真空有载分接开关的应用及可靠性提升措施分析

云南电网有限责任公司昆明供电局 胡鹏伟 李 豪 刘 洋 李 彤 许泽昊

换流变压器基本可视为直流输电系统中的重要组成部分，在运行过程中，需经内部真空有载分接开关的作用实现对直流系统电压的分级调整与优化处理。究其原因，主要是因在换流变压器内部真空有载分接开关的作用下，可减少换流变压器侧电压变化对整个直流系统造成的不利影响。同时，在真空有载分接开关的作用下，触发角可在适当范围内实现安全运行过程，提高直流输电系统的运行稳定性以及经济效益。

近年来，为全面加强特高压直流输电工程的运行安全性，相关人员主张从基于真空有载分接开关的变流变压器运行情况方面进行统筹规划与合理分析。主要根据真空有载分接开关的结构特点以及运行原理，提出可靠性管理措施，以便更好地推动我国特高压直流输电工程的安全运行效果。

1 真空有载分接开关的结构组成及运行原理分析

1.1 结构组成分析

真空有载分接开关在结构组成方面，主要以切换开关、分接选择器以及电动机构等部件组成。运行期间，真空有载分接开关中的切换开关与分接选择器会发挥自身的运行特性支撑真空有载分接开关安全运行。与以往分接开关运行不同，真空有载分接开关在运行过程中可不需借助动静触头以及过渡电阻实现切换控制过程，而是可以利用主换-触头、辅换-触头等方式进行切换控制[1]。与此同时，在档位调整过程中，真空有载分接开关所产生的电弧问题不会受到绝缘油的作用影响而出现熄灭现象。而是可以受到主真空断路器及辅真空断路器的分合控制完成电弧熄灭过程（图1）。

1.2 运行原理分析

正式运行过程中，真空有载分接开关主要可以主动结合真空断路器运行优势，达到良好的切换控制过程。如真空有载分接开关在运行过程中，可通过借助主真空断路器及电阻真空断路器的分合处理功能完成自主切换控制过程。举例而言，真空有载分接开关处于正常工作状态下，内部通入的电流会顺着作用途径流向中性点位置。

其中，负载完成转换过程时，电流会按照一定流经方向分别进入到主触头以及主真空断路器当中。合上主真空断路器后，内部电流会分别通入结构中的中性点位置，需注意的是，不同中性点位置会受到电位差的影响而形成环流现象。当旁路触头与相关位置连接之后，工作人员可选择断开电阻真空断路器，此时电流会周而复始完成运作过程并再次流经中性点位置[2]。

图1 真空有载分接开关结构示意图

2 真空有载分接开关故障事例分析

某特高压换流站极I高端Y/DC相换流变档位发生调整变化，现场作业人员将原来的18档调节到19档后，直流控制保护系统触发动作保护功能，分别执行高端换流变大差保护、角差保护等动作。在运行过程中，因受到内部电流电压的变化影响，换流变本体发出重瓦斯动作信号。此后极I高端换流器出现明显闭锁问题，换流变端受到上述影响退出运行。

针对上述事故问题现场工作人员及时做出反应，针对真空有载分接开关运行状态问题进行研究与分析。在解体真空有载分接开关时，观测到换流变箱壁及器身存在明显的电弧烧蚀问题。为进一步加强对故障问题的研究，现场作业人员对真空有载分接开关进行了深度解体。解体发现内部开关体相对完整，但顶部法拉盘存在缺陷。另外从切换开关内部也观察到了明显烧损现象[3]。

虽然发现过渡电阻也存在烧损问题，但用万用表进行测量后仍旧可以显示阻值。此外，主换向触头与部分金属连接片受到烧蚀影响熔接在一起，同时部分分接选择器在顶部盖板位置上也存在不同程度的变形及烧毁问题。根据上述种种现象表明，该换流变载分接开关档位调整过程中，容易导致内部短路故障问题发生。

3 真空有载分接开关运行可靠性提升措施研究

结合上述案例不难得知，受短路故障问题影响，真空有载分接开关会出现较多的风险隐患问题。如不加以及时解决，内部存在的过流或放电烧蚀问题将会越来越严重，甚至会对特高压直流输电工程的整体运行效果造成严重威胁。为及时解决真空有载分接开关运行故障问题，相关人员应勇于承担起自身的主体责任，坚持按照科学可靠的管理措施要求，对真空有载分接开关运行可靠性问题进行统筹规划与合理部署，最好可从四方面进行落实：

一是工作人员应利用非电量优化保护措施，加强对特高压换流站真空有载开关的控制管理力度。控制管理过程中，可从压力释放阀头报警及跳闸安全性等方面进行综合评价与分析。根据分析反馈结果提出针对性的安全可靠运行措施，大幅降低真空有载分接开关爆燃风险程度。同时可积极立足于特高压换流站真空有载开关的运行现状，结合运行现状表现提出针对性措施，降低真空有载分接开关运行风险[4]。

二是工作人员应根据真空有载分接开关运行需求，对控制软件逻辑运行水平进行合理控制。从客观角度上看，真空有载分接开关档位调整是否合理，往往会对特高压直流输电工程整体运行质量产生至关重要的影响。针对于此，建议工应主动结合直流输电工程运行原则，对真空有载分接开关控制软件逻辑运行问题进行合理优化，减少运行过程中不必要的动作，降低故障发生频率。

三是工作人员应适当提升真空有载分接开关的消防应对能力。应结合以往真空有载分接开关的事故案例，对造成事故问题的具体成因进行研究与分析。结合大量事故案例经验来看，换流变真空有载分接开关油室出现故障问题往往会引起大面积起火，另外换流变本体出现故障问题也会引起起火。为防止出现火灾，建议可在真空有载分接开关上方位置增设干粉灭火器，加强对火灾问题的预防能力。

四是工作人员可积极借鉴国内外先进经验，适当改进新设备设计方案。举例而言，对于真空有载分接开关的制造设计问题，可按照优化改造措施原则，利用滤油机通油管路接地系统提高分接开关运行效果[5]。

总之，为全方位提高特高压直流输电工程的运行安全性，建议相关人员应对真空有载分接开关的运行安全问题予以高度重视，最好可以在立足于真空有载分接开关运行结构及原理的前提条件下，对当前存在的运行不足问题进行总结与归纳，并根据不足问题的具体成因提出针对性地解决措施，以期可以从根本上深化真空有载分接开关的运行安全效果。