中国工控网 - 中国工控网,专业工控信息服务平台 !

商业资讯: 企业新闻 | 人物专访 | 企业关注 | 专家观点 | 技术文摘 | 解决方案 | 展会新闻 | 工控知识 | 工控百科 | 产品推荐

你现在的位置: 首页 > 商业资讯 > 使用维修 > 有载调压分接开关结构原理、事故原因分析及防范措施

有载调压分接开关结构原理、事故原因分析及防范措施

信息来源:gkong.biz  时间:2010-10-20  浏览次数:134

  第一章 绪论
  1·1变压器的一次侧接在电力网上,由于电网系统电压会因种种原因发生波动,此变压器的二次电压也要相应的波动,而影响用电设备的正常运行。因此,需要变压器有一定的调压能力,以适应电力网运行及用电设备的需要。变压器调压的工作原理是改变绕组的圈数,也就是改变一、二侧的电压比。根据电压波动情况或负荷对电压的要求调整线圈匝数值二次侧电压满足负荷的需求,一般调整线圈匝数用在线圈上抽分接头的办法。分接头一般都在高压侧线圈上,这是因为结构上高压线圈在低压线圈的外侧,抽头引线方便,在绝缘处理上也简单些。另外变压器高压侧电流小,引线和分接开关等导线部分的截面可以小一些,节省了金属材料。
  1·2有载分接开关基本原理、结构。有载分接开关,是一种能在励磁状态下变换分接位置的电器装置。有载分接开关调压的基本原理,就是在变压器绕组中引出若干分接头后,通过它在不中断负载电流的情况下,由一个分接头切换到另一个分接头,来改变有效匝数,即改变变压器的电压比,从而实现调压的目的。因此,有载分接开关在操作过程中,一要保证负载电流的连续性;二要在切换分接的动作中具有良好的断弧性能。
  1·3有载分接开关在变换分接头过程中,必须利用电阻实现过渡,以限制其过渡时的环流。通常采用的是电阻式组合型有载分接开关。实际工作中,电阻限流有载分接开关的结构可分为3个部分,即切换开关、选择开关、操作结构。这些中的哪一部分出现问题都会直接影响变压器的正常运行。
  第二章 变压器调压方式及开关的主要部分
  2·1变压器的调压方式可分为无激磁调压及有载调压两种。
  2·1·1无激磁调压分接开关:
  无激磁调压分接开关是在变压器的一次侧和二次侧均与供电网络断开的情况下,用以改变一次侧或二次侧线圈的分接,改变其有效匝数进行分级调压;
  2·1·2有载调压分接开关
  有载调压分接开关是在变压器负载进行中,用以变换一次或二次线圈的分接,改变其有效匝数,进行分级调压。
  2·1·3有载调压分接开关由切换开关、选择开关和操作机构等组成。
  切换开关是专门承担切换负载电流的部分,它的动作是通过快速机构按一定程序快速完成的。选择开关是按分接顺序使相邻即刻要换接的分接头预先接通,并承担连续负载的部分。切换开关和选择开关,两者通称为开关本体,一般都安装在变压器的油箱内,切换开关在切换负载电流时产生电弧,会使油质劣化。因此必须装在单独的绝缘筒内 ,使之与变压器油箱内的油隔离开。
  2·1·4操作机构是使动作的动力源,它还带有必须的限位、安全连锁 、位置指示 、记数以及讯号发生器的附属装置。电动操作机构垂直轴齿轮 、电动机轴带 、垂直轴和水平轴等与开关本体相连接的 。通常操作机构都安装在变压器油箱外部的壁上。
  2·1·5电阻式有载调压开关按其切换开关和选择开关的组成方式,又有复合型和组合型两种 。复合型的开关本体 、切换开关和选择开关合并为一体 ,又称为选切开关,既选择开关并有切换触头(辅助触头) 。下面讲述有载调压开关在我公司的应用实例来了解有载调压开关调压等级及现在的发展状况。
  第三章技术参数,工作过程。试验,试验指标,试验数据
  3·1工艺主要参数
  3·1·1裂解变压器
  裂解变压器型号为HSZ9-3000/10 额定容量3000KVA ,一次电压10KV,二次电压160V—315V,Y 、△接线 ,14级有载调压分接开关,3∮、50HZ、Ynd11、
  3·1·2有载调压分接开关
  有载调压分接开关型号为SYXZ3-35/200-8,三相、最大额定电流200A ,8级调压 ,二次调压范围160V—315V。
  3·1·3有载调压分接开关基本数据
  a. 额定电压35KV ;
  b. 最大额定通过电流200A;
  c. 最大额定级电压600V;
  d. 调压级数8级及以下;
  3·1·4有载调压分接开关主要性能指标
  a. 工作触头的接触压力40±5N;
  b. 工作触头每个接触点的接触电阻不大于500u;
  c. 过度方式为双电阻过渡;
  d. 开关的电器寿命不少于50000次;
  e. 开关的机械寿命不少于50000次;
  3·1·5开关在变压器油中能承受下列工频1min的耐压试验;
  a. 开关对地 95Kv;
  b. 开关相间 85Kv;
  c. 任意触头间 45Kv;
  d. 辅助回路 2Kv;
  3`1`5有载调压分接开关控制器型号YTK-S-10/380V、50HZ
  3·2有载调压分接开关的过渡程序如图:
  3·2·1.主触头接通分接头;
  3·2·2.辅助触头接通分触头2,触头间出现环流;
  3·2·3.主触头脱离分接头;
  3·2·4.主触头和辅助触头同时接通主触头:
  3·2·5.辅助触头脱离分接头2,换档过程结束。
  第四章开关事故经过,现场和检测情况,事故分析及技措。
  4·1事故经过
  4·1·1 2002年3月17日
  氰化钠5#解变压器有载调压分接开关在14档,一次电流90A,二次电压300V,二次电流5000A,事故发生时裂解变压器室传出很大的爆炸声,油从变压器室内喷出,裂解变压器变电所配出高压开关柜速断保护动作(整定电流值2.5倍额定电流,时间0秒)切断一次电源,同时公司部分低压用电系统受到影响。
  4·1·2 2002年8月20日
  氰化钠5#解变压器有载调压分接开关在13档,一次电流80A,二次电压285V,二次电流4500A,其他事故现象同4/1 。以后又发生几次类似事故。
  4·2事故发生后的现场和检测情况
  4·2·1 2002年3月17日事故。
  1) 有载调压分接开关盖上的防薄膜(整定值2*105 Pa)整块炸飞,5#解变压器顶部及周围墙壁和地面上有大片黑色油污 。测量变压器线圈直流电阻无异常,测量各侧相间、相对地、高压对低压绝缘电阻无异常。
  2)有载调压分接开关吊芯检查,齿轮传动机构正常,指示灯开关和分接开关工作位置正常,并与位置指示器的位置相符,无机构卡住、失灵现象。
  3)发现动静触头严重烧蚀,三相过渡电阻全部烧断 。
  4)对变压器主体油质采样分析,一切正常 。因此判定为有载调压分接开关的过渡电阻全部烧断而引起的短路事故。
  4·2·2 2002年8月20日
  1)有载调压分接开关盖上的防薄膜整块炸飞,6#解变压器顶部及周围墙壁和地面上有大片黑色油污。测量变压器线圈直流电阻无异常,测量各侧相间、相对地、高压对低压绝缘电阻无异常 。
  2)有载调压分接开关吊芯检查,齿轮传动机构正常,指示灯开关和分接开关工作位置正常,并与位置指示器的位置相符,无机构卡住、失灵现象 。
  3) 抽油时发现主体油液位同时下降,检查发现三相动触头组的弧触头 、辅助触头严重烧蚀,过渡电阻全部烧断,开关油室的绝缘筒内,该分接位置的三相静弧触头严重烧蚀,并将绝缘筒烧穿。
  4·3 事故原因分析
  通过几起有载调压分接开关事故的现场检测和分析,事故发生的主要原因有以下几方面;
  1) 开关油质劣化和开关的绝缘筒内外表面粗糙,使大量的游离碳积聚在开关的这些部件上,从而出现严重程度的放电、绝缘击穿而引起相间短路 。
  2)我公司的裂解变压器有载调压开关,在变换分接过程中采用电阻过渡,
  过渡电阻因选择不当,长时间通过大电流而被烧毁,从而引起开关事故。
  3)盲目照搬开关生产厂家提供的开关使用说明书所推荐维修时间间隙,延误了开关换油 、吊芯检查及清洗的时间,致使开关动作过程中产生的游离碳过多积聚在开关的各部件上,降低了开关整体的绝缘性能,易导致开关内部电器短路产生。
  4·3防止开关事故发生的措施
  4·3·1根据多方考察我公司改用了保定一家有载调压开关厂生产的双触头开关替换了原有的单触头开关,增加了触头的载流量,减少了事故的发生率。
  4·3·2 为保证运行中开关油室内变压器油的质量,结合开关实际运行状况,做到及时滤油、换油和吊芯检查。当开关切换次数达2000次时,应进行滤油,能及时的除去油中游离碳、氧化物、水分和降低酸质,保证绝缘变压器油符合运行标准 。
  4·3·3当开关切换次数达3500--4500次时,应吊芯检查,清除开关上的油污,并更换合格的变压器油(禁用再生油),以保证开关绝缘性能,有效地防止开关事故发生 。
  4·3·4建议有载调压开关厂家,严格开关各部件的生产工艺,配置合理阻值的过渡电阻,严把产品质量关,保证开关各部件都符合技术要求和质量要求。
  第五章 技措经历及提议
  5·1我公司现有七台裂解用电炉变压器,在氰化钠建厂的初始阶段,裂解变压器的有载调压开关是使用的丹东市某开关厂生产的单触头式15档调压开关。在使用过程中,由于裂解炉的二次电流波动很大,从而影响一次电流的波动也很大,生产装置顺利时升降档的次数很少,几乎无调节有载开关的时候。但遇有生产工艺不顺利中调节有载调压开关的次数会增多,增加了调节次数就会对有载调压开关的静触头 、动触头 、辅助触头及过渡电阻都会造成一定的磨损 。丹东的有载调压开关是单触头的开关,切断能力及过渡电阻的配置不是很合理,会产生很大的电弧,使油质加快了劣化的速度。有载调压开关的控制器也不是很过关,有时动作不是很可靠,停留在过渡位置,使电阻烧毁造成有载调压开关故障,从而引发事故。2002年度就发生过几起因有载调压开关故障引起的事故 。原裂解5#变因有载开关停留在过渡位置,过渡电阻烧损,主触头切换时产生很大的电弧,而与静触头之间的接触面接合的很不好,造成过热将有载调压开关的外壳在静触头的位置烧成一个洞与变压器主体变压器油相通。由于有载调压开关调压时产生的电弧已造成了有载调压开关本体油质劣化 。一个洞就影响了主体变压器油质的劣化,须重新更换5吨左右的主体变压器油。还有一次有载调压开关的过渡电阻的配置不是很合理,而引起了有载调压开关在调压过程中发生爆炸,即损伤设备又影响生产。后来在公司高级工程师的建议下,给有载调压开关的厂家提出改变过渡电阻阻值的方法来解决过渡电阻烧损一事,但并未得到有效的解决。后经多方考察,公司决定采用河北一家生产的双触头有载调压开关更换掉原有的单触头调压开关。
  现在我公司使用河北一家生产的双触头调压开关 。其结构特点是电阻式复合型有载调压开关,其技术数据和使用标准都是很理想的 。 其变换过程也是采用电阻过渡,过度电阻的阻值为3.2Ω,限制了过渡时的循环电流 。
  双触头有载调压开关就有动触头是双的 、静触头也是双的,增加了调压的范围,还减小了切换时的电弧,加长了油质劣化的时间,增加了有载调压开关的使用寿命 。操作机构是电动的,有14档有载开关控制器,控制器带有14档档位指示 、计数器及档位上下限制的连锁装置。输入电压为交流380V;执行机构是交流220V正反转电击带蜗杆、涡轮带动棘轮使弹簧抽伸至辅助触头 、主触头同时接通分接头时 。稍过弹簧由于棘轮拨弹动作,使弹簧迅速收紧,使选切开关迅速动作,完成一个切换过程 。但此开关整体也有不合理的配置:电动执行机构的强电回路与档位显示的15档显示回路装置在同一个26芯的航空插头内,由于切换产生的电弧使油质劣化,形成游离炭附着在航空插头的表面,长时间的沉积就形成了一个导电的炭层,将电机的负荷线的交流380V电压经15档档位显示信号线进入调制器内部的弱电线路中,从而烧毁了控制器,我们对这一事故进行了深刻的研究,并作出了解决办法,有效的办法就是对有载调压开关使用绝缘变压器油进行过滤处理使变压器有的游离炭减少,航空插头的断路故障也很少发生了。另一种解决办法是将同一航空插头内强电线路分开传送就不会引起强电进入弱电线路而烧坏控制器的故障发生 。增加有载调压开关内变压器油的过滤油的次数,也会降低故障率的发生。
  5·2有载调压分接开关故障时问题和修理:
  5·2·1切换开关内触头发热
  频繁的调压,会使触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染严重,尤其是负荷电流较大的变压器,电流的热效应会使弹簧的弹性变弱,动、静触头之间的接触压力降低,接触电阻增大,又使触头之间的发热量增大。发热加速了触头表面的氧化腐蚀和机械变形,并形成恶性循环,从而导致切换开关损坏。
  5·2·2 防范措施
  在检修投运前要分别测试开关各分接位置的直流电阻,吊罩检修时应测量触头的接触电阻,检查触头镀层和接触是否良好。每年结合检修或试验对分接开关各档位置多转动几次,除去氧化膜或油污的影响,使其接触良好。
  5·3·1过渡电阻断开和松动
  过渡电阻断开和松动,会造成整台变压器烧毁。如果过渡电阻在已烧断的情况下带负荷切换,不但会使负载电流间断,而且会在过渡电阻的断口上以及动静触头断开口间出现全部相电压。该电压不仅会击穿电阻的断口,也会在动静触头断开时产生强大的电弧,从而导致变换的两分接头间短路,造成高压绕组分接线段短路烧毁。同时,电弧将开关油室的油迅速分解,产生了大量气体。如果安全保护装置不能立即排出这些气体,就会使开关破损。电弧的能量也可使开关绝缘筒烧坏,致使开关无法修复。
  5·3·2防范措施
  加强过渡电阻的检查。
  ⑴在变压器出厂以及运行前和大修后,必须检查过渡电阻紧固是否松动,以及电阻丝线材是否有机械破损,以免切换时产生局部过热而烧断。
  ⑵切换次数达到2万次以上或运行在2年以上的有载开关,必须检查过渡电阻的材质是否变脆,电阻是否变值,紧固是否松动。
  ⑶运行中遇到变压器在2倍以上额定电流的大电流情况下切换,必须检查过渡电阻是否烧毁。
  ⑷发生过有载开关不切换的情况,即快速机构主弹簧疲劳或断裂不工作、传动系统损坏、紧固件松动、机械卡死、限位失灵等使开关不能切换和切换中途失败以及切换程序时间延长超过规定值时,必须检查过渡电阻是否烧毁。
  5·4切换开关油室渗漏油
  切换开关油室是独立的油箱。运行中,切换开关油室中的油是绝对不允许进入变压器本
  5·5开关修理
  5·1·1触头损坏严重时,应拆下照样配置更换,触头的镀层一般为200微米,亦可不镀。
  5·1·2 触头压力应平衡,有的开关触头弹簧是可调节的,此时可适当调节触头的压力(触头表面光洁度以▽7为合适,不需要抛光和研磨) 。
  5·1·3 运行较久的变压器,触头表面常附有氧化膜和污垢(轻者可在各位置往返切换多次,将污垢清除,重者用汽油擦洗)有时绝缘油的分解物在触头上结有光泽薄膜,看来好像洁净,其实为一绝缘覆盖,有碍接触,此时可以用丙酮擦洗。
  第六章结语
  避免有载调压开关事故的方法很多,这里讨论的只是一部分,只要有载调压分接开关的选用和维护维修合理,是可以避免开关事故的发生。总之,依据电炉的供电性质,选型合理、质量过硬的有载调压分接开关是减少开关事故发生的关键;科学管理 、正确的维护维修是减少有载调压分接开关事故的最后手段 。

    ——本信息真实性未经中国工控网证实,仅供您参考