提高南昆線增壓變運行穩(wěn)定性的措施

李世斌，胡金東，王 健

（南寧鐵路局南寧供電段，1.工程師；2.助理工程師 ，廣西 南寧 530003）

增壓變是一種可以調整線路電壓的變壓器。南昆線使用的是電氣化鐵道專用自耦有載增壓變壓器，它串聯接入27.5 kV母線，通過有載分接開關變換檔位調整增壓變線圈繞組匝數，在不切斷負荷電流的情況下輸出不低于母線額定值的電壓，確保母線電壓的穩(wěn)定，提高接觸網末端電壓水平。

南昆線牽引變電所于2004年引入增壓變，對提高接觸網線路末端電壓取得了良好的效果，使運輸能力增加了20%。但由于電氣化鐵路固有的沖擊性負荷特性，造成增壓變多次發(fā)生增壓變噴油、主變差動保護誤動的故障，導致全所停電。如因增壓變故障退出運行，直接影響南昆線百威段供電能力，間接影響南昆線運輸秩序，由此造成的間接運輸損失無法估計。為此，必須采取有力措施，增強增壓變運行的穩(wěn)定性，減少對運輸的干擾，保證鐵路運輸安全有序。

1 增壓變運行存在的主要問題

1.1 絕緣油碳化嚴重［1］

1.1.1 碳化原因 由于電氣化鐵路固有的負荷特性，線路電壓波動較大，造成增壓變分接開關運行工況十分惡劣。如南昆線田林、平林變電所增壓變分接開關每天動作次數最多時超過100次，而且都是在大電流條件下切換分接開關。由于分接開關切換中變壓器油起熄滅電弧和絕緣的作用，每次切換后變壓器油會產生分解物和部分游離碳而導致變壓器油劣化。對平林變電所吊芯檢查發(fā)現，分接開關絕緣筒內外、主絕緣均粘附有游離碳，有載分接開關箱體底部沉淀大量黑色碳粉（見圖1）。

1.1.2 碳化危害 變壓器油中的游離炭降低了絕緣油的性能，當產生的電弧擊穿絕緣油，使絕緣油受熱分解大量氣體氣壓，致使增壓變有載調壓分接開關的防爆蓋在氣壓作用下，飛離增壓變本體而釋放壓力造成噴油事故。

南昆線運行經驗表明，增壓變分接開關動作次數越頻繁，變壓器絕緣油碳化就越嚴重，檢修周期就越短。而每次檢修需全所停電倒閘才能使增壓變投退，并需用2天時間進行檢修，無論是全所停電倒閘，還是在檢修的2天當中，均需對列車運行對數進行限制，嚴重地影響了南昆線運輸生產秩序和效率。

1.2 主變差動保護誤動［2］

1.2.1誤動原因 主變差動保護是變壓器的主要保護手段?；驹硎欠磻槐Ｗo變壓器各端流入和流出電流的差，在保護區(qū)內故障，差動回路中的電流值大于整定值，差動保護瞬時動作，而在保護區(qū)外故障，主變差動保護則不應動作，其保護范圍為變壓器本體、各側引線和套管。而南昆線增壓變直接串接在主變低壓側及高壓室母線之間，處于差動保護范圍之內。因此，增壓變在以下3種運行狀態(tài)下都可能引起主變差動保護誤動。

1）當增壓變投入和分接開關切換調壓時，短時產生大量的勵磁涌流流入主變差動保護回路，造成不平衡電流增大，導致變壓器差動保護誤動。

2）當增壓變本體故障如繞組匝間短路、單相接地等故障時，無斷路器保護可以直接切除故障增壓變，則只能動作到主變側，造成主變差動保護動作，擴大了事故范圍。

3）當增壓變分接開關帶負荷調壓時，產生的大量游離碳在電場的作用下吸附在有載調壓分接開關的主絕緣上，從而使有載調壓分接開關與增壓變外殼瞬時短路，造成主變低壓側短路接地觸發(fā)主變差動保護動作。

1.2.2 誤動危害 南昆線在增壓變運行初期，多次出現由于增壓變引起主變差動保護動作造成全所停電的情況，直接影響了南昆線的運輸秩序，被鐵路局定性為B類行車事故，造成巨大的經濟損失。

2 解決措施

2.1 解決碳化嚴重問題［3］

2.1.1 加裝在線濾油設備 為減少增壓變分接開關油室中的游離碳，對增壓變進行加裝在線濾油設備，以及時消除絕緣油中的游離炭，保持絕緣油性能，從而達到減少設備故障、延長檢修周期，減少對運輸生產影響的目的。

在線濾油裝置就是在變壓器運行中對變壓器有載分接開關內的變壓器油進行帶電過濾的裝置，可以在線對有載分接開關內的變壓器油進行過濾，使變壓器油性能得到改善。根據南昆線增壓變分接開關的不同型號，在線濾油設備選擇ZXJY-X型。ZXJY-X型在線濾油裝置為2級過濾，前級除去游離碳等雜質，后級除去水分，對有載分接開關絕緣油進行循環(huán)過濾。該裝置具有手動、自動、定時啟動、工作時間設定等功能；并具有動作次數記錄、維護報警等多種功能，可實現全天候無人監(jiān)控自動工作。在南昆線百色、田林、平林、龍廣變電所增壓變上安裝ZXJY-1型，冊亨變電所增壓變上安裝ZXJY-2型。在線濾油裝置采取壁掛式安裝在增壓變主體上。

2.1.2 實施效果 針對南昆線增壓變運行情況，加裝在線濾油裝置方案首先在分接開關動作次數最多的變電所實施，在對增壓變進行技術改造，安裝、調試在線濾油設備，運行3個月后觀察，設備無異常，化驗絕緣油各項指標正常，確認設備可以長期投入運行。在線濾油裝置運行前后油樣對比見圖2。

該設備能有效地去除增壓變分接開關油室中的游離碳及金屬微粒，并吸收絕緣油中的水分，提高了絕緣油的絕緣性能，確保變壓器油的擊穿電壓和使用壽命。2006年至2007年共發(fā)生增壓變噴油事故3次，2008年以后杜絕了增壓變噴油事故。絕緣油絕緣性能保持良好，則可以大大減少增壓變檢修次數，2008年增壓變?yōu)V油吊芯35次，2010年僅13次，減少22次，減少了增壓變退出時間，延長了檢修周期，保證了增壓變穩(wěn)定可靠運行。

2.2 解決差動保護誤動問題［4］

2.2.1 改變主變差動保護回路 要消除增壓變對主變差動保護回路的影響，主要是消除增壓變產生的勵磁涌流引起差動保護誤動的影響。在加入增壓變條件下增大主變差動保護整定值方案仍不成熟，不僅不能避免保護誤動，而且主變故障發(fā)生時保護可能不能及時反應，造成嚴重后果。

從保護差動保護回路測量數據來源看，現有主變差動回路保護低壓側電流取樣，來自于母線上電流互感器，如果改變差動保護27.5 kV側流互接線形式，在增壓變與主變低壓側軟母線之間增加2臺流互，專用于主變差動27.5 kV電流采樣，從而改變主變差動回路保護范圍，使主變差動保護范圍調整到增壓變和主變之間的母線，基本減去增壓變對主變差動保護的影響。在27.5 kV側增加流互的這種方案簡單經濟，有較高的可靠性、實踐性。改造后流互安裝如示圖3所示。

圖3 差動保護改造新流互安裝示意圖

2.2.2 實施效果 在增壓變與主變低壓側軟母線之間加裝2臺電流互感器，并重新敷設主變差動保護回路。該方案消除了增壓變投退時產生大量勵磁涌流，以及增壓變本體故障對變壓器差動保護回路的影響，差動保護回路改造后明顯提高了增壓變運行的穩(wěn)定性，沒有再發(fā)生由于增壓變故障引起主變差動保護動作跳閘，減少了全所停電時間，達到預期效果。2006年至2007年主變差動保護誤動共10次（百色2次，田林4次，平林3次，龍廣1次），2008年以后沒有發(fā)生差動保護誤動。運行結果表明，該方案實施的效果十分明顯，減少了增壓變對運輸生產的影響。

3 結束語

針對南昆線增壓變在運行4年中所暴露出來的問題，通過采取上述方案實施后，增壓變運行狀況明顯趨于穩(wěn)定，有效地解決了絕緣油碳化嚴重、增壓變噴油、主變差動保護誤動等問題。不僅延長了檢修周期，還為應用于電氣化鐵路中的增壓變運行、檢修管理積累了寶貴的經驗，有力地保證了南昆線的正常運輸，取得了明顯的經濟效益和社會效益。

［1］張鵬，馮斌，付高先等.變壓器有載分接開關在線濾油裝置的應用與運行維護［J］.變壓器，2007（4）.

［2］陳海軍.電力牽引供變電技術［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［3］劉先勇，李磊民.有載分接開關在線凈油技術研究［J］.高壓電器，2005（2）.

［4］陶乃彬.電氣化鐵道供變電技術（二次系統(tǒng)）［M］.北京：中國鐵道出版社，2007.