一起无励磁分接开关故障的诊断和分析

蒋益进，彭德胜

(广西桂能科技发展有限公司，广西 南宁 530007)

一起无励磁分接开关故障的诊断和分析

蒋益进，彭德胜

(广西桂能科技发展有限公司，广西 南宁 530007)

介绍了一起变压器高压侧绕组的直流电阻值异常事件。通过分析变压器无励磁分接开关的结构特点，并根据试验数据及吊罩检查结果，得出该异常是由无励磁分接开关动触头受力不均导致动静触头之间接触不良产生的，提出了针对性的预防措施，为今后带无励磁分接开关变压器的运行及维护提供借鉴。

变压器；直流电阻值；无励磁分接开关；动静触头

0 引言

变压器通常由有载分接开关或无励磁分接开关(无载调压方式)进行调压。无励磁分接开关因结构简单、成本低廉，被广泛应用于变压器中。但无励磁分接开关因自身结构问题，导致其易出现故障，影响变压器工作的稳定性。

某变压器由3台DFP-240000/500型单相变压器联结而成，由无励磁分接开关调压。在某次预防性试验中，发现该变压器C相高压侧绕组的直流电阻值异常。在对试验数据和设备结构原理进行分析后，做出故障的诊断和处理，为以后相似问题的预判和处理提供了经验和依据。

1 电气试验数据分析

2014年5月，应电厂要求对上述变压器进行预防性电气试验。在第1次测量中发现变压器C相高压侧第Ⅲ档绕组的直流电阻值明显大于其他档的直流电阻值，而Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ及Ⅴ等档绕组的直流电阻值呈递减分布。在反复操作无励磁分接开关后，第2次测量的直流电阻值恢复正常，且与其他档位的直流电阻值呈递减分布。变压器C相高压侧绕组直流电阻的测量数据与2013年数据的互差如表1所示。

分析表1数据可知，第Ⅲ档绕组直流电阻值的第1次测量值与2013年的值对比互差为17 %，远远超出《电力设备预防性试验规程》的要求(小于2 %)。在反复操作无励磁分接开关后，该档绕组的直流电阻值才恢复正常。由此初步推测无励磁分接开关长期处在某个档位上运行，存在动静触头之间接触不良的问题。由于试验电流只有20 A，远小于变压器的额定电流，所以绕组的直流电阻值恢复正常并不能说明无励磁分接开关本身不存在问题或者问题已经解决，需对分接开关本体进行检查。

表1 2013-2014年C相高压侧绕组的直流电阻值

2 无励磁分接开关检查及处理

2.1 无励磁分接开关电气原理

无励磁分接开关的电气原理如图1所示。图中AX为单相变压器的高压绕组，绕组中编号为2-7的6个抽头分别连接无励磁分接开关中编号为A2-A7的接线柱。从A2逆时针开始到A7的2个接线柱之间分别对应Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ及Ⅴ档位。旋转无励磁分接开关外部的操作杆时，将带动图1中的转动轴以控制动触头在各个档位之间切换。

图1 无励磁分接开关电气原理

当动触头分别处在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ及Ⅴ的位置时，变压器一次绕组匝数递减，相应的高压绕组直流电阻值也递减。

2.2 开关状况检查

经检查，吊罩结果显示无励磁分接开关的故障点有以下几个：

(1) 动触头与静触头之间的接触面有放电烧毁的痕迹；

(2) 动触头的3片接触板的烧毁程度从上到下依次变大。

由以上2点可知，导致故障产生的原因是动静触头之间接触不良且接触面受力不均。

2.3 故障处理

对损坏的无励磁分接开关进行更换，并对变压器进行必要的电气试验。维修后C相高压侧绕组的直流电阻值如表2所示，在试验电压下的局放量为198 pC，其余试验的数据正常。试验数据显示绕组直流电阻值及局放量均满足规程的要求，说明故障仅由无励磁分接开关的接触问题导致。

3 故障分析

动静触头之间接触不良且接触面受力不均的原因，主要有以下3点。

(1) 动触头弹片弹力变小、变形及异常磨损。长时间投入运行后，无励磁分接开关的动力传导部件的性能会下降，如弹片弹性减小、压力弹簧弹力减弱、传动轴磨损等。当以上现象严重到一定程度时，会使得分接开关的动触头变形及异常磨损，导致动静触头之间接触不良甚至产生缝隙。

表2 维修后C相高压侧绕组的直流电阻值

接触不良的触头表面金属与油中的某些有机成分反应生成有机物，该有机物在铜质或者银质触头表面形成稳定的暗色绝缘薄膜。当薄膜积累到一定厚度后，触头接触点逐渐失去载流能力，导致动静触头之间的接触电阻变大，温度上升；而温度上升进一步加快有机物的沉积，使绝缘薄膜变厚。

以上过程初期发展缓慢，导致接触电阻增大和温度升高难以被及时发现。当绝缘薄膜增大增厚到一定程度时，动静触头之间的接触面会减小、电阻增大、压差升高，导致触头及其周围温度急剧上升、油中异常气体增多，触头间会发生闪络现象。以上过程会在触头表面形成碳沉积，而在极端的情况下碳的生成物与动静触头粘连一体，引发机械故障，使分接开关甚至变压器遭受毁灭性破坏。

(2) 动触头长时间工作在一个档位上。当变压器带稳定负荷运行时，无论是无励磁分接开关还是有载调压开关，都有可能长时间固定在某一个档位上工作。此时分接开关的动静触头之间因长期无相对摩擦运动，久而久之在表面形成绝缘薄膜。虽然薄膜的形成过程相对缓慢，但也是分接开关发生故障的一个潜在原因。

(3) 传动轴受力不均。受力不均匀使动触头的位置角度在传动时出现偏差。极限情况下，导致动静触头接触时其金属片单边接触或者部分接触的缺陷。该缺陷使载流体变小、单体载流量增大。长时间运行会使分接开关发热、放电、损毁，破坏变压器的正常运行。

4 预防措施

变压器分接开关故障的内在原因是触头之间接触不良，这会造成设备过热、油温过高、油色谱在线监测仪报警等。为避免异常现象的发生，可以通过以下几点措施进行预防。

(1) 在日常巡检中，注意观测变压器油枕中的油有无变化、变压器壳是否有过热色斑，条件允许时可定期进行红外测温监控。

(2) 变压器停电维护时，可对分接开关进行循环换挡操作，以保持其操作顺滑和触头间的清洁，检查分接开关各档位是否到位、指示针是否准确。

(3) 变压器进行预防性试验时，可通过绕组直流电阻值的测量、油色谱气体分析等试验，监测分接开关接触是否良好、有无发热现象。

5 结束语

分接开关问题是变压器常见且严重的故障之一，可影响到变压器甚至电网的安全与稳定。无励磁分接开关的故障诊断分析方法和预防措施可以为运行检修人员提供经验借鉴，保障维护变压器长期安全运行。

1 陈梁远，黎大健，赵 坚．一起变压器无励磁分接开关过热故障分析[J]．广西电力，2014，37(5)：62-64.

2 中国南方电网有限责任公司．Q/CSG 114002—2011电力设备预防性试验规程[S]．北京：中国标准出版社，2011.

3 杨陆卫，包伟国．鼓型无励磁分接开关接触不良原因分析[J]．变压器，2013，50(1)：49-50.

4 刘宏亮，刘海峰，岳国良，等．楔形无励磁分接开关缺陷分析及处理[J]．变压器，2013，50(1)：69-71.

5 中国电力科学研究院．GB/T 7252—2001变压器油中溶解气体分析和判断导则[S]．北京：中国标准出版社，2001.

2016-03-25；

2016-06-14。

蒋益进(1982-)，男，工程师，主要从事电气设备研究工作，email：daan_6@163.com。

彭德胜(1982-)，男，工程师，主要从事电气设备研究工作。