變壓器CV型有載分接開關(guān)異常原因分析與防范措施

穆永保, 苗 靚, 閆柯柯, 李 娟, 李 鑫, 米 鵬, 陳偉剛

國家電網(wǎng)邯鄲供電公司 河北邯鄲 056035

1 有載分接開關(guān)概述

隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展和電力系統(tǒng)的不斷完善,人們對用電質(zhì)量提出了越來越高的要求。由于發(fā)電和耗電的不平衡性,電壓的波動變化是不可避免的。為穩(wěn)定電網(wǎng)電壓,最有效的措施是采用有載分接開關(guān)進行電壓調(diào)節(jié)。變壓器有載分接開關(guān)可以有效穩(wěn)定電網(wǎng)中各負載的電壓,提高供電的質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性,從而有效節(jié)約能源。有載調(diào)壓變壓器具有調(diào)壓范圍大、調(diào)壓過程中不斷電的優(yōu)點,在各級電網(wǎng)中使用越來越普遍。有載分接開關(guān)作為變壓器最重要的組件,其技術(shù)性能好壞及可靠性高低直接決定變壓器及整個電力系統(tǒng)能否正常安全運行和可靠供電[1]。

有載分接開關(guān)是大型變壓器的核心組件之一,是變壓器中唯一能夠運動的重要組件。由于內(nèi)部機械和電氣零件多、接線多、制造工藝非常復雜,長期運行動作后,有載分接開關(guān)內(nèi)部容易出現(xiàn)故障,發(fā)生滲漏油、拒動等[2]。一旦有載分接開關(guān)發(fā)生故障,將直接影響變壓器的安全運行。因此,做好有載分接開關(guān)的日常檢修、維護工作,確保有載分接開關(guān)處于正常狀態(tài),對于提升變壓器和電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性非常重要[3-7]。筆者介紹一起110 kV變壓器CV型有載分接開關(guān)吊心檢查中發(fā)現(xiàn)的異?，F(xiàn)象,分析異常原因和處理方法,并提出有針對性的防范措施和建議。

2 異?，F(xiàn)象

2016年11月15日,檢修專業(yè)人員和廠家人員配合在對某110 kV變電站1號主變壓器進行有載分接開關(guān)吊心檢查時發(fā)現(xiàn),分接開關(guān)油室內(nèi)絕緣油中游離碳明顯較多,呈現(xiàn)黑色渾濁狀。檢查極性開關(guān)芯子上的緊固件、軟連接等元器件,未發(fā)現(xiàn)松動和發(fā)熱等異?，F(xiàn)象。測量三相過渡電阻通斷情況,均未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。檢查開關(guān)芯子和油室內(nèi)壁上極性轉(zhuǎn)換觸頭,發(fā)現(xiàn)芯子B相極性轉(zhuǎn)換動觸頭的外側(cè)非接觸面有異常過熱痕跡,銅質(zhì)觸頭部分熱熔化,觸頭上附著有大量碳化物,如圖1所示。同時,油室內(nèi)壁上B相零相位靜觸頭朝向芯子的一面也有異常過熱痕跡,如圖2所示,朝向絕緣筒的一面則沒有任何痕跡。開關(guān)油室內(nèi)壁靜觸頭周圍同樣出現(xiàn)較大面積碳化痕跡,附著黑色碳化物。

圖1 極性轉(zhuǎn)換動觸頭過熱痕跡

圖2 油室內(nèi)壁靜觸頭過熱痕跡

3 異常設(shè)備情況

該110 kV變電站1號主變壓器型號為SFZ8-31500/110,出廠時間為1995年9月,投運時間為1996年10月,上一次進行停電試驗時間為2012年3月。變壓器運行20年,發(fā)生異常前一段時期帶電檢測和油色譜跟蹤數(shù)據(jù)均正常,正常負荷約20 MW。有載分接開關(guān)型號為CVⅢ-350Y/63-10193W,最大額定電流為350 A,電壓等級為63 kV,Y形接線,有19個工作位置,帶極性選擇器,出廠時間為1995年5月,投運時間為1996年10月。吊心檢查時,該有載分接開關(guān)計數(shù)器顯示切換次數(shù)為2 970次,運行后未曾進行開關(guān)吊心檢查和A類檢修[8]。

4 異常原因分析和處理

該有載分接開關(guān)投運至今已有20年,從計數(shù)器次數(shù)看開關(guān)動作次數(shù)較少。有載分接開關(guān)出廠調(diào)試2 000次,變壓器廠內(nèi)試驗動作的次數(shù)約100次。由于檢查極性開關(guān)芯子后,發(fā)現(xiàn)B相極性轉(zhuǎn)換動觸頭僅外側(cè)非接觸面過熱,其它部位均正常,有載分接開關(guān)的過渡電阻、變壓器的三相直流電阻均正常,其它試驗數(shù)據(jù)也正常,因此判斷過熱原因為極性開關(guān)動靜觸頭運行中非正常接觸。

由于該有載分接開關(guān)運行后未進行過吊心檢查和A類檢修工作,倒推開關(guān)異常原因,認為有載分接開關(guān)在變壓器廠內(nèi)裝配時,需要卸掉開關(guān)上法蘭及快速機構(gòu),才能裝配到變壓器鐘罩上,此過程中極性開關(guān)芯子缺乏定位,動觸頭處于活動狀態(tài),而在變壓器扣罩后如果不注意檢查極性轉(zhuǎn)換動觸頭是否正確夾住零相位靜觸頭,就可能出現(xiàn)單邊接觸的異常接觸狀態(tài)。這種情況下,如果極性轉(zhuǎn)換觸頭長期在10擋以下運行,極性轉(zhuǎn)換觸頭不會動作,那么該接觸點就會引起溫升過大,并且觸頭表面會因溫升過大而燒熔和碳化,造成接觸電阻變大,溫升進一步增大。長期運行中,情況不斷惡化,最終引起油室內(nèi)異常部位周圍的絕緣油局部過熱和裂解。變壓器油的高溫裂解會降低絕緣油的絕緣水平,變壓器油耐壓水平降低直接引起油間隙在正、負轉(zhuǎn)換觸頭間電弧放電,經(jīng)多次放電后灼傷開關(guān)油室內(nèi)壁絕緣材料,并在油中產(chǎn)生大量游離碳。

設(shè)備異常原因分析確認后,由于現(xiàn)場沒有同型號設(shè)備備件,因此需緊急從有載分接開關(guān)廠家訂貨。而變壓器吊心檢查當天,現(xiàn)場按計劃需恢復送電,經(jīng)現(xiàn)場檢修人員、變壓器和有載分接開關(guān)廠家服務(wù)人員討論后,在現(xiàn)場采取臨時應(yīng)急措施,對極性開關(guān)B相極性觸頭表面進行了打磨處理,對油室正、負極性觸頭絕緣筒表面痕跡也進行了打磨處理,打磨后絕緣筒表面還是有一條細小的碳化痕跡,如圖3所示。經(jīng)試驗檢查,打磨后絕緣正常。有載分接開關(guān)恢復正常狀態(tài)后,對變壓器和有載分接開關(guān)進行變壓器絕緣、直流電阻和分接等全項目試驗,試驗數(shù)據(jù)合格。主變壓器恢復送電,正常運行后對變壓器進行油色譜跟蹤,數(shù)據(jù)正常。

為保證設(shè)備后期安全運行,必須盡快聯(lián)系廠家供貨,更換整臺開關(guān)或單獨更換油室,以徹底消除隱患,避免運行中有載分接開關(guān)發(fā)生內(nèi)部故障引起重瓦斯跳閘事故。設(shè)備更換前,密切關(guān)注變壓器和有載分接開關(guān)的運行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)異常情況及時停電處理。

圖3 打磨處理后絕緣筒表面和觸頭情況

5 防范措施和建議

為避免其它主變壓器有載分接開關(guān)發(fā)生類似異常情況,要加強變壓器有載分接開關(guān)的制造、安裝和日常運維檢修,強化細節(jié)管理,嚴格按照工藝、維護、試驗標準開展工作,有針對性地制訂確實可行的防范措施[9]。

(1) 加強變壓器和有載分接開關(guān)產(chǎn)品制造質(zhì)量管理,增強裝配者的責任心。定期對裝配人員進行培訓,增強裝配技能和加強質(zhì)量管控意識,并加強設(shè)備質(zhì)量和售后服務(wù)。

(2) 優(yōu)先選用通過國家級型式試驗的產(chǎn)品,并對設(shè)備開展抽檢。

(3) 選用設(shè)計合理、結(jié)構(gòu)可靠、工藝精湛的有載分接開關(guān)產(chǎn)品,并選擇具備較長且良好運行經(jīng)驗的有載分接類型,從有成熟制造經(jīng)驗的制造廠訂貨。

(4) 有載分接開關(guān)內(nèi)部機械零件及電動機構(gòu)電氣元件繁多,運維單位應(yīng)儲備適量的易損、易老化元器件,發(fā)生異常時可及時更換。

(5) 有載分接開關(guān)動作次數(shù)或運行時間達到制造廠規(guī)定值時,要及時對開關(guān)進行吊心檢查大修。重點檢查螺栓、螺母、線卡緊固情況,檢查各觸頭壓力和磨損情況,發(fā)現(xiàn)磨損嚴重的觸頭要及時更換,并更換絕緣油,同時由有載分接開關(guān)廠家專業(yè)人員進行現(xiàn)場技術(shù)指導。

(6) 對于運行時間較長的有載分接開關(guān),定期進行過渡電阻切換過程試驗,與歷次試驗波形進行比較。

(7) 加強變壓器有載分接開關(guān)運行指示的學習,若調(diào)擋中發(fā)現(xiàn)電壓變化不正常,應(yīng)及時停止調(diào)壓操作,并上報運檢和調(diào)控部門,采取措施,防止缺陷和故障發(fā)展。

(8) 做好油色譜跟蹤分析工作,對于早期產(chǎn)品,應(yīng)縮短跟蹤檢測周期,掌握設(shè)備運行狀況[10]。

(9) 運行巡視人員在設(shè)備出現(xiàn)油位異常等嚴重異常特征等情況時,應(yīng)及時匯報調(diào)度和檢修人員處理,并注意設(shè)備異常特征的發(fā)展情況,確保巡視人員和設(shè)備的安全。

6 結(jié)束語

變壓器有載分接開關(guān)是大型變壓器的重要組件,通過調(diào)整變壓器有載分接開關(guān)可以有效穩(wěn)定電網(wǎng)的運行電壓,提高電網(wǎng)供電的質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性,保護電網(wǎng)用電設(shè)備的安全。通過加強變壓器有載分接開關(guān)的日常檢修和維護工作,提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷或故障前兆現(xiàn)象,迅速采取有效措施修復,可以確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和可靠供電。