漳村煤礦110 kV變電站主變有載調壓分接開關故障點定位及原因分析

徐瑩瑩

（西山煤電集團電力公司，山西太原，030053）

漳村煤礦110 kV變電站是服務于礦區生產的核心變電站，站內有兩臺額定負載40 MVA，電壓等級為110/35/10 kV的變壓器，其35 kV側為礦區內2個35 kV變電站供電，10 kV側為井下變電所、地面選煤廠、礦區辦公樓和生活區域供電。漳村煤礦110 kV變電站主變的35 kV側電壓采用無勵磁分接開關進行調檔調壓，主變的10 kV側電壓采用有載調壓分接開關進行調檔調壓。為了滿足礦井生產需要，保證井下采區供電穩定，根據礦井負荷情況和上級110 kV進線電壓情況，采用有載調壓的方式調整礦井10 kV系統電壓，有效降低了電壓波動，縮小礦井負荷高峰期、平段期和低谷期之間的電壓差。因此有載調壓分接開關的安全穩定運行對提高礦井供電電能質量意義重大。調壓由5檔將至1檔，再由1檔升至19檔，在由19檔降至5檔；確認每次調至5檔時總會發出放電異常響聲，調檔至其他任意檔位時均無異常。隨即將1#主變停運，全礦區負荷由2#主變承擔運行。工作人員和安裝調試人員立即分析問題制定檢修計劃和安全措施。異常放電聲音來自于主變本體，無法確定具體位置，安裝調試人員分別取了主變本體油樣和有載調壓開關油樣進行氣體色譜分析。在等待分析結果過程中還對有載調壓分接開關進行了調芯檢查，吊起后沒有發現明顯放電跡象。將有載調壓分接開關試安裝回變壓器并將變壓器油加注后，將1#主變再次投運，將有載調壓分接開關再次調檔至5檔依舊存在放電異常聲音，同時排除了有載調壓分接開關安裝不到位和運輸過程中振動等可能故障原因。

1 漳村煤礦變電站1#主變有載調壓分接開關故障經過

2 漳村煤礦1#主變有載調壓開關故障點分析與查找

在2017年漳村煤礦110 kV變電站對1#主變壓器進行了擴容改造，采用四川東方變壓器電氣公司生產的SSZ11-40000/110/35/10 kV型變壓器，變壓器的有載調壓部分使用了華明電力裝備生產的VCVIII600Y型有載調壓分接開關。在1#主變完成改造投運檔下調至5檔時，運行人員在主變本體附件聽到了異常放電聲音。在發現主變調檔異常后，運行人員將礦井全部負荷切換至2#主變，1#主變空載運行，工作人員又進一步測試1#主變有載調壓情況，分別將變壓器有載

2.1 1#變壓器油樣色譜分析情況

運行人員聽到放電異常聲音來自變壓器，但是無法確定變壓器放電的具體位置來自變壓器本體還是有載調壓分接開關，因此需要對本體油樣和有載調壓分接開關的油樣分別化驗。1#主變壓器在發現調檔異常后就立即停運，將全部負荷由2#主變運行，由于運行時間短變壓器內放電電弧對變壓器油產生的氣體含量變化不容易檢測，第一次的油樣未檢測到異常，進而又第二次取本體和有載調壓油樣，此次油樣是尋找故障點多次調檔后的油樣，其檢測情況如下表1所示。

表1 1#主變壓器油樣檢測結果

由表1可知，1#變壓器的本體油樣色譜分析結果各項氣體含量較低，在標準值范圍內，說明1#變壓器的調檔放電情況不發生在主變本體內；而通過分析有載調壓開關內的變壓器油樣色譜分析結果，各項指標含量相對本體較高，特別是乙炔含量嚴重超準，可斷定調檔時分放電情況是發生在有載調壓分接開關部分。

2.2 變壓器故障點定位

為了進一步找到載調壓分接開關具體放電故障的部位，使用局部放電監測設備進行探測放電部位。分別在變壓器殼體的接縫處、本體鐵芯接地點、有載調壓重點部分和表面安裝了特高頻傳感器、高頻電流傳感器和超聲波傳感器，在局放試驗過程中，這些安裝的傳感器都檢測到了不正常信號（見圖1、2）。

圖1 局放試驗高頻和特高頻測試結果

圖2 局放試驗超聲波檢測結果

根據頻率和波形情況可以確定這次的放電是懸浮電位放電，為了確定載調壓分接開關的放電具體位置，采用了變壓器局部放電診斷定位系統進行定位測試結果（如圖3）。

圖3 1#變壓器局部放電診斷定位系統測試結果

由圖3可知，有載調壓分接開關的放電點是在圖3-a中3個區域的交集處。如圖3-b所示為了準確描述故障點，在1#主變安裝有載調壓分接開關處變壓器外邊緣轉角作原點建立X、Y、Z軸坐標，經過定位放電點的坐標約為：X=78 cm，Y=71 cm，Z=97 cm。通過對圖1、2、3的研究及位置分析，1#主變有載調壓分接開關內部的放電情況較嚴重，但放電過程又非連續性放電，而是懸浮電位放電，因此可以考慮此次放電故障有可能是由固定螺栓沒有擰緊導致連接松動引起的。

3 變壓器有載調壓分接開關故障原因分析與處理

3.1 有載調壓分接開關故障原因

為了確定有載調壓分接開關放電原因，對調壓裝置起吊全部取出查看，發現調壓分接開關A相的過渡真空泡轉換接頭與5擋位的靜觸頭存在放電情況（圖4所示）。

圖4 調壓分接開關的A相轉換接頭與5擋位的靜觸頭放電情況

由圖4所示和經過仔細測量比對，5檔位的靜觸頭和轉換接頭接觸時兩者間有約0.6 mm的縫隙，這兩觸頭的縫隙造成了觸頭間接觸不良而發生懸浮放電。經過在廠區對有載調壓分接開關的拆解，發現有載調壓分接開關的中板條孔和接觸觸頭的定位孔存在加工偏差，最終兩者加工偏差的累積導致了靜檢查頭安裝后相對位置偏離，進而在每次調節至5檔時出現放電現象。這種加工偏差導致有載調壓分接開關與本體繞組抽頭發生的放電故障往往很難被發現，若沒有及時發現處理，隨著放電時間增加，放電對觸頭和變壓器油產生的變化會導致絕緣下降，進而引起相間短路等故障。

3.2 有載調壓分接開關故障處理

有載調壓分接開關的故障點和故障原因找到后，若選擇全部拆解重新更換合格的沒有加工誤差的有載調壓分接開關的中板條孔和接觸觸頭的定位孔，維修時間長。漳村煤礦110 kV變電站正處于單主變帶全礦區負荷生產的情況，不利于礦井安全生產，因此采用了整套更換新有載調壓分接開關的方法。

在1#變壓器空載運行的情況下對新更換的有載調壓分接開關多次調壓調檔，運行過程中再沒放電異響，在多次調檔和運行72小時候后對1#變壓器的本體和有載調壓分接開關的變壓器油進行了油樣色譜分析（表2）。

表2 更換有載調壓分接開關后1#主變壓器油樣檢測結果

由表2知，更換有載調壓分接開關后1#主變壓器油樣色譜各項檢測結果都在標準值范圍內，說明新更換的有載調壓分接開關沒有放電情況，同時也說明故障有載調壓分接開關沒有對其他繞組和部件造成損壞。

4 結語

此次漳村煤礦110 kV變電站1#主變有載調壓分接開關放電故障主要是由于有載調壓分接開關在出廠時動靜觸頭定位孔的安裝偏差造成的接觸不良，導致了觸頭間的懸浮放電。有載調壓分接開關對漳村煤礦井下改善供電電壓情況和穩定安全生產具有重要作用，一旦出現放電等故障不能準確調壓，不僅會引起煤礦井下電氣設備發生大面積過壓、欠壓不正常運行情況，甚至會導致變壓器內部短路。因此在日常工作中要及時發現并處理隱患問題，才能保證礦區供電系統安全運行。此次查找變壓器故障點的經驗對指導其他煤礦變電站設備維護與故障處理有很好的借鑒意義。