摘要：对变压器无励磁分接开关的结构和动作原理进行了介绍，指出了动触头调错位置导致直流电阻和电压比发生错乱的原因并进了规律性的分析，介绍了乱挡故障的处理方法，提出了防范措施。
关键词：变压器；分接开关；故障；分析
1前言
变压器是电厂发电系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此变压器的正常运行是对发电系统安全、可靠、优质、经济运行的重要保证，必须最大限度地防止或减少变压器故障的发生。据电网不完全统计，大型变压器各类分接开关故障导致的变压器事故占变压器事故的8-10%。由于变压器长期运行，故障不可能完全避免，而引发故障和事故是多方面的因素，这些都会造成事故或导致事故的扩大，从而危及发电系统的安全稳定运行。
2实例简介
邹县电厂#8机组共有两台同型号的高压厂用变压器，型号SFF-68000/20，额定容量为68000/34000/34000kVA，额定电压为27/10.5-10.5kV，联接组标号Dyn1-yn1.两台变压器均为天威保变电气股份有限公司2006年产品。正常运行方式为：#8发电机出口分别接引至两台主变压器高压侧，分别经高压厂用变压器降压压到10.5kV后接引至厂用10kV母线。
2017年10月7日，根据小修标准要求，将#8A、B高厂变无载调压分接开关由额定分接3分接调整至4分接，该高厂变在分接开关调整前历年的直流电阻和电压比测试均正常无误。然而当试验人员在分接开关调整结束进行试验时，发现#8A高厂变高压侧侧A相直流电阻和电压比均出现莫名其妙的混乱现象。其测试数据如表1、表2所示。
表1分接调整前后直流电阻比较
表2分接调整前后电压比
3分析与判断
通过对表1和表2中数据的分析发现，无论是直流电阻还是电压变比，分接调整后的混乱值与分接调整前的正常值都遵循着一个共同规律，即调整后的Ⅰ挡变为调整前的Ⅱ挡，依次类推，调整后的Ⅱ挡成为调整前Ⅲ挡，调整后的Ⅲ挡成为调整前Ⅳ挡，调整后Ⅳ挡成为调整前Ⅴ挡，调整后Ⅰ挡被潜伏，而调整后的Ⅱ挡和调整后的Ⅴ挡值大致相等，即Ⅰ>（Ⅱ=Ⅴ）>Ⅲ>Ⅳ。
针对上述出现的问题，现场分析认为，调整前试验数据正常，而经调整后出现混乱错位，说明绕组与分接开关连接是无误的，只能是在转动开关动触头后，未能将其恢复到转动转轴前的原始位置所致。那么，当现场出现分接开关动触头调错位置，从而导致直流电阻和电压比发生错乱，最多会有几种现象存在呢? 其规律性如何?怎么才能快速判断呢?
要想弄清此类问题，首先应简单了解常用的高厂变无励磁分接开关和绕组的内部连接情况。
4分接开关本体结构介绍
如下图1所示，无载调压分接开关本体上、下有两块绝缘板15，每块绝缘板上装有六个绝缘套14，焊有变压器分接引线的定触头13，两端穿入绝缘套的孔内。绝缘板，绝缘套和定触头装配后，形成开关本体的骨架。而每台开关由于电流大小不同，动触头12的数量也不同。动触头通过穿钉和弹簧与触头支架22连接，在触头支架上还固定有控制动触头运动轨迹的绝缘控制板19，触头支架套在回动轴18上。装配后的回动轴位于开关本体的骨架中间，并通过上下绝缘板中间的轴套定位。通过回动轴的转动，使动触头与指定的定触头接通，并产生较大的接触压力。此外分接开关的本体通过绝缘筒9、10压紧固定，并安装在变压器器身的木夹件上。绝缘筒11起保护作用。并通过开孔可以观察触头的接触情况。
图1 分接开关本体结构示意图
8A高厂变的分接开关的驱动机构安装在变压器箱盖上，驱动机构由主轴1，控制板2，齿轮3、7，固定蝶钉4，定位件5，法兰盘6，数字牌8，操作轩16，接头17等组成。驱动机构与开关本体在变压器上固定后，驱动机构之接头17 的开口应可靠地卡在回动轴轴端的销子24、25上，这时驱动机构与开关本体已经连在一起。
分接开关与变压器线圈的连接见下图2.以第二分接转换至第三分接的切换程序为例如下：顺时针转动回动轴18，触头支架连同控制板19以定触头A3、A4.为支点反时针摆动，同时，绝缘控制板的开口逐渐向定触头A7移动。当回动轴转动约 90度时，动触头从 A3、A4之间拔出，同时绝缘控制板的开口已卡在定触头A7上，并且以定触头 A7 为支点带动动触头向定触头 A4、A5之间运动。当回动轴转动约180度时，动触头进入定触头A4、A5之间，绝缘控制板将离开定触头A7.当回动轴转动约220度时，动触头与定触头A4A5基本吻合，绝缘控制板跟随动触头远离定触头A7.当回动轴转动则300度时，动触头与定触头A4、A5 完全吻合，并紧密接触。这样回动轴转动300度动触头从接通定触头A3、A4（第二分接）到接通定触头A4、A5（第三分接），即完成了一个分接变换。
图2 分接开关与变压器线圈的连接图
5 档位发生错乱的分析
按照制造厂所示原理图，分接开关各静触头与绕组各调压抽头的连接如上图2所示，各挡位绕组连接方式列于表3.
从上图2可清楚地看出，当分接开关处于Ⅰ挡位置时，静触头②、③接通，参与工作的绕组除A—A6，A7—X两个公共绕组外，共A2—A4，A4—A6，A3—A5，A5—A7四个相同匝数的调压绕组。依次类推，分接开关各挡下参与工作的调压绕组个数，开关静触头接通情况及各挡位直流电阻、电压比大小顺序排列比较如表4所示。
表3 各挡位绕组连接方式
表4 各挡位直流电阻、电压比大小顺序的比较
根据无励磁分接开关上部固定法兰盘的构造和图1接线情况可知，在正常情况下按照正常分接挡位指示，静触头②和⑦是不会被接通的。换句话说，正常挡位调节时，调压抽头②和⑦都处于潜伏状态，并不会被动触头同时连通而参与工作。
本文所讨论的分接开关乱挡，系指本不该参与工作的静触头②和⑦在某种情况下误被动触头同时接通，且在每个挡位下均参与了调压工作，从而导致上部各分接位置指示时直流电阻和电压比发生错乱。通过分析，我们可以看出，当乱挡现象发生时，虽然分接开关内部实际位置与外部指示位置已不相符合，但最多也只会有5种混乱现象出现。
假定在某种情况下（如前述8A高厂变A相例子），动触头将②和⑦连通后，开关上部位置 指示为Ⅴ挡，此时各挡位参与工作的调压绕组个数及静触头在各位置指示下的连通情况及错乱情况下电压比排列顺序如表5所示。
表5 8A高厂变错乱时开关静触头连通情况及电压比排列顺序
根据实测与理论分析，我们可得出分接开关内部5种错乱情况的规律表，如表6所示。
表 6开关内部错乱 5 种规律对照表
正常与故障时电压比或直流电阻值大小排列顺序示于下图3.
图3 正常与故障时电压比或直流电阻值大小示意图
在现场试验时，只要变压器出厂数据反映正常而分接调整后出现电压比或直流电阻错乱现象，有了表6和图3，我们便能简便而准确地判断出错误所在。一旦故障点判断准确，接下来应该是如何在现场不须返工吊罩而就地解决问题。
为了帮助分析，我们示出8A高厂变用的分接开关连杆上端所固定的挡位指示装置的结构，见图4.
图4 8A高厂变挡位指示
根据以上分析，确定本次8A高厂变出现了错位，符合原空档变为Ⅴ挡的情况，于是将A相表盘向前调整一个分接后，利用变比测试仪测量变压器变比，在验证测试数值的结果与分接开关内部的实际分接相符后，对其进行重新固定数字牌使其与实际分接相符。
需要特别注意的是：分接开关进行调压操作时，首先取下固定螺钉4，按数字牌上的箭头方向转动主轴1，当控制板2的红线对准所需分接数字时，应继续转动一个角度，使控制板2的尖端指在定位件5上的红色圆坑区域，然后反转约30度，使控制板2的小孔对准定位件5上的螺纹孔，旋上并固紧固定螺钉4，即达到所需分接。
本次8A高厂变调整分接出现错乱就是因为在变压器投产施工安装时，进行调压操作不规范，没有在调整档位后进行反转约30度的操作，就进行了数字盘的定位。而本次按照标准规范进行调压操作后，进行了档位调整后的约30度的反转操作，两次操作后表盘出现较大偏差，从而造成一定的错位。分接开关在安装投产时虽然没有进行反转操作，但动触头与定触头已经接触，而未达到最大压力接触。这就使历年的变压器直阻和变比试验数据均满足误差要求，不能发现隐患的原因。但因动、静触头间未达到最大压力值，如10KV系统出现相间短路、接地短路等少数异常工况时，较高的短路电流会导致分接开关动静触头过热烧毁，严重时甚至烧毁变压器，存在重大隐患。本次分接开关调整遇到了此类问题也将多年来的重大隐患彻底暴露，最后通过多种方法验证和试验，也彻底将多年来的隐患消除了。最终的直阻和变比试验数据如下表：
表7分接最终直流电阻比较
表8分接最终电压比
6 结束语
本文介绍了邹县电厂8A高厂变分接开关出现乱档的处理过程，并总结了可能出现的5种乱挡故障的判断。此外，还应注意以下几点：
（1）在变压器总装后、出厂前，变压器制造厂应做好出厂试验，以保证分接开关位置的准确。
（2）现场检修人员在检查分接开关触头情况时，应记准动触头的原始位置。调整时严格按照操作规范进行；合罩前，应仔细检查无误，且保持三相处于同一位置。
（3）现场处理分接开关乱挡故障后，一定要再次测量电压比或直流电阻，其值应和原始正确值一致。
（4）在查找确定乱挡故障时，优先采用变比法，它比直流电阻法快捷、准确。
参考文献：
[1]党相成 主变分接开关内部错位的实例分析
[2]王国冠 主变压器有载分接开关的故障分析
[3]王帅 由变压器分接开关错位引起的故障分析
[4]周伟 一起变压器分接开关故障的分析
作者简介：
徐家擎（1987.3-），工程硕士，工程师，从事发电厂电气试验及检修工作。
论文作者:徐家擎
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
标签：触头论文; 变压器论文; 电压论文; 绕组论文; 控制板论文; 电阻论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第27期论文;