徐騰飛

（黑旋風(fēng)鋸業(yè)股份有限公司）

0 引言

農(nóng)村電網(wǎng)是指為縣級區(qū)域內(nèi)的縣城、村鎮(zhèn)、農(nóng)墾區(qū)及林牧區(qū)用戶供電的110kV及以下配電網(wǎng)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各行業(yè)及人民生活對供電電壓質(zhì)量的要求也越來越高，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的季節(jié)性和農(nóng)村務(wù)工人員的流動性，導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)負(fù)荷波動較大，電壓波動也大。為穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，更好地提高電壓質(zhì)量，近年來，農(nóng)網(wǎng)中大量安裝了智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)（D5000）和自動電壓調(diào)控系統(tǒng)（AVC），由此造成變壓器有載開關(guān)的調(diào)節(jié)次數(shù)顯著增多，大大增加了有載開關(guān)的故障發(fā)生率，引起變壓器非計(jì)劃停電事故。如何解決因有載開關(guān)突發(fā)故障而引起變壓器停運(yùn)事故，保證有載調(diào)壓變壓器的安全運(yùn)行，是目前擺在電力工作者面前的重要問題。

1 變壓器有載開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理

有載開關(guān)作為有載調(diào)壓變壓器上的重要組件，是在變壓器帶負(fù)荷的情況下，通過有載開關(guān)的分接位置轉(zhuǎn)換，變換變壓器調(diào)壓繞組的分接抽頭，以改變變壓器的電壓比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有載調(diào)壓。有載開關(guān)安裝在有載調(diào)壓變壓器上，由電氣控制部分和機(jī)械傳動部分組成，有載開關(guān)每次分接位變換，切換開關(guān)或選擇開關(guān)的芯體都要動作一次完成動、定觸頭的位置變換，每次動作的過程都要引起機(jī)械振動、產(chǎn)生機(jī)械磨損以及造成動觸頭和定觸頭的電燒損、絕緣油分解。長期運(yùn)行中多次分接位置變換，會造成開關(guān)連接松動、零部件損壞、絕緣油污染。變電站的全自動無人值守。有載開關(guān)就要在自動狀態(tài)下頻繁切換檔位、調(diào)節(jié)電壓，頻繁地動作，使得絕緣油變質(zhì)加快、機(jī)械磨損加劇、連接松動可能性增大。供電連續(xù)性是供電安全的重要指標(biāo)之一，要求變壓器安全可靠運(yùn)行，避免突發(fā)停電事故。

2 運(yùn)行注意事項(xiàng)、檢修周期和環(huán)境要求

2.1 運(yùn)行注意事項(xiàng)

1）當(dāng)變壓器過載1.2 倍以上時(shí)，要禁止有載開關(guān)的分接變換操作。因此，在自動控制方案中一定要裝設(shè)過流閉鎖操作有載開關(guān)的保護(hù)裝置，當(dāng)負(fù)載電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，停止操作有載開關(guān)。

2）當(dāng)有載開關(guān)經(jīng)多次分接變換，氣體繼電器集氣盒所集聚的氣體達(dá)到一定體積時(shí)，氣體繼電器的報(bào)警信號接點(diǎn)閉合向中央控制室發(fā)出警示，此時(shí)要及時(shí)放氣。如果有載開關(guān)的分接變換不頻繁而氣體繼電器發(fā)信號頻繁或者報(bào)警周期時(shí)間縮短，可能內(nèi)部有放電點(diǎn)或開關(guān)滅弧性能降低，應(yīng)做好記錄并暫停分接變換，查明原因后再投運(yùn)。

2.2 檢修周期

1）對運(yùn)行中的有載開關(guān)油室內(nèi)絕緣油每6 個(gè)月至1年或分接變換2000～4000次至少采樣一次，進(jìn)行微水和擊穿電壓試驗(yàn)，當(dāng)絕緣油的擊穿電壓小于30kV 時(shí)，應(yīng)清洗開關(guān)芯體換新油或?yàn)V油一次或更換新油。

2）對新投運(yùn)的有載開關(guān)，半年吊芯檢修一次，以后可適當(dāng)延長，l～2 年或分接變換5000 次，切換開關(guān)或選擇開關(guān)應(yīng)吊芯檢查一次。

3）35kV 及以上電壓等級的變壓器和有載調(diào)壓裝置的檢查試驗(yàn)周期一般為1～3年。

2.3 現(xiàn)場檢修的環(huán)境要求

1）一般不宜在空氣相對濕度超過75%的環(huán)境條件下進(jìn)行。如相對濕度大于75%，應(yīng)采取必要措施，可用兩盞1000W 燈泡烘烤開關(guān)芯體周圍的絕緣部位，以防絕緣件表面受潮。

2）周圍空氣溫度一般不宜低于0℃，分接開關(guān)芯體的溫度不宜低于周圍空氣溫度，以防絕緣件表面形成凝露。

3）開關(guān)器身暴露在空氣中的時(shí)間應(yīng)符合表1 中規(guī)定。

表1 分接開關(guān)器身暴露在空氣中的時(shí)間規(guī)定

3 常見潛伏性故障和危害以及預(yù)防措施

3.1 觸頭發(fā)熱、燒蝕

有載開關(guān)在變壓器帶負(fù)荷情況下頻繁的分接位置變換，會使開關(guān)的觸頭間表面產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械磨損和電燒蝕，特別是負(fù)荷率較大的變壓器，其開關(guān)觸頭機(jī)械磨損和電燒蝕更為劇烈。同時(shí)，電流的熱效應(yīng)會使觸頭彈簧的彈性強(qiáng)度變?nèi)酰箯椈稍陬l繁變形和恢復(fù)的過程中過早疲勞失效，造成動、靜觸頭之間的接觸壓力降低。以上兩個(gè)方面，使開關(guān)動、定觸頭接觸電阻增大，觸頭接觸面發(fā)熱量增大。觸頭的發(fā)熱加速了觸頭表面的氧化腐蝕、彈簧疲勞變形以及彈簧彈性降低，使動定觸頭間壓力更小，從而形成惡性循環(huán)，這些問題如果不被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和妥善處理，最終導(dǎo)致觸頭燒毀，有載分接開關(guān)損壞。

1）對新變壓器投運(yùn)前要測試各分接位置的直流電阻，切換開關(guān)吊芯檢修時(shí)應(yīng)測量觸頭組的接觸電阻，檢查觸頭接觸是否良好。

2）每年結(jié)合變壓器檢修或試驗(yàn)對分接開關(guān)各檔位置多轉(zhuǎn)動幾次，除去觸頭表面的氧化膜或油污影響，使其接觸良好。

3）定期對有載開關(guān)進(jìn)行吊芯檢查，測量觸頭接觸壓力是否符合要求，對磨損、燒蝕嚴(yán)重的觸頭或性能失效的彈簧及時(shí)進(jìn)行更換，保證觸頭狀態(tài)良好。

3.2 過渡電阻絲斷開或連接松動

過渡電阻是有載開關(guān)的一個(gè)重要部件，有載開關(guān)變換操作時(shí)，過渡電阻跨接變壓器調(diào)壓繞組的相鄰兩分接頭，使負(fù)載電流不中斷地從一個(gè)分接轉(zhuǎn)換到另一個(gè)分接上，同時(shí)限制兩分接橋接時(shí)的循環(huán)電流避免級間短路，控制觸頭斷口的恢復(fù)電壓以電弧安全熄滅及避免過電壓。切換開關(guān)的觸頭開斷能力是在過渡電阻正常情況下的開斷容量，其設(shè)計(jì)值為兩倍級電壓與額定電流的乘積，正常時(shí)級電壓僅為相電壓的百分之幾。但當(dāng)有載開關(guān)在過渡電阻已斷開的情況下帶負(fù)荷切換，不僅使負(fù)載電流瞬時(shí)間斷，而且會在過渡電阻的斷口上以及動、靜觸頭斷口間出現(xiàn)全部相電壓和過電壓，該電壓不僅會擊穿過渡電阻的斷口，也會在動、靜觸頭斷開時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的電弧，從而導(dǎo)致變換的兩分接頭間短路，甚至高壓繞組分接間短路燒毀。同時(shí)，電弧將開關(guān)油室的絕緣油迅速分解，產(chǎn)生大量氣體。一旦安全保護(hù)裝置不能迅速排出這些氣體，就會使開關(guān)的絕緣筒遭到破壞，電弧的能量也可使開關(guān)絕緣軸燒損，致使開關(guān)絕緣爬電擊穿短路，造成開關(guān)損壞而無法修復(fù)。

1）有載開關(guān)大修時(shí)，必須測量開關(guān)的過渡電阻值，與銘牌值比較阻值偏差不超過±10%，同時(shí)仔細(xì)檢查過渡電阻的連接緊固點(diǎn)是否有松動現(xiàn)象，檢查電阻絲線徑是否均勻，是否有機(jī)械破損，以免切換時(shí)產(chǎn)生局部過熱而燒斷，因?yàn)榫€徑越細(xì)的位置或接觸不實(shí)位置局部電阻越大，在通過同樣電流時(shí)，產(chǎn)生熱量越大。

2）有載開關(guān)的切換次數(shù)達(dá)到2 萬次以上或運(yùn)行在2 年以上的有載開關(guān)，必須檢杳過渡電阻的材質(zhì)是否變脆，電阻值是否有變化，緊固是否松動現(xiàn)象，必要時(shí)應(yīng)予以更換過渡電阻。

3）如果遇到變壓器在超過額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)有載開關(guān)動作的現(xiàn)象時(shí)，必須檢查有載開關(guān)的過渡電阻是否有燒損。

4）如因快速機(jī)構(gòu)拉簧疲勞或斷裂、傳動系統(tǒng)損壞、緊固件松動、機(jī)械卡死、限位失靈等原因使有載開關(guān)不能切換和切換中途失敗發(fā)生有載開關(guān)檔位不到位的情況以及切換程序時(shí)間延長超過規(guī)定值時(shí)，必須檢查過渡電阻是否燒損。

3.3 絕緣油質(zhì)量劣化

有載分接開關(guān)帶負(fù)荷每操作一次，產(chǎn)生的電弧會引起開關(guān)內(nèi)絕緣油分解、炭化，加上機(jī)械磨損產(chǎn)生的金屬微粒以及絕緣油吸收水分等因素都使開關(guān)內(nèi)絕緣油的油質(zhì)劣化，游離碳微粒和油垢一部分混在絕緣油中，一部分積在開關(guān)的絕緣件表面，此外，還有觸頭材料燃弧融化后濺射出來的少量金屬微粒也可能留在絕緣件表面。這些沉積物的增多，會增加泄漏電流，降低絕緣件的絕緣電阻，使開關(guān)的絕緣能力下降，導(dǎo)致沿絕緣件表面放電擊穿，使開關(guān)損壞。

1）在開關(guān)運(yùn)行6 個(gè)月至1 年或切換2000～4000次后，應(yīng)從有載分接開關(guān)油室中取油樣做耐壓試驗(yàn)。

2）當(dāng)用于中性點(diǎn)調(diào)壓的有載開關(guān)絕緣油的擊穿電壓低于25kV，線端或中部調(diào)壓的有載開關(guān)絕緣油的擊穿電壓低于30kV 時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換有載開關(guān)油室中的絕緣油，并對絕緣件表面做擦拭沖洗等清潔處理。

3）更換絕緣油時(shí)應(yīng)選擇原牌號相同的變壓器油，新變壓器油的擊穿電壓不能低于40kV。

4）更換新油時(shí)應(yīng)特別注意，不得使用不同等級的油或不同的液體替代，因?yàn)椴煌挠突蛞后w，其粘度或介電特性可能不同，可能會影響有載開關(guān)的切換速度、滅弧性能和絕緣性能。

3.4 油室滲漏

有載開關(guān)設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的油室與變壓器油箱分離，因?yàn)橛休d開關(guān)在帶負(fù)荷進(jìn)行分接切換時(shí)開關(guān)內(nèi)絕緣油被炭化加上開關(guān)的機(jī)械運(yùn)動形成金屬微粒使開關(guān)油室內(nèi)絕緣油較快污染，這種油只能被有載開關(guān)在自己獨(dú)立的油室中使用并及時(shí)凈化處理或更換，而不能進(jìn)入變壓器本體，一旦進(jìn)入變壓器本體會影響變壓器內(nèi)部油的品質(zhì)，對變壓器的絕緣安全造成嚴(yán)重威脅。因此，有載開關(guān)的油室必須密封良好與變壓器本體分離，一旦因密封件老化引起有載開關(guān)油室滲漏，造成變壓器本體油污染不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，對變壓器運(yùn)行存在嚴(yán)重安全隱患。

1）對運(yùn)行中的變壓器應(yīng)巡視分接開關(guān)儲油柜油位，當(dāng)異常升高或降低直至變壓器儲油柜油位時(shí)，則應(yīng)檢查切換開關(guān)油室是否滲漏油。

2）對變壓器定期取油樣，若發(fā)現(xiàn)主變的色譜分析氫、乙炔和總烴含量異常超標(biāo)，也應(yīng)檢查開關(guān)油室是否滲漏油，以便在變壓器、開關(guān)檢修時(shí)及時(shí)更換密封墊、密封圈。

3.5 切換動作卡滯或不到位

對于不同型號的有載開關(guān)由一個(gè)分接切換到另一分接時(shí)，其過渡時(shí)間有不同的技術(shù)要求，并且過渡過程一定要連貫、平滑，不能出現(xiàn)卡滯、動作緩慢或切換不到位現(xiàn)象。但有載開關(guān)經(jīng)多次帶負(fù)荷分接變換后，由于機(jī)械磨損和電弧的電燒蝕，使切換開關(guān)的動、定觸頭表面出現(xiàn)凹坑，增加了過渡時(shí)的阻力；或因逐漸疲勞失效，儲能拉簧的儲存能量不足，這些因素都可能造成開關(guān)動作滯緩或切換不到位。 動作滯緩會造成電弧重燃、滅弧失敗，可能引起變壓器分接間短路；而切換失敗會因過渡電阻因長時(shí)間通過電流而燒斷，若過渡電阻燒斷后沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有載開關(guān)經(jīng)簡單恢復(fù)后繼續(xù)運(yùn)行切換、會產(chǎn)生過電壓會引起分接間擊穿，引起保護(hù)動作變壓器停運(yùn)，嚴(yán)重時(shí)造成變壓器繞組燒毀。

1）要及時(shí)對有載開關(guān)吊芯，認(rèn)真檢查動、定觸頭的損傷程度，輕者修磨觸頭表面，保持過渡表面的平滑，損傷嚴(yán)重的要更換新觸頭。

2）檢測切換開關(guān)的過渡時(shí)間，并與上期測試結(jié)果比較，是否有明顯變化，以判斷儲能彈簧的性能是否正常。

3）當(dāng)有載開關(guān)出現(xiàn)切換不到位現(xiàn)象時(shí)，一定要吊芯檢查過渡電阻是否損傷，檢查正常后才能投運(yùn)，以免發(fā)生大的事故。

3.6 輕瓦斯頻繁發(fā)信號報(bào)警

運(yùn)行中的有載開關(guān)分接變換使絕緣油分解產(chǎn)生氣體，多次切換后氣體繼電器信號接點(diǎn)動作（輕瓦斯）發(fā)信報(bào)警，如果報(bào)警周期基本固定屬于正常，應(yīng)及時(shí)放氣即可。若報(bào)警發(fā)信突然頻繁，要暫停分接變換，查明原因。若繼續(xù)運(yùn)行，可能會造成氣體繼電器的跳閘信號（重瓦斯）動作變壓器保護(hù)停電，甚至使有載開關(guān)絕緣擊穿燒毀。輕瓦斯頻繁發(fā)信報(bào)警的原因，總體說是由于單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生氣體量增加。產(chǎn)生氣體增加的原因和以下因素有關(guān)：絕緣油油質(zhì)變壞，絕緣油的熄弧效果變差，燃弧時(shí)間變長；開關(guān)內(nèi)存在局部放電點(diǎn)或懸浮電位放電；觸頭壓力減小，過渡電阻連接線接觸不良放電等。

1）按一定時(shí)間周期，對有載開關(guān)吊芯，檢查觸頭壓力是否正常。

2）檢查是否存在懸浮電位放電。

3）檢查過渡電阻連接是否可靠。

4）檢測油的擊穿電壓是否滿足正常運(yùn)行的要求。

4 結(jié)束語

綜上所述，有載開關(guān)在變壓器帶負(fù)荷條件下進(jìn)行檔位變換，在頻繁操作和機(jī)械運(yùn)行中難免會出現(xiàn)電氣或機(jī)械故障，這些故障有的是產(chǎn)品質(zhì)量問題造成的，也有的是運(yùn)行中維護(hù)不到位或檢修不當(dāng)引起的。國內(nèi)有載開關(guān)由以前的很少調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)轭l繁動作，運(yùn)行模式的突然變化，電力部門對有載開關(guān)需要重點(diǎn)維護(hù)的認(rèn)識不足，國內(nèi)從事有載開關(guān)專業(yè)的人員較少技術(shù)普及性較差，對運(yùn)行中有載開關(guān)存在的一些重要潛伏性故障不能早期發(fā)現(xiàn)和處理，造成有載開關(guān)的事故率較高。對有載開關(guān)技術(shù)學(xué)習(xí)提高專業(yè)技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)芰?。按?guī)程有計(jì)劃地停電檢修，及時(shí)處理問題，不斷積累運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對保證有載開關(guān)及變壓器的可靠運(yùn)行，保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量、運(yùn)行安全和供電連續(xù)性具有十分重要的意義。