一起110 kV變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障分析

孔 祥，王德文，趙付章

(1.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司金昌供電公司，甘肅 金昌 737100；3.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司甘南供電公司，甘肅 合作 747000)

一起110 kV變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障分析

孔 祥1，王德文2，趙付章3

(1.甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 武威 733006；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司金昌供電公司，甘肅 金昌 737100；3.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司甘南供電公司，甘肅 合作 747000)

針對(duì)一起在運(yùn)110 kV變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障，對(duì)故障設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)、吊罩分解檢查，分析出事故產(chǎn)生的原因?yàn)榻^緣老化相間短路放電造成的選擇開關(guān)觸頭不到位，并闡述了故障的處理方案及防范措施，確保有載調(diào)壓開關(guān)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

變壓器；有載開關(guān)；吊罩；選擇開關(guān)

0 引言

有載調(diào)壓開關(guān)封閉在變壓器內(nèi)，是變壓器本體的重要組成部分。由于有載調(diào)壓開關(guān)設(shè)備的安裝精度、密封性要求嚴(yán)格，設(shè)備往往先由廠家安裝、調(diào)試成功后再運(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)，使有載調(diào)壓開關(guān)存在隱患不易被發(fā)現(xiàn)，投運(yùn)后發(fā)生事故不易查找故障點(diǎn)等問題。因此，找出有載調(diào)壓開關(guān)發(fā)生故障的原因并且加以防范，對(duì)保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行尤為重要。

1 故障概況及原因查找

2014-08-25T10:05，某110 kV變電站2號(hào)主變壓器運(yùn)行轉(zhuǎn)熱備用時(shí)發(fā)生重瓦斯跳閘。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況

發(fā)生重瓦斯跳閘的2號(hào)主變壓器型號(hào)為SFPSZ—63 000 kVA， 電 壓 變 比(kV)為：110±8×1.25 %/38.5±2.5 %/6，由西安變壓器廠于1997年5月生產(chǎn)，同年11月投入運(yùn)行。

運(yùn)行檢修人員對(duì)變壓器油樣進(jìn)行色譜分析：總烴為1 400.5 mg/L；H2為435.6 mg/L；C2H2為 796.1 mg/L；CO為 1 275.1 mg/L；CO2為8 003.2 mg/L；CH4為 202.7 mg/L；C2H4為382.7 mgL/L；C2H6為19.3 mg/L。根據(jù)三比值法編碼為102，屬于低能放電，故障溫度高于700 ℃，判別為內(nèi)部電弧放電故障。現(xiàn)場(chǎng)直流電阻測(cè)試時(shí)，1—9檔開路，測(cè)量不出電阻，認(rèn)為是滑檔現(xiàn)象;10—19檔直流電阻正常。由于變壓器是全密封結(jié)構(gòu)(上下油箱焊接)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法吊罩檢查，故將變壓器返廠進(jìn)行檢查維修。

1.2 變壓器吊罩故障排查

返廠后，對(duì)該全密封變壓器進(jìn)行破焊處理。破焊后吊罩檢查，發(fā)現(xiàn)B相低壓引線表面絕緣發(fā)黑。經(jīng)進(jìn)一步檢查，剝開表層，內(nèi)絕緣正常，經(jīng)分析此發(fā)黑部分是刨開油箱時(shí)造成的，故排除變壓器線圈、引線、器身結(jié)構(gòu)的故障。

檢查中壓側(cè)無(wú)載調(diào)壓開關(guān)A相引線，發(fā)現(xiàn)2處碳化點(diǎn)，疑似燒傷痕跡(見圖1)。經(jīng)檢查，確認(rèn)該疑似點(diǎn)為碳粒沉淀。經(jīng)驗(yàn)證，該處無(wú)放電對(duì)象，不存在放電通道，并且沒有擊穿痕跡和灼傷點(diǎn)，排除其為此次故障的放電點(diǎn)。

圖1 疑似點(diǎn)排查

對(duì)有載分接開關(guān)等相關(guān)附件進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)選擇開關(guān)位置錯(cuò)位，切換不到位；先切換后選擇，切換順序不正常。吊罩變壓器確認(rèn)有載調(diào)壓開關(guān)在額定檔(10檔)；手動(dòng)切換有載調(diào)壓開關(guān)上行，即開關(guān)由10到1擋切換時(shí)(范圍開關(guān)在9和正極性連接)，快速機(jī)構(gòu)動(dòng)作但選擇開關(guān)A/B/C 3相不到位，造成繞組不導(dǎo)通(單、雙觸頭切換后分別不到位)，此現(xiàn)象與此后現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果吻合。

在試驗(yàn)站將變壓器與有載調(diào)壓開關(guān)脫開后，測(cè)量變壓器繞組各分接位置的直流電阻、變比、低電壓阻抗值。測(cè)量值與初始值對(duì)比均正常，故排除繞組分接位置處的故障。

為了進(jìn)一步查找原因，決定對(duì)有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行檢查。檢查發(fā)現(xiàn)，有載調(diào)壓開關(guān)A相動(dòng)觸頭連接螺栓(內(nèi)六角螺栓)有熔蝕現(xiàn)象；選擇器傳動(dòng)軸上部連線出線表面有大量碳黑。因此，決定將有載調(diào)壓開關(guān)拆除作進(jìn)一步檢查。

1.3 變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障排查

變壓器吊罩后，檢查選擇器所有觸頭是否到位。檢查結(jié)果顯示：開關(guān)在10檔，選擇器靜觸頭“K”合位正常；選擇器靜觸頭“9”和牽引件動(dòng)觸頭沒有完全合上。

變壓器吊罩后，發(fā)現(xiàn)選擇器連接油室的6根導(dǎo)線，在萬(wàn)花筒的頂部位置導(dǎo)線表面有黑色碳粒，萬(wàn)花筒內(nèi)壁表面附有大量碳粒(見圖2)。選擇器A相連接雙數(shù)油室的導(dǎo)線(萬(wàn)花筒內(nèi)部)上以及內(nèi)六角螺栓上有大量黑色碳粒。

圖2 碳化痕跡

用專用工具切換開關(guān)，檢查開關(guān)的切換順序?yàn)椋哼x擇器分開→開關(guān)芯子切換→選擇器合位，開關(guān)切換順序不正常。而正確的切換順序應(yīng)為：選擇器分開→選擇器合位→開關(guān)芯子切換。

拆除有載調(diào)壓開關(guān)，送至組件公司進(jìn)行吊芯、解體。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)選擇開關(guān)中絕緣傳動(dòng)軸內(nèi)A，B，C 3相共6根單、雙引線(選擇開關(guān)引到切換開關(guān)上的引線)發(fā)黑(見圖3)，表層有大量碳化物。A相雙數(shù)引線緊固螺栓有明顯熔蝕痕跡。

圖3 熔蝕痕跡

將選擇開關(guān)與切換開關(guān)脫開，拆除6根引線，發(fā)現(xiàn)A，B，C 3相引線有明顯的放電熔蝕痕跡，同時(shí)相間引線也有明顯的對(duì)應(yīng)放電點(diǎn)。A相導(dǎo)電環(huán)上固定引線(雙數(shù))的緊固螺栓有明顯熔蝕痕跡，無(wú)法直接拆除。

經(jīng)檢查，所有齒輪、凹凸花盤外觀正常無(wú)損傷，機(jī)械連接可靠。檢查開關(guān)油室的傳動(dòng)定位大小頭不在初始位置，開關(guān)油室筒底齒輪大小頭方向不對(duì)，筒底傳動(dòng)齒輪沒有停在初始位置上，和正常的初始位置偏差約100°。

2 故障分析處理

2.1 原因分析

該變壓器已經(jīng)運(yùn)行17年，絕緣處于半老化狀態(tài)。由于原開關(guān)內(nèi)A，B，C 3相引線可能存在絕緣缺陷，在斷開中壓35 kV回路時(shí)因操作過電壓致使引線薄弱點(diǎn)擊穿放電，造成相間電弧放電短路。短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力使選擇開關(guān)與切換開關(guān)的連接部位產(chǎn)生約100°的偏差，導(dǎo)致選擇開關(guān)觸頭不到位。雖然觸頭沒有到位，但在各觸頭均未發(fā)現(xiàn)放電跡象，說(shuō)明所發(fā)現(xiàn)的1—9檔直流電阻測(cè)不出，是在變壓器重瓦斯動(dòng)作后出現(xiàn)的，此時(shí)變壓器已經(jīng)退出運(yùn)行。

2.2 處理措施

針對(duì)此故障，檢修人員將有載調(diào)壓開關(guān)按原位置復(fù)裝后，將筒底傳動(dòng)齒輪調(diào)整100°，復(fù)位到初始位置后再進(jìn)行切換操作，發(fā)現(xiàn)切換程序正常。

3 防范措施

在110 kV變壓器的應(yīng)用中，制造、運(yùn)行、檢修等部門應(yīng)全力合作，提高其穩(wěn)定運(yùn)行水平。有載調(diào)壓開關(guān)是變壓器的重要部件，應(yīng)有詳細(xì)、嚴(yán)格的制造工藝、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法，并認(rèn)真執(zhí)行。

積極開展有載調(diào)壓開關(guān)設(shè)備帶電檢測(cè)工作，應(yīng)用在線油分析、紅外線測(cè)溫等技術(shù)手段，實(shí)時(shí)掌握有載開關(guān)設(shè)備運(yùn)行狀況，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備安全隱患，以避免同類事故的發(fā)生。

1 謝 達(dá)，劉忠順，權(quán)福國(guó)．一起110 kV主變重瓦斯動(dòng)作跳閘的故障分析[J]．電力安全技術(shù)，2007，9(5)：33-34.

2 萬(wàn)新兵．大型電力變壓器常見故障預(yù)防及處理[J]．電力安全技術(shù)，2012，14(9)：61-63.

2016-07-27；

2016-10-21。

孔 祥(1983—)，男，講師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化的教學(xué)與研究工作，email：358728917@qq.com。

王德文(1988—)，男，助理工程師，主要從事變電設(shè)備的運(yùn)行檢修與管理工作。

趙付章(1984—)，男，助理工程師，主要從事變電設(shè)備的運(yùn)行檢修與管理工作。