變壓器有載機(jī)構(gòu)故障處理及原因分析

秦曉淼

（江蘇省電力公司常州供電公司）

摘要：變壓器有載開關(guān)拒動(dòng)，無法正常完成調(diào)檔工作，初步判斷有載機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部機(jī)械故障。在初步檢查之后確認(rèn)有在開關(guān)內(nèi)部無故障，故障原因?yàn)橛休d機(jī)構(gòu)箱內(nèi)傳動(dòng)齒輪損壞，最終導(dǎo)致有載開關(guān)無法調(diào)檔。

關(guān)鍵詞：變壓器；有載開關(guān)

0.引言

有載分接開關(guān)，是一種為變壓器在負(fù)載變化時(shí)提供恒定電壓的開關(guān)裝置。其基本原理就是在保證不中斷負(fù)載電流的情況下，實(shí)現(xiàn)變壓器繞組中分接頭之間的切換，從而改變繞組的匝數(shù)，即變壓器的電壓比，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的。

在現(xiàn)今輸變電行業(yè)中，大型變壓器都廣泛地安裝了有載調(diào)壓開關(guān)，其對(duì)保證系統(tǒng)和用戶的電壓質(zhì)量起到了重要的作用。目前發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)容量在10MVA及以上的變壓器大都安裝了有載分接開關(guān)，我國(guó)電力系統(tǒng)及用戶也愈來愈多地采用了有載調(diào)壓變壓器。而有載分接開關(guān)是其最關(guān)鍵、最昂貴元件。

1.故障概況

某日，某變電站1#主變有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)在后臺(tái)的檔位指示為0擋，檔位指示失真，且現(xiàn)場(chǎng)調(diào)壓機(jī)構(gòu)一直發(fā)出“噠噠噠”的異響，機(jī)構(gòu)電機(jī)一直處于旋轉(zhuǎn)中，而垂直連桿卻并未跟轉(zhuǎn)。現(xiàn)場(chǎng)檔位指示在2擋位置，值班員隨即將電機(jī)電源斷開，通過手搖向1、3擋調(diào)檔過程中，約分別轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)盤8點(diǎn)和10點(diǎn)位置時(shí)有齒輪滑脫現(xiàn)象，因此檔位只能停滯在2擋。

改變電站為35kV站，1#主變是雙線圈有載調(diào)壓變壓器，生產(chǎn)廠商是常州變壓器廠，產(chǎn)品型號(hào)SFZ9-10000/35，投運(yùn)時(shí)間為1996年12月。變壓器配備的有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)為上海華明開關(guān)廠生產(chǎn)的型號(hào)為CMA9的電動(dòng)機(jī)構(gòu)，編號(hào)為96-260，生產(chǎn)日期為96年10月。

2.故障分析和查找過程

檢修班人員接到通知后立即趕往現(xiàn)場(chǎng)，在向值班員了解到具體故障現(xiàn)象后，隨即對(duì)故障進(jìn)行排查。首先對(duì)變壓器進(jìn)行了初步巡視，未發(fā)現(xiàn)變壓器周圍有油跡，呼吸器內(nèi)硅膠顏色正常，初步判斷變壓器運(yùn)行正常，有載開關(guān)油室沒有變壓器油向外溢出。隨后又向值班員了解，變壓器各保護(hù)未動(dòng)作，輕瓦斯無報(bào)警。進(jìn)一步檢查有載開關(guān)瓦斯繼電器，繼電器內(nèi)沒有氣體。

根據(jù)故障現(xiàn)象可以初步斷定是有載電動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生損壞，為了證實(shí)這一結(jié)論，我們進(jìn)行了測(cè)試。檢查電動(dòng)機(jī)構(gòu)會(huì)通過手搖或電動(dòng)的方式測(cè)試電動(dòng)機(jī)構(gòu)性能。為了避免在這過程中，有載開關(guān)內(nèi)部存在的潛在故障對(duì)主變?cè)斐蓳p害，我們將垂直連桿脫開，切斷電動(dòng)機(jī)構(gòu)和開關(guān)芯子的聯(lián)系。通過對(duì)電動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行電動(dòng)操作后發(fā)現(xiàn)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)正常，即能正常起停和升降擋，說明電動(dòng)機(jī)構(gòu)控制回路不存在問題；然后又通過手搖的方式測(cè)試電動(dòng)機(jī)構(gòu)，結(jié)果也表明能正常升降檔，即能從2檔調(diào)至1擋或3檔。

到目前為止，一切的檢查表明機(jī)構(gòu)的電氣與機(jī)械系統(tǒng)都正常。根據(jù)值班員反饋的信息，機(jī)構(gòu)箱內(nèi)齒輪有打齒現(xiàn)象。總結(jié)反思之后我們認(rèn)為測(cè)試表現(xiàn)正常的原因可能是機(jī)構(gòu)的連桿被斷開。電機(jī)在旋轉(zhuǎn)過程中輸出的力矩，通過內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳至垂直連桿時(shí)，由于垂直連桿與開關(guān)芯子內(nèi)部?jī)?chǔ)能機(jī)構(gòu)的連接而存在反向力矩，因此該手搖測(cè)試不能真實(shí)模擬正常運(yùn)行情況。為了更好的模擬實(shí)際運(yùn)行的情況，我們?cè)诖怪边B桿和電動(dòng)機(jī)構(gòu)的脫節(jié)處施加了一定的反向力矩，結(jié)果如值班員描述一致，在轉(zhuǎn)盤的8點(diǎn)和10點(diǎn)位置，電動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部發(fā)生“噠”的聲響，說明齒輪之間發(fā)生磨損而未能正常咬合。平鋪齒輪與垂直齒輪未能正常咬合，導(dǎo)致電機(jī)幾乎處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，這也是電動(dòng)機(jī)構(gòu)一直發(fā)出聲響以及電機(jī)電源未斷開的原因。之后又在不同檔位的升降檔的過程中多次測(cè)試，機(jī)構(gòu)箱都無法正常完成換擋過程。

確定故障原因之后，向廠家訂購(gòu)了同型號(hào)的CMA9型機(jī)構(gòu)并進(jìn)行了更換，在進(jìn)行相關(guān)的電動(dòng)和手搖測(cè)試以后，連接好垂直連桿，調(diào)壓機(jī)構(gòu)能正常調(diào)檔，故障處理完畢。

3.故障原因分析

這次的故障的原因是調(diào)檔機(jī)構(gòu)內(nèi)部齒輪損壞。初步判斷調(diào)檔機(jī)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后（該機(jī)構(gòu)已運(yùn)行20年），內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)特別是齒輪之間長(zhǎng)期磨合，輪齒發(fā)生嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致不能正常咬合。之后拆開檢查損壞的機(jī)構(gòu)箱，我們發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的潤(rùn)滑油雜質(zhì)較多，并采集樣品送去檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示潤(rùn)滑油性能下降。由此可以推斷，潤(rùn)滑油在長(zhǎng)期使用后，雜質(zhì)增加，加劇齒輪之間摩擦，齒輪不斷磨損最終導(dǎo)致發(fā)生打齒現(xiàn)象。

4.總結(jié)

這次的有載機(jī)構(gòu)的故障的思考與對(duì)策

（1）將相關(guān)問題反饋給設(shè)備制造廠，并請(qǐng)制造廠派遣技術(shù)人員，對(duì)同類型的操作機(jī)構(gòu)，特別是使用年限較長(zhǎng)的進(jìn)行認(rèn)真排查，有隱患的機(jī)構(gòu)及時(shí)更換。

（2）平時(shí)檢修工作中雖然對(duì)機(jī)構(gòu)箱也會(huì)進(jìn)行檢查，但檢查重點(diǎn)是機(jī)構(gòu)箱的電氣部分。機(jī)械部分的檢查只檢查調(diào)檔的過程順利與否，忽視了主要機(jī)械部件的檢查。并且內(nèi)部機(jī)械傳動(dòng)部件安裝要求高，不會(huì)輕易拆開檢查，此類故障難以發(fā)現(xiàn)。因此，需要尋找一種有效地檢查方式。