电力变压器空载分接开关故障分析、检测及调试

电力变压器的无励磁分接开关也称为空载分接开关。它只能在变压器停止运行且无励磁时用来改变变压器绕组的有效匝数，从而达到改变变比和变压器输出电压的目的。因此分接开关的触头设计容量较小，不需要灭弧措施，开关操作仅限于手动就地操作。但由于变压器缺油、开关质量差、保养不一、使用不慎、换挡不当等原因，会烧坏整个变压器。在我们检修过的电力变压器中。约25%的电力变压器因空载分接开关故障而损坏。
1故障原因
(1)变压器漏油(导电杆螺母不紧，箱盖、油标垫片、放油阀、焊缝等。)使空载分接开关暴露在空气中，并使其逐渐受潮。由于电力变压器的油标位于储油柜中间，变压器运行中产生的碳化物受热后会生成油焦等物质，堵塞油标的通气孔，造成假油位。油表中残留少量变压器油，使人误以为油位低，不注意加油。随着时间的推移，外露分接开关受潮后性能会下降，导致放电短路，损坏变压器。
(2)空载分接开关制造质量差，结构不合理，压力不足，接触不可靠，外部字轮位置与内部实际位置不完全一致，导致星形动触头接触不完全。动、静触头错位使两抽头间的绝缘距离变小，在两触头间电位的作用下发生短路或对地短路放电。短路电流会很快缠绕抽头线圈，甚至损坏整个绕组。
(3)运行中的变压器空载分接开关长期浸泡在高于常温的油中，特别是偏远农村，线路长，电压降大，使分接开关长期处于过载状态运行。油的老化可能在分接开关触头上造成碳化膜和油垢，使弹簧压力降低(尤其是接触环中的弹簧，由于材料和制造工艺不良，弹性下降很快)或使零件变形。如果分接开关引线头和连接螺丝松动等原因没有及时处理，导电部分接触不良，接触电阻增大，产生发热和电弧烧伤。电弧还会产生大量气体，分解出具有导电性能的碳化物和熔化的铜颗粒，喷在箱体、一、二次套管、绕组层、匝等处。，导致短路烧坏变压器。
(4)有些村电工不知道空载分接开关的原理，也没有测量工具。远离变电站的农村电网，电压普遍较低。村电工误将原空载分接开关由“2”调至“1”，发现电压更低时，又将分接开关调至“3”。疏忽操作会导致分接开关不完整或移动触点的绝缘轴扭断。
(5)安装工艺不良，各部位紧固螺栓检查不严，导致变压器箱进水，分接开关绝缘和绕组绝缘受潮。除此之外，运行维护不到位，没有严格执行变压器的运行规程。大部分变压器从安装到烧坏，几年甚至更长时间都没有进行过例行维护和清洁污垢，导致散热条件差，损坏变压器。
2检测方法
(1)变压器移交、大修、更换分接开关和运行满2年时，必须用兆欧表测量绝缘电阻值，用电桥测量DC电阻值。630kVA以下的变压器，要求DC电阻的相间误差值< 4%，线间误差值< 2%。
公式Rz= ×100%
式中，RZ——是误差值
RD——最大电阻值
RC-最小电阻值
(2)定期对变压器绝缘油取样化验(以备检查)，经常检查储油柜内的实际油位位置，不要被虚假的油量指示所误。
(3)换向或更换空载分接开关前后，必须用电桥测量前后两次的DC电阻值并记录。
观察三相DC电阻的平衡是否在允许范围内，将重排后的DC电阻与前两次记录进行比较，判断是否正常。通过对比，可以诊断是否存在上述故障，分析原因并进行处理。
(4)运行变压器空载分接开关的现场切换，在测试DC电阻的同时，还应测试变压器上层油温(因为变压器绕组DC电阻与油温有关)，将测得的DC电阻值换算成20℃时的油温值。
换算公式R20 = × ra
式中，R20——20℃时的两个电阻值
t系数。(铜为235，铝为228)
Ta——测量时变压器上层油温。
Ra——在ta温度下测得的电阻值
测量时，所用仪器的精度不低于0.2级，大型变压器的精度不低于0.05级。
(5)测量DC电阻时，连接线的截面应较大，长度尽量缩短，接触良好。用单臂电桥测量时，应从测量结果中减去实际电阻值。测量完毕后，先停检流计，再停电池开关，防止电桥烧坏。切换线路时，变压器线圈必须放电，以防止人身触电。
3维护和调试
(1)空载分接开关的检修和调试在变压器铁心吊起后进行，直至分接开关露出(为保证安全，检修开始前应将变压器端盖用方木或其他物品支撑在箱体上)。首先观察触头及引线、接触柱、绝缘胶木是否松动，动静触头压力是否足够。可以用手压，手压要均匀。如果压力太低，应该更换弹簧。如果条件允许，也可以用测力计测量压力值。一般应该在(24.5 ~ 49) × 104 Pa (2.5 ~ 5 kg)/cm2之间。对于不运转的档位，可以反复转动分接开关，然后观察是否有摩擦痕迹。
(2)仪器不能发现的异常故障，可通过目视检查发现，如运行中的空载分接开关动、静触头有发热、变色、变形或放电烧伤的痕迹。加热触点周围的碳化和油垢积聚。如果发现这些异常故障，并且在调整后无法达到空载分接开关的质量标准，则必须更换新开关。
(3)更换空载分接开关后，仔细检查分接开关的引线位置是否正确一致，检查锁紧定位螺栓是否到位，然后拧紧法兰和三个密封螺钉，用动手正反向转动分接开关5周以上，消除动、静触头上的氧化膜，保证动、静触头接触良好。旋转触点时，观察指针位置和实际触点位置是否正确。
(4)吊芯前测得的DC电阻值可作为检修或更换分接开关的参考。如果接入绕组匝数较少的第一个齿轮的DC电阻大于其他齿轮，则认为接触不良。如果某一相某一档的DC电阻值大于同一个档位中其他两相的，而每个档位中其他两相的DC电阻值基本相等，那么就要重点检查这个档位，分析故障原因，进行后处理。如果分接开关触点有污垢和油脂，用抹布或卫生纸擦拭干净，如果触点有放电烧伤引起的麻点或碳化物，用0号细砂布擦拭。如果动触点和静触点严重烧伤，应更换新开关。
(5)若分接开关向外漏油，耐油橡胶垫老化，应更换。如果法兰不紧或转动部分漏油，应视情况处理。分接开关的绝缘部分受潮后，必须取出干燥进行耐压试验。6 ~ 10kV分接开关两触点间及触点对地的交流耐压应大于2kV，35kV分接开关应大于5kV。如果绝缘表面和铁芯出现击穿和烧损，必须更换新开关。拆下开关前，要注意加引线头和接线柱的编号，记住方向，防止装配时接线错误烧坏变压器。
(6)高压引线断烧时，检查相线间绝缘距离，对地距离，根据情况加强绝缘和距离调整，修复调整引线。处理完所有缺陷后，用开尔文双臂电桥测量空载分接开关各位置的接触电阻，用2500V兆欧表测量触点间的绝缘电阻，6-10 35kV分接开关应> > 100MΩ。
(7)分接开关组装调试完毕后，用双臂电桥依次测量各档位的DC电阻值，并做好记录。注意，传动装置的DC电阻值必须放在最后一次测量和测试中，不要再次切换空载分接开关位置。