电力变压器开关故障及预防措施探析

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摘要：有载分接开关是电力变压器主要电气回路上唯一的常动部件，同时需要保证在高电压大负载大电流的恶劣环境下可靠动作，已经成为变压器上发生故障的重要来源。针对电力变压器有载分接开关，从检修与运行维护出发，根据易出现的故障，分析其原因及危害性，提出预防措施，可使我们对有载分接开关检修与维护的重要性有更进一步的了解。

关键词：变压器；有载分接开关；故障；检修与维护

随着对供电可靠性及电网供电质量的要求越来越高，近年来我国电力系统的变压器之上越来越多的应用拥有带负载改变电压输出及调节无功潮流功能的有载分接开关。有载分接开关在改变分接位置时既要求保证负载电流的连续性又要保证切换开关或选择开关具有良好的断弧性能。随着负荷的变化有载分接开关频繁调挡，长期的大电流通断及机械结构的动作，使有载分接开关的机械性能、绝缘性能、力学性能都受到严苛的考验。据统计，国网2005年度有载分接开关的故障占到了变压器总故障的9%。因而加强对有载调压分接开关的检修与维护，及早发现故障隐患，可以大幅提高变压器和电网的安全运行水平。

1原理与结构

有载分接开关是一种能在励磁或负载状态下操作，通过调换绕组的分接位置，改变绕组有效匝数从而实现调压目的的电器装置。通常使用的电阻限流式有载分接开关由带过渡电阻的切换开关和分接选择器组成（复合式分接开关中两者结合成一个选择开关），整个开关由驱动机构来操作，任一部分出现问题，都会影响变压器的正常运行。

2常见问题、测试方法及其预防措施

目前使用比较广泛的是电阻式组合型的有载调压开关，由切换开关（带过渡阻抗）、分解选择器、电动机构（驱动机构、电动机和控制线路）组成。其故障大致可分为机械故障，电气故障和电动机构及附件故障机械故障。

2.1紧固件松脱或变形

有载分接开关的分接头变化是由快速机构通过储能释放的方式驱动动静触头的闭合。这一过程中的猛烈撞击会使整个开关产生振动。某些设计上的不合理（如应力过于集中）、使用了不合规的紧固件或者安装工艺不到位（止退垫片未翘起锁死）就会在机械振动下开始松动、变形甚至脱落。一旦发生松动变形，就会在分接开关内引起局部过热、放电。某变压器由于辖区内用户用电量增加，长期使用负荷达80%。近期有载分接开关动作频仍，可达一日100余次，同时在线滤油装置也频繁启动。三个月后，运行人员将有载分接开关每日限制在5次切换。某日凌晨，重瓦斯突然动作，主变跳闸。检修人员检查后发现其他电气试验均合格，只有直阻数据混乱无规律，本体油样合格，分接油样特征气体严重超标，据此判定有载分接开关有电弧放电。分接起吊检查后发现分接开关筒体内绝缘油已完全变黑，筒体底部沉积大量金属碎屑，分接开关隔弧板固定螺丝有三颗突出，有一颗不见踪影，动触头已被电烧蚀，快速机构框架内布满金属射流喷射痕迹。根据现场情况，检修人员分析认为，该分接开关在负载下动作太频密，使部分紧固螺丝松动，其中一颗螺丝在分接切换时掉落，与动触头间发生高能放电从而导致主变跳闸。预防措施：（1）加强安装和检修工艺的把关，选取合格的固定螺栓和螺母，采用放松退锁死措施（如将垫片翘角固定）。（2）选用改进的笼式结构，减少结构变形产生的应力。（3）采用新型高强度高刚度的材料，提高有载分接开关的可靠性。对有载分接开关动作次数进行统计，建立档案，适当缩短动作频繁的分接开关大修间隔。

2.2分接开关油室密封失效

有载分接开关由于需要带负载切换，切换过程中电弧不可避免，这会使变压器油分解变质，为了不污染变压器其他部分的油质，分接开关安装在单独的绝缘筒里，本体绝缘油与开关绝缘油各自独立。分接开关油室渗油主要是密封件失效和筒体破裂引起。分接开关绝缘筒顶部密封圈尺寸不对（偏大或偏小），安装工艺不佳使密封圈受力不平衡，转轴密封圈老化都会造成渗油。此时油箱与外界连通，油中水含量升高，严重时可通过分接开关储油柜油位异常升高或降低至变压器储油柜油位来发现。分接开关绝缘筒内壁的分接引线螺栓、底部放油螺栓或油箱壁破裂，使分接开关油室的绝缘油与主变本体绝缘油相通，往往导致本体绝缘油色谱分析中氢（H2)，乙炔（C2H2)和总烃含量超标。预防措施：（1）在各密封处采用合适尺寸和适当材料的密封圈。（2）在给分接开关油箱注油前逐一拧紧各紧固螺栓，仔细检查油箱壁，观察有无渗漏点。（3）注意安装工艺，防止绝缘筒因受力不均产生裂纹。

2.3电气故障

有载分接开关的电气故障主要发生在各切换开关和选择器的触头及过渡电路的过渡电阻上。切换操作既伴随着电流的转移又有机械的冲击。触头是直接承载电流的部位，其上通过的电流很大，电弧带来的高热与烧灼，机械切合带来的磨损和变形，使触头成为最容易损坏的部分。另外绝缘油在电弧下的分解产物在高热下附着在触头表面，形成氧化膜，也容易造成触头接触不良。触头表面接触电阻变大，导电性能下降，热效应增强，加剧了触头的热蚀及触头弹簧的变形，导电性能进一步下降，恶性循环，直至有载分接开关的绝缘失效。过渡电阻在切换过程中既承担着负载电流的桥联作用,保证负载电流的连续性;又限制分接线段的循环电流，防止极间短路。预防措施：（1）直流电阻测试可以比较明显的表征触点导电性能的良好与否。加强对直阻测试数据的比对和分析，可以及时发现触点接触不良的异常。（2）在小修时增加切换波形试验，可以观察过渡电阻阻值变化及通断情况。（3）分接开关检修时，一定要检查分接开关载流触头接触压力及接触是否良好，检查过渡电阻外观及阻值，将各紧固件逐一拧紧。

2.4电动机构及附件故障

（1）分接开关连动、拒动及越限故障。有载分接开关变换挡位的驱动和控制功能是由电动机构来实现的。电动机构里既有电气回路又有机械传动回路，既提供分接开关切换的动力又要保证切换开关按给定信号顺序动作，还要实现各种保护功能。从驱动电机的电源、电机、电机级进控制回路（通过电机的传动主轴与凸轮开关的配合实现）、异常状态下的保护回路。各种电气元器件众多，机械配合精密，任意一点异常均会导致分接开关故障。某变压器有载分接开关在大修后调试时发现电动操作时越过限位停在19挡处（分接使用挡位17挡）。断开电机电源，释放凸轮储能，经检修人员检查后发现分接开关安装时传动轴多转了半圈，连接后使凸轮开关转动不到位，限位开关动断触点未切断，电气闭锁失灵，直到抵达19挡时被限位销挡住。将传动轴复位并重新安装分接开关，手动调挡、电动操作均正常。预防措施：①检修人员注意清扫接触器接点油污，及时给机构润滑。投运前检查各接触器动作顺序，测量各线圈及电机通断和绝缘情况，手动及电动操作各一轮并确定位置指示与开关实际位置保持一致。②运行人员加强对分接控制箱的维护，保持分接控制箱的密封和干燥，可以大大减少电气元件受潮和触点锈蚀。③提高检修人员技术水平和责任心，对检修前后的机构位置进行记录与核对。（2）有载分接开关气体继电器频繁动作故障。某110kV变电所，一台主变自投运以来分接开关轻瓦斯多次发信，现场外观检查，未发现异常，且在此期间分接变换并不频繁，进行有载分接桶油样检测后发现油样也合格。因此决定继续运行，结合周期试验时再处理。当主变周期性检修时，分接开关切换试验、带分接直流电阻测试正常，分接开关调芯检查无放电痕迹，各触头固定牢固，过渡电阻也合格。最后在重新安装中检修人员发现气体继电器通往储油柜的管路水平倾斜度不到1.5%，判断为分接开关切换中产生气体逸出通道不畅，聚集在继电器内部，压迫浮筒下降，产生了虚警。调整管路倾斜度到2%后投运。气体继电器动作现象消失。预防措施：①检查气体继电器通位储油柜的管路水平倾斜是否为2％。若倾斜度不正确要及时调整。②在投运前排尽气体继电器中余气。③加装在线滤油装置可以大大减少气体继电器的误报。

3结语

有载分接开关的故障原因复杂多变，发生在不同部位的异常可能导致同样的故障现象。为了提高维护的专业性、有效性，需要运维、试验及检修各专业人员密切配合，加强员工的专业技能培训,通过及早发现事故隐患，应修尽修，建立开关健康档案等,确保有载分接开关的安全可靠运行。

参考文献：

[1]王梦云.2005年度110（66）kV及以上变压器事故与缺陷统计分析[J].电力设备，2006,7(11):99-102.

[2]陈敢峰，姚集新.变压器分接开关实用技术[J].中国水利水电出版社，2002年.11.

[3]陈化纲.电力设备异常及事故处理[J].中国水电出版社，2001.

作者：罗睿 单位：嘉兴供电公司