淺析有載分接開關轉差不平衡導致母線調壓失效故障的原因及處理措施

林鵬洲

摘要：某110 kV變電站通過主變有載分接開關調壓時發現10 kV母線電壓有時會沒有變化，現場檢查發現反方向第一次調檔時電壓沒有變化。通過試驗分析找出了分接開關轉差不平衡的原因，提出了避免此類故障的處理措施。

關鍵詞：有載分接開關;轉差;不平衡

1 CMIII-500Y/72.5B-10193W有載分接開關簡介

某110 kV變電站#2主變采用的有載分接開關型號為CMIII-500Y/72.5B-10193W，采用電阻過渡的原理，能帶負載變換變壓器調壓線圈的分接頭。分接開關的變換操作在于兩個轉換的交替組合，即分接選擇器的單、雙數動觸頭輪流交替選擇分接頭，同切換開關往返切換相結合。分接開關具體的工作接線圖和工作位置表需要參照說明書[1]。分接開關和電動機構聯結時，要求切換開關切換瞬間到電動機構動作完成之間的時間間隔對于兩個旋轉方向應是相同的[2]，不存在轉差。

2 故障概述

該110 kV變電站10 kV #2母線電壓在#2主變調檔后偶爾會出現預期之外的變化，現場檢查得到的測控裝置母線電壓互感器電壓遙測數據與后臺一致，測量得出10 kV #2母線測控裝置母線電壓端子、電壓互感器二次電壓端子均與顯示值一致，因此可以排除采樣問題引起的故障。#2主變當時檔位為5檔，通知調遠方遙控#2主變降檔，#2主變順利降至4檔，10 kV #2母線電壓正常變化，隨即要求升檔至5檔，發現電壓沒有變化，#2主變嘗試升到6檔時，發現電壓上升，而再降到5檔時電壓再次不變化，繼續降為4檔時電壓對應下降，再次升到5檔時電壓又不變化。運行人員觀察和測量之前核實顯示值和測量值的點，在反方向調檔時，10 kV #2母線電壓沒有變化，懷疑有載分接開關存在故障，需要停電處理。

3 故障試驗及處理結果

3.1? ? 使用過渡電阻測試儀進行試驗

順向換檔測試值接近過渡電阻銘牌值3.2 Ω，誤差在10%以內[3]，過渡時間接近46 ms，在誤差允許范圍內，過渡電阻測試儀顯示錄波三相基本同期。反方向換檔時，過渡電阻測試儀由于達不到敏感度，即設定正常過渡電阻值的一半數值時，測試儀無法觸發，不進行記錄，可以判斷是切換開關不動作。

3.2? ? 使用直流電阻測試儀進行試驗

為進一步確認分接開關每一次切換時對應的真實檔位，對變壓器繞組進行直流電阻測試，測試結果顯示順向調檔時，直流電阻的折算值（20 ℃）跟出廠值偏差小于2%，屬于正常范圍[3]。但是一旦反向調檔，偏差立即超過2%，隨后調第二個檔，即5檔降為4檔的偏差跟4檔出廠值偏差超過2%。繼續反向調檔，即4檔升為5檔時，直流電阻卻跟5檔出廠值的偏差僅約等于1%，相當接近，可以視為實際檔位在5檔。簡而言之，反向換檔時，分接開關第一次切換不成功，檔位仍舊在換檔前的位置，第二次才真正開始換檔，驗證了切換開關沒有動作。主變檔位對應的直流電阻關系如表1所示。

3.3? ? 分接開關與電動機構聯結校驗

（1）運行人員用手柄由5檔向6檔轉動，以聽到切換開關動作聲音為整定位置開始記錄，繼續轉動回到手柄開始轉動的圈數盤位置，記下期間轉動的圈數m，為11圈。

（2）運行人員用手柄反方向由6檔向5檔轉動，回到原整定位置，記下圈數n，為23圈。

（3）由于旋轉圈數n≠m、n-m>1，需要進行轉差平衡，解開電動機構的垂直傳動軸聯結，向圈數記錄值較多的方向搖動（n-m）/2即（23-11）/2=6圈，最后再把電動機構與垂直傳動軸聯結起來。

（4）繼續重復（1）和（2）步驟，直到m=n圈數即結束校驗。

運行人員調整了開關檔位問題后，需要重新進行主變的電壓比、直流電阻、絕緣電阻以及有載分接開關的過渡電阻試驗[3]，均無異常，對主變色譜測試后發現無異常增長，且有載開關內的變壓器油耐壓和微水試驗合格。至此，故障處理完畢。

4 故障分析

該型號有載分接開關一個電動機構動作的完整周期是33圈，12～14圈左右選擇器分離，24圈時選擇器吸合，28圈時選擇器另一個觸頭變換到位后，儲能機構釋放能量推動切換開關完成換檔，33圈時電機停轉或者手動轉到位。而當時的有載調壓開關順向手動搖動的圈數是在22圈時換檔，反向轉33圈時實際沒有切換開關動作的響聲，而是在反向第34圈完成換檔。以上結論都能通過換檔時與10 kV母線、主變繞組直流電阻和過渡電阻阻值測試進行驗證。

分接開關與電動機構聯結時，要求切換開關切換瞬間到電動機構動作完成之間的時間間隔對于兩個旋轉方向是相同的。而現場升降的圈數差了12圈，造成電動機構切換到位但開關并未切換的現象，就是電動機構在嘗試反方向第一次調檔時，完成一個周期33圈轉動動作完成后，開關實際在正常時的27圈，未到達正常時的28圈后完成切換，因此仍然在原來的檔位上，表現為開關的阻值沒有變化。在第一個電動機構動作33圈轉動完成后，繼續進行下一個電動機構動作時，開關提前了6圈，在22圈完成了切換，比原來的切換點提早。因此可以判斷是分接開關和電動機構聯結出現轉差不平衡問題。

分接開關的選擇機構先選擇然后切換機構再動作的順序沒有改變，現場的圈數誤差不會造成開關拉弧，快速驅動切換開關動作能在正常過渡時間內完成，因此不會出現過渡電阻燒融的問題。開關兩邊的圈數只要調整到合格范圍內，開關就可以正常調壓。

5 處理措施

（1）有載分接開關在變壓器廠完成安裝分接開關的步驟，因此在變壓器總裝配的組附件安裝時應該充分見證分接開關與電動機構的聯結，確保轉差平衡。在出廠試驗見證時，電壓比測量、繞組直流電阻測量、分接開關試驗應對照銘牌和試驗標準。此次聯結檢驗不成功，可能是總裝配時出問題，因此在監造時需要按照出廠試驗要求見證并核對電壓比、直流電阻和過渡電阻測試的數據。

（2）分接開關交接試驗過程雖然沒有要求做過渡電阻測試[4]，但是電壓比和直流電阻測試是可以通過反方向換檔發現存在的問題，例如1檔逐個升檔到17檔測試電壓比，17檔逐個降檔到1檔測試直流電阻，能發現反方向調檔時第一個檔位直流電阻沒有變化的問題。

（3）分接開關和電動機構聯結校驗雖然在出廠時已經開展過，但是為了保證開關可靠性還需要在變電站現場進行聯結校驗。

（4）分接開關投運時應通過往返調檔驗證母線電壓是否對應變化。

6 結語

變壓器有載分接開關在可靠負載中心電壓、優化無功、調節負載、聯絡電力系統等方面發揮出了顯著作用，其穩定性、安全性對變壓器的正常運行具有重要作用，所以要優化有載開關的原始信息檔案，科學設置檢修頻次，結合實際情況采取合理的處理與防范措施，以保障變壓器的安全運轉。

[參考文獻]

[1] 華明電力裝備股份有限公司.CM型有載分接開關使用說明書[Z].

[2] 變壓器有載分接開關運行檢修導則：DL/T 574—2010[S].

[3] 電力設備檢修試驗規程：Q/CSG 1206007[S].

[4] 電力設備交接驗收規程：Q/CSG 1205019—2018[S].