近年来, 有载调压分接开关控制电路的设计已经取得了很大进展。尽管不同生产厂家的开关控制电路结构有所不同, 但相对来说它们还是比较简单的。一般情况下, 电动机朝一个方向转动时为“升压”分接变换, 而朝相反方向转动时为“降压”分接变换。在某些情况下, 可以使用制动器使电动机停止转动;而在另一些情况下, 也可使用电气装置或机械离合器来控制电动机转动。在分接开关动作不同步的情况下, 人们最关心的, 也是最容易出现运行问题的地方是如何进行分接变换以及如何对并联运行的变压器进行控制。据有关统计, 有载分接开关的故障大多反映在机械的故障上, 在110kV及以上变压器分接开关故障中, 机械故障率占93.4%, 电气故障仅占6.6%。
有载分接开关是一种能在励磁状态下变换分接位置的电器装置。有载分接开关调压的基本原理, 就是在变压器绕组中引出若干分接头后, 通过它在不中断负载电流的情况下, 由一个分接头切换到另一个分接头, 来改变有效匝数, 即改变变压器的电压比, 从而实现调压目的。在变换分接头过程中, 必须利用电阻实现过渡, 以限制其过渡时的环流。通常采用电阻式组合型有载分接开关。实际工作中, 电阻限流有载分接开关的结构可分为3个部分, 即切换开关、选择开关、操作结构。这些中的哪一部分出现问题都会直接影响变压器的正常运行。
(1) 紧固件松脱的故障及其诊断。对于电阻过渡的高速转换有载分接开关, 紧固件锁固与否直接影响其工作可靠性。有载分接开关在变换操作的过程中, 切换机构的动、定触头系统在快速机构储能释放后以快速相遇而闭合撞击, 并发生机械振动 (机械振动频率为500Hz左右) 。同时, 分接开关还受到变压器电磁振动的影响。此时, 连接传动构件和导电部件的紧固件若选用不当 (如采用4.8级普通螺栓和普通螺母) 或防松措施不力 (止退垫片未锁好) 时, 会受这些机械振动与电磁振动共同的作用, 开始松退或甚至脱落, 严重威胁分接开关工作的安全性和可靠性。
(2) 快速机构的动作故障及其诊断。快速机构是使切换开关或选择开关按照预定的速度和程序进行快速切换的执行机构, 可以视为切换开关或选择开关的“心脏”。分接开关的技术性能指标常常取决于快速机构的性能。快速机构的动作故障包括机构不切换、属于机械故障, 其结果轻则烧毁过渡电阻, 成变压器事故。切换过快或过慢和切换失败等故障, 这些故障都重则烧毁有载分接开关的触头系统, 甚至往往构快速机构一旦释放, 必须毫不停顿地到达终点, 在几十万次的变换操作中, 一次也不许失败, 否则将会产生过渡触头桥接时间过长而烧毁过渡电阻器的严重事故。快速机构决不允许出现不切换故障。
(1) 紧固件松动引发的电气故障。定触头特别是定弧触头的绝缘支座的引坡 (动弧触头滚入或切入的引桥) 的设计, 理论上完全能承受来自切线方向的切换力。由于早期的复合式分接开关定弧触头的绝缘支座的背面没有设置销钉等止退固定装置, 一旦紧固定弧触头的螺纹或螺母出现松动, 动弧触头的切换力作用在引坡的侧面上, 每次撞击时支座的位置就会变动, 并造成的歪斜。也就是说随着切换次数的增加, 不仅绝缘支座的引坡易断裂, 而且变形歪斜达到一定程度会导致动作卡刹。这在有些仿V型200、500A规格和SYJZZ型复合式选择开关上容易出现。
(2) 有载分接开关在运行中要经受电 (电场) 、热和力的三种破坏势力。这三种破坏势力对分接开关状态的影响分别称为电致变态、热致变态和力致变态。当破坏势力得逞, 引起状态质变, 就会形成电气故障, 它包括热的故障、电的故障和形变的故障。热的故障通常指分接开关触头接触不良, 接触电阻逐渐增大, 局部过热、温度升高。根据其严重程度, 热性故障常常为被分为轻度过热 (一般低于150℃) 、低温过热 (150～300℃) 、中温过热 (300～700℃) 、高温过热 (一般高于700℃) 四种故障情况。电的故障通常指分接开关内部在高电场强度的作用下, 造成绝缘性能下降或劣化的故障, 根据放电的能量密度不同, 电故障又分为局部放电、火花放电和高能电弧放电三种故障类型。形变的故障通常指分接开关在通过短路电流情况下, 载流导体或传动构件在承受巨大电动力的作用下, 产生的永久的机械变形与损坏或触头斥开而产生的熔焊与烧毁。
(1) 加速SYXZ型、C型或D型老式有载分接开关淘汰。从上述事故实例反映这类老式分接开关在设计上存在有不合理性, 结构性能比较落后, 运行的故障率较高, 属于淘汰型的产品, 目前电网上已采用这类老式 (含D型) 的分接开关, 在检修和使用上无价值时, 应以性能较好的分接开关来更换。
(2) 仿M型分接选择器防止故障措施。从上述事故实例反映, 仿M型分接选择器主要存在绝缘板条开裂和机械强度不足;随着绝缘水平等级的升高, 笼式结构刚度不足, 容易受力变形, 引发动触头合上不到位等缺陷。 (1) 加强笼式绝缘板条的机械强度。采用高强度环氧玻璃丝挤拉杆来替代原3020酚醛层压纸板, 彻底解决层压板条在使用中分层开裂的缺陷, 大幅度地提高机械强度、介电性能。 (2) 加强动触头支架的机械强度和刚度。分接选择器动触头支架增加其加强筋, 并且增强尼龙材质中玻璃丝含量增至30%, 大幅度提高触头支架的机械强度和刚度。 (3) 分接选择器笼式结构的刚性。CM型D级分接选择器轴向尺寸长, 刚性差, 其笼子中部增一绝缘支撑环, 能防止绝缘板条向内变形阻滞动触桥的运动或向选择器动触头支架外变形可能造成动定触头接触不良;同时大大提高分接选择器笼子刚性, 减少笼子受外部引线拉力而引起扭曲变形, 动定触头闭合到位, 提高分接选择器触头工作可靠性。·
摘要：有载分接开关性能是由机械性能和电气性能来保证的。机械性能和电气性能是相互联系的整体, 两者缺一不可。一旦分接开关机械出现故障, 往往导致分接开关二次突发的电气故障。本文主要探讨电力变压器有载分接开关在电力性能和机械性能方面存在的故障及检修要点。
关键词：电力变压器,有载分接开关,故障
[1] 张德明.变压器分接开关状态监测与故障诊断[M].北京:中国电力出版社, 2008.
[2] 周婧婧.基于故障树分析的电力变压器可靠性评估方法研究[D].重庆:重庆大学, 2009.
[3] 付有国.变压器有载分接开关的运行维护[J].农村电工, 2011 (10) .
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