電力變壓器有載分接開關的故障分析

許志軍

摘要：有載分接開關性能是由機械性能和電氣性能來保證的。機械性能和電氣性能是相互聯(lián)系的整體，兩者缺一不可。一旦分接開關機械出現故障，往往導致分接開關二次突發(fā)的電氣故障。本文主要探討電力變壓器有載分接開關在電力性能和機械性能方面存在的故障及檢修要點。

關鍵詞：電力變壓器有載分接開關故障

中圖分類號：TM403.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0136-01

近年來，有載調壓分接開關控制電路的設計已經取得了很大進展。盡管不同生產廠家的開關控制電路結構有所不同，但相對來說它們還是比較簡單的。一般情況下，電動機朝一個方向轉動時為“升壓”分接變換，而朝相反方向轉動時為“降壓”分接變換。在某些情況下，可以使用制動器使電動機停止轉動；而在另一些情況下，也可使用電氣裝置或機械離合器來控制電動機轉動。在分接開關動作不同步的情況下，人們最關心的，也是最容易出現運行問題的地方是如何進行分接變換以及如何對并聯(lián)運行的變壓器進行控制。據有關統(tǒng)計，有載分接開關的故障大多反映在機械的故障上，在110kV及以上變壓器分接開關故障中，機械故障率占93.4%，電氣故障僅占6.6%。

1 有載分接開關工作原理

有載分接開關是一種能在勵磁狀態(tài)下變換分接位置的電器裝置。有載分接開關調壓的基本原理，就是在變壓器繞組中引出若干分接頭后，通過它在不中斷負載電流的情況下，由一個分接頭切換到另一個分接頭，來改變有效匝數，即改變變壓器的電壓比，從而實現調壓目的。在變換分接頭過程中，必須利用電阻實現過渡，以限制其過渡時的環(huán)流。通常采用電阻式組合型有載分接開關。實際工作中，電阻限流有載分接開關的結構可分為3個部分，即切換開關、選擇開關、操作結構。這些中的哪一部分出現問題都會直接影響變壓器的正常運行。

2有載分接開關目前使用中存在的問題

2.1 機械故障

（1）緊固件松脫的故障及其診斷。對于電阻過渡的高速轉換有載分接開關，緊固件鎖固與否直接影響其工作可靠性。有載分接開關在變換操作的過程中，切換機構的動、定觸頭系統(tǒng)在快速機構儲能釋放后以快速相遇而閉合撞擊，并發(fā)生機械振動（機械振動頻率為500Hz左右）。同時，分接開關還受到變壓器電磁振動的影響。此時，連接傳動構件和導電部件的緊固件若選用不當（如采用4.8級普通螺栓和普通螺母）或防松措施不力（止退墊片未鎖好）時，會受這些機械振動與電磁振動共同的作用，開始松退或甚至脫落，嚴重威脅分接開關工作的安全性和可靠性。

（2）快速機構的動作故障及其診斷。快速機構是使切換開關或選擇開關按照預定的速度和程序進行快速切換的執(zhí)行機構，可以視為切換開關或選擇開關的“心臟”。分接開關的技術性能指標常常取決于快速機構的性能。快速機構的動作故障包括機構不切換、屬于機械故障，其結果輕則燒毀過渡電阻，成變壓器事故。切換過快或過慢和切換失敗等故障，這些故障都重則燒毀有載分接開關的觸頭系統(tǒng)，甚至往往構快速機構一旦釋放，必須毫不停頓地到達終點，在幾十萬次的變換操作中，一次也不許失敗，否則將會產生過渡觸頭橋接時間過長而燒毀過渡電阻器的嚴重事故。快速機構決不允許出現不切換故障。

2.2 電氣故障

（1）緊固件松動引發(fā)的電氣故障。定觸頭特別是定弧觸頭的絕緣支座的引坡（動弧觸頭滾入或切入的引橋）的設計，理論上完全能承受來自切線方向的切換力。由于早期的復合式分接開關定弧觸頭的絕緣支座的背面沒有設置銷釘等止退固定裝置，一旦緊固定弧觸頭的螺紋或螺母出現松動，動弧觸頭的切換力作用在引坡的側面上，每次撞擊時支座的位置就會變動，并造成的歪斜。也就是說隨著切換次數的增加，不僅絕緣支座的引坡易斷裂，而且變形歪斜達到一定程度會導致動作卡剎。這在有些仿V型200、500A規(guī)格和SYJZZ型復合式選擇開關上容易出現。

（2）有載分接開關在運行中要經受電（電場）、熱和力的三種破壞勢力。這三種破壞勢力對分接開關狀態(tài)的影響分別稱為電致變態(tài)、熱致變態(tài)和力致變態(tài)。當破壞勢力得逞，引起狀態(tài)質變，就會形成電氣故障，它包括熱的故障、電的故障和形變的故障。熱的故障通常指分接開關觸頭接觸不良，接觸電阻逐漸增大，局部過熱、溫度升高。根據其嚴重程度，熱性故障常常為被分為輕度過熱（一般低于150℃）、低溫過熱（150～300℃）、中溫過熱（300～700℃）、高溫過熱（一般高于700℃）四種故障情況。電的故障通常指分接開關內部在高電場強度的作用下，造成絕緣性能下降或劣化的故障，根據放電的能量密度不同，電故障又分為局部放電、火花放電和高能電弧放電三種故障類型。形變的故障通常指分接開關在通過短路電流情況下，載流導體或傳動構件在承受巨大電動力的作用下，產生的永久的機械變形與損壞或觸頭斥開而產生的熔焊與燒毀。

3電力變壓器有載分接開關故障的防止措施

（1）加速SYXZ型、C型或D型老式有載分接開關淘汰。從上述事故實例反映這類老式分接開關在設計上存在有不合理性，結構性能比較落后，運行的故障率較高，屬于淘汰型的產品，目前電網上已采用這類老式（含D型）的分接開關，在檢修和使用上無價值時，應以性能較好的分接開關來更換。

（2）仿M型分接選擇器防止故障措施。從上述事故實例反映，仿M型分接選擇器主要存在絕緣板條開裂和機械強度不足；隨著絕緣水平等級的升高，籠式結構剛度不足，容易受力變形，引發(fā)動觸頭合上不到位等缺陷。①加強籠式絕緣板條的機械強度。采用高強度環(huán)氧玻璃絲擠拉桿來替代原3020酚醛層壓紙板，徹底解決層壓板條在使用中分層開裂的缺陷，大幅度地提高機械強度、介電性能。②加強動觸頭支架的機械強度和剛度。分接選擇器動觸頭支架增加其加強筋，并且增強尼龍材質中玻璃絲含量增至30%，大幅度提高觸頭支架的機械強度和剛度。③分接選擇器籠式結構的剛性。CM型D級分接選擇器軸向尺寸長，剛性差，其籠子中部增一絕緣支撐環(huán)，能防止絕緣板條向內變形阻滯動觸橋的運動或向選擇器動觸頭支架外變形可能造成動定觸頭接觸不良；同時大大提高分接選擇器籠子剛性，減少籠子受外部引線拉力而引起扭曲變形，動定觸頭閉合到位，提高分接選擇器觸頭工作可靠性。·

參考文獻

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