变压器有载分接开关电路开路故障的判断方法

【摘 要】变压器有载分接开关电路一旦发生开路故障，将直接威胁到变压器的安全运行。本文通过对几个有关变压器有载分接开关电路的常规例行试验的分析，介绍了判断变压器有载分接开关电路开路故障的几个方法。

【关键词】变压器有载分接开关 电路 开路 故障 0 引言

我国电力系统及用户正在愈来愈多地采用带有有载分接开关的变压器进行调压，这种变压器称为有载调压变压器。有载调压变压器在电力系统中有着重要作用，它不仅能稳定负载中心电压，而且也是联络电网、调整负载潮流、改善天功分配等不可缺少的重要设备。但是据统计，近些年来，有载分接开关在运行中出现了许多异常情况，其中有载分接开关电路开路故障占了很大的比重，由此导致有载分接开关事故和故障率较高，而且有逐年上升的趋势，直接威胁主变压器和电网的安全运行，引起电力系统的广泛关注。 1 有载分接开关电路分析 所谓有载分接开关，是一种能在变压器励磁或负载状态下进行操作，用以调换变压器绕组的分接连接位置的一种装置，通过它来在不中断负载电流的情况下改变变压器绕组的有效匝数，即改变变压器的电压比，从而实现调压的目的。通常它由一个带过渡阻抗的切换开关和一个能带或不带转换选择器的分接选择器所组成，整个开关是通过驱动机构来操作的。在有些型式的分接开关中，切换开关和分接选择器的功能被结合成为一个选择开关。因此。有载分接开关必须满足两个基本条件：第一，在切换过程中，保证电流是连续的;第二，在切换过程中，保证不发生短路。为满足要求，有载分接开关的电路由过渡电路、选择电路和调压电路三部分组成，如图1所示。

图1 有载分接开关电路原理图

Ⅰ-调压电路;Ⅱ-选择电路;Ⅲ-过渡电路;1、2、3-分接选择器定触头;

S1、S2-分接选择器动触头;K1~K4-切换开关定触头;J-切换开关动触头;R-过渡阻抗 有载分接开关一般安装于变压器绕组得中性点，这个位置的工作电压比较低，因而其绝缘裕度相对较大，调压电路发生短路的可能性很小，因此上述第一个条件很容易满足。在来看第二个条件，正常工作中，变压器的励磁电流或负载电流就是在由过渡电路、选择电路和调压电路三部分共同串联构成的电路中流通，其中任意一个环节出现开路故障，整个电路中的电流都会被迫中断，从而造成整个变压器的被迫停运。因此，在试验维护工作中及时发现有载分接开关电路开路故障，对保障变压器的安全运行有很重要的意义。 2 变压器有载分接开关电路开路故障的判断方法 2.1 利用有载分接开关参数测试仪判断

判断变压器有载分接开关电路在切换过程中是否存在开路故障，最常用的方法，就是应用有载分接开关参数测试仪对切换过程进行动作特性测试。如果动作曲线表征的有关参数正

确，就可以基本判断该有载分接开关的动作特性合格，其正常曲线如图2所示(其中A、B、C相波形均为正常波形)：

图2 有载分接开关切换电路正常时的动作波形图 如果有载分接开关在切换过程中出现开路故障，那么用有载分接开关测试仪进行的动作特性测试很容易就能捕捉到故障相的特性曲线，其表现形式为故障相的动作曲线在发生切换动作中与该相动作曲线下面的水平直

线(零电流线)重合。其故障特征曲线如图3所示(其中B相波形为故障波形)：

根据有载分接开关结构原理，我们在变压器例行的周期试验中进行有载分接开关动作特性测试时，一般只需对有载分接开关内部从单数触头→双数触头，再从双数触头→单数触头，这样两个切换周期为一个组合的操作循环进行测试。这种测试方法很容易发现那些比较明显的开路永久性故障，然而如果回路中存在因接触不良导致出现时断时续的随机性开路故障，这种只进行两个切换周期为一个组合的循环操作测试方法，就不太容易发现故障了，因此，对怀疑有故障的变压器进行检查时，应当对所有档位的循环操作进行测试。 2.2 利用直流电阻测试仪判断

测量直流电阻是变压器例行的周期试验中最常规的一个项目，按规程规定对变压器绕组所有档位的回路连接情况都要进行测试，不管是永久性的开路故障，还是随机性的开路故障，都会在直流电阻测试过程中有所反映。其特征就是仪器仪表上显示的，所加在回路上的测试电流在测试中突然回到零位，然后测试仪器中断测量，自动复位。用这种方法捕捉开断故障，其优点是既直观又直接，缺点是对直流电阻测试仪的伤害比较大，因为变压器绕组在直流充电状态下突然发生开路故障后，回路中会产生较高的反电势，该反电势对直流电阻测试仪内部元件质量的考核非常严格。虽然很多仪器制造厂都声明其生产的直流电阻测试仪具有完善的反电势保护，但是遇到此类较高的反电势，很多测试仪器还是经受不住冲击而烧毁，须返厂维修后才能继续使用。遇到这种情况，如果能够排除试验接线的问题，就应该马上意识到该有载分接开关可能在切换过程中存在回路开路故障了。 2.3 利用全自动变压比测试仪判断

目前现场试验中普遍应用的的全自动变压比测试仪，也能够反映有载分接开关电路在切换过程中出现的开路故障。全自动变压比测试仪在完成正确的试验接线后，可以在有载分接开关进行分接变换时，进行绕组所有档位的变压比测试，但测试前仪器需要对该变压器的联结组别等参数进行预先设置。有载分接开关进行分接变换时，如果试验接线正确、参数设置正确，变压比测试能够在所有档位上正确进行，则有载分接开关在切换过程中应当不存在开路故障。如果变压比测试仪在某两个档位的切换过程中自动终止测试工作，并给出一些提示，

比如“试验接线错误”或“联结组别设置错误”等信息，则很有可能表明有载分接开关在这两个档位之间的切换过程中出现了开路故障。因为我们已经能够确定试验接线正确、参数设置正确，那么只有在切换过程中发生开路故障，强行终止了仪器测试过程中采样信号的连续传送，才能导致仪器发出“试验接线错误”或“联结组别设置错误”等错误信息。 3 结语

为防止因有载分接开关电路开路故障造成变压器事故，试验监督工作者有责任加强对有载分接开关的试验、维护工作。以上介绍的三种判断方法，可以在实际工作中综合运用，相互验证，以便做到及时、准确发现故障后进行检修，使有载分接开关经常保持良好状况，促进有载分接开关及变压器的安全运行。