隨著人們對電源電壓的要求越來越高,各供電系統(tǒng)也相應(yīng)提出了電壓合格率的考核標(biāo)準(zhǔn),而有載分接開關(guān)作為調(diào)整電壓的一種主要手段之一,也更加廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)設(shè)備當(dāng)中。有載分接開關(guān)的工作原理如下:有載分接開關(guān)是在負(fù)載狀態(tài)下調(diào)節(jié)變壓器繞組分接位置,這就要求有載分接開關(guān)在從一個分接工作位置變換相鄰分接位置的過程中,既要保證負(fù)載電流的連續(xù)性,即主電流不能斷開;又要保證過渡分接間不能有短路產(chǎn)生。
因此,在有載分接開關(guān)切換過程中,必然在某一瞬間同時橋接兩個分接頭,以保證負(fù)載電流的連續(xù)性。而橋接的兩個分接間必須用限流阻抗來限制級間循環(huán)電流,從而保證不會發(fā)生分接間短路,實現(xiàn)這一功能的電路可稱為過渡電路,由此限流阻抗也稱過渡阻抗。
然而,與變壓器等其它電力設(shè)備不同,有載分接開關(guān)作為一種在線動態(tài)裝置,處在頻繁地帶負(fù)荷調(diào)壓的工作狀態(tài)中,雖然通常具有動作幾十萬次的機械壽命,但是受材質(zhì)、工藝及負(fù)荷輕重的影響,其故障率在變壓器總事故中的比例相對較高。
吊芯檢查是發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)內(nèi)部潛在缺陷最直接有效的手段之一,但是,吊芯檢查必須要求操作人員具備相關(guān)專業(yè)的操作技能和優(yōu)秀的判斷能力,這給使用單位帶來了困難。因此,常規(guī)預(yù)防性試驗在加強對有載分接開關(guān)潛在缺陷異常的診斷監(jiān)控、提高電力系統(tǒng)運行可靠性方面有著重要意義。傳統(tǒng)的預(yù)防性試驗只能測量變壓器在分接切換前后接觸是否良好,絕緣性能是否劣化,卻無法監(jiān)測有載分接開關(guān)過渡過程的機械特性。
通過對有載分接開關(guān)動作特性的測試,分析有載分接開關(guān)的過渡時間、過渡波形、過渡電阻、三相同期性等參數(shù),可及時有效地判斷其是否存在潛在缺陷和故障。國內(nèi)常規(guī)的有載分接開關(guān)基本采用電阻過渡的方式,它能帶負(fù)載變換變壓器調(diào)壓線圈的分接頭。有載分接開關(guān)由于是在帶負(fù)載的情況下變換分接位置,因此它必須滿足兩個基本條件:①在變換分接的過程中,要保證負(fù)荷電流連續(xù),即有載分接開關(guān)在變換分接位置過程中,要保證負(fù)載電流的連續(xù)、不能開路斷流;②同時又要保證兩分接之間不能有短路產(chǎn)生。
因此,在有載分接開關(guān)切換過程中,必然在某一瞬間同時橋接兩個分接頭,以保證負(fù)載電流的連續(xù)性;而橋接的兩個分接間必須串接過渡電阻以限制級間循環(huán)電流,保證不發(fā)生分接間短路,實現(xiàn)這一功能的電路為過渡電路。
正是有載分接開關(guān)是通過過渡電阻限流(級間環(huán)流)來達到帶負(fù)荷換擋的目的,其動作過程中過渡電阻會接入線圈回路,形成電流或電壓的變化,所以現(xiàn)在國內(nèi)市場上應(yīng)用的有載分接開關(guān)動態(tài)測試設(shè)備正是利用這種電流的變化波動來檢查有載分接開關(guān)的動態(tài)特征的;具體如附圖(a)、(b)所示,分接開關(guān)的切換開關(guān)不調(diào)檔時,承擔(dān)主電流的是KA或KB(同時相對應(yīng)K1或K4也呈閉合狀態(tài)),如果從KA切換到KB,有如下程序:
第①步,KA斷開,因為KA與K1同時接通,KA斷開主負(fù)載電流轉(zhuǎn)由K1承擔(dān),同時K2合上,因為KA和K1等電位,所以KA不會放電拉弧;
第②步,K1拉弧分開,負(fù)載電流由K2通過過渡電阻承擔(dān),即如圖b進入t1時段;
第③步,在K1斷開,K2與過渡電阻承擔(dān)負(fù)載電流約15ms后,K3合上,此時K2和K3各自帶過渡電阻承擔(dān)1/2負(fù)載電流,同時承擔(dān)級間環(huán)流,即所謂的橋接形成,也就是所謂的t2時段;
第④步,橋接形成2~8ms后,K2斷開(既斷開1/2負(fù)載電流又?jǐn)嚅_環(huán)流,此時K2的開斷任務(wù)最重),即進入K3帶過渡電阻承擔(dān)負(fù)載電流階段---t3時段,
第⑤步,K3帶過渡電阻承擔(dān)主電流約15ms后(即K2因過零點并充分熄弧后),K4合上,負(fù)載電流由K3轉(zhuǎn)到K4;
第⑥步,當(dāng)K4合上后,K3分開;
第⑦步,K3分開后KB合上,整個切換過程完成。
通過切換波形和切換程序我們可以看出,在過渡電阻接入回路時,會產(chǎn)生電流(電壓)的變化,通過監(jiān)測該回路的電流(電壓)變化的時序,可以判斷出過渡觸頭的動作時序。因為不需要有載分接開關(guān)吊芯, 所以實際應(yīng)用當(dāng)中市場上的有載分接開關(guān)動態(tài)測試裝置還是起到了相當(dāng)大的作用,如果過渡電阻斷,過渡觸頭與過渡電阻連接不好,過渡時間過長等等,都可以通過分接開關(guān)動態(tài)測試裝置的波形測試反應(yīng)出來,為防止故障的擴大起到了積極的作用。
然而,也正是因為其通過回路電阻的變化來監(jiān)控有載分接開關(guān)的動作特性的,其回路電阻沒有變化的部分,該類有載分接開關(guān)特性測試設(shè)備就沒法反應(yīng)出來了,比如:主觸頭KA和通斷觸頭K1的變換,以及其它觸頭的交接過程,都是沒有電阻變化的,這樣的動作程序就無法通過該類測試手段來判斷了;而且,市場上的有載分接開關(guān)動態(tài)測試設(shè)備往往使用的都是直流低電壓、小電流設(shè)備,當(dāng)電弧觸頭經(jīng)過電弧燒蝕或干燥形成油膜后,接觸電阻變大,就會影響過渡電阻的讀數(shù),當(dāng)總回路電阻大于30歐姆后會甚至?xí)䦟?dǎo)致波形顯示觸頭未接觸(復(fù)零現(xiàn)象),而對實際工況的高電壓大電流是沒有影響的;另外,因為變壓器線圈的電感特性(與線圈的布置和變壓器的特性有關(guān)),以及測試設(shè)備的處理性能(市面上的有載分接開關(guān)動態(tài)特性測試儀大多為單片機芯片處理),信號反應(yīng)的時間常數(shù)等等,都會造成測試波形的失真。
所以專業(yè)的分接開關(guān)生產(chǎn)單位一般通過兩種方式,一、普通有載分接開關(guān)在型式試驗時,通過機械行程設(shè)定動作程序,從工藝上規(guī)定切換程序;二、特殊高要求有載分接開關(guān)通過各自獨立的分波形進行檢測;三、通過交流高電壓測試方法來測試過渡程序。這樣就會帶來一個問題,因為測試方式和測試環(huán)境的差異造成測試數(shù)據(jù)的截然不同,往往給用戶帶來困惑,遇到這類問題往往又以制造廠商發(fā)承諾來解決了事,或是現(xiàn)場再進行吊芯檢查。
綜上所說,現(xiàn)在市場上的有載分接開關(guān)常