變壓器有載分接開關故障分析與維護

李勇明

福建省電力有限公司三明電業局，福建三明 365000

在電力系統中電壓質量是電能質量重要指標之一。電力系統負荷波動較大，會引起系統電壓大幅波動，為穩定電網的電壓，提高電壓質量，最有效的措施是用有載開關進行電壓調整。有載調開關作為變壓器的重要組件，它的穩定性、可靠性直接影響變壓器安全穩定運行，影響整個電力系統電網電壓質量水平。有載調開是變壓器中，唯一能夠運動的主要組件，調壓切換頻繁，發生滲漏油、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，做好有載分接開關的日常檢修、維護工作，提高有載分接開關健康水平，確保有載分接開關安全穩定運行顯得非常重要。

1 有載分接開關的種類和切換原理

1.1 有載分接開關的種類

有載分接開關一般按過渡形式分為電抗式和電阻式有載開關；按結構形式分為復合式有載開關和組合式有載開關；按有載開關絕緣介質分為油浸式有載開關，真空有載開關，油浸式真空有載開關。目前在我國使用比較廣泛的是電阻式有載分接開關，一般由過渡電路、選擇電路和調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，對應機構是切換開關或選擇開關；選擇電路是為選擇繞組分接頭所設計的一套電路，對應的機構是分接選擇器；調壓電路是變壓器繞組調壓時所形成的電路，有載調壓電路分為基本調壓電路、三相調壓電路、工業變壓器調壓電路、自耦調壓電路等。

組合式有載開關（電阻式）

復合式有載開關（電阻式）

1.2 有載分接開關的切換原理

電阻式有載分接開關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比，實現電壓調整。因此他需要滿足兩個基本的要求：1）當在分解變換的時候，先要保證分接過程中不能夠出現短路的情況；2）是在分解變換的時候，要保證負荷電流能夠連續性的通過，不能夠出現電流斷開的情況。所以在有載分接的過程當中必定會出現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性，當處在橋接的兩個分接間的時候，必須以串聯的方式加入電阻，從而來限制循環電流過高，確保不會出現分接間短路的情況，這樣，就能夠保證有載分接開關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工作原理圖

2 常見故障分析及采取的相應措施

目前采取對于有載分接開關內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手段先進行分析，如：波形的測試。

當分接開關處于切換的時候，它的電阻值隨著時間的增加時有規律的變化的，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來與設計的參數作為比較，就可以判定出分接開關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。是分開側主觸頭打開一直到閉合側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，它是分開側的電弧觸頭與閉合側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個電阻是過渡并聯的，因此它的阻值是前一過程的一半。

1）分接開關連動的原因和采取的措施

分接開關連動指的是發出了一個指令，不受控制的重復完成一個分接變換。造成這種現象的因素有許多，如交流接觸器存在著不當的指示動作或順序開關的故障、交流接觸器存在油污現象或剩磁也易造成失電延時，都是造成分接開關連動的原因。而分接箱內部的交流接觸器和微動開關的不可靠都，及在切換開關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出現連動現象。

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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象，查看順序開關的動作是否出現了失誤，將各個器件調整歸位，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應該要及時的清除、對于出現了松動的螺釘應該要進行及時的調整和固定，或是采取及時的更換。

2）切換開關出現拒動的原因和采取的措施

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

當分接開關出現拒動現象的時候，要有針對性的進行解決，對于電動機構沒有與分解開關連接好，像是閉鎖的開關觸頭沒連通、彈簧片未復位的情況，查看是否是選擇開關的定觸頭與動觸頭之間的接觸不良而造成的分接開關的拒動，如果是在變壓系統中出現了正、反兩個方向都拒動，則就重點檢查手搖的閉鎖開關是否復位或是與開關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。如果是切換開關出現了不切換或者是延時的情況，應從儲能的拉力減弱、疲勞、斷裂或者是機械卡死等方面找原因，應檢修傳動機械或調換拉簧，更換掉那些失去工作作用的部件。

3）分接開關出現越限的故障和采取的措施

分接開關越限指的是電氣限位裝置失去了作用，出現的情況可能是在器械中出現了限位釘因生銹而失去了功能、不能夠阻止傳動軸的連續轉動，都可能會造成分接開關越限。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，這也可能會造成開關越限。

先用手對定位塊的上、下限進行合理的調整，查看變壓系統中的指示燈與分接位置的狀態是否一致，如果出現了不一致的情況，就表明了在有載變壓器中分接開關與電動結構出現了連接問題，如果出現這類情況，應該將分接頭搖至中間再來進行電動調壓。

4）內觸頭發熱應采取的措施

切換開關觸頭之間由于調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，會產生較大的電流，電流熱效應也會越明顯，使得彈簧的彈性變弱，會降低切換開關兩觸頭之間的接觸壓力，又由于熱效應的產生會出現接觸電阻增大，會使得觸頭之間的發熱量增大。在發熱的作用下會加劇觸頭之間的化學反應使得觸頭表面氧化腐蝕或機械變形，并形成惡性循環，使得切換開關損壞。

在使用之前需要對開關分接的各個位置進行直流電阻的測試，吊罩檢修時應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，每年檢修時應對分接開關的每個位置進行多次的轉檔，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

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

對過渡電阻的檢查應加強：

（1）當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生過大的熱量而使其燒斷；

（2）當有載開關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進行細致的檢查，查看電阻是否變值或是材質變脆，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）如果有載開關出現了不切換的情況，出現的原因可能是傳動系統損壞、快速機構的主彈簧因疲勞或斷裂而不工作、限位失靈、機械卡死、傳動系統損壞等。都會使開關切換程序時間延長超過規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）切換開關油室滲漏油和采取的措施

在變壓器中切換開關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，因為切換開關運行時產生的電弧會使得油室中油質變差，這種油是不能夠進入變壓器本體，只能在切換開關油室中使用。若進入變壓器本體，本體油中將出現氫、乙炔等含量且會不斷增長甚至超標，會對變壓器內部油中色譜的分析產生嚴重的影響，對變壓器的內部故障分析帶來嚴重的混淆。而引起切換開關油室滲漏油的原因主要有以下幾個方面：

（1）有載分接開關油箱底部放油閥門未緊固，致使有載分接開關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。油室滲漏油經發現大多數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，在有載分接開關油箱上本體油箱預留孔出現錯位或是油箱絕緣筒邊緣被壓裂而出現缺口，使得密封更加困難，而出現了滲漏油；

（3）中心傳動軸油封不嚴。 采取的措施：應首先把切換開關從有載開關油室吊出，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、轉軸等密封處容易發生滲漏；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觸頭油膜或氧化膜造成的。有載開關應先操作10個循環，再進行試驗，以解決有載開關氧化膜問題；必要時吊出有載開關打磨主動觸頭。

（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的個別靜觸頭部位存在問題：如開關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某一相單數或雙數不合格或直流電阻不合格。這類問題要對導電回路上的公用連接點進行具體的分析，找到問題出現的源頭進行排除，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常或松動進行檢查。再來對開關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 結論

有載分接開關作為變壓器中唯一能夠運動的主要部件，運行中時有發生切換開關拒動、分接開關出現越限、觸頭發熱、過渡電阻斷開、切換開關油室滲漏油等故障，對于有載分接開關的檢修、維護工作應該特別的重視，提高載分接開關健康水平，確保變壓器安全、穩定運行，提高電力系統電壓質量。

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