淺析有載分接開關(guān)轉(zhuǎn)差不平衡導(dǎo)致母線調(diào)壓失效故障的原因及處理措施

林鵬洲

摘要：某110 kV變電站通過主變有載分接開關(guān)調(diào)壓時(shí)發(fā)現(xiàn)10 kV母線電壓有時(shí)會沒有變化，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)反方向第一次調(diào)檔時(shí)電壓沒有變化。通過試驗(yàn)分析找出了分接開關(guān)轉(zhuǎn)差不平衡的原因，提出了避免此類故障的處理措施。

關(guān)鍵詞：有載分接開關(guān);轉(zhuǎn)差;不平衡

1 CMIII-500Y/72.5B-10193W有載分接開關(guān)簡介

某110 kV變電站#2主變采用的有載分接開關(guān)型號為CMIII-500Y/72.5B-10193W，采用電阻過渡的原理，能帶負(fù)載變換變壓器調(diào)壓線圈的分接頭。分接開關(guān)的變換操作在于兩個(gè)轉(zhuǎn)換的交替組合，即分接選擇器的單、雙數(shù)動觸頭輪流交替選擇分接頭，同切換開關(guān)往返切換相結(jié)合。分接開關(guān)具體的工作接線圖和工作位置表需要參照說明書[1]。分接開關(guān)和電動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)時(shí)，要求切換開關(guān)切換瞬間到電動機(jī)構(gòu)動作完成之間的時(shí)間間隔對于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)是相同的[2]，不存在轉(zhuǎn)差。

2 故障概述

該110 kV變電站10 kV #2母線電壓在#2主變調(diào)檔后偶爾會出現(xiàn)預(yù)期之外的變化，現(xiàn)場檢查得到的測控裝置母線電壓互感器電壓遙測數(shù)據(jù)與后臺一致，測量得出10 kV #2母線測控裝置母線電壓端子、電壓互感器二次電壓端子均與顯示值一致，因此可以排除采樣問題引起的故障。#2主變當(dāng)時(shí)檔位為5檔，通知調(diào)遠(yuǎn)方遙控#2主變降檔，#2主變順利降至4檔，10 kV #2母線電壓正常變化，隨即要求升檔至5檔，發(fā)現(xiàn)電壓沒有變化，#2主變嘗試升到6檔時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓上升，而再降到5檔時(shí)電壓再次不變化，繼續(xù)降為4檔時(shí)電壓對應(yīng)下降，再次升到5檔時(shí)電壓又不變化。運(yùn)行人員觀察和測量之前核實(shí)顯示值和測量值的點(diǎn)，在反方向調(diào)檔時(shí)，10 kV #2母線電壓沒有變化，懷疑有載分接開關(guān)存在故障，需要停電處理。

3 故障試驗(yàn)及處理結(jié)果

3.1? ? 使用過渡電阻測試儀進(jìn)行試驗(yàn)

順向換檔測試值接近過渡電阻銘牌值3.2 Ω，誤差在10%以內(nèi)[3]，過渡時(shí)間接近46 ms，在誤差允許范圍內(nèi)，過渡電阻測試儀顯示錄波三相基本同期。反方向換檔時(shí)，過渡電阻測試儀由于達(dá)不到敏感度，即設(shè)定正常過渡電阻值的一半數(shù)值時(shí)，測試儀無法觸發(fā)，不進(jìn)行記錄，可以判斷是切換開關(guān)不動作。

3.2? ? 使用直流電阻測試儀進(jìn)行試驗(yàn)

為進(jìn)一步確認(rèn)分接開關(guān)每一次切換時(shí)對應(yīng)的真實(shí)檔位，對變壓器繞組進(jìn)行直流電阻測試，測試結(jié)果顯示順向調(diào)檔時(shí)，直流電阻的折算值（20 ℃）跟出廠值偏差小于2%，屬于正常范圍[3]。但是一旦反向調(diào)檔，偏差立即超過2%，隨后調(diào)第二個(gè)檔，即5檔降為4檔的偏差跟4檔出廠值偏差超過2%。繼續(xù)反向調(diào)檔，即4檔升為5檔時(shí)，直流電阻卻跟5檔出廠值的偏差僅約等于1%，相當(dāng)接近，可以視為實(shí)際檔位在5檔。簡而言之，反向換檔時(shí)，分接開關(guān)第一次切換不成功，檔位仍舊在換檔前的位置，第二次才真正開始換檔，驗(yàn)證了切換開關(guān)沒有動作。主變檔位對應(yīng)的直流電阻關(guān)系如表1所示。

3.3? ? 分接開關(guān)與電動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)校驗(yàn)

（1）運(yùn)行人員用手柄由5檔向6檔轉(zhuǎn)動，以聽到切換開關(guān)動作聲音為整定位置開始記錄，繼續(xù)轉(zhuǎn)動回到手柄開始轉(zhuǎn)動的圈數(shù)盤位置，記下期間轉(zhuǎn)動的圈數(shù)m，為11圈。

（2）運(yùn)行人員用手柄反方向由6檔向5檔轉(zhuǎn)動，回到原整定位置，記下圈數(shù)n，為23圈。

（3）由于旋轉(zhuǎn)圈數(shù)n≠m、n-m>1，需要進(jìn)行轉(zhuǎn)差平衡，解開電動機(jī)構(gòu)的垂直傳動軸聯(lián)結(jié)，向圈數(shù)記錄值較多的方向搖動（n-m）/2即（23-11）/2=6圈，最后再把電動機(jī)構(gòu)與垂直傳動軸聯(lián)結(jié)起來。

（4）繼續(xù)重復(fù)（1）和（2）步驟，直到m=n圈數(shù)即結(jié)束校驗(yàn)。

運(yùn)行人員調(diào)整了開關(guān)檔位問題后，需要重新進(jìn)行主變的電壓比、直流電阻、絕緣電阻以及有載分接開關(guān)的過渡電阻試驗(yàn)[3]，均無異常，對主變色譜測試后發(fā)現(xiàn)無異常增長，且有載開關(guān)內(nèi)的變壓器油耐壓和微水試驗(yàn)合格。至此，故障處理完畢。

4 故障分析

該型號有載分接開關(guān)一個(gè)電動機(jī)構(gòu)動作的完整周期是33圈，12～14圈左右選擇器分離，24圈時(shí)選擇器吸合，28圈時(shí)選擇器另一個(gè)觸頭變換到位后，儲能機(jī)構(gòu)釋放能量推動切換開關(guān)完成換檔，33圈時(shí)電機(jī)停轉(zhuǎn)或者手動轉(zhuǎn)到位。而當(dāng)時(shí)的有載調(diào)壓開關(guān)順向手動搖動的圈數(shù)是在22圈時(shí)換檔，反向轉(zhuǎn)33圈時(shí)實(shí)際沒有切換開關(guān)動作的響聲，而是在反向第34圈完成換檔。以上結(jié)論都能通過換檔時(shí)與10 kV母線、主變繞組直流電阻和過渡電阻阻值測試進(jìn)行驗(yàn)證。

分接開關(guān)與電動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)時(shí)，要求切換開關(guān)切換瞬間到電動機(jī)構(gòu)動作完成之間的時(shí)間間隔對于兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向是相同的。而現(xiàn)場升降的圈數(shù)差了12圈，造成電動機(jī)構(gòu)切換到位但開關(guān)并未切換的現(xiàn)象，就是電動機(jī)構(gòu)在嘗試反方向第一次調(diào)檔時(shí)，完成一個(gè)周期33圈轉(zhuǎn)動動作完成后，開關(guān)實(shí)際在正常時(shí)的27圈，未到達(dá)正常時(shí)的28圈后完成切換，因此仍然在原來的檔位上，表現(xiàn)為開關(guān)的阻值沒有變化。在第一個(gè)電動機(jī)構(gòu)動作33圈轉(zhuǎn)動完成后，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)電動機(jī)構(gòu)動作時(shí)，開關(guān)提前了6圈，在22圈完成了切換，比原來的切換點(diǎn)提早。因此可以判斷是分接開關(guān)和電動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)出現(xiàn)轉(zhuǎn)差不平衡問題。

分接開關(guān)的選擇機(jī)構(gòu)先選擇然后切換機(jī)構(gòu)再動作的順序沒有改變，現(xiàn)場的圈數(shù)誤差不會造成開關(guān)拉弧，快速驅(qū)動切換開關(guān)動作能在正常過渡時(shí)間內(nèi)完成，因此不會出現(xiàn)過渡電阻燒融的問題。開關(guān)兩邊的圈數(shù)只要調(diào)整到合格范圍內(nèi)，開關(guān)就可以正常調(diào)壓。

5 處理措施

（1）有載分接開關(guān)在變壓器廠完成安裝分接開關(guān)的步驟，因此在變壓器總裝配的組附件安裝時(shí)應(yīng)該充分見證分接開關(guān)與電動機(jī)構(gòu)的聯(lián)結(jié)，確保轉(zhuǎn)差平衡。在出廠試驗(yàn)見證時(shí)，電壓比測量、繞組直流電阻測量、分接開關(guān)試驗(yàn)應(yīng)對照銘牌和試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。此次聯(lián)結(jié)檢驗(yàn)不成功，可能是總裝配時(shí)出問題，因此在監(jiān)造時(shí)需要按照出廠試驗(yàn)要求見證并核對電壓比、直流電阻和過渡電阻測試的數(shù)據(jù)。

（2）分接開關(guān)交接試驗(yàn)過程雖然沒有要求做過渡電阻測試[4]，但是電壓比和直流電阻測試是可以通過反方向換檔發(fā)現(xiàn)存在的問題，例如1檔逐個(gè)升檔到17檔測試電壓比，17檔逐個(gè)降檔到1檔測試直流電阻，能發(fā)現(xiàn)反方向調(diào)檔時(shí)第一個(gè)檔位直流電阻沒有變化的問題。

（3）分接開關(guān)和電動機(jī)構(gòu)聯(lián)結(jié)校驗(yàn)雖然在出廠時(shí)已經(jīng)開展過，但是為了保證開關(guān)可靠性還需要在變電站現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)結(jié)校驗(yàn)。

（4）分接開關(guān)投運(yùn)時(shí)應(yīng)通過往返調(diào)檔驗(yàn)證母線電壓是否對應(yīng)變化。

6 結(jié)語

變壓器有載分接開關(guān)在可靠負(fù)載中心電壓、優(yōu)化無功、調(diào)節(jié)負(fù)載、聯(lián)絡(luò)電力系統(tǒng)等方面發(fā)揮出了顯著作用，其穩(wěn)定性、安全性對變壓器的正常運(yùn)行具有重要作用，所以要優(yōu)化有載開關(guān)的原始信息檔案，科學(xué)設(shè)置檢修頻次，結(jié)合實(shí)際情況采取合理的處理與防范措施，以保障變壓器的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 華明電力裝備股份有限公司.CM型有載分接開關(guān)使用說明書[Z].

[2] 變壓器有載分接開關(guān)運(yùn)行檢修導(dǎo)則：DL/T 574—2010[S].

[3] 電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程：Q/CSG 1206007[S].

[4] 電力設(shè)備交接驗(yàn)收規(guī)程：Q/CSG 1205019—2018[S].