煤礦變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)存在問(wèn)題和處理方法研究

劉 凱

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)成莊礦， 山西 晉城 048000）

引言

在煤礦電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性是保證電網(wǎng)正常工作的前提。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)中的電力設(shè)備數(shù)量也呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)的可靠性與電力設(shè)備的安全穩(wěn)定息息相關(guān)。當(dāng)電力設(shè)備產(chǎn)生故障時(shí)，則會(huì)對(duì)工作、生活造成影響[1-2]。除此之外，把工程原理可靠性和電力系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題相結(jié)合，對(duì)目前電力系統(tǒng)的狀態(tài)作出準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)于電力設(shè)備的及時(shí)檢修和更換尤為關(guān)鍵。因此，煤礦電力設(shè)備的可靠性就得到研究人員的廣泛關(guān)注。

1 變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)在工作運(yùn)行中的常見(jiàn)問(wèn)題

采用分接開(kāi)關(guān)的帶負(fù)載變壓器作為一種供電動(dòng)態(tài)裝置，需要源源不斷的動(dòng)作并且對(duì)負(fù)載進(jìn)行電流切斷，切斷動(dòng)作次數(shù)相對(duì)頻繁。由于變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)的制造工藝、運(yùn)行、使用、安裝、維護(hù)使用不當(dāng)?shù)仍?，不可避免給變壓器的運(yùn)行增加過(guò)量負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響了設(shè)備運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。所以帶負(fù)載開(kāi)關(guān)的變壓器在使用過(guò)程中需要考慮到負(fù)載電流的穩(wěn)定性，并且在切換分接線路中具有不錯(cuò)的斷弧性能。

為防止變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)在正常運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，很多大用電量的煤炭企業(yè)不僅對(duì)節(jié)約能源廣泛關(guān)注，并且在變壓器運(yùn)行方面做出大量工作。電力變壓器工作效率低下主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，在公用變電站（見(jiàn)圖1）或者普通用戶(hù)的配電室內(nèi)，通常有且只有一臺(tái)變壓器運(yùn)行，并沒(méi)有配置備用變壓器，而且該變壓器通常性能低下，穩(wěn)定性不高。第二，對(duì)帶負(fù)載變壓器調(diào)整壓力次數(shù)太頻繁，會(huì)導(dǎo)致變壓器觸頭磨損過(guò)高，觸頭污染嚴(yán)重，負(fù)載的電流增大，使得彈簧性能變差。第三，變壓器的分接選擇器以及選擇開(kāi)關(guān)支架的彎曲變形導(dǎo)致變壓器的繞組電流過(guò)高，分線控制交換無(wú)法正常進(jìn)行，造成內(nèi)部放電現(xiàn)象產(chǎn)生。第四，變壓器的急劇發(fā)熱，使得觸頭表面產(chǎn)生變形和腐蝕，嚴(yán)重的導(dǎo)致惡性循環(huán)，甚至負(fù)載開(kāi)關(guān)的損壞。

圖1 變電站實(shí)物圖

2 帶負(fù)載變壓器減小損耗的處理方法

變壓器的運(yùn)行需要依靠電磁感應(yīng)，通過(guò)在同頻率的連個(gè)電感繞組的不停變換，使得交流電流和交流電壓不斷產(chǎn)生。在實(shí)際應(yīng)用中，由于需要考慮到制造工藝的質(zhì)量、安裝、運(yùn)輸以及維護(hù)等影響，比如變壓器自身的缺陷，或者受到外部環(huán)境的影響，或者受到變壓器本身散熱條件限制，或者受到用電環(huán)境的限制以及變壓器負(fù)載過(guò)大，帶負(fù)載變壓器的升溫過(guò)快也會(huì)間接導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)行。

根據(jù)GB/T13462 的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)帶負(fù)載變壓器的容量進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，負(fù)載電荷功率為35 000 kW，采用兩組繞組式變壓器，且兩個(gè)負(fù)載系數(shù)是：PK1=50.4%，PK2=53.8%，接近最佳運(yùn)行點(diǎn)，并且在安全系數(shù)范圍內(nèi)。

3 變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)的選擇

對(duì)于變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)應(yīng)當(dāng)如何選擇，需要考慮的因素包括其本身性能、容量、負(fù)載電荷、數(shù)量。在正常運(yùn)行過(guò)程中，需要考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全性?xún)煞矫?，通過(guò)合理的補(bǔ)償措施，企業(yè)獲得更高的效益。選擇和使用變壓器需要注意二次輸變電壓的影響，應(yīng)當(dāng)選擇合適的安全變壓比和開(kāi)關(guān)分頭，滿(mǎn)足生產(chǎn)對(duì)電壓的需求。

雖然在調(diào)整變壓的過(guò)程中需要不斷切斷負(fù)荷電流，且每一次切換都需要觸頭可靠接觸，接觸面積和壓力滿(mǎn)足通過(guò)負(fù)荷電流的要求。變壓器盡量要選擇損耗低、功耗小，避免負(fù)載出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，通過(guò)采用循環(huán)通風(fēng)結(jié)構(gòu)，減小高負(fù)載運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的溫升。變壓器運(yùn)行中若是出現(xiàn)溫度異常，則會(huì)導(dǎo)致老化加快，直接對(duì)設(shè)備使用壽命造成影響，并且直接威脅到居民的用電安全。所以，在帶負(fù)載變壓器使用過(guò)程中要定時(shí)檢修、測(cè)試開(kāi)關(guān)性能、隨時(shí)監(jiān)視電壓的變化，觸頭是否接觸良好。當(dāng)開(kāi)關(guān)電阻出現(xiàn)松動(dòng)狀態(tài)和斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，可能整個(gè)變壓器無(wú)法正常使用，如果在電阻損壞的狀態(tài)下依舊使用，會(huì)造成接觸的觸頭斷裂，危害到使用的安全。變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)分接示意圖如圖2 所示。

圖2 變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)分接示意圖

4 加強(qiáng)過(guò)渡電阻的措施

為了提升變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)的質(zhì)量，應(yīng)采取以下措施：

1）由于變壓器帶負(fù)載是系統(tǒng)中的核心設(shè)備，因此對(duì)其進(jìn)行定期檢修是十分必要的，對(duì)于過(guò)渡電阻線材是否受損、是否緊固均需要定期檢查。

2）注意變壓器使用壽命問(wèn)題，是否出現(xiàn)老化狀態(tài)，是否因?yàn)椴馁|(zhì)受損設(shè)備無(wú)法繼續(xù)使用。

3）在使用過(guò)程中要嚴(yán)格按照規(guī)章制度操作和執(zhí)行，禁止出現(xiàn)電流過(guò)大狀態(tài)下的開(kāi)關(guān)切換狀況。

4）當(dāng)變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)出現(xiàn)機(jī)械卡死、傳動(dòng)有誤、松動(dòng)、限位失靈等情況時(shí)，必須檢查過(guò)渡電阻。變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)過(guò)渡電路如圖3 所示。

圖3 變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)過(guò)渡電路

除上述之外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)變壓器運(yùn)行安全的檢修，檢查內(nèi)容要嚴(yán)格按照規(guī)程要求執(zhí)行，不能超過(guò)負(fù)荷長(zhǎng)期運(yùn)行。對(duì)于變壓器帶負(fù)載開(kāi)關(guān)而言，在調(diào)整電壓的過(guò)程中不能隨意切斷負(fù)荷電流，并且要求觸頭的接觸必須要牢固可靠，并且，接觸面積和壓力都能滿(mǎn)足通過(guò)負(fù)荷電流的安全值[3-5]。

5 結(jié)語(yǔ)

帶負(fù)載變壓器作為核心設(shè)備，在使用過(guò)程中的安全可靠性非常重要。由于長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到設(shè)備老化、檢修以及自身運(yùn)行過(guò)程中的電壓過(guò)高、負(fù)載電荷惡化等運(yùn)行條件的影響，會(huì)引發(fā)事故或造成隱患。面對(duì)上述問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)采取有針對(duì)性的措施來(lái)防止事故和隱患的產(chǎn)生，定時(shí)對(duì)帶負(fù)載變壓器狀態(tài)進(jìn)行檢修，減少盲目停電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)合檢修試驗(yàn)對(duì)開(kāi)關(guān)各個(gè)擋位多旋轉(zhuǎn)扭動(dòng)多次，并去除油污和氧化膜的影響，使得變壓器觸電接觸良好。除此之外，加強(qiáng)對(duì)變壓器使用過(guò)程的管理，嚴(yán)格按照規(guī)章制度使用，對(duì)設(shè)計(jì)、選型、安裝、運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量把控，及時(shí)消除隱患及產(chǎn)品本身缺陷，保證設(shè)備質(zhì)量，提升帶負(fù)載變壓器的安全使用性。