調壓變壓器有載分接開關機械性能的在線檢測分析

劉漢順

（江蘇中聯電氣股份有限公司,江蘇 鹽城224011）

調壓變壓器有載分接開關機械性能的在線檢測分析

劉漢順

（江蘇中聯電氣股份有限公司,江蘇 鹽城224011）

調壓變壓器在運行過程中，需要技術人員采用科學的啟動流程，保障調壓變壓器的運行質量。對變壓器的機械性能進行優(yōu)化，技術人員應該采用有載分接開關的穩(wěn)壓設計方法，保證變壓器開關的在線監(jiān)測合格。控制變壓器的輸出電壓，并且在控制電路工作的過程中，對交流基礎器線圈控制觸點進行延時閉合處理，確保正常穩(wěn)壓程序的運行良好。做好有載分接開關的風箱屏蔽設計工作，應該做好電弧區(qū)和金屬蒸氣凝結屏區(qū)的連接處理，從而顯著提升變壓器開關的機械性能。本文從調壓電壓器有載分接開關的結構優(yōu)化方法進行分析，提出幾點有利于開關機械性能滿足在線監(jiān)測標準的可行性建議。

變壓器;機械性能;在線監(jiān)測;分接開關

在變壓器有載分接開關機械性能的在線檢測活動中，技術人員應該采用有效的質量保障方法，顯著提升分接開關的使用壽命。通過對故障部位進行重點檢測，從而對故障部位的脆弱區(qū)域進行功能強化處理，顯著提升變壓器開關的耐磨程度。有載分接開關容易發(fā)生故障的部位比較多，主要有切換開關處的故障和適擇開關處的故障。同時，在控制裝置故障檢測的過程中，技術人員還應該重點檢測操縱結構處的故障，采用檢測設備檢查大電流通過開關時，電子元器件的運行狀態(tài)是否正常。

1　開關機械內部主要材料性能檢測

在開關機械性能檢測過程中，技術人員應該對并聯運行控制故障進行深度檢測、并聯運行的電力變壓器線圈結構比較復雜，容易出現絕緣程度不夠高而導致的使用安全故障問題。調壓變壓器的內部材料主要由金屬制成，金屬的耐弧性能受到材料種類的制約。

調壓變壓器開關中的金屬鎢陰極消耗量為0.001毫克/庫倫左右，金屬鎢的比重為19.3毫克/立方毫米。在線檢測時，開關中的金屬鎢部件極電消耗體積應該不高于0.0000518立方毫米/庫倫為宜。調壓變壓器開關中的金屬銀陰極消耗量為0.003毫克/庫倫左右，金屬鎢的比重為10.5毫克/立方毫米。在線檢測時，開關中的金屬鎢部件極電消耗體積應該不高于0.000285立方毫米/庫倫為宜。調壓變壓器開關中的金屬鋼陰極消耗量為0.013毫克/庫倫左右，金屬鎢的比重為8.9毫克/立方毫米。在線檢測時，開關中的金屬鎢部件極電消耗體積應該不高于0.00146立方毫米/庫倫為宜。

2　調壓變壓器有載分接開關機械性能的在線檢測分析

（1）開關觸頭拉簧的機械性能檢測。調壓變壓器分載開關的機械性能良好，變壓器的電壓調節(jié)功能就會更加強大。對于調壓變壓器開關的檢測與分析，主要考察開關機械傳動效果是否良好。

有載分接開關中風箱屏蔽應該體現嚴密性，開關機械傳統原理應該有效地運用到機械性能檢測活動中去。電動機與搖臂的運轉速度應該保持在一定的水平，重點對拉簧的機械性能進行檢測，保證拉簧在多次伸拉之后，還能夠保持一定的彈性。其中，蝸輪蝸桿減速機構和弓形板主要負責減輕變壓器開關的震蕩效果。變壓器撥輪件與槽輪的配合應該協調，能夠在變壓器系統正常運轉的過程中保持聯動性。分載開關的動輔觸頭中動主觸頭和定觸頭之間應該保證轉動靈活，并且觸頭處的絕緣效果是否符合分接開關的觸動要求，也是分接開關機械性能在線檢測的重要環(huán)節(jié)。

（2）變壓器開關常規(guī)化沖擊檢測。對調壓變壓器開關進行常規(guī)化沖擊檢測，我們發(fā)現，調壓范圍越大的分接開關，其全范圍梯度越小。其中，自耦中性點有載分接開關中性點的調壓范圍為245±10%的水平，其全范圍梯度僅為11%，此種分接開關采用全糾配合雙螺旋的結卷結構的設計方法，為中壓進波的性能特點。

高壓中性點有載分接開關中性點的調壓范圍為210±7X1.4%的水平，其全范圍梯度為16%，此種分接開關采用全糾配合四個方向螺旋的結卷結構的設計方法，為前端進波的性能特點。高壓中性點有載分接開關中性點的調壓范圍為220±10X1.46%的水平，其全范圍梯度為7.8%，此種分接開關采用全糾配合四螺旋的結卷結構的設計方法，為前端進波的性能特點。高壓中性點有載分接開關中性點的調壓范圍為115±6X1.66%的水平，其全范圍梯度高達50%，此種分接開關不采用螺旋結卷結構設計，前端進波的性能特點比較顯著。在基本檢測活動中，技術人員應該做好數據采集工作，以豐富的信息資料庫來指導于開關零件的檢測活動。在數據采集過程中，利用傳感器和A/D零件實現數據傳輸，采用人工智能技術和信號處理技術，進行故障檢測與診斷操作。在參考模型建立與特征提取活動中，實現模式識別與分類處理，同時根據狀態(tài)評估的準確數據實現輔助決策。

（3）分接開關電流電阻阻值檢測。有載分接開關主要向檢測部位發(fā)送信號，同時受到受監(jiān)測部位反饋回來的信息，同分接開關硬件的機械性能作出評估。有載分接開關使用信號變送器，同時發(fā)送振動信號和電流信號，根據實時控制器中的反饋信息，進行數據顯示、分析與存儲。

有載分接開關機械性能需要滿足一定的匹配值要求，額定電流100A時，其電阻阻值為2.7歐姆到3.2歐姆之間為正常狀態(tài)，此時的電阻截面面積應該控制在3.3平方毫米以上。當分接開關構件的額定通過電流為50A時，其電阻阻值為5.5歐姆到7.5歐姆之間為正常狀態(tài)，此時的電阻截面面積應該控制在1.7平方毫米以上。額定電流30A時，其電阻阻值為9歐姆到12.5歐姆之間為正常狀態(tài)，此時的電阻截面面積應該控制在1.0平方毫米以上。額定電流10A時，其電阻阻值為27歐姆到35歐姆之間為正常狀態(tài)，此時的電阻截面面積應該控制在0.5平方毫米以上。在自適應負荷系統的分析過程中，技術人員可以根據電壓偏移情況改變繞組分接自行進行調壓，并且根據跟蹤得來的負荷數值變化情況，具體改變繞組接法自行進行調容操作處理。采用自適應負荷處理分擔的方式，需要技術人員進行有載開關系統的機械性能保障性提高，從而使得整個系統具備負荷換相和分相無功補償功能。

（4）有載開關易損毀部位的重點檢測。該重點對分接開關中易發(fā)生事故的部位進行重點檢測。

其中，有載分接開關中的操作機構機械限位和驅動電動機，容易發(fā)生驅動動力不足的問題，因此，技術人員應該對電動機的驅動力最大值進行測算，滿足驅動最大值中電動機不會出現零件過熱燒毀現象。有載分接開關中的傳動機構，也是機械性能檢測的重點部分。其中，傳統機構的頂蓋角尺齒輪卡滯問題對于分解開關安全性影響比較大。調壓變壓器的轉動軸發(fā)生脫落現象，會嚴重損壞傘形齒輪。調壓變壓器開關構件絕緣的在線監(jiān)測，是保障電力變壓器運轉良好的檢測關鍵，也是確保變壓器用電安全得以實現的重點。采用局部放電的方法，對調壓變壓器有載開關機械性能進行檢測，主要通過使用人為方法給受檢部位局部加熱，從而測量有載開關中的脈沖電流。技術人員可以采用超聲波測量、光測量和化學測量的方法，完善有載分接開關在線檢測的基本流程。

（5）有載分接開關的短路在線監(jiān)測。由于防止有載分接開關短路的工程建設是整個開關電源可靠性設計中的重點，因此，技術人員必須要考慮到特殊情況下調壓變壓器運行系統的電路穩(wěn)定性。比如，技術人員必須要考慮到連續(xù)陰雨天氣對有載分接開關構件機械性能的影響，確保調壓變壓器的重要部分出現漬水等現象時，短路過流中IGBT系統會被過高的電壓擊穿時，整條電路不會徹底斷開。采用泰克APO73的示波器測量儀器，主要用于采集電壓和電流信號。

使用負荷換相控制方法，對有載調容開關與有載調壓開關的數值波動情況進行在線檢測。根據數據信息采集的情況，進行分接開關機械性能的綜合分析與判斷。對分接開關進行有效的輸出控制，采用有載調容控制、無功補償控制、有載調壓控制的多種方法，實現對于換相設備在線負荷數值的準確測定。對于變壓器設備的在線監(jiān)測與分析，技術人員應該使用電流互感器和電壓互感器進行信號濾波和實時負荷數值的采集與處理，并且在調容開關的晶閘管觸發(fā)信號在線監(jiān)測過程中，使用一定的切換策略，同時對有載分接開關的多種機械性能進行檢測與記錄。

（6）常用傳感儀器的機械性能檢測分析。制電路、輸出電路等進行配合工作。負載率對于開關電源的元器件穩(wěn)定型的影響比較明顯，以電阻器為例，當電路系統中的運行環(huán)境為50攝氏度時，負載率對電阻器的可靠性會產生較為明顯的影響，半導體器件的失效率比正常情況下增加了500-600倍。

使用皮爾遜101電流傳感器測量流過三組晶閘管的總電流，或者使用泰克TCP31230ADC電流抬頭，作為測量主通路晶閘管的門極觸發(fā)電流之用，對有載開關的觸發(fā)電流在單位時間內的波動情況進行把握。并且要及時地根據在線檢測的情況，進行調壓變壓器內部構件的擴容增強處理。因此，電路系統中開關電源設計師在開展調壓變壓器有載分接開關系統的設計和使用時，應該盡量避免其負載率過大而導致的電源故障的問題。使用泰克TCPA300AC/DC放大器作為門極電流的放大器效果檢測之用，對調壓變壓器有載分接開關中的信號異常波動情況進行準確捕捉，并且使用泰克P5200A50MGZ高壓差分探頭，主要負責測量主通路晶閘管兩端的電壓變化情況。

（7）基本檢測中的電流熱源測定傳感器分析技術。一般情況下，電路系統適用于霍爾電流熱源測定傳感器分析技術，通過終端接入直接檢測IGBT系統中的電流I的最大值，然后將其與設定的合理閥值進行參考標書的對比。用比較器的輸出比較在電閘斷開的情況下，整條電路中的控制驅動信號的強弱，再對電閘接通的過程中，整條電路中在電流運行狀況下峰值水平控制驅動信號變化的情況。

通過自動跟蹤負荷大小和電壓偏移的具體情況，指導技術人員進行調壓和調容和處理。但是一般情況下，變壓器的調壓分接數量比較少，需要短時間內進行甩負荷處理，容易對敏感負荷造成影響。因此，技術人員應該認真考察高壓差分探頭的數據采集情況，進行變壓器調壓和調容的相關處理工作。在狀態(tài)評估的過程中，技術人員應該采用模糊邏輯分析的方法，用專家系統的神經網絡采集手段，實現數字信號的深度分析、在數據采集的過程中，原有數據可能會含有噪聲，技術人員需要準確識別這些干擾因素。并且根據參考模型物征提取的情況進行機械性能評估。在參考模型建立的過程中，還要考慮到歷史數據信息，將歷史中部件可能存在的問題進行對應記錄，從而完善機械故障報警機制。已經識別成功的故障，應該給出檢修檢疫，并且將診斷的結果報請給上一級單位。

3　調壓變壓器有載分接開關構件色譜分析檢測法

變壓器開關構件絕緣檢測的檢測原理通用的為色譜分析法，變壓器開關等構件在電、熱、化學、局部電弧等因素的作用下會迅速釋放出低分子的氣體，變壓器油中溶解氣體組分分析DGA的詳細參數，通過研究新型傳感器的方法，實現對于分接開關機械性能的準確評估。在具體檢測活動中，技術人員需要利用智能決策支持進行故障診斷。

其中，電力變壓器狀態(tài)監(jiān)測系統中的人工神經網絡、模糊推理規(guī)則和專家系統同時為分解開關的機械性能檢測活動提供技術支撐。有載開關在線檢測活動中，根據對數據的自動采集，我們能夠根據測試數據發(fā)現機械性能中的故障問題。測試檔位5升6，平均電流為2.02A，電流增量為2.65A，高峰振動幅度值為8.93G，低頻振動峰值為8.13G，此時的測試結果顯示為正常。測試檔位6降5，平均電流為2.11A，電流增量為4.13A，高峰振動幅度值為7.89G，低頻振動峰值為10.20G，此時的測試結果顯示為正常。測試檔位5降4，平均電流為2.10A，電流增量為2.46A，高峰振動幅度值為8.41G，低頻振動峰值為5.60G，此時的測試結果顯示為正常。測試檔位4升5，平均電流為2.04A，電流增量為4.25A，高峰振動幅度值為6.90G，低頻振動峰值為10.13G，此時的測試結果顯示為正常。我們分析調壓變壓器本體油和有載分接開關色譜對比數據，能夠對分接開關的機械性能進行深度判斷。其中，取樣部位本體H2為22，分接開關為12351.取樣部位為總烴本體為36.1，分接開關的色譜分析數據為17655.6.取樣部位二氧化碳的本體數據為1063，而此時的分接開關數據為1218.最新的有載開關機械性能分析方法，主要用于FFA檢測的傳感新方法中，無需現場專家便可通過參數對應指標分析確定FFA的具體濃度。

4　結束語

對于有載分接開關的機械性能檢測，技術人員應該基于OLTC原理開展檢測效果的深度剖析。其中，OLTC主要是檢測操動機構的轉角、觸頭碰撞的振動效果，對于局部出現過熱信號進行認真處理。利用振動傳感器檢測分接開關中局部過熱產生的噪聲信號，能夠準確評估調壓變壓器部件中存在過熱的程度。使用OLTC內部與局部過熱檢測的方法，能夠有效掌握高峰用電情況下分接開關的發(fā)熱效率，并且迅速采取針對性的措施，幫助分接開關進行降溫處理，防止夏季用電高峰期出現有載分接開關過熱出現的構件熱熔現象。

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