對變壓器有載分接開關(guān)開路的分析

/國網(wǎng)武漢供電公司 嚴濤 童智 張夢/

對變壓器有載分接開關(guān)開路的分析

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有載分接開關(guān)是電力變壓器常用部件之一。一旦有載分接開關(guān)發(fā)生開路故障，將直接影響變壓器的安全運行。本文以某臺變壓器有載分接開關(guān)的開路故障為例，通過常規(guī)試驗和在調(diào)檔過程中測量高壓繞組通斷的方法探尋其開路原因。

變壓器有載分接開關(guān)；電路；開路；故障

0　引言

變壓器調(diào)壓是系統(tǒng)中采用最多、最普遍的一種調(diào)壓手段。變壓器調(diào)壓可分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。無勵磁調(diào)壓變壓器結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)壓范圍較小、調(diào)壓必須停電，既影響運行也沒有隨時可調(diào)性。而有載調(diào)壓變壓器一般采用分級調(diào)壓，從變壓器繞組中引出若干分接頭，通過有載分接開關(guān)，在保證不切斷負載電流的情況下，由一分接頭“切換”到另一分接頭，以變換有效匝數(shù)，其調(diào)壓范圍較大，一般在15%以上。因此，在電力系統(tǒng)主網(wǎng)中，大部分運行的變壓器均為有載調(diào)壓變壓器，其有載開關(guān)的運行工況直接影響到變壓器的正常運行。近年出現(xiàn)了不少因有載分接開關(guān)故障，導致變壓器被迫停運的事件，引起了大家對有載分接開關(guān)的廣泛關(guān)注。

1　有載分接開關(guān)電路分析

有載分接開關(guān)安裝于變壓器繞組中性點，這個位置的工作電壓較低，調(diào)壓電路發(fā)生短路的可能性很低。由圖1可以看出，有載開關(guān)的電路主要由調(diào)壓電路、選擇電路、過渡電路組成，流經(jīng)這三個電路的電流如果發(fā)生中斷，電路即產(chǎn)生開路。因此，分接頭從K1向K4運動的過程中，為了不使電流斷開，中間必須要有過渡電阻來過渡，否則會造成變壓器停運，如圖1所示。

圖1　有載分接開關(guān)電路原理圖

2　故障情況

故障涉及的變壓器有載分接開關(guān)為C廠制造，型號為SHZVⅢ-600Y/72.5B-1019BW，共17個檔位。SHZV型有載分接開關(guān)采用單電阻過渡的原理。觸頭變換程序見圖2，圖中紅線表示電流的路徑。

圖2　觸頭變換程序圖

其機械動作原理如下：

分接變換操作由電動機構(gòu)的電動機開始，傳動力經(jīng)垂直方軸傳至傘齒輪，再由水平方軸傳至分接開關(guān)頭部法蘭上的減速機構(gòu)，通過該機構(gòu)輸出軸的帶動絕緣軸轉(zhuǎn)動。由絕緣軸的轉(zhuǎn)動，帶動分接開關(guān)主傳動系統(tǒng)動作，一部分傳到彈簧儲能機構(gòu)儲能（然后由儲能機構(gòu)釋放的能量帶動切換開關(guān)動作），另一部份傳至分接選擇器的槽輪機構(gòu)，槽輪機構(gòu)的轉(zhuǎn)動使分接選擇器的單或雙數(shù)動觸頭旋轉(zhuǎn)一個工作位置。

2.1發(fā)現(xiàn)過程

對變壓器進行直流電阻測試時，10→17檔測量均正常；將檔位下調(diào)至1檔，測量1檔的直流電阻時，電阻為無窮大；再將檔位調(diào)至2檔進行測量，阻值正常。根據(jù)這一現(xiàn)象，懷疑回路有開路故障，再將檔位回調(diào)至1檔，直接用萬用表量取高壓繞組通斷，高壓繞組AO、BO、CO均不通；再用兆歐表測量高壓AO、BO、CO絕緣電阻，均為無窮大。

2.2分析過程

為了確認異常產(chǎn)生的原因，試驗人員重新進行了高壓繞組直流電阻及變壓器變比的測量。

2.2.1直流電阻測量

從1→N，直流電阻值均正常，試驗數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　試驗數(shù)據(jù)

表2　試驗數(shù)據(jù)

有載開關(guān)芯子的切換是靠連接件來傳動的（見圖3），連接件的四個傳動面寬度是不一樣的，如圖4所示。

圖3　

圖4　

從N→1，直流電阻測試儀顯示結(jié)果均為電流開路。

2.2.2變比測試

從1→N，變比均正常，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

由N→1時，變比測試儀均顯示Kab=7700，Kbc=7700，Kca=7700，與銘牌值明顯不符。

2.2.3萬用表輔助判斷

運用萬用表，量取1→N，N→1通斷情況。

將萬用表與高壓繞組A、B、C，O相連接在一起，同時搖動開關(guān)的機械圈數(shù)，以找準開關(guān)在開路或接通時的準確位置。當從1→N時，線圈均是接通的；從N→1時，機械走完一個行程33圈后線圈仍未接通，當繼續(xù)向前搖動三圈時線圈接通，由此可以判斷當轉(zhuǎn)換開關(guān)到位時，切換開關(guān)并沒有切換到位，而是在向前繼續(xù)走動三圈時才切換到位。至此可以懷疑，造成高壓線圈開路的原因是機械行程存在嚴重錯誤，如果運行，變壓器高壓線圈將開路，有載開關(guān)和線圈會嚴重放電直至燒毀。

3　原因分析

3.1有載開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.2有載開關(guān)裝配

圖5　

切換芯子連接件與油室筒底連接件的位置是唯一的，此時切換芯子法蘭圈下表面和鐘罩法蘭定位面是貼緊的，無間隙，如圖5所示。

如果傳動連接件錯位（圖6），此時切換芯子法蘭圈下表面和鐘罩法蘭定位面沒有貼緊，有5～8mm間隙（圖7），連接件靠倒角斜面也可以傳動，即開關(guān)仍然可以切換，但會造成切換開關(guān)和選擇開關(guān)錯檔，最終導致開路。

圖6　

圖7　

3.3處理措施

發(fā)現(xiàn)錯位問題后，將連接件的角度進行了調(diào)整，直到水平傳動軸能夠每次轉(zhuǎn)動8.25圈進行切換，變換位置。

重新吊芯安裝后，檢查切換芯子法蘭圈下表面和鐘罩法蘭定位面，此時貼緊沒有間隙。同時，在鐘罩法蘭切換芯子法蘭圈上表面處，做上標記，吊芯安裝后，法蘭圈上表面不超過標記處（見圖8）。

圖8　

3.4改進措施

為避免以后裝配不當導致開路，經(jīng)與制造廠溝通，在連接件上增加凹槽（見圖9）和凸臺（見圖10），保證連接件的緊密接觸。

圖9　

圖10　

4　結(jié)束語

變壓器安裝時，需保證分接開關(guān)各連接件對位不發(fā)生錯誤后，才能保證變壓器的正常運行?！秶译娋W(wǎng)公司十八項重大電網(wǎng)反事故措施》9.4.1款特別強調(diào)“有載分接開關(guān)檢修后，應測量全程的直流電阻和變比，合格后方可投運”。

通過本次試驗，發(fā)現(xiàn)了有載分接開關(guān)廠家設計過程中的隱性缺陷，最終改進了產(chǎn)品設計結(jié)構(gòu)，從而從源頭杜絕了有載分接開關(guān)安裝導致的故障產(chǎn)生。

［1］ Q/GDW 1168—2013 輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.

［2］ DL/T 596—1996 電力設備預防性試驗規(guī)程［S］.

［3］ DL/T 574—2010 變壓器分接開關(guān)運行維修導則［S］.