蒲舟（国网四川省电力公司检修公司成都运维分部 610041）
摘要：随着电网规模的扩大和对电压质量要求的提高，有载调压变压器已经得到越来越广泛的应用。有载调压分接开关是有载调压变压器的主要部件，在电能质量的要求下，其频繁的操作使其发生故障的概率大为提高。本人在电力部门一直从事变压器检修工作，十多年的工作经历，使我积累了大量的工作经验，特别是对变压器有载调压方面的故障有了比较深刻的认识。本文将向大家介绍变压器有载调压开关的常见故障及其产生原因，并且重点分析滑档故障，说明性能不良的接触器是造成变压器有载调压滑档的主要原因，并结合实际介绍了对滑档故障的处理方法。
关键词：变压器；有载调压开关；滑档故障；交流接触器
1 有载调压开关的常见故障分析随着用户对电力公司提供的电能质量要求越来越高，电压、频率、波形的变化范围更加受到严格控制。有载调压是在变压器带电运行情况下，采用电动或手动方式变换分接头位置，改变一次绕组的匝数进行分级调压，现在大型变压器的有载调压开关多采用埋入式、电阻过渡、油中切换的工作原理。目前我们接触的变压器大多数都安装了有载调压开关，它是变压器完成有载调压的关键部件，它的运用不仅可以减少和避免电压的大幅度波动，而且可以强制分配负荷潮流，挖掘设备无功和有功功率，保证电力系统安全可靠地运行，增加电网调度的灵活性。但随着有载调压变压器在电网应用的增多，有载调压开关引起的变压器故障比例相应逐年增加，对有载开关故障进行有效预防显得十分必要。其中常见的故障类型有一下几种：1.1 有载调压开关本体渗漏油有载分接开关动作时会在各触头间产生一定的电弧，引起油室油质恶化，因此变压器本体和有载分接开关必须形成独立的绝缘油隔绝系统。在安装及调试时，应对分接开关油室、附件、所有管道进行密封检查。运行中当观察到有载分接开关储油柜油位与变压器本体储油柜油位处于同一水平线时应考虑是否为绝缘油内渗，当有载调压变压器本体绝缘油的色谱分析数据出现异常时（主要为炔和氢气的体积分数超标），应首先检查分接开关油位是否有异常升高、降低。当怀疑有载调压开关油室渗漏时，应停止有载调压开关动作，调正油位，可以根据油色谱的变化趋势进行跟踪分析和判断。更换油箱间的密封胶垫、胶圈及各种油封，注油时使变压器的本体油位高于变压器有载调压开关油位。
1.2 有载调压分接开关放电故障分接开关的放电故障根据原理的不同可分为雷电过电压和操作过电压引起的放电击穿、分接开关各部分绝缘恶化造成的局部放电和短路击穿。根据运行经验分接开关的放电故障主要是内部绝缘问题形成的，分接选择器、选择开关、分接引接线等的绝缘材料质量下降；潮气侵袭密封不严部件降低分接开关绝缘性能；绝缘油质劣化都会引起局部放电，放电故障会进一步的造成绝缘烧伤使开关烧毁、绝缘油更加劣化形成喷油甚至爆炸。为防止放电故障，应加强绝缘措施，防范绝缘材料的劣化，防止长时间运行、各种振动、摩擦损伤绝缘。
1.3 有载调压分接开关触头发热故障有载分接开关频繁的调节电压，特别是在调节重载负荷变压器下会使分接开关触头形成磨损、电腐蚀、压力弹簧弹性失效使动静触头接触压力减小及快速动作机构机械故障等等造成接触电阻增大，发生接触头发热烧毁，导致触头变形进一步形成分接开关故障。
1.4 有载分接开关的过渡电阻断路分接开关在切换中一般采用电抗或电阻过渡，以限制其过渡的循环电流。采用电阻过渡的，因电阻是短时工作，操动机构工作要连续完成，如果因机构不可靠而中断操作，停在过渡位置上，就可能使电阻烧坏而导致断路。判断过渡电阻是否烧坏断路，可对操作中的电流进行观察。不论升挡或降挡，在变换过程中因串入了过渡电阻，电流均有变小的趋势，可看到电流表指针向减小的方向摆动一点再升起。
如果在操作过程中没有电流下降，表明过渡电阻已断，要进行更换。
开关动作时，每切换一个分接档位，过渡电阻就发热，一个动作周期（一般3 ～ 6 s）时间里电阻会因散热而温度下降。但在第一次切换后电阻还未完全冷却之前，第二次又切换，由于连续切换，电阻内的热量将逐渐积累，温度将越来越高。镍铬电阻丝的熔点为1400 ℃，但考虑不要因高温使油分解，在电阻丝表面沉积炭化层，故最高允许温度为600 ℃。如果厂家对电阻设计裕度较小，而切换过渡时间又较长，此时滑档容易引发过渡回路故障，因此要及时处理滑档。
在本人从事的变压器检修、消缺工作当中所处理的有载调压开关的故障占变压器故障的30%至40%以上。而其中，变压器有载调压滑档是最常见的故障，因此本文将重点分析变压器有载调压滑档故障的产生原因及处理方法，以达到降低变压器有载调压开关的故障率，对变压器的安全运行有着重要意义。
2 变压器有载调压滑档原因分析造成电动机构滑档的原因，有以下几个方面造成：1、顺序凸轮开关释放后微动开关接点粘死，没有返回，仍处于闭合位置，使得升压接触器或者降压接触器任然励磁吸合，造成在升压或降压方向上任然动作造成滑档。
2、顺序凸轮开关在多次调压过程中由于机械振动产生与安装位置发生位移，造成凸轮开关动作顺序上时间配合出现问题，在升、降压接触器尚未返回的时候已经动作，造成有载调压出现滑档故障。
3、交流接触器电气性能不良，铁芯剩磁过大或者铁芯开口截面有污渍造成失电延时，使得其接点不能正常开合，则电动机无法立即制动，出现滑档故障。同时交流接触器由于质量而出现卡滞现象，也会造成有载调压滑档故障。
根据上述分析，我们可以发现变压器有载调压滑档故障形成主要有以下两个原因：一是有载调压电动机构的设计缺陷，在经过长期运行后，设备整体可靠性降低，内部电气元件在长期运行条件下机械振动发生位移，尤其是顺序凸轮开关的移位造成开关动作顺序上时间的改变，从而造成故障的发生。但这种情况属于少数，并不是主要原因。
二是电气元件性能不良，特别是交流接触器的故障更容易引起整个有载调压控制电机回路的误动作，从而造成有载调压滑档故障的发生。
在大量的故障处理中发现，这种情况出现的频率非常高。因此，研究交流接触器如何造成变压器载调压滑档故障显得十分重要。
3 交流接触器特性分析交流接触器的铁芯平均吸引力：F 平＝B2S/2μ0式中：F 平为铁芯平均吸引力；B 为磁感应强度；μ0 为空气中的磁导率；S 为铁芯开口处截面积。
而交流线圈中的磁感应强度：B＝μNI/L式中，μ为线圈材料磁导率；N 为线圈匝数；L 为线长；I 为线圈中的电流。
由上式可见，在同样的线圈中通入相同的电流，如果介质不同，即导磁率不同，线圈中的磁感应强度是不同的。铁磁材料（磁性材料）的导磁能力很强，其导磁系数μ比真空导磁系数μ0=4 ? ×10-7 亨/米大百倍乃至数万倍，非铁磁物质（又叫非铁磁性材料）的导磁能力很差，它门的μ=μ0，硅钢片的相对导磁系数（μr=μ/μ0）为7000-10000。
也就是说，不同的媒质，对磁场的影响是不同的。特别是交流接触器中的铁芯是用硅钢片制成，由于远大于真空磁导率，线圈中的磁感应强度就比没有铁芯或者空气气隙中磁感应强度（B0=μ0NI/L）大很多，同样的载流导体在导磁率大的介质中产生的磁场强，在磁导率小的介质中产生的磁场弱。因此，铁芯中气隙的增加，接触器电磁线圈电流大大增加，造成铁芯剩磁更大，从而造成接触器的失电延时，产生有载调压滑档故障。
4 有载调压滑档故障处理2008 年10 月，110kV 东风路变电站1 号主变有载调压滑档故障，在检修人员到达现场后发现，该主变有载调压开关从5 档调到6 档后不能停止仍然动作，控制升档的CJ10 型交流接触器处于吸合状态不能释放。经过现场检查，确定顺序凸轮开关正常动作，限位行程开光也能及时回归原位，切断有载电机电源，于是对交流接触器进行了处理。发现铁心接触面之间以前涂有防锈油，由于灰尘进入变成浆糊一样的油泥，使铁心不易打开。致使交流接触器有剩磁不脱扣或铁心对接面油脂粘接释放延时。每动作一挡，交流接触器一定要释放，才能为下一次动作做准备。故判断滑档动作是由于交流接触器的故障造成，更换新的接触器即可。然而在更换了新的接触器后这种现象又再次出现，检修人员对该接触器进行解体检查后发现，对于CJ10 型接触器，当线圈通流后使得线圈发热，而线圈外部的黄蜡绸布上的漆过热产生漆蒸汽，在铁芯开口截面形成了一层漆膜，增大了气隙宽度。
这样就造成了下一次接触器吸合时线圈电流增大，使线圈进一步发热，又会出现更多的漆蒸汽使铁芯开口处的漆膜更厚。久而久之，铁芯开口截面的漆膜越来越厚，磁阻增大，使交流接触器线圈电流越大，导致铁芯剩磁增加，接触器失电延时，因而使得有载调压开关产生滑档故障。鉴于CJ10 型接触器存在以上问题，使有载调压变压器不能够可靠调压，给安全运行带来隐患。经过分析研究，决定更换新型号交流接触器，在更换新型号交流接触器之后，这个问题得到了解决，有载调压开关能够良好运行。
5 结论随着电网规模的不断扩大，电力负荷的日益增大，变压器有载调压操作的可靠性越来越重要。有效的发挥有载调压分接开关调节变压器电压，对提高电能质量起到了非常重要的作用。准确的判断和快速的处理有载调压电动机构在运行中出现的故障，减少了变压器非计划停电的次数，确保了供电的稳定性和可靠性。随着技术领域的飞速发展，有载自动调压将是调压开关发展的方向，调压开关的故障预防将更为重要。本文对有载调压开关的几种常见故障进行了介绍，并且重点分析了事故率较高的滑档事故的产生原因及处理方法，对检修人员处理变压器有载调压开关的故障有很大的参考价值。
作者简介：蒲舟（男），单位：四川省电力公司检修公司成都运维分部。
论文作者:蒲舟
论文发表刊物:《电力设备》第01期供稿
论文发表时间:2015/9/22
标签：接触器论文; 变压器论文; 故障论文; 电阻论文; 线圈论文; 动作论文; 铁芯论文; 《电力设备》第01期供稿论文;