速機構(gòu)的主彈簧因疲勞或斷裂而不工作、限位失靈、機械卡死、傳動系統(tǒng)損壞等。都會使開關(guān)切換程序時間延長超過規(guī)定值或中途切換失敗甚至是不能切換，對過渡電阻就必須查看其是否燒毀。

6）切換開關(guān)油室滲漏油和采取的措施

在變壓器中切換開關(guān)油室是一個獨立的油箱。在運行的時候，在變壓器的本體中油室中的油一定不能進入，因為切換開關(guān)運行時產(chǎn)生的電弧會使得油室中油質(zhì)變差，這種油是不能夠進入變壓器本體，只能在切換開關(guān)油室中使用。若進入變壓器本體，本體油中將出現(xiàn)氫、乙炔等含量且會不斷增長甚至超標，會對變壓器內(nèi)部油中色譜的分析產(chǎn)生嚴重的影響，對變壓器的內(nèi)部故障分析帶來嚴重的混淆。而引起切換開關(guān)油室滲漏油的原因主要有以下幾個方面：

（1）有載分接開關(guān)油箱底部放油閥門未緊固，致使有載分接開關(guān)油箱中的油與變壓器本體中的油相互混合；

（2）兩油箱之間的裝配工藝不佳或密封材料不良。油室滲漏油經(jīng)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是由于因膠墊沒有選擇合適的尺寸，壓縮后無余量，膠墊根本起不到作用。并且，在有載分接開關(guān)油箱上本體油箱預(yù)留孔出現(xiàn)錯位或是油箱絕緣筒邊緣被壓裂而出現(xiàn)缺口，使得密封更加困難，而出現(xiàn)了滲漏油；

（3）中心傳動軸油封不嚴。 采取的措施：應(yīng)首先把切換開關(guān)從有載開關(guān)油室吊出，把油室中的絕緣油抽干，并用清理干凈，查找滲漏點，一般分接引線螺栓、轉(zhuǎn)軸等密封處容易發(fā)生滲漏；再有針對性地進行處理。

7）直流電阻不合格的原因及具體措施

（1）變壓器直流電阻三相阻值超差都不大，這個情況引起的原因可能是有載開關(guān)觸頭油膜或氧化膜造成的。有載開關(guān)應(yīng)先操作10個循環(huán)，再進行試驗，以解決有載開關(guān)氧化膜問題；必要時吊出有載開關(guān)打磨主動觸頭。

（2）變壓器個別檔位直流電阻不合格。由于在故障點沒有公用位置，我們通過分析可以對判斷開關(guān)的個別靜觸頭部位存在問題：如開關(guān)的動靜鋤頭接觸存在問題、個別靜觸頭有問題、個別動觸頭有問題；（3）組合式有載分接開關(guān)某一相單數(shù)或雙數(shù)不合格或直流電阻不合格。這類問題要對導(dǎo)電回路上的公用連接點進行具體的分析，找到問題出現(xiàn)的源頭進行排除，檢查的步驟也是從易到難，先對引線在主變引出套管接頭處是否存在異?；蛩蓜舆M行檢查。再來對開關(guān)本身接觸情況進行細致的檢查（如動靜觸頭接觸不好、輸出觸頭未固定好、主動觸頭本身阻值大等）。

3 結(jié)論

有載分接開關(guān)作為變壓器中唯一能夠運動的主要部件，運行中時有發(fā)生切換開關(guān)拒動、分接開關(guān)出現(xiàn)越限、觸頭發(fā)熱、過渡電阻斷開、切換開關(guān)油室滲漏油等故障，對于有載分接開關(guān)的檢修、維護工作應(yīng)該特別的重視，提高載分接開關(guān)健康水平，確保變壓器安全、穩(wěn)定運行，提高電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量。

[1]程安峰.變壓器分接開關(guān)的實用技術(shù)[J].中國水利水電出版社，2005，2.

[2]王世閣.有載分接開關(guān)中常見的故障分析[J].中國電力出版社，2004，3.

[3]張德明.變壓器分接開關(guān)選型與使用[J].中國電力出版社，2006，1.