《调研报告电力变压器有载分接开关机械特性的声纹振动分析法》.pdfVIP

国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 科学技术文件 电力变压器有载分接开关机械特性的声纹振动分析法 调研报告 二○二二年六月 1 1. 背景简介 1.1 目的和意义 On-loadTap-changer OLTC 有载分接开关 （ ， ）是有载调压变压器的关键组成部分，在 电力系统中发挥着稳定负荷中心电压、调节无功潮流、增加电网调度灵活性等重要作用。 随着电网规模的扩大及对电网供电质量要求的日益提高，OLTC 愈加频繁的调节给其运行 可靠性提出了愈来愈高的要求。而OLTC 自出厂以来，随着切换次数的增加和使用年限的 增多，其可靠性会随着投运之后大量的电气冲击和机械冲击而逐渐降低，轻则调压失败， 重则造成电力变压器的损坏，给电力变压器和电网的安全稳定运行造成了很大的威胁。 据统计，OLTC 故障是仅次于变压器绕组变形的故障类型，约占变压器故障率的20% 以上。由于OLTC 的性能是由机械性能和电气性能来保证的，常见的故障可分为两种，一 是未通电时就能表现出来的机械构件缺陷或失效叫做机械故障，二是通电时表现出的如接 触发热、放电拉弧及绝缘下降等称作电气故障。其中，机械故障作为OLTC 的主要故障类 型，约占OLTC 总故障的95%以上，具体事故形态包括快速机构储能弹簧力下降、动/静触 头磨损、软接连螺栓松动、转换器三相不同步以及传动机构故障等。此外，若OLTC 出现 机械故障后还继续运行，往往会导致二次突发的电气故障，如触头接触不良或外部短路引 起的局部过热或放电，切换迟滞或失败引起的电弧放电、绝缘油劣化或绝缘材料不良引起 的放电故障等。以上各种OLTC 的典型故障大都涉及到OLTC 的材料、工艺、结构、试验、 安装、运行维护和管理等诸多因素，也是制造、采购、安装、运行和管理所共同关注的话 题。OLTC 故障的发生往往会造成设备的损坏和人力物力的浪费，也给电力系统带来了不 良的经济影响和社会影响。因此，如何对OLTC 的运行状态进行有效的在线监测与状态评 估，对变压器及电力系统的安全可靠运行意义重大。 对于有载分接开关振动信号的测试及分析方法，目前尚无相应的标准，导致振动测量 方法、测量结果、缺陷判断方法不统一，给后续的使用和检测造成困难和分歧。为了规范 有载分接开关声纹振动的检测方法和评判规则，严格控制设备的运行质量，保障电网安全 运行，提高供电可靠性，需要制定相应的标准规范文件。 1.2 有载分接开关结构简介 OLTC 是在变压器负载回路不断电的情况下，改变变压器线圈有效匝数的机械装置， 2 由安装在变压器箱壁的电动机构经转动轴 （水平与垂直）、伞形齿轮箱转动进行操作，其 基本技术要求为切换过程中负载回路不断路和不短路，即变压器两相邻抽头必须有一个短 （桥）接过程、及串接合适的电阻 （或电抗）。按结构方式分类时，可分为复合式OLTC 和组合式OLTC，二者主要表现为分接变换原理的不同、触头结构与布置的差异。其中， 复合式OLTC 因结构简单、体积小等原因，通常在电压较低、容量较小的变压器上使用。 本次试验重点以组合式OLTC为对象进行研究。 组合式OLTC主要包括选择开关、切换开关和电动机构等部分组成，通常将切换开关 和选择开关分开布置，即选择开关在变压器油箱内，切换开关在绝缘筒内，每次操作都遵 循先预选分接后切换的原则。其换档过程分两个步骤：第一步是分接选择器在无电流下预 选一个与工作分接相邻的分接；第二步，切换开关将电流从工作分接转移到预选分接。整 个顺序由电动机构驱动，包括驱动电机、减速机构和控制、保护装置等。上述机构通过星 型槽轮驱动分接选择器，与此同时上紧弹簧储能机构；当储能弹簧上紧动作完成后即驱动 切换开关快速的操作循环。它的转换时间决定于开关型式和结构，有的在40~60ms之间， 一旦弹簧释放，不管电动机构是否在驱动，切换开关的操作循环即告完成。 OLTC 从工作分接位置变换到相邻分接位置是一步完成的。电动机构首先上紧储能弹 簧，然后弹簧释放能量，快速转动选择开关的动触头系统