一起電力變壓器有載調壓開關斷軸故障分析及事故處理

吳杰康，包乙春，黃歡

(廣西大學電氣工程學院，廣西 南寧 530023)

1 引言

變壓器有載調壓開關是電力變壓器的重要組成部分，能實現在變壓器帶載情況下改變繞組的分接頭，從而改變變壓器的電壓比，達到調節電壓的目的，廣泛運用于電力系統各大型變電站變壓器設備中。有載調壓開關分為電阻型或電抗型兩種。根據我國實際情況，目前各電網公司下屬變電站主要采用油浸式電阻型有載調壓開關，2009年3月10日，廣西電網公司220kV野嶺變電站發生了一起因電力變壓器有載調壓開關斷軸所引發的設備缺陷故障。本文結合該起具體事例，對事件的現場經過、處理過程、故障分析和防范對策進行簡要的分析。

2 事故經過

2009年3月10日14:50，廣西電網公司某局檢修人員接到220kV野嶺變電站工作人員通知:正在現場進行#2主變預防性高壓試驗的工作人員發現#2主變有載調壓開關內部無法實現調檔切換，無法繼續開展預防性高壓試驗項目。15:00分檢修人員達到工作現場，經現場工作人員了解:故障發生前，該組試驗人員正在開展變壓器繞組直流電阻測試項目工作，由于該測試項目需將變壓器檔位調至1檔才能開展，故試驗人員使用變壓器有載調壓電動機構箱進行電動操作，將變壓器有載機構檔位從原始工作檔位4檔向1檔進行調整，從4檔到2檔的動作過程都正常進行，當操作變壓器有載調壓電動機構箱調整檔位從2下降到1時，聽到變壓器有載調壓開關內部出現異常響聲，隨后變壓器有載調壓電動機構箱檔位顯示為1檔，變壓器有載調壓切換開關頭蓋觀察窗也顯示為1檔，當試驗人員在試驗中企圖再次調整變壓器有載調壓開關時，發現變壓器有載調壓電動機構箱及附屬外部傘齒輪、垂直軸和水平軸均進行傳動，但變壓器有載調壓切換開關未正常進行切換，切換開關檔位未發生變化，而變壓器有載調壓開關選擇器也未進行動作，試驗人員當即使用直流電阻測試儀對變壓器繞組1檔、2檔和3檔進行測試，發現此時變壓器3個檔位電阻值均一致，故判斷變壓器有載調壓切換開關已出現異常故障，通知檢修人員前來處理。

3 事故處理過程

在結合事發現場試驗人員的描述和試驗結果的分析后，檢修人員初步判斷為變壓器有載調壓切換開關內部或變壓器有載調壓切換開關頭蓋齒輪出現故障，需打開變壓器有載調壓開關頂部蓋板后方能進行檢查，2009年3月10日15:10檢修人員在做好安全措施和前期準備工作后，開始拆除變壓器有載調壓開關頂部蓋板和頭蓋齒輪，并對該部件進行檢查，在檢查過程中發現，頭蓋齒輪和有載調壓開關頂部蓋板之間的傳動無異常，但在拆除變壓器有載調壓開關水平傳動軸后用手可以輕易的轉動有載調壓開關，故而判斷為變壓器有載調壓開關頭蓋下部的切換開關出現故障，在使用吊車將變壓器有載調壓切換開關吊出變壓器有載調壓開關絕緣桶后，對變壓器有載調壓切換開關進行內部解體檢查，發現變壓器有載調壓切換開關上部的齒輪傳動軸與絕緣軸配合的垂直軸卡口處發生斷軸故障，導致變壓器有載調壓切換開關傳動齒輪僅能帶動垂直傳動軸轉動而無法帶動其下部的絕緣軸轉動，故當試驗人員操作變壓器有載調壓電動機構箱對變壓器有載調壓開關進行電動調檔時，僅有變壓器有載調壓電動機構箱動作，而變壓器有載調壓切換開關無法實現同步動作，發現故障部位后，檢修人員將破損斷裂的變壓器有載調壓切換開關垂直軸取出，并清理變壓器有載調壓切換開關絕緣軸內斷裂的垂直軸折斷卡口鐵件，在核對變壓器有載調壓切換開關垂直軸各項尺寸后，將符合條件的變壓器有載調壓切換開關垂直軸備件安裝到變壓器有載調壓切換開關指定部位，而后，用變壓器油進行清洗并操作專用工具對變壓器有載調壓切換開關各觸點及傳動情況進行檢查，確認調試無異常后，將變壓器有載調壓切換開關用吊車復裝至變壓器有載調壓開關絕緣桶內，開展注油及變壓器有載調壓電動機構箱與切換開關之間的聯接校驗工作，并使用直流電阻測試儀對變壓器繞組1檔、2檔和3檔進行測試，根據試驗數值核對#2主變檔位及電阻值情況，經試驗數據證實，3個測試檔位電阻值與歷史數據相比均符合要求，現場操作變壓器有載調壓電動機構箱均已實現與切換開關之間的正確聯動，20:00故障現象消除，檢修工作結束。

4 原因分析

變壓器有載調壓電動機構箱與變壓器有載調壓切換開關之間的聯動涉及電動機構箱、外部垂直軸、傘齒輪、外部水平軸、開關頭蓋齒輪、切換開關上部傳動軸和絕緣軸等多個部位的配合，此次設備故障主要是由于變壓器有載調壓切換開關上部的齒輪傳動軸與絕緣軸配合的垂直軸卡口處發生斷軸而導致傳動過程被中斷而無法正確動作。通過現場調查及分析此次設備故障具體原因如下:

(1)運行記錄顯示#2主變正常運行時有載調壓機構未有動作到1檔的記錄，也未有發生故障，故值班員未發現變壓器有載調壓電動機構箱與變壓器有載調壓切換開關之間存在檔位偏差，而2009年3月10日工作安排進行#2主變預防性試驗時，試驗項目測量主變繞組直流電阻值需從1檔開始進行，在試驗人員開始本次預防性試驗前，#2主變有載調壓電動機構箱顯示檔位為4檔，而此時有載調壓切換開關檔位顯示器上的顯示應該為3檔，有載調壓電動機構箱檔位顯示器與切換開關檔位顯示器偏差1個檔位，當變壓器有載調壓切換開關已切換到1檔時，有載調壓電動機構箱檔位顯示器顯示2檔，此時變壓器有載調壓切換開關內部已接近機械限位保護，如果使用手動操作有載調壓機構箱調檔，則必定被有載調壓切換開關內部機械限位所阻擋，無法進行轉動，從而起到保護作用，但此時由于外部有載調壓電動機構箱檔位顯示器顯示為2檔，故試驗人員使用有載調壓電動機構箱電動操作進行調檔時，電動機構箱與切換開關兩者間1檔的差距使有載調壓電動機構箱內部的機械限位保護和電氣限位保護無法正常啟動，巨大的電動力在變壓器有載調壓機構箱沒有啟動機械限位保護和電氣限位保護的情況下，直接將變壓器有載調壓切換開關內部垂直軸上的薄弱環節打斷，該薄弱環節是生產廠家為了防止變壓器有載調壓切換開關越級過電壓而設置的特殊保護部位，設計思路為當變壓器有載調壓電動機構箱失去機械限位保護和電氣限位保護，而切換開關本體由1檔繼續向下調檔時，為防止出現變壓器有載調壓切換開關越級過電壓而立即將該薄弱環節打斷，從而終止傳動過程，保護了變壓器有載調壓切換開關不被損毀。但此處#2主變有載調壓開關由于電動機構箱與切換開關間檔位不一致，致使該保護誤動作，誤將薄弱環節打斷，導致此次設備故障的發生，是事故發生的主要原因。

(2)查閱該#2主變檢修記錄，發現2009年1月10日檢修人員開展了#2主變開關吊芯檢查油室滲漏情況的工作，并曾使用吊車將變壓器有載調壓切換開關吊出變壓器有載調壓開關絕緣桶。經分析認為，2009年1月10日檢修工作結束后，工作人員在進行變壓器有載調壓機構箱與切換開關之間聯接校驗時操作程序不正確，當時變壓器有載調壓機構箱與切換開關本體檔位顯示窗顯示的檔位已經存在了1檔的偏差，而該開關制造工藝有缺陷，切換開關本體檔位指示盤定位誤差大，檔位數字顯示在兩個數字之間，不能清晰正確的反映切換開關本體的正確檔位情況，但檢修人員沒有認真觀察兩者間的差距，只依據變壓器有載調壓機構箱檔位顯示窗上的數字就簡單的認為檔位已調整完畢，在聯接校驗后也未進行最后的檢查，更未進行手動極限位搖測，還未開展高壓試驗直流電阻值測試核對檔位，以致人為的疏忽導致出現斷軸故障，是事故發生的次要原因。

5 防范對策

此次設備故障發生后，雖然在較短時間內得到了恢復，但暴露的問題是不容忽視的，檢修人員對此應加以關注。針對發現的問題，筆者認為應關注以下防范對策。

(1)應統一制定變壓器有載調壓開關檢修后聯接校驗操作步驟，并列入工作中的標準程序作業卡。具體的檢修后聯接校驗操作步驟為:首先，拆除變壓器有載調壓機構箱與本體連接的垂直軸或水平軸后，進行機構箱調試，操作電動機構箱電動調檔至2檔，手動搖至1檔，再繼續搖至機械限位處停止，檢查機械限位保護是否正確動作，再手動搖至1檔，檢查電氣限位保護是否正確動作，在確認機械限位和電氣限位保護均正確后，操作電動機構箱電動調檔至16檔，手動搖至17檔，再繼續搖至機械限位處停止，檢查機械限位保護是否正確動作，再手動搖至17檔，檢查電氣限位保護是否正確動作，在操作電動機構箱電動調檔過程中，途經8—9a—9b、9b—9c—10檔位時應重點檢查檔位切換連調是否正確;其次，應以變壓器有載調壓切換開關本體檔位顯示窗顯示檔位為依據，將變壓器有載調壓機構箱調整至相同檔位后，連接變壓器有載調壓機構箱外部垂直傳動軸或水平傳動軸，開始進行向下調整1檔和向上調整1檔的聯接校驗工作，確保1—N方向和N—1方向有載調壓開關切換時有載調壓機構箱內的檔位顯示器從切換瞬間至檔位顯示紅線處圈數誤差符合規定值，其中M型開關誤差≤1圈，V型開關誤差≤3圈;再次，在完成以上操作后，再次核對變壓器有載調壓機構箱與切換開關本體檔位顯示窗顯示的檔位一致，使用變壓器有載調壓機構箱操作電動調整1—N方向和N—1方向各1檔無異常后，電動調整恢復至變壓器有載調壓開關原運行檔位。

(2)檢修管理部門應加強對檢修工作的日常檢查，對檢修人員工作態度和現場執行情況進行監督檢查，并應加大考核力度，避免出現由于人為因素而造成設備故障的情況。

(3)技術管理部門應加強員工技術培訓工作，提高員工檢修技能水平，對在工作碰到模糊的問題，要鼓勵員工主動認真思考，積極發現設備隱患，重視異常現象，主動防范，以提高設備的可靠性。

6 結束語

近年來，由于變壓器有載調壓開關故障而引起的電網事故時有發生，其原因有生產廠家選材不當、制造工藝不精、設備老化、檢修維護不足等，而變壓器有載調壓開關內部結構復雜、技術含量大和設備原件使用頻率高也使得該設備的維護成為變壓器檢修的重難點，但只要加大工作人員檢修技能培訓力度及加強端正工作人員責任心，再加上投運后的精心維護，就一定能提高該類設備的運行可靠性，確保變壓器的安全穩定運行。

［1］ 張勇.有載調壓裝置的電動機構常見缺陷分析及處理［J］.電力安全技術，2008，12，53 －55.