２０１０年第１期 河南电力 ２１ 变压器有载分接开关动作特性现场试验 王伟，韩金华，赵磊，王吉，夏中原，王立楠 ． （河南电力试验研究院。河南郑州４５００５２） 摘 要：介绍了变压器有栽分接开关动作特性现场试验的意义、原理和方法。指出现场测试经常遇到的问题并分析 了其原因，介绍了通过动作特性试验发现的一些分接开关缺陷。 关键词：变压器有栽分接开关 动作特性试验 中图分类号：ＴＭ５６４ 文献标识码：Ｂ 、 文章编号：Ｘ（２０１０）０１—０２１—０５ Ｏｎ．．Ｓｉｔｅ Ｔｅｓｔ ｆｏｒ Ａｃｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆＴｒａｎｓｆｏＩ＇ＩＩＩＣＴ Ｏｎ．．１ｏａｄ Ｔａｐ Ｃｈａｎｇｅｒ Ｗａｎｇ Ｗｅｉ，Ｈａｎ Ｊｉｎ—ｈｕａ，Ｚｈａｏ Ｌｅｉ，Ｗａｎｇ Ｊｉ，Ｘｉａ Ｚｈｏｎｇ—ｙｕａｎ，Ｗａｎｇ Ｌｉ—ｎａｎ （Ｈｅｎａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００５２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ，ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ＇ｓ（ＯＬＴＣ）ｏｎ－ｓｉｔｅ ｔｅｓｔ．Ｓｏｍｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｍｅｅｔ ｆｒｅｑｕｅｎｔｌｙ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ ａｒｅ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｃａｕｓｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，Ｓｏｍｅ ＯＬＴＣ ｄｅｆｅｃｔｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｂｙ ｏｎ—ｓｉｔｅ ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｒｅ ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ ａｌｓｏ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｏｎ—ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ（ＯＬＴＣ）；ａｃｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｔｅｓｔ 证不发生分接间短路．这样，有载分接开关就可以 １ 前言 由一个分接过渡到下一个分接。实现这一功能的电 有载分接开关是变压器中一个非常重要的部 路称为过渡电路，对应的机构为切换开关。切换开 件，在变压器交接和大修时要对其进行相关的检查 关根据过渡电阻数可分为单电阻、双电阻和四电阻 和试验，以确认有载分接开关安装或检修的质量， 等类型．其中常见的是双电阻的切换开关。图１所 确保有载分接开关能够长期安全运行。其中有载分 示的是双电阻切换开关的触头系统在切换过程中 接开关动作特性试验是一个重要的试验项目，通过 的动作情况。可分为下述七步来描述： 该试验所测得的切换波形可以看出切换开关能否 （１）分开侧的主触头Ｋ】闭合，通过负载电流为 正确动作。从而判断有载分接开关是否存在电动机 Ｉ，如图１（ａ）所示； 构动作异常、绝缘筒变形、触头烧损、传动轴断裂等 （２）分开侧的主触头Ｋ 和过渡触头Ｋ 均闭合， 故障。本文介绍了现场进行有载分接开关动作特性 负载电流Ｉ仍从该侧流过，如图１（ｂ）所示； 试验的原理和方法，并对通过动作特性试验发现的 （３）分开侧的主触头Ｋ。断开，产生一电弧，该电 一些分接开关缺陷进行了介绍。 弧在负载电流第一次过零时熄灭。过渡触头Ｋ２闭 ２有载分接开关切换的原理 合，负载电流Ｉ经过过渡电阻Ｒ从Ｋ：输出，如图１ （ｃ）所示； 有载分接开关是在带负载的情况下变换分接 （４）分开侧和闭合侧的电弧触头Ｋ 、Ｋ，桥接，产 位置，所以它必须满足两个基本条件【 】：①在变换分 生一循环电流Ｉ ，其大小受到过渡电阻Ｒ的限制， 接过程中．要保证负荷电流的连续，也就是不能开 如图１（ｄ）所示； 路；②在变换分接过程中，要保证分接问不能短路。 （５）分开侧的电弧触头Ｋ 断开，产生一电弧，该 因此，在切换分接的过程中必然要在某一瞬间同时 电弧在负载电流第一次过零时熄灭。闭合侧的电弧 桥接两个分接以保证负荷电流的连续性；而在桥接 触头Ｋ３闭合，负载电流Ｉ经过过渡电阻Ｒ从Ｋ３输 的两个分接问。必须串入电阻以限制循环电流，保 出，如图１（ｅ）所示； ２２ 王伟等：变压器有载分接开关动作特性现场试验 ２０１０年第１期 （６）闭合侧的主触头 和过渡触头Ｋ，均闭合， （７）只有闭合侧的主触头 闭合，过渡过程结 闭合侧电路接通，负载电流Ｉ从 输出，如图ｌ（ｆ） 束，如图１（ｇ）所示。 所示： Ｋ Ｋ Ｋ （ａ） 图１双电阻切换开关的切换过程 这一切换过程相当迅速，一般仅有几十毫秒， 联．所以其阻值只有前一过程的一半。如果桥接时 却是有载分接开关进行分接变换的关键步骤。对有 间过长，将增加过渡电阻的负载时间，易烧损过渡 载分接开关进行切换波形的测试，目的就是检测切 触头：如果桥接时间过短，则不利于熄弧和触头电 换开关的这一切换过程是否正常，保证有载分接开 寿命，因此，桥接时间要求３ｍｓ－１２ｍｓｔ３１。 关在运行中能够正常工作。 正常的切换波形应具备以下条件： 有载分接开关切换档位时．先由分接选择器选 切换程序正确．时间符合要求，切换时间过长 中要变换到的档位，然后由切换开关迅速动作，实 或过短均不合格；切换波形各阶段要平直，无明显 现由当前档位向目标档位的切换。测试有载分接开 波动，其幅值与过渡电阻数值相称，波形不允许跌 关的切换波形．就是检测切换开关的这一动作瞬时 至零值：对三相开关的三相波形相互间力求同步， 过程是否正确。 一般不同步数据要求不大于４ｍｓ。 ＾旺 ３有载分接开关切换波形的测试 现场带绕组进行有载分接开关切换波形测试 的接线图如图３所示，跟测试变压器直阻的接线一 由切换开关的动作原理可知，切换开关在切换 样．它可以同时测出三相分接开关的切换波形。 过程中。串人回路的电阻值在随时间有规律地改 变，将这一变化以图形记录下来，并与标准波形进 行比较，就可以判断出切换开关的动作是否正常。 三习二二：广ｌ厂 ： ：仍以双电阻的切换开关为例，其标准切换波形嘲如 图２所示。ｔ是总的切换时间，一般在４０ｍｓ～６０ｍｓ左 右。ｔ 是分开侧主触头打开至闭合侧过渡电弧触头 图２标准切换波形 闭合的时间，这段时间也是提供给分开侧主触头可 利用的熄弧时间。在主触头打开瞬间，在它的动、静 触头之间产生电弧．然后等到电流过第一个零点 时，如果两者之间的断口足够大，则电弧熄灭，反之 则电弧重燃．等电流第二次过零时熄灭。由于触头 断开瞬间电流相位是随机的。所以要求ｔｌ≥ｌＯｍｓ￣， 图３测试接线图 以保证至少有一个电流过零点使电弧能够熄灭。ｔ２ 是分开侧过渡电弧触头与闭合侧过渡电弧触头同 ４现场测试遇到的问题及发现的缺陷 时接通的桥接时间。此时回路中有两个过渡电阻并 有载分接开关切换波形的测试原理虽然简单， ２０１０年第１期 河南电力 但现场测试时，由于种种原因，测得的波形很难与 化，对于运行时切换少的分接开关更是明显，如图７ 标准波形完全一致，总存在着各种差异，这给判断 分接开关能否正确动作带来了很大干扰。下面结合 所示，这台分接开关一年切换不超过ｌＯ次，试验 时，将其循环切换几次后，所测切换波形有所改善。 一些实测的切换波形。来分析造成这些波形差异的 原因，同时给出根据实测波形来判断分接开关能否 正确动作的方法．并对通过切换波形测试发现的一 些分接开关缺陷进行介绍。 （１）某２２０ｋＶ变压器的有载分接开关，型号为 ＵＣＣＲＮ６５Ｏ，３０ｏ。ＡＢＢ生产。该变压器的有载分接开 关带绕组切换波形如图４所示，三相之间基本一 样。根据测量，总的切换时间约为４８ｍｓ，过渡电阻约 为１３Ｑ。 可以看出。该波形与图二的标准波形大致相 同，但也存在一些差别。如切换过程完成后，波形存 在着不规则的抖动；整个波形不是由直线段组成， 而叠加了某些振荡等。这些差别是否意味着这台分 接开关存在故障呢？答案是否定的。 波形在切换过程完成后出现的不规则抖动主 要是由触头闭合产生的机械冲击力造成的，有的分 接开关波形抖动得更严重，如图５所示，该开关型 号为ＳＹＸＺ一１１０／４００—１９．保定变压器厂生产。它有 四个过渡电阻，可以看出，每当有触头闭合时波形 都会产生抖动，很明显，在根据波形对开关状态进 行判断时，这些抖动可以忽略。 Ａ相弋 一一 一…～ ～一 Ｂ相 一、 ｃ相 —Ｊ一…～＾ 图４切换波形图 Ａ相］一 广—一 Ｂ相 ～——一 Ｃ相— …一 ～一—— 图５切换波形图 波形上叠加了振荡是由于测量是在带绕组情 况下进行的，线圈电感的影响使波形产生了这些振 荡。如果测量时不带绕组，则这些振荡将会减弱许 多，如图６所示。有时候，覆盖在触头表面的油膜和 油内的杂质也会造成切换波形的振荡或不规则变 制造厂家在厂内对有载分接开关做试验时。在 静触头表面中间位置用冲头冲出一凹凸点。利用触 头表面的机械突出物来刺破油膜，这种情况下得到 的波形较好。而机械突出物在试验后打平了，所以 现场得到的波形一般较乱。试验人员在测试前。应 该尽量多切换几次。减少油膜对测试波形的影响。 Ａ相］ ｎ厂—— Ｂ相 Ｃ相］ ｎ厂—— 图６切换波形图 Ａ相 —、— ＾，Ｌ———－— ／、，——～ Ｂ相 八厂’——、～～ Ｃ相 —、／Ｌ，～／ 图７切换波形图 （２）某电厂２２０ｋＶ主变的有载分接开关，型号 为ＵＣＧＬＴ ６５０／１２００，ＡＢＢ生产。该变压器的有载分 接开关带绕组切换波形如图８所示。根据测量，三 相总的切换时间均约为４９ｍｓ，过渡电阻约为 １．４５ｆｔ。这台有载分接开关的切换波形较为规则，且 每一相的波形都与图二的标准波形大致相同，但三 相波形之间存在着严重的不同期，两相开始动作的 时间最大相差３７ｍｓ。 Ａ相 Ｂ相 Ｃ相 图８切换波形图 经了解．这台变压器的有载分接开关是由三台 单相分接开关组成的，三台开关通过机械上的连接 用一台电动机构来带动。在现场试验时，如果将切 换有载分接开关的档位由电动操作改为手动的话， 就可以听到三相分接开关的切换动作存在明显的 王伟等：变压器有载分接开关动作特性现场试验 ２０１０年第１期 先后，甚至在缓慢摇动手柄的时候，还会出现某相切 进行了吊出检查，检查结果发现一过渡电阻连片烧 换而其它两相暂时不切换的情况。可见三相储能结 构动作所需传动轴转动的圈数并不一样，从而造成 三相开关切换有先有后。我们分析认为，有载分接开 关的分接变换动作是一个电流的转换过程，对三相 断，并且缺少一个螺丝。将分接开关室内部绝缘油 全部抽出时发现了缺少的螺丝。将断裂部分连接并 重新组装好。测量过渡波形如图１０。 分接开关来说，即使在切换过程中某一相先动作，电 流仍在这一相的电路上通过，因此三相触头分合的 先后，对相互之间的切换电流没有明显的影响。另外 Ｌ、～～一一 ，一…～ 厂一 相波形 ＾ 栩油形 有载分接开关在切换过程中产生的电弧都是采用电 流过零点自然熄弧的方式，而不是像断路器那样采 用强迫熄弧的方式，这样分接开关三相触头的电弧 熄灭本身就存在先后．所以其机械动作的先后差别 不会影响有载分接开关的正常运行。这台有载分接 开关试验后投入运行，至今无任何异常现象。 （３）２０ｏ８年３月２９日，２２０ｋＶ焦作韩王变电站 ＃２主变停电进行预防性试验。在进行有载分接开关 切换动作特性试验时，发现其切换波形异常．具体 波形如图９所示。 ＼ Ｌ～一 —…～一Ｊ ／Ａ相波形 — ｊ ， ＾ ， ， ， Ｌ…一～……～ 、。。一一一…～一Ｂ相波形 ］ ．厂ｃ相波形 （ａ）５档——６档切换波形 —、 Ｌ 一～一～一 相波形 ｒ～一～ ’ ～ …… Ｉ ｆ Ｌ、、一～…～ ～…一一Ｂ相波形 Ｌ— ／＼／ｌｒ 相波形 （ｂ）６档——５档切换波形 图９处理前切换波形图 从５档到６档切换过程中，Ａ相后半部分电阻 明显增大，从３欧姆增至６欧姆左右，为进一步仔 细分析，从６档调至５档，结果图形也有变化。从以 上波形及测试数据分析，该变压器分接开关Ａ相过 渡电阻存在断裂的可能。 为进一步证实分析结果，对该变压器分接开关 ０ …一………一…… … 一 Ｔ ＶＩ／ …… （ 档——６档切换波形 ｜Ｌ～一 Ｌ… —／Ａ 波形 …、 ｒ一～一一一 ｔ ｊ …一……一…一 ～……一．．． 相波形 ］ ． （ｂ）６档——５档切换波形 图１０处理后切换波形图 该分接开关为贵州长征老式 型有载分接 开关，单数侧和双数侧的过渡电阻均为两只并联结 构。一只电阻断线后，切换过程中余下的那只电阻 将承受更大的电流。有可能电流致热引发另一只电 阻也断线。一旦单数侧或双数侧两只电阻均断线， 切换中将造成变压器电气回路瞬间开路。很可能造 成变压器运行中烧损事故。因此。此次重大缺陷的 发现和消除保障了 变压器的安全运行。 年月 日．信阳站２号主变在运行 中有载分接开关重瓦斯动作，防爆盖损坏，随后７ 月 日主变停电对分接开关进行检查。将分接开关 上部切换部分从变压器吊出进行了检查试验。无异 常，但回装本体后，测量绕组的直流电阻时发生了 和 时通时断的现象．于是带绕组测量切换波 形。发现Ｂ相在试验时随机出现不正常波形，如图 １所示，由波形判断该分接开关在切换档位的过程 中Ｂ相有开断现象，这和绕组的直流电阻试验分析 结果正好吻合。随后决定变压器固定在档运行。 年１２月 日，安排主变停电后再次对分 接开关进行了全面检查，在对该主变本体放油以 ２０１０年第１期 河南电力 飞 Ｂ Ｃ飞 （ａ）从４档切换到５档时波形正常 Ａ Ｂ （ｂ）从２档切换到３档时波形异常 图１１切换波形图 后．检查人员通过观察孔进入主变本体内部对分接 选择器部分进行了仔细检查，结果发现分接选择器 Ｂ相动触头烧损严重．同时也发现Ｂ相１档静触头 烧损。分接选择器其他部位无异常。 经分析认为，该分接开关自９０年投运以来，已 运行１６年。由于触头长期运行，受外力作用时间太 长，引起分接选择器产生变形，动静触头在部分位 置接触不良，造成触头烧损。最后对分接开关进行 了更换。 （５）南阳渠首站２２０ｋＶ主变分接开关在测试时 得到的切换波形比较乱．如图１２（ａ）所示，其实这台 分接开关本身没问题．由于测试仪器的预触发时间 设置不正确造成切换波形记录不全，将仪器调整后 得到了正确的切换波形。如图１２（ｂ）所示。 Ａ Ｂ Ｃ． （ａ）记录时间不正确时得到的波形 Ａ Ｂ Ｃ （ｂ）正确波形 图１２记录时间设置对切换波形的影响 测试仪器本身故障可能对切换波形的测量带 来很大影响．图１３是一些仪器发生典型故障时得 Ｂ （ａ）ＣＰＵ板故障 １Ｉｉ ０ ｌ ｃ Ⅶ ０ １ Ｂ Ｉ ＩＡ （ｂ）供电电压过低 （ｃ）仪器自激 图１３仪器发生故障时的切换波形图 到的切换波形图。 ５结语 有载分接开关是变压器上一个重要的部件，通 过其切换波形的测试可以看出切换开关能否正确 动作。进而判断有载分接开关是否存在电动机构动 作异常、绝缘筒变形、触头烧损、传动轴断裂等故 障。现场试验中由于种种原因，所测得的切换波形 很难与标准波形完全吻合。所以试验人员在测试 前，应该尽量多切换几次，减少油膜对测试结果的 影响．为尽量减少电感的影响，可采用将低压绕组 短路，使电感量减小或选择额定分接点处利用分接 点只倒极性而不切换线圈的特性，测量过渡波形。 在排除测量仪器故障引起的干扰后，正确分析测试 波形与标准波形产生差异的原因。同时结合变压器 其他相关试验的结果，综合考虑，得出正确的结论。 参考文献 【１】陈敢峰、姚集新．变压器分接开关实用技术．北京，中国水 利水电出版社。２００２年 ［２】冯仲民．有载分接开关的应用．北京，中国电力出版社．２００４ 年 【３］ＤＩ］ｒ ５７４—９５．有载分接开关运行维修导则 收稿日期：２ｏｏ９—Ｏ８—１８
