變壓器有載分接開關故障分析

魏其虎

(德州實華化工有限公司，山東 德州 253000)

在電力系統中電壓質量是電能質量的重要指標之一。電力系統負荷波動較大，會引起系統電壓大幅波動，為穩定電網的電壓，提高電壓質量，最有效的措施是用有載分接開關進行電壓調整。有載分接開關操作機構作為變壓器的重要組件，它的穩定性、可靠性直接影響整個電力系統電網電壓質量水平和變壓器的安全穩定運行[1]。統計數據表明，有載開關的故障大部分屬于機械故障，絕緣故障則比較少見[2]。

某公司10 kV 8#整流變為室內運行，型號為ZHSFT-9300/10,2012年搬遷至新廠投入運行，采用有載調壓方式，級數為19級。有載開關型號為MA9B 10193，MA9B 電動機構主要用于 ZV 有載分接開關的驅動與控制，其電動操作機構與HMK7控制器組成，實現有載調壓系統的自動控制。2018年對開關芯體檢修后，該有載開關運行近2年。

1 故障發生情況

2020年9月30日23:14，運行人員報告 8#整流變發出重瓦斯故障跳停信號，開關柜5539跳閘，檢修人員對故障變壓器進行了相關檢查。

故障前運行情況：經檢查，該有載開關調壓9 231次，故障時該變壓器有載開關在9分接運行，故障當天調擋記錄次數1次，時間為9月30日23:07，分頭調壓方向為10擋→9擋。

檢查情況：①變壓器本體氣體繼電器正常，本體壓力釋放閥未動作，未出現噴油情況；②有載開關氣體繼電器重瓦斯動作造成8#整流變保護跳停；③檢查有載開關絕緣油耐壓性，油樣為暗紅色且具有刺激性氣味，絕緣油打壓至29.2 kV；④檢查有載開關切換情況，1～10擋切換正常，在10擋升至11擋過程中，電動調擋機構跳閘，手動搖擋機構卡住，11擋→10擋方向搖動正常。

根據現場本體檢查情況，氣體繼電器動作情況，油樣采樣情況，有載開關切換情況，初步分析認為：有載開關內部存在機械故障，造成重瓦斯動作，不能再運行，須停車進行檢維修。

2 故障原因

檢查開關芯體發現：開關芯體B相正負極性切換觸頭有熔融痕跡，下觸頭熔融變形嚴重，且存在大量吸附的積碳，如圖1所示。

圖1 開關觸頭變形情況

正負極性切換:主繞組可正接或反接分接繞組，調壓范圍增大1倍。正接調壓線圈，相當于依次加上調壓線圈上的各分接匝數;反接時，兩線圈繞向相反，產生反向磁道，相當于在主線圈上依次減去調壓線圈上各分接匝數。1～9擋位為正向調節過程，10擋為中間擋位，11～19擋為負向調節過程。

通過對正負極性切換過程分析，此次故障的直接原因是有載開關調壓極性切換時，主觸頭B相接觸不良而造成B相觸頭產生積碳，最終導致觸頭熔融后無法順利切換，氣體繼電器重瓦斯動作跳閘。

綜合以上分析，此次事故主要原因為有載開關裝配質量問題。

3 故障處理

根據分析結果，并結合現場情況，對有載開關進行了如下處理：更換損壞的B相觸頭，打磨處理A相和C相觸頭。重新投入運行前，逐級做直流電阻試驗和相應絕緣試驗，試驗合格后投入運行。直流電阻試驗數據按照有載調擋開關擋位順序記錄，試驗結果如表1所示。

4 預防措施

在調壓過程中，變壓器有載分接開關的選擇開關不參與切斷負荷電流,但每一次切換選擇，要求動、靜觸頭必須可靠接觸，且接觸的壓力和面積滿足通過負荷電流的要求，故應采取如下預防措施。

(1)正常預防性試驗時應測量逐個分接的繞組直流電阻,不常用分接應反復切換后測量,測量結果應滿足《電力設備預防性試驗規程》中的要求,即同分接不同相直流電阻誤差小于2%,同相各分接直流電阻按一定的規律遞增或遞減[3]。

表1 直流電阻試驗結果

(2)檢查變壓器本體時，重點應檢查選擇開關各觸頭的接觸情況，動、靜觸頭兩接觸面間應有足夠的壓力；對發現有燒傷放電痕跡或表面氧化的觸頭，要進行修復或定期更換;必要時逐一測量各動、靜觸頭間的接觸電阻,其阻值應< 500 μΩ。

(3)變壓器在調壓操作過程中，應隨時監視運行電壓的變化，出現電壓不變化或變化不符合調壓規律，三相電壓變化不對應等情況,應立即停止調壓，查明原因，并進行處理。

5 結語

變壓器有載分接開關的可靠和穩定性直接影響供電質量和變壓器的安全運行，在檢修維護工作中，檢修人員應提高對裝配質量的要求，并做好開關芯體定期檢查，做好維護保養工作。