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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(guān)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(yùn)行。本文通過(guò)對(duì)幾個(gè)有關(guān)通量耦合變壓器有載分接開關(guān)電路的常規(guī)例行試驗(yàn)的分析,介紹了判斷通量耦合變壓器有載分接開關(guān)電路開路故障的幾個(gè)方法。
我國(guó)電力系統(tǒng)及用戶正在愈來(lái)愈多地采用帶有有載分接開關(guān)的通量耦合變壓器進(jìn)行調(diào)壓,這種通量耦合變壓器稱為有載調(diào)壓通量耦合變壓器。有載調(diào)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(fù)載中心電壓,而且也是聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、調(diào)整負(fù)載潮流、改善天功分配等不可缺少的重要設(shè)備。但是據(jù)統(tǒng)計(jì),近些年來(lái),有載分接開關(guān)在運(yùn)行中出現(xiàn)了許多異常情況,其中有載分接開關(guān)電路開路故障占了很大的比重,由此導(dǎo)致有載分接開關(guān)事故和故障率較高,而且有逐年上升的趨勢(shì),直接威脅主通量耦合變壓器和電網(wǎng)的安全運(yùn)行,引起電力系統(tǒng)的廣泛關(guān)注。
1 有載分接開關(guān)電路分析
所謂有載分接開關(guān),是一種能在通量耦合變壓器勵(lì)磁或負(fù)載狀態(tài)下進(jìn)行操作,用以調(diào)換通量耦合變壓器繞組的分接連接位置的一種裝置,通過(guò)它來(lái)在不中斷負(fù)載電流的情況下改變通量耦合變壓器繞組的有效匝數(shù),即改變通量耦合變壓器的電壓比,從而實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。通常它由一個(gè)帶過(guò)渡阻抗的切換開關(guān)和一個(gè)能帶或不帶轉(zhuǎn)換選擇器的分接選擇器所組成,整個(gè)開關(guān)是通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)操作的。在有些型式的分接開關(guān)中,切換開關(guān)和分接選擇器的功能被結(jié)合成為一個(gè)選擇開關(guān)。因此。有載分接開關(guān)必須滿足兩個(gè)基本條件:第一,在切換過(guò)程中,保證電流是連續(xù)的;第二,在切換過(guò)程中,保證不發(fā)生短路。為滿足要求,有載分接開關(guān)的電路由過(guò)渡電路、選擇電路和調(diào)壓電路三部分組成。
Ⅰ-調(diào)壓電路;Ⅱ-選擇電路;Ⅲ-過(guò)渡電路;1、2、3-分接選擇器定觸頭;
S1、S2-分接選擇器動(dòng)觸頭;K1~K4-切換開關(guān)定觸頭;J-切換開關(guān)動(dòng)觸頭;R-過(guò)渡阻抗
有載分接開關(guān)一般安裝于通量耦合變壓器繞組得中性點(diǎn),這個(gè)位置的工作電壓比較低,因而其絕緣裕度相對(duì)較大,調(diào)壓電路發(fā)生短路的可能性很小,因此上述第一個(gè)條件很容易滿足。在來(lái)看第二個(gè)條件,正常工作中,通量耦合變壓器的勵(lì)磁電流或負(fù)載電流就是在由過(guò)渡電路、選擇電路和調(diào)壓電路三部分共同串聯(lián)構(gòu)成的電路中流通,其中任意一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)開路故障,整個(gè)電路中的電流都會(huì)被迫中斷,從而造成整個(gè)通量耦合變壓器的被迫停運(yùn)。因此,在試驗(yàn)維護(hù)工作中及時(shí)發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)電路開路故障,對(duì)保障通量耦合變壓器的安全運(yùn)行有很重要的意義。
2 通量耦合變壓器有載分接開關(guān)電路開路故障的判斷方法
2.1 利用有載分接開關(guān)參數(shù)測(cè)試儀判斷
判斷通量耦合變壓器有載分接開關(guān)電路在切換過(guò)程中是否存在開路故障,最常用的方法,就是應(yīng)用有載分接開關(guān)參數(shù)測(cè)試儀對(duì)切換過(guò)程進(jìn)行動(dòng)作特性測(cè)試。如果動(dòng)作曲線表征的有關(guān)參數(shù)正確,就可以基本判斷該有載分接開關(guān)的動(dòng)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(guān)在切換過(guò)程中出現(xiàn)開路故障,那么用有載分接開關(guān)測(cè)試儀進(jìn)行的動(dòng)作特性測(cè)試很容易就能捕捉到故障相的特性曲線,其表現(xiàn)形式為故障相的動(dòng)作曲線在發(fā)生切換動(dòng)作中與該相動(dòng)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(jù)有載分接開關(guān)結(jié)構(gòu)原理,我們?cè)谕狂詈献儔浩骼械闹芷谠囼?yàn)中進(jìn)行有載分接開關(guān)動(dòng)作特性測(cè)試時(shí),一般只需對(duì)有載分接開關(guān)內(nèi)部從單數(shù)觸頭→雙數(shù)觸頭,再?gòu)碾p數(shù)觸頭→單數(shù)觸頭,這樣兩個(gè)切換周期為一個(gè)組合的操作循環(huán)進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)試方法很容易發(fā)現(xiàn)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(dǎo)致出現(xiàn)時(shí)斷時(shí)續(xù)的隨機(jī)性開路故障,這種只進(jìn)行兩個(gè)切換周期為一個(gè)組合的循環(huán)操作測(cè)試方法,就不太容易發(fā)現(xiàn)故障了,因此,對(duì)懷疑有故障的通量耦合變壓器進(jìn)行檢查時(shí),應(yīng)當(dāng)對(duì)所有檔位的循環(huán)操作進(jìn)行測(cè)試。
2.2 利用直流電阻測(cè)試儀判斷
測(cè)量直流電阻是通量耦合變壓器例行的周期試驗(yàn)中最常規(guī)的一個(gè)項(xiàng)目,按規(guī)程規(guī)定對(duì)通量耦合變壓器繞組所有檔位的回路連接情況都要進(jìn)行測(cè)試,不管是永久性的開路故障,還是隨機(jī)性的開路故障,都會(huì)在直流電阻測(cè)試過(guò)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(cè)試電流在測(cè)試中突然回到零位,然后測(cè)試儀器中斷測(cè)量,自動(dòng)復(fù)位。用這種方法捕捉開斷故障,其優(yōu)點(diǎn)是既直觀又直接,缺點(diǎn)是對(duì)直流電阻測(cè)試儀的傷害比較大,因?yàn)橥狂詈献儔浩骼@組在直流充電狀態(tài)下突然發(fā)生開路故障后,回路中會(huì)產(chǎn)生較高的反電勢(shì),該反電勢(shì)對(duì)直流電阻測(cè)試儀內(nèi)部元件質(zhì)量的考核非常嚴(yán)格。雖然很多儀器制造廠都聲明其生產(chǎn)的直流電阻測(cè)試儀具有完善的反電勢(shì)保護(hù),但是遇到此類較高的反電勢(shì),很多測(cè)試儀器還是經(jīng)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(yàn)接線的問(wèn)題,就應(yīng)該馬上意識(shí)到該有載分接開關(guān)可能在切換過(guò)程中存在回路開路故障了。
2.3 利用全自動(dòng)變壓比測(cè)試儀判斷
目前現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中普遍應(yīng)用的的全自動(dòng)變壓比測(cè)試儀,也能夠反映有載分接開關(guān)電路在切換過(guò)程中出現(xiàn)的開路故障。全自動(dòng)變壓比測(cè)試儀在完成正確的試驗(yàn)接線后,可以在有載分接開關(guān)進(jìn)行分接變換時(shí),進(jìn)行繞組所有檔位的變壓比測(cè)試,但測(cè)試前儀器需要對(duì)該通量耦合變壓器的聯(lián)結(jié)組別等參數(shù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)置。有載分接開關(guān)進(jìn)行分接變換時(shí),如果試驗(yàn)接線正確、參數(shù)設(shè)置正確,變壓比測(cè)試能夠在所有檔位上正確進(jìn)行,則有載分接開關(guān)在切換過(guò)程中應(yīng)當(dāng)不存在開路故障。如果變壓比測(cè)試儀在某兩個(gè)檔位的切換過(guò)程中自動(dòng)終止測(cè)試工作,并給出一些提示,比如“試驗(yàn)接線錯(cuò)誤"或“聯(lián)結(jié)組別設(shè)置錯(cuò)誤"等信息,則很有可能表明有載分接開關(guān)在這兩個(gè)檔位之間的切換過(guò)程中出現(xiàn)了開路故障。因?yàn)槲覀円呀?jīng)能夠確定試驗(yàn)接線正確、參數(shù)設(shè)置正確,那么只有在切換過(guò)程中發(fā)生開路故障,強(qiáng)行終止了儀器測(cè)試過(guò)程中采樣信號(hào)的連續(xù)傳送,才能導(dǎo)致儀器發(fā)出“試驗(yàn)接線錯(cuò)誤"或“聯(lián)結(jié)組別設(shè)置錯(cuò)誤"等錯(cuò)誤信息。

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