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通量耦合變壓器是變壓器行業(yè)發(fā)展好幫手
通量耦合變壓器有載分接開關電路一旦發(fā)生開路故障，將直接威脅到通量耦合變壓器的安全運行。本文通過對幾個有關通量耦合變壓器有載分接開關電路的常規(guī)例行試驗的分析，介紹了判斷通量耦合變壓器有載分接開關電路開路故障的幾個方法。
我國電力系統(tǒng)及用戶正在愈來愈多地采用帶有有載分接開關的通量耦合變壓器進行調壓，這種通量耦合變壓器稱為有載調壓通量耦合變壓器。有載調壓通量耦合變壓器在電力系統(tǒng)中有著重要作用，它不僅能穩(wěn)定負載中心電壓，而且也是聯絡電網、調整負載潮流、改善天功分配等不可缺少的重要設備。但是據統(tǒng)計，近些年來，有載分接開關在運行中出現了許多異常情況，其中有載分接開關電路開路故障占了很大的比重，由此導致有載分接開關事故和故障率較高，而且有逐年上升的趨勢，直接威脅主通量耦合變壓器和電網的安全運行，引起電力系統(tǒng)的廣泛關注。
1 有載分接開關電路分析
所謂有載分接開關，是一種能在通量耦合變壓器勵磁或負載狀態(tài)下進行操作，用以調換通量耦合變壓器繞組的分接連接位置的一種裝置，通過它來在不中斷負載電流的情況下改變通量耦合變壓器繞組的有效匝數，即改變通量耦合變壓器的電壓比，從而實現調壓的目的。通常它由一個帶過渡阻抗的切換開關和一個能帶或不帶轉換選擇器的分接選擇器所組成，整個開關是通過驅動機構來操作的。在有些型式的分接開關中，切換開關和分接選擇器的功能被結合成為一個選擇開關。因此。有載分接開關必須滿足兩個基本條件：第一，在切換過程中，保證電流是連續(xù)的;第二，在切換過程中，保證不發(fā)生短路。為滿足要求，有載分接開關的電路由過渡電路、選擇電路和調壓電路三部分組成。
Ⅰ-調壓電路;Ⅱ-選擇電路;Ⅲ-過渡電路;1、2、3-分接選擇器定觸頭;
S1、S2-分接選擇器動觸頭;K1~K4-切換開關定觸頭;J-切換開關動觸頭;R-過渡阻抗
有載分接開關一般安裝于通量耦合變壓器繞組得中性點，這個位置的工作電壓比較低，因而其絕緣裕度相對較大，調壓電路發(fā)生短路的可能性很小，因此上述第一個條件很容易滿足。在來看第二個條件，正常工作中，通量耦合變壓器的勵磁電流或負載電流就是在由過渡電路、選擇電路和調壓電路三部分共同串聯構成的電路中流通，其中任意一個環(huán)節(jié)出現開路故障，整個電路中的電流都會被迫中斷，從而造成整個通量耦合變壓器的被迫停運。因此，在試驗維護工作中及時發(fā)現有載分接開關電路開路故障，對保障通量耦合變壓器的安全運行有很重要的意義。
2 通量耦合變壓器有載分接開關電路開路故障的判斷方法
2.1 利用有載分接開關參數測試儀判斷
判斷通量耦合變壓器有載分接開關電路在切換過程中是否存在開路故障，最常用的方法，就是應用有載分接開關參數測試儀對切換過程進行動作特性測試。如果動作曲線表征的有關參數正確，就可以基本判斷該有載分接開關的動作特性合格，其正常曲線如圖2所示(其中A、B、C相波形均為正常波形)：
如果有載分接開關在切換過程中出現開路故障，那么用有載分接開關測試儀進行的動作特性測試很容易就能捕捉到故障相的特性曲線，其表現形式為故障相的動作曲線在發(fā)生切換動作中與該相動作曲線下面的水平直線(零電流線)重合。其故障特征曲線如圖3所示(其中B相波形為故障波形)：
根據有載分接開關結構原理，我們在通量耦合變壓器例行的周期試驗中進行有載分接開關動作特性測試時，一般只需對有載分接開關內部從單數觸頭→雙數觸頭，再從雙數觸頭→單數觸頭，這樣兩個切換周期為一個組合的操作循環(huán)進行測試。這種測試方法很容易發(fā)現那些比較明顯的開路永久性故障，然而如果回路中存在因接觸不良導致出現時斷時續(xù)的隨機性開路故障，這種只進行兩個切換周期為一個組合的循環(huán)操作測試方法，就不太容易發(fā)現故障了，因此，對懷疑有故障的通量耦合變壓器進行檢查時，應當對所有檔位的循環(huán)操作進行測試。
2.2 利用直流電阻測試儀判斷
測量直流電阻是通量耦合變壓器例行的周期試驗中最常規(guī)的一個項目，按規(guī)程規(guī)定對通量耦合變壓器繞組所有檔位的回路連接情況都要進行測試，不管是永久性的開路故障，還是隨機性的開路故障，都會在直流電阻測試過程中有所反映。其特征就是儀器儀表上顯示的，所加在回路上的測試電流在測試中突然回到零位，然后測試儀器中斷測量，自動復位。用這種方法捕捉開斷故障，其優(yōu)點是既直觀又直接，缺點是對直流電阻測試儀的傷害比較大，因為通量耦合變壓器繞組在直流充電狀態(tài)下突然發(fā)生開路故障后，回路中會產生較高的反電勢，該反電勢對直流電阻測試儀內部元件質量的考核非常嚴格。雖然很多儀器制造廠都聲明其生產的直流電阻測試儀具有完善的反電勢保護，但是遇到此類較高的反電勢，很多測試儀器還是經受不住沖擊而燒毀，須返廠維修后才能繼續(xù)使用。遇到這種情況，如果能夠排除試驗接線的問題，就應該馬上意識到該有載分接開關可能在切換過程中存在回路開路故障了。
2.3 利用全自動變壓比測試儀判斷
目前現場試驗中普遍應用的的全自動變壓比測試儀，也能夠反映有載分接開關電路在切換過程中出現的開路故障。全自動變壓比測試儀在完成正確的試驗接線后，可以在有載分接開關進行分接變換時，進行繞組所有檔位的變壓比測試，但測試前儀器需要對該通量耦合變壓器的聯結組別等參數進行預先設置。有載分接開關進行分接變換時，如果試驗接線正確、參數設置正確，變壓比測試能夠在所有檔位上正確進行，則有載分接開關在切換過程中應當不存在開路故障。如果變壓比測試儀在某兩個檔位的切換過程中自動終止測試工作，并給出一些提示，比如“試驗接線錯誤"或“聯結組別設置錯誤"等信息，則很有可能表明有載分接開關在這兩個檔位之間的切換過程中出現了開路故障。因為我們已經能夠確定試驗接線正確、參數設置正確，那么只有在切換過程中發(fā)生開路故障，強行終止了儀器測試過程中采樣信號的連續(xù)傳送，才能導致儀器發(fā)出“試驗接線錯誤"或“聯結組別設置錯誤"等錯誤信息。