有载调压开关的切换顺序试验及其示波图分析

有载调压开关的切换顺序试验及其示波图分析

（张家口供电公司河北张家口075000）

1 概述

随着工农业生产的飞速发展，用电设备对供电质量的要求也越来越高。电力系统对有载调压开关的需求量随之急增，新装的大容量变压器均装有有载调压开关。由于有载调压开关和变压器生产厂家都不能保证其安全可靠运行，因此就需要安装和使用单位在投入前和运行中必须对有载调压开关的重要部分进行试验和检测，才能确保其正常运行。

切换开关质量的好坏对能否保证有载调压开关的安全运行起着决定性的作用。要求其既能在变压器满负载下安全可靠地切换电流进行调压，又要具有一定的使用寿命（切换总次数）。多年的实践已经验证，通过切换试验鉴定切换开关的切换顺序，如果切换顺序的各项性能指标符合设计要求就可以间接判断其切换能力，验证切换开关的质量。因此，在有载调压开关运行前必须做此试验。笔者对此提出了一些粗浅的认识，旨供同行参考。

2 有载调压开关的工作顺序

有载调压开关是由电动机构（执行机构）、切换开关、分接选择器和转换选择器（即选择开关和范围开关）三大部分组成。分接选择器和转换选择器专门传送电流而不接通和开断电流，与切换开关配合使用在不带电流的情况下选择分接开关，然后由切换开关担负接通已选好的回路并开断正在运行的回路；因此，分接选择器和切换开关之间的工作必须严格按规定进行，要保证在分接开关选择器工作结束后，切换开关才能接通和开断电流。如果装配工作出现错误破坏了规定的工作顺序就会引起变压器事故。本文主要对切换开关由一侧切换到另一侧的切换顺序进行分析。

3 切换开关切换顺序及试验过程

3．1 切换过程

图1、图2是双电阻和四电阻切换开关切换过程的图解。在动触头由一侧向另一侧切换的过程中，过渡电阻中的电流将发生变化。如果设计一种专门电路来记录电流变化的过程，就可以清楚地看到切换开关的切换过程，精确地测出各对触头接触和离开的时间以及过渡电流的流通时间。

3．2 直流试验方法及示波图

图3（a）为双电阻切换开关直流试验电路的原理图，（b）是用示波器录下来的双电阻切换开关的电流波形图。从图1的图解过程看到，在K1断开之前图3（a）电路中电流最大。K1断开，K2接通，电阻R1串入电路，电流减为最小。K3接通，电阻R1和R2形成并联，电流增大。K2断开，R1从电路中切除，电流又减至最小。当K4接通时R2短路，电流又增加到最大。因过渡电阻R1和R2电阻值相等，故得到如图3（b）所示左右基本对称的切换开关切换顺序的直流示波图。

图4是四电阻切换开关的直流示波图的试验接线和电流波形图。当切换开关切换时如图2分解图所示，K1断开之前电路中电流最大。K1断开，R1和R2并联串入电路。K4接通，R1、R2和R3并联，K2断开，R1从电路中切除，K5接通，R2、R3和R4并联，K3断开，R3被切除，K6接通，R3和R4被短接，电路中电流恢复到初始最大值，因R1＝R2＝R3＝R4，故测得的波形图基本左右对称。

4 示波图的判读

图5（a）和（b）是双电阻和四电阻切换开关切换顺序的三相直流示波图，第2、4、6线为各相电路

直流零线。图5（a）第1、3、5线上各段所代表的意义：T为切换开关总切换时间；t1、t2为触头K1和K2必须保证的断弧时间；t3为桥接过渡时间；t1＋t3、t3＋t2为电阻R1和R2上的通流时间；Δt为三相不同期的最大时间差。图5（b）中：T同图5（a）；t1、t2、t3为触头K1、K2、K3必须保证的断弧时间；t4＋t2＋t

5为桥接过渡时间；t1＋t4、t1＋t4＋t2＋t5、t4＋t2＋t5＋t3、t5＋t3为电阻R1、R2、R3、R4上的通流时间；Δt 同图5（a）。

在现场实际试验中，由于直流示波图受示波器振子的分流电阻和切换开关过渡电阻的相互影响，当过

渡电阻的电阻值与示波器振子的分流电阻值不相匹配时，波形就会变得分辨不清，因此过去的试验必须在

现场多次调整才能达到满意的结果，而通过微机测试仪就简便多了。时间的具体要求如下：

a．必须保证断弧触头的断弧时间t1、t2（四电·04·阻电路中t1、t2、t3）在12～15 ms。如果小于1

0ms，那么就有可能当电流还没有达到第1个过零点，K3或K4被接通（四电阻开关K4、K5、K6）将过渡电路

中的一个过渡电阻短接，使限流电阻阻值减小1／2（四电阻减小1／3）。这样使桥接回路中的电流增加1

倍（四电阻电路增加0．5倍）。由于切换程序被破坏，有可能引起电弧的重燃，而导致切换开关产生故障。

b．当采用触头补偿时桥接过渡时间t3（四电阻电路中t4、t2、t5）约为10 ms。

c．总的切换时间T约为40 ms（四电阻电路约为60 ms）。

d．电阻上的通流时间约为22～25 ms（四电阻结构电阻R2和R3上的通流时间为电阻R1和R4上的通流时间的2倍，即约45 ms）。

e．新装开关三相不同步的时间差Δt一般控制在2 ms以内。但是有些厂家对此指标放宽到4 ms。

5 示波图的分析

实际拍摄到的示波图不会象图5那样光滑和对称。在每个电流变化点上（也就是在触头断开或接通的时候），波形图上会出现程度不同的振荡波，有时甚至很严重。一般在接触时较少，断开时较重。由于厂家在产品出厂时已经做了调整，现场试验时所录的波形图基本令人满意。对示波图分析如下：a．左右不完全对称这是由于切换机构的储能弹簧在释放的过程中加速运动所致，只要在实际

拍摄中得到的单—双和双—单2张示波图波形基本一致，就可表明正反切换动作是对称的。

b．图形终端振颤破碎这是由于储能机构在切换完成后仍有巨大的剩余能量并和缓冲器进行相撞所致，振颤越厉害说明缓冲效果越不好。如果振颤比较厉害，就必须对缓冲器进行处理后方可运行，否则将会烧伤或损坏切换开关的触头和结构。

c．直线和接触断开处存在颤动波由于滚动式切换开关的静触头支架内装有保证触头接触压力的弹簧，如果它的压力大小不合适或触头支架内滑动不灵活，则在动触头运动过程中与静触头相接触时，动静触头不能很好协调动作，在触头接触和断开时示波图上就会出现颤动波。可根据波形颤动的大小来判断动静触头接触的好坏。

d．图形中断现象为了观察整个切换过程中是否有中断现象，直流示波图中在每相波形下都设置了一条零直流线与波形线在不接通电路时重合，这样如果示波图的波形在某点上与零直流线相重合，就可以判定切换开关在切换过程中有断电现象。但是由于在拍摄直流示波图时只使用1．5～3．0 V的直流电源，当动静触头之间发生颤动时由于油膜的影响有时也会出现电路中断现象，这是直流示波图的不足之处。

e．有时会有振荡现象这是由试验时所带变压器线圈中产生的电感电流引起的。