變壓器有載分接開關故障分析

張星

摘 要：近年來，隨著我國社會經濟的快速發展，人們提高了對用電的需求，由此對供電可靠性和經濟性的要求逐漸提高。通過有載調壓變壓器的使用，在一定程度可以以實際需求為依據對復合潮流進行有效調節，以此有助于電壓質量的改善。有載分接開關是組成有載調壓變壓器的重要部分，也是變壓器回路中唯一運動部件，因此大大增加了故障的發生率。同時機械和電氣性能有助于保障電壓器的性能，二者的聯系十分密切，具有一定的整體性，一旦分接開關機械產生故障，則極易誘發分接開關的電氣故障。因此，強化對變壓器有載分接開關故障的有效分析十分有必要。

關鍵詞：變壓器 有載分接開關 故障分析

中圖分類號：TM407 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）09（b）-0033-02

隨著不斷擴大的電網規模和不斷提高的電壓質量要求，有載調壓變壓器的應用越來越普遍，其在一定程度上作為組成有載調壓變壓器的重要部件之一，在電能質量的約束下，如果操作過于頻繁則極易增加故障的發生率。在此基礎上，做好日常維護和檢修有載分接開關的工作，有助于促進開關健康水平的顯著提高，從而可以為開關運行的安全性和穩定性提供強有力的保障。

1 有載分接開關的工作原理

有載分接開關作為一種在勵磁狀態下能夠對分接位置進行有效變換的重要電器裝置，其基本原理便是在變壓器繞組中將許多個分接頭引出以后，在負載電流不中斷的情況下，從一個分接頭逐漸向另一個進行切換，以此有效匝數可以獲得顯著改變，即通過變壓器電壓比的改變來進行調壓，在分接頭變換的過程中，借助電阻的作用來順利過渡，并且過渡時所產生的環流也可以得到有效限制。一般情況下有載分接開關以電阻式組合型為主，但是在實際工作中，電阻限流有載分接開關組成主要由切換開關、選擇開關、操作結構組成，一旦哪個部分出現問題都會對變壓器的正常有序運行造成直接影響。

2 有載分接開關的故障問題

2.1 機械故障

（1）緊固件松脫故障與診斷。針對電阻過渡的高速轉換有載分接開關而言，緊固件的鎖固性在一定程度上將會對工作的可靠性造成最直接的影響，在對操作進行不斷變換的過程中，在快速釋放機構儲能的過程中切換機構的動、定觸頭系統可以在短時間內相遇并完成閉合撞擊，由此機械振動產生。同時，變壓器的電磁振動會影響到分接開關，若使用不當的連接傳動構件和導電部件的緊固件，則在機械和電磁振動的影響下，松退和脫落的情況會出現，進而會對開關可靠且安全的工作造成不小的影響。

（2）快速機構動作故障與診斷。快速機構作為一種執行機構，可以根據實現制定好的速度與程序促使切換或選擇開關完成快速切換，并且快速機構的性能直接決定著分接開關的技術性能指標，其本身所包含的動作故障主要有機構不切換、切換過快、切換過慢或失敗等，極易將過渡電阻燒毀引發電壓器事故，更有甚者會將觸頭系統燒毀，一旦將快速機構釋放，則需要一刻不停地到達終點，且在數以萬計的操作當中，不允許出現失敗，不然會由于過長的過渡觸頭橋接時間而導致由于過渡電阻器燒毀而引發的嚴重事故，因此不切換的故障堅決不許出現。

2.2 電氣故障

（1）由緊固件松動所造成的電氣故障。對于定觸頭尤其是定弧觸頭的絕緣支座的引坡設計來說，來自切線方向的切換力在理論上可以完全承受。基于止退固定裝置并沒有設置在早期復合式分接開關定弧觸頭絕緣支座的背面，緊固定弧觸頭的螺紋或螺母一旦出現松動的情況，則在引坡的側面上會出現一定的動弧觸頭的切換力，每次撞擊都會變動支座的位置，引發歪斜，即隨著不斷增加的切換次數，絕緣支座引坡出現斷裂的可能性非常大，并且當歪斜到一定程度后極易引發動作卡剎的情況出現。

（2）有載分接開關在運行過程中所承受的破壞勢力主要有3種，即電（電場）、熱和力，且影響分接開關的狀態分別為電致變態、熱致變態和力致變態。當開關受到破壞勢力時，狀態就會造成質變，進而對導致電氣故障，即熱故障、電故障和形變故障。熱故障一般主要是由于開關觸頭的不良接觸，導致接觸電阻的不斷增大，進而誘發溫度過高和局部過熱的情況出現，以其嚴重程度為依據，可以將熱故障的情況劃分為4種，即輕度、中度、中溫以及高溫過熱；電故障的類型主要有3種，即局部放電、火花放電和高能電弧放電；形變故障則主要是分接開關在電流短路的條件下，巨大的電動力會作用于載流導體或傳動構件上，以此所造成的機械變形和損壞都是永久性的，進而會誘發熔焊與燒毀。

3 防止電力變壓器有載分接開關故障的有效措施

（1）加速淘汰老式有載分接開關根據之前的描述，老式分接開關的設計并不合理，落后的結構性能，導致其在運行過程中發生故障的幾率非常高，是一種急需要淘汰的產品。現階段，老式分接開關在電網中的應用和檢修中并沒有多大的價值，為此需要選擇那些具備良好性能的開關來代替。

（2）防止仿M型分接選擇器的故障措施。仿M型分接選擇器的機械強度和絕緣板條開裂存在嚴重的缺陷，隨著不斷升高的絕緣水平等級，再加上籠式結構剛度不足的影響，致使其存在諸多的缺陷，諸如極易引發受力變形和觸頭合上不到位的情況。

第一，促進籠式絕緣板條機械強度的不斷增強。原3020酚醛層壓紙板利用高強度環氧玻璃絲擠拉桿所取代，以此有助于在使用層壓板條過程中分層開裂的情況可以得到徹底解決，進而機械的強度和介電性能都可以得到極大提升。

第二，促進分接選擇器籠式結構剛性的不斷增強。CM型D級分接選擇器軸向的尺寸一般比較長，剛性非常差，在籠子中部通過添加絕緣支撐環的方式，在一定程度上可以有效避免由于動觸頭支架外變形而造成的不良接觸，并且分接選擇器籠子的剛性可以獲得顯著增加，受外部引線拉力而造成籠子扭曲變形的現象可以獲得有效避免，閉合到位的動定觸頭，可以促進分接選擇器觸頭工作可靠性的不斷增強。

（3）加強日常的巡查與維護。日常巡查過程中需要做好記錄各部件原始記錄的參數工作，諸如電流的輸出與輸入、變壓器的溫度等。在對主軸部件進行巡查的過程中，可以通過手動調整，待機械閉鎖動作恢復正常以后再進行必要的電動調整。

另外，還需要對有載分接開關的吊芯與絕緣油等進行定期檢查，經過幾次切換以后耐壓力會不斷下降，油的顏色也會變黑，一般情況下當絕緣油壓下降到20～25kV時便需要進行新油的更換，并且通過對觸頭合快速機構磨損情況的檢查，可以將其內部潛在的故障第一時間消除掉。

4 結語

近年來，設計有載調壓分接開關控制電路已經取得突破性的進展，雖然由于廠家的不同所生產出來的開關控制電路，在結構上也有很大的不同，然而仍然十分簡單，其在現代電力系統中得到了較為廣泛的應用，并發揮著至關重要的作用。綜上所述，本文通過客觀分析變壓器有載分接開關的故障，在此基礎上提出了相應的解決措施。

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