漳村煤礦110 kV變電站主變有載調(diào)壓分接開關(guān)故障點(diǎn)定位及原因分析

徐瑩瑩

（西山煤電集團(tuán)電力公司，山西太原，030053）

漳村煤礦110 kV變電站是服務(wù)于礦區(qū)生產(chǎn)的核心變電站，站內(nèi)有兩臺(tái)額定負(fù)載40 MVA，電壓等級(jí)為110/35/10 kV的變壓器，其35 kV側(cè)為礦區(qū)內(nèi)2個(gè)35 kV變電站供電，10 kV側(cè)為井下變電所、地面選煤廠、礦區(qū)辦公樓和生活區(qū)域供電。漳村煤礦110 kV變電站主變的35 kV側(cè)電壓采用無勵(lì)磁分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)檔調(diào)壓，主變的10 kV側(cè)電壓采用有載調(diào)壓分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)檔調(diào)壓。為了滿足礦井生產(chǎn)需要，保證井下采區(qū)供電穩(wěn)定，根據(jù)礦井負(fù)荷情況和上級(jí)110 kV進(jìn)線電壓情況，采用有載調(diào)壓的方式調(diào)整礦井10 kV系統(tǒng)電壓，有效降低了電壓波動(dòng)，縮小礦井負(fù)荷高峰期、平段期和低谷期之間的電壓差。因此有載調(diào)壓分接開關(guān)的安全穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)提高礦井供電電能質(zhì)量意義重大。調(diào)壓由5檔將至1檔，再由1檔升至19檔，在由19檔降至5檔；確認(rèn)每次調(diào)至5檔時(shí)總會(huì)發(fā)出放電異常響聲，調(diào)檔至其他任意檔位時(shí)均無異常。隨即將1#主變停運(yùn)，全礦區(qū)負(fù)荷由2#主變承擔(dān)運(yùn)行。工作人員和安裝調(diào)試人員立即分析問題制定檢修計(jì)劃和安全措施。異常放電聲音來自于主變本體，無法確定具體位置，安裝調(diào)試人員分別取了主變本體油樣和有載調(diào)壓開關(guān)油樣進(jìn)行氣體色譜分析。在等待分析結(jié)果過程中還對(duì)有載調(diào)壓分接開關(guān)進(jìn)行了調(diào)芯檢查，吊起后沒有發(fā)現(xiàn)明顯放電跡象。將有載調(diào)壓分接開關(guān)試安裝回變壓器并將變壓器油加注后，將1#主變?cè)俅瓮哆\(yùn)，將有載調(diào)壓分接開關(guān)再次調(diào)檔至5檔依舊存在放電異常聲音，同時(shí)排除了有載調(diào)壓分接開關(guān)安裝不到位和運(yùn)輸過程中振動(dòng)等可能故障原因。

1 漳村煤礦變電站1#主變有載調(diào)壓分接開關(guān)故障經(jīng)過

2 漳村煤礦1#主變有載調(diào)壓開關(guān)故障點(diǎn)分析與查找

在2017年漳村煤礦110 kV變電站對(duì)1#主變壓器進(jìn)行了擴(kuò)容改造，采用四川東方變壓器電氣公司生產(chǎn)的SSZ11-40000/110/35/10 kV型變壓器，變壓器的有載調(diào)壓部分使用了華明電力裝備生產(chǎn)的VCVIII600Y型有載調(diào)壓分接開關(guān)。在1#主變完成改造投運(yùn)檔下調(diào)至5檔時(shí)，運(yùn)行人員在主變本體附件聽到了異常放電聲音。在發(fā)現(xiàn)主變調(diào)檔異常后，運(yùn)行人員將礦井全部負(fù)荷切換至2#主變，1#主變空載運(yùn)行，工作人員又進(jìn)一步測(cè)試1#主變有載調(diào)壓情況，分別將變壓器有載

2.1 1#變壓器油樣色譜分析情況

運(yùn)行人員聽到放電異常聲音來自變壓器，但是無法確定變壓器放電的具體位置來自變壓器本體還是有載調(diào)壓分接開關(guān)，因此需要對(duì)本體油樣和有載調(diào)壓分接開關(guān)的油樣分別化驗(yàn)。1#主變壓器在發(fā)現(xiàn)調(diào)檔異常后就立即停運(yùn)，將全部負(fù)荷由2#主變運(yùn)行，由于運(yùn)行時(shí)間短變壓器內(nèi)放電電弧對(duì)變壓器油產(chǎn)生的氣體含量變化不容易檢測(cè)，第一次的油樣未檢測(cè)到異常，進(jìn)而又第二次取本體和有載調(diào)壓油樣，此次油樣是尋找故障點(diǎn)多次調(diào)檔后的油樣，其檢測(cè)情況如下表1所示。

表1 1#主變壓器油樣檢測(cè)結(jié)果

由表1可知，1#變壓器的本體油樣色譜分析結(jié)果各項(xiàng)氣體含量較低，在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，說明1#變壓器的調(diào)檔放電情況不發(fā)生在主變本體內(nèi)；而通過分析有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)的變壓器油樣色譜分析結(jié)果，各項(xiàng)指標(biāo)含量相對(duì)本體較高，特別是乙炔含量嚴(yán)重超準(zhǔn)，可斷定調(diào)檔時(shí)分放電情況是發(fā)生在有載調(diào)壓分接開關(guān)部分。

2.2 變壓器故障點(diǎn)定位

為了進(jìn)一步找到載調(diào)壓分接開關(guān)具體放電故障的部位，使用局部放電監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行探測(cè)放電部位。分別在變壓器殼體的接縫處、本體鐵芯接地點(diǎn)、有載調(diào)壓重點(diǎn)部分和表面安裝了特高頻傳感器、高頻電流傳感器和超聲波傳感器，在局放試驗(yàn)過程中，這些安裝的傳感器都檢測(cè)到了不正常信號(hào)（見圖1、2）。

圖1 局放試驗(yàn)高頻和特高頻測(cè)試結(jié)果

圖2 局放試驗(yàn)超聲波檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)頻率和波形情況可以確定這次的放電是懸浮電位放電，為了確定載調(diào)壓分接開關(guān)的放電具體位置，采用了變壓器局部放電診斷定位系統(tǒng)進(jìn)行定位測(cè)試結(jié)果（如圖3）。

圖3 1#變壓器局部放電診斷定位系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

由圖3可知，有載調(diào)壓分接開關(guān)的放電點(diǎn)是在圖3-a中3個(gè)區(qū)域的交集處。如圖3-b所示為了準(zhǔn)確描述故障點(diǎn)，在1#主變安裝有載調(diào)壓分接開關(guān)處變壓器外邊緣轉(zhuǎn)角作原點(diǎn)建立X、Y、Z軸坐標(biāo)，經(jīng)過定位放電點(diǎn)的坐標(biāo)約為：X=78 cm，Y=71 cm，Z=97 cm。通過對(duì)圖1、2、3的研究及位置分析，1#主變有載調(diào)壓分接開關(guān)內(nèi)部的放電情況較嚴(yán)重，但放電過程又非連續(xù)性放電，而是懸浮電位放電，因此可以考慮此次放電故障有可能是由固定螺栓沒有擰緊導(dǎo)致連接松動(dòng)引起的。

3 變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)故障原因分析與處理

3.1 有載調(diào)壓分接開關(guān)故障原因

為了確定有載調(diào)壓分接開關(guān)放電原因，對(duì)調(diào)壓裝置起吊全部取出查看，發(fā)現(xiàn)調(diào)壓分接開關(guān)A相的過渡真空泡轉(zhuǎn)換接頭與5擋位的靜觸頭存在放電情況（圖4所示）。

圖4 調(diào)壓分接開關(guān)的A相轉(zhuǎn)換接頭與5擋位的靜觸頭放電情況

由圖4所示和經(jīng)過仔細(xì)測(cè)量比對(duì)，5檔位的靜觸頭和轉(zhuǎn)換接頭接觸時(shí)兩者間有約0.6 mm的縫隙，這兩觸頭的縫隙造成了觸頭間接觸不良而發(fā)生懸浮放電。經(jīng)過在廠區(qū)對(duì)有載調(diào)壓分接開關(guān)的拆解，發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓分接開關(guān)的中板條孔和接觸觸頭的定位孔存在加工偏差，最終兩者加工偏差的累積導(dǎo)致了靜檢查頭安裝后相對(duì)位置偏離，進(jìn)而在每次調(diào)節(jié)至5檔時(shí)出現(xiàn)放電現(xiàn)象。這種加工偏差導(dǎo)致有載調(diào)壓分接開關(guān)與本體繞組抽頭發(fā)生的放電故障往往很難被發(fā)現(xiàn)，若沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，隨著放電時(shí)間增加，放電對(duì)觸頭和變壓器油產(chǎn)生的變化會(huì)導(dǎo)致絕緣下降，進(jìn)而引起相間短路等故障。

3.2 有載調(diào)壓分接開關(guān)故障處理

有載調(diào)壓分接開關(guān)的故障點(diǎn)和故障原因找到后，若選擇全部拆解重新更換合格的沒有加工誤差的有載調(diào)壓分接開關(guān)的中板條孔和接觸觸頭的定位孔，維修時(shí)間長(zhǎng)。漳村煤礦110 kV變電站正處于單主變帶全礦區(qū)負(fù)荷生產(chǎn)的情況，不利于礦井安全生產(chǎn)，因此采用了整套更換新有載調(diào)壓分接開關(guān)的方法。

在1#變壓器空載運(yùn)行的情況下對(duì)新更換的有載調(diào)壓分接開關(guān)多次調(diào)壓調(diào)檔，運(yùn)行過程中再?zèng)]放電異響，在多次調(diào)檔和運(yùn)行72小時(shí)候后對(duì)1#變壓器的本體和有載調(diào)壓分接開關(guān)的變壓器油進(jìn)行了油樣色譜分析（表2）。

表2 更換有載調(diào)壓分接開關(guān)后1#主變壓器油樣檢測(cè)結(jié)果

由表2知，更換有載調(diào)壓分接開關(guān)后1#主變壓器油樣色譜各項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果都在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，說明新更換的有載調(diào)壓分接開關(guān)沒有放電情況，同時(shí)也說明故障有載調(diào)壓分接開關(guān)沒有對(duì)其他繞組和部件造成損壞。

4 結(jié)語

此次漳村煤礦110 kV變電站1#主變有載調(diào)壓分接開關(guān)放電故障主要是由于有載調(diào)壓分接開關(guān)在出廠時(shí)動(dòng)靜觸頭定位孔的安裝偏差造成的接觸不良，導(dǎo)致了觸頭間的懸浮放電。有載調(diào)壓分接開關(guān)對(duì)漳村煤礦井下改善供電電壓情況和穩(wěn)定安全生產(chǎn)具有重要作用，一旦出現(xiàn)放電等故障不能準(zhǔn)確調(diào)壓，不僅會(huì)引起煤礦井下電氣設(shè)備發(fā)生大面積過壓、欠壓不正常運(yùn)行情況，甚至?xí)?dǎo)致變壓器內(nèi)部短路。因此在日常工作中要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理隱患問題，才能保證礦區(qū)供電系統(tǒng)安全運(yùn)行。此次查找變壓器故障點(diǎn)的經(jīng)驗(yàn)對(duì)指導(dǎo)其他煤礦變電站設(shè)備維護(hù)與故障處理有很好的借鑒意義。