110 kV變壓器調(diào)壓開關(guān)故障案例分析

胡首 王柯 楊雨薇 楊眉

摘 要：圍繞某110 kV變電站的主變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障，對該故障設(shè)備進行了試驗、吊芯檢查，由此推斷分析出故障產(chǎn)生是因為該故障變壓器前期有載調(diào)壓開關(guān)安裝存在偏差，并就故障原因給出了相應(yīng)的處理方案和防范措施，為變壓器安全穩(wěn)定運行提供了參考。

關(guān)鍵詞：變壓器;有載調(diào)壓開關(guān);吊芯檢查

中圖分類號：TM41? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）12-0001-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.12.001

0? ? 引言

作為電力變壓器運維、檢修人員，必須熟練掌握電力變壓器的絕緣結(jié)構(gòu)、整體性能、工藝要求、維護方法等，并對其制訂合理的優(yōu)化運行方案[1]。運維和檢修人員還要能夠?qū)Πl(fā)生故障的電力變壓器進行故障原因分析與處理，并制訂事故預(yù)防方案，確保變壓器運行安全、使用壽命及供電可靠性。有載調(diào)壓開關(guān)封閉在變壓器內(nèi)，是變壓器本體的核心結(jié)構(gòu)[2]。有載調(diào)壓開關(guān)設(shè)備的安裝工藝要求極為嚴(yán)格，而且設(shè)備往往先由廠家安裝、調(diào)試成功后再運送至現(xiàn)場，這就使得有載調(diào)壓開關(guān)即使存在隱患都不易察覺，投運后發(fā)生事故也不易查找故障點[2]。因此，明確有載調(diào)壓開關(guān)可能出現(xiàn)的故障以及故障產(chǎn)生原因，并提前防范，對于保障變電站安全穩(wěn)定運行尤為重要。

1? ? 故障基本信息

某110 kV變電站#2主變調(diào)壓開關(guān)出廠廠家為合肥ABB變壓器有限公司，出廠日期為1999年6月，型號為UC型調(diào)壓開關(guān)，上半部分的調(diào)壓切換開關(guān)有單獨的油室，方便吊出檢查，下半部分的分接選擇器裝設(shè)于本體內(nèi)，檢修時需要吊罩。該設(shè)備基本信息如表1所示。

2? ? 異常情況

在未對該110 kV變電站#2主變進行修前試驗的情況下，施工單位對#2主變進行了有載調(diào)壓分接開關(guān)的吊芯檢查，并于當(dāng)日對有載調(diào)壓分接開關(guān)進行裝復(fù)。在安裝完畢后進行直阻試驗時發(fā)現(xiàn)，有載調(diào)壓分接開關(guān)奇數(shù)檔動作至偶數(shù)檔時，高壓側(cè)直阻數(shù)據(jù)無明顯變化，當(dāng)偶數(shù)檔動作至奇數(shù)檔時，高壓側(cè)直阻數(shù)據(jù)大幅下降，不符合有載調(diào)壓開關(guān)正確動作時直阻的變化規(guī)律，如表2所示。進行繞組變比試驗時發(fā)現(xiàn)，奇數(shù)檔繞組變比超標(biāo)，偶數(shù)檔繞組變比合格，如表3所示。且奇數(shù)檔動作至偶數(shù)檔時設(shè)備聲音異常輕微，不符合正常調(diào)壓開關(guān)動作時所發(fā)出的聲音，判斷分接開關(guān)未正確動作，需要重新對有載分接開關(guān)進行吊芯檢查。

有載調(diào)壓分接開關(guān)偶數(shù)檔動作正常，奇數(shù)檔無法正確動作，且調(diào)檔時設(shè)備聲音異常輕微，不符合正常調(diào)壓開關(guān)動作時所發(fā)出的聲音，判斷分接開關(guān)未正確動作。隨后重新對有載分接開關(guān)進行吊芯檢查。

3? ? 事件原因分析

檢修班組組織工作人員將分接開關(guān)吊出，對損壞的部件進行分析，發(fā)現(xiàn)分接開關(guān)底部一塊活動板斷裂，如圖1所示;軸承已經(jīng)卡死不能轉(zhuǎn)動，軸承的承載金屬塊上有多條圓弧狀劃痕，如圖2所示;受損的軸承及斷裂的活動板如圖3所示;軸承內(nèi)滾珠存在崩解，現(xiàn)場殘留部分金屬碎屑，如圖4所示。說明部件在轉(zhuǎn)動過程中存在嚴(yán)重卡澀及外力，軸承受到了嚴(yán)重的剮蹭，直至將滾珠崩解，底部活動軸承斷裂。

損壞的環(huán)氧樹脂活動板所處的位置在切換開關(guān)的底部，切換開關(guān)的工作原理為切換過程中負(fù)載回路不斷路、不短路[3]，變壓器兩相鄰抽頭必須有一個短（橋）接過程，通過此過程可以實現(xiàn)不斷路[2]，同時也要在變壓器兩相鄰抽頭之間串接合適的電阻（或電抗），起到切換過程不短路的作用。損壞的環(huán)氧樹脂板作為傳動部件，所受力為兩側(cè)軸承帶來的牽引力。

分析以上工作原理可以發(fā)現(xiàn)，分接開關(guān)的活動不分順逆方向，可以左右來回切換至任意位置。環(huán)氧樹脂材料有著優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐油類等的浸漬，大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機的整體油箱內(nèi)壁襯里等，因此可以排除腐蝕、氧化等原因所導(dǎo)致的材質(zhì)強度下降。環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80～100 ℃，遠(yuǎn)高于變壓器運行時的溫度，因此也可以排除因熱老化而導(dǎo)致的材料強度下降。環(huán)氧樹脂材料力學(xué)性能高，環(huán)氧樹脂具有很強的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，一般能夠承受的沖擊強度為80 kJ/m2，將此部件損壞需要強大的沖擊力，由于未做修前試驗，且沒有裝復(fù)時的照片，結(jié)合此變壓器之前的使用工況，判斷原因為該公司將有載調(diào)壓開關(guān)裝復(fù)時位置未對正，隨后對調(diào)壓開關(guān)進行直流電阻試驗時電動調(diào)檔產(chǎn)生的應(yīng)力將活動板折斷，從而導(dǎo)致調(diào)檔異常。

4? ? 后續(xù)處理情況

檢修班組采用與損壞的活動板相同的材料進行精加工，按照之前的比例制作出同樣的活動板進行代替，同時更換了損壞的軸承，清洗了調(diào)壓開關(guān)，對所有螺栓均進行了緊固檢查。對有載調(diào)壓開關(guān)箱內(nèi)雜質(zhì)進行了清洗，暴露2 h左右，符合規(guī)程要求。

裝復(fù)時反復(fù)確認(rèn)位置并注入合格的變壓器油，開展修后全檔位直阻及繞組變比試驗正確，高壓側(cè)直阻變化規(guī)律符合有載調(diào)壓開關(guān)動作情況，如表4、表5所示。有載調(diào)壓開關(guān)動作正確，試驗合格，可以投運。

5? ? 反措及建議

（1）嚴(yán)格管控施工隊施工質(zhì)量，任何設(shè)備修前試驗都必不可少，以杜絕錯項漏項情況發(fā)生。重要施工現(xiàn)場，由技術(shù)負(fù)責(zé)人現(xiàn)場旁站把關(guān)到位，確保施工及試驗流程、方法正確合格，防止因施工隊技能水平不足造成電網(wǎng)設(shè)備損壞[2]。

（2）切換開關(guān)吊出時應(yīng)做好裝配標(biāo)記，緊固切換開關(guān)本體前，確保切換開關(guān)本體法蘭平面與油室法蘭平面貼平，對有載調(diào)壓開關(guān)機械、電氣閉鎖位置進行校驗檢查，對水平、垂直連桿操作機構(gòu)的連接效應(yīng)進行校對，確保橫平豎直，同時對分接開關(guān)動作圈數(shù)進行校對。

（3）加強有載分接絕緣油檢測。通常對變壓器油的檢測更加關(guān)注本體油樣，有載調(diào)壓開關(guān)油樣檢測易被忽視[4]。應(yīng)加強有載調(diào)壓油樣檢測，按周期取油樣定期檢測，開展油耐壓、油介損、油色譜、微水等測試項目，及時發(fā)現(xiàn)異常，為吊芯檢查提供參考依據(jù)。CF17BD0E-6054-4481-9117-7A94CABA9EEB

（4）在開展主變例行檢修時，針對長期未進行檔位切換的主變，應(yīng)結(jié)合試驗對分接開關(guān)各檔位置多轉(zhuǎn)動幾次，除去氧化膜或油污的影響，確保檔位接觸良好[5]。

（5）按照周期要求定期開展有載調(diào)壓開關(guān)吊檢，更換開關(guān)箱內(nèi)絕緣油并進行清洗，對絕緣件表面進行清潔，并緊固各部螺栓[6]。對調(diào)檔頻繁、達到廠家規(guī)定動作次數(shù)的分接開關(guān)應(yīng)提前安排檢修。檢修后應(yīng)做好全檔位直流電阻/變比測試、分接開關(guān)過渡電阻試驗，確保分接開關(guān)正常。

6? ? 結(jié)語

對于110 kV電力變壓器各個核心構(gòu)件的制造、運行、維護和檢修，涉及的所有部門應(yīng)協(xié)同合作。對于電力變壓器的制造，尤其是其中核心元件的制造，應(yīng)嚴(yán)格遵循國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定詳細(xì)、嚴(yán)格的制造工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗方法，同時切實執(zhí)行[2]。

大力推行有載調(diào)壓開關(guān)設(shè)備帶電檢測工作，及時監(jiān)控和掌握有載開關(guān)設(shè)備運行情況[7]，盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷與隱患，能夠避免類似事故再次發(fā)生。

[參考文獻]

[1] 程蓉.淺談油浸式電力變壓器故障的分析與預(yù)防[J].中國電力教育，2010（13）：263-264.

[2] 孔祥，王德文，趙付章.一起110 kV變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障分析[J].電力安全技術(shù)，2017，19（4）：24-26.

[3] 周宏偉，董添，劉富.分接開關(guān)過渡電阻斷線的交流測試方法[J].吉林大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2015，33（4）：397-401.

[4] 唐攀龍，劉鄭哲，唐正森，等.衡陽110 kV井頭變主變有載開關(guān)故障分析與處理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（7）：11-12.

[5] 國彬.抑制操作過電壓的方法[J].電力設(shè)備，2005（7）：119.

[6] 閆超，閻昆.電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障實例分析[J].機電信息，2014（36）：67.

[7] 王柯，楊雨薇.變電設(shè)備檢修中SF6斷路器的運行維護[J].電子元器件與信息技術(shù)，2019，3（12）：89-90.

收稿日期：2022-03-21

作者簡介：胡首（1988—），男，山西朔州人，技師，工程師，研究方向：配電自動化、配電電纜運維。

王柯（1973—），男，湖南邵陽人，高級技師，研究方向：變電檢修。CF17BD0E-6054-4481-9117-7A94CABA9EEB