蘇同斐,李紅剛,李秀國
(國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司,山東濱州256600)
一起變壓器有載分接開關(guān)故障分析及處理
蘇同斐,李紅剛,李秀國
(國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司,山東濱州256600)
隨著有載分接開關(guān)的普及,其可靠性越來越受到重視。簡(jiǎn)要介紹有載分接開關(guān)常見故障類型,并針對(duì)一起變壓器有載分接開關(guān)故障進(jìn)行事故分析,查找事故原因,論述處理過程,為今后故障消除提供參考方法。
有載分接開關(guān);故障;擊穿
在變壓器運(yùn)行中,可靠調(diào)壓是確保變壓器安全運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?,F(xiàn)多利用有載分接開關(guān),在保證不切斷負(fù)載電流的情況下,變換高壓繞組分接頭,通過改變高壓匝數(shù)進(jìn)行調(diào)壓[1]。為確保變壓器正常、安全運(yùn)行,有載分接開關(guān)的可靠性十分重要。
1.1 切換開關(guān)觸頭故障
變壓器調(diào)節(jié)負(fù)載時(shí),若頻繁變換切換開關(guān),易使切換開關(guān)觸頭磨損嚴(yán)重,并在拉弧過程中造成電老化。隨著電流熱效應(yīng)累積,彈簧彈性降低使觸頭接觸壓力降低、接觸電阻增大,最終導(dǎo)致觸頭腐蝕、故障。
1.2 有載開關(guān)滲漏油
有載開關(guān)油室出現(xiàn)滲漏,常伴隨有載開關(guān)油室油位突升及油位無法保持現(xiàn)象,在變壓器常規(guī)油色譜分析中發(fā)現(xiàn)氫、乙炔或總烴含量超標(biāo)時(shí),則應(yīng)考慮有載開關(guān)滲漏油情況。
1.3 油間隙擊穿故障
分接開關(guān)的絕緣薄弱位置,通常位于快速機(jī)構(gòu)安裝板與連接線接頭之間,此處極易發(fā)生油間隙擊穿。若此處發(fā)生電弧擊穿,變壓器油會(huì)在電弧作用下急劇分解,產(chǎn)生大量氣體最終導(dǎo)致氣體繼電器動(dòng)作。
1.4 過渡電阻松動(dòng)或擊穿
有載開關(guān)如果在安裝過程中過渡電阻緊固不夠、運(yùn)輸中出現(xiàn)碰撞造成機(jī)械損傷、長(zhǎng)期運(yùn)行出現(xiàn)擊穿,當(dāng)其改變分接位置時(shí),會(huì)使負(fù)載電流間斷,在切換過程中過渡電阻斷口處出現(xiàn)過電壓,動(dòng)靜觸頭斷開時(shí)拉弧,從而造成開關(guān)油室內(nèi)的油迅速分解產(chǎn)生大量氣體,進(jìn)而引起氣體繼電器動(dòng)作,造成停電事故。
2014年6月,某110 kV變電站2號(hào)主變壓器在有載分接開關(guān)切換過程中,有載開關(guān)重瓦斯保護(hù)繼電器動(dòng)作,主變壓器三側(cè)開關(guān)跳閘,主變壓器退出運(yùn)行。2號(hào)主變壓器為2013年4月出廠,于2013年11月投運(yùn),有載開關(guān)為VMⅢ500-72.5/B-10193W型,于2013年2月出廠?,F(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)主變壓器有載分接開關(guān)已損壞、漏油嚴(yán)重,初步判斷為有載開關(guān)故障引起主變壓器跳閘,決定對(duì)有載分接開關(guān)及主變壓器本體進(jìn)行診斷性試驗(yàn)。本次故障有載開關(guān)及變壓器均為運(yùn)行不久的新設(shè)備,運(yùn)行期間按Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的周期進(jìn)行油色譜分析,結(jié)果一直正常。主變壓器所帶負(fù)荷較小但變化頻繁,導(dǎo)致AVC控制的有載分接開關(guān)自動(dòng)調(diào)壓頻繁。
3.1 故障跳閘后分析及處理
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查情況,有載分接開關(guān)內(nèi)部油所剩不多、開關(guān)本體損壞嚴(yán)重?,F(xiàn)場(chǎng)對(duì)主變壓器本體油樣進(jìn)行色譜及簡(jiǎn)化分析,對(duì)主變壓器本體進(jìn)行繞組變形、繞組連同套管的直流電阻測(cè)試、繞組各分接位置電壓比測(cè)試及變壓器本體絕緣電阻測(cè)試、電容量及介質(zhì)損耗試驗(yàn)。其油色譜分析結(jié)果如表1所示。
表1 油色譜分析數(shù)據(jù)μL/L
變壓器本體繞組變形測(cè)試顯示,高壓繞組(額定分接)對(duì)中壓繞組(額定分接)短路阻抗:相間最大相對(duì)互差為2.694%,高壓繞組(最大分接)對(duì)中壓繞組(額定分接)短路阻抗相間最大相對(duì)互差為2.667%,超出Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的“容量100 MVA及以下且電壓等級(jí)220 kV以下的變壓器三相之間的最大相對(duì)互差不應(yīng)大于2.5%”這一標(biāo)準(zhǔn)。所做變壓器其他項(xiàng)目均符合規(guī)程要求。
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果初步分析,變壓器故障后中壓側(cè)繞組可能存在輕微變形。主變壓器本體油樣出現(xiàn)乙炔,有兩種可能,一是有載分接開關(guān)故障后油泄漏進(jìn)入變壓器,造成變壓器油樣被污染;二是有載分接開關(guān)故障時(shí)放電,導(dǎo)致分接選擇器上引線或接頭發(fā)熱、拉弧,產(chǎn)生乙炔。檢修人員決定更換有載分接開關(guān),并注入新油,對(duì)本體油樣進(jìn)行加熱、過濾,重新注入變壓器后采樣分析。有載分接開關(guān)進(jìn)行多次循環(huán)切換,以消除觸頭表面油膜和雜質(zhì)。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)更換有載開關(guān)主體后分析及處理
此次更換有載分接開關(guān)的切換開關(guān)本體和切換開關(guān)油室,而有載分接開關(guān)分接選擇器未予更換。對(duì)更換下來的切換開關(guān)進(jìn)行解體后,發(fā)現(xiàn)快速機(jī)構(gòu)連接板與連接線接頭之間存在燒灼痕跡,如圖1所示。
圖1 燒灼痕跡
結(jié)合主變壓器負(fù)荷變化頻繁、故障前有載開關(guān)分接頭短時(shí)內(nèi)連續(xù)切換的情況,因絕緣板與連接引線接頭之間絕緣較弱,頻繁切換產(chǎn)生沖擊過電壓,過電壓作用于兩點(diǎn)間發(fā)生電弧擊穿,電弧電流經(jīng)開關(guān)支路從切換芯子接觸板與油室上的紐扣觸頭流過,致使內(nèi)部連接線從薄弱處熔斷,在該電弧作用下,變壓器油急劇分解,產(chǎn)生大量氣體加劇故障,所產(chǎn)生的氣體一部分會(huì)溶于油中,使變壓器油劣化,另一部分游離于油中,使開關(guān)氣室內(nèi)壓增加,最終導(dǎo)致氣體繼電器動(dòng)作。
更換后對(duì)有載分接開關(guān)油樣及過渡電阻、時(shí)間、同期性測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。
表2 有載分接開關(guān)試驗(yàn)
按照DL/T 574—2010《變壓器分接開關(guān)運(yùn)行維修導(dǎo)則》判定有載分接開關(guān)油樣不合格,按Q/GDW 1168—2013《輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程》判定分接開關(guān)本體試驗(yàn)數(shù)據(jù)不合格。
檢修人員進(jìn)入箱體檢查,未發(fā)現(xiàn)有明顯燒灼痕跡及其他異常現(xiàn)象。待變壓器油過濾、重新注入、靜置后,再次取油樣進(jìn)行色譜、簡(jiǎn)化分析,油樣合格,乙炔體積分?jǐn)?shù)為0μL/L,有載開關(guān)油樣耐壓值為50.6 kV。對(duì)有載開關(guān)進(jìn)行過渡電阻測(cè)試,試驗(yàn)結(jié)果如圖2、圖3所示。
由圖2可以看出,波形在切換過程完成后出現(xiàn)不規(guī)則抖動(dòng),但切換時(shí)間滿足要求,波形基本無異常,現(xiàn)場(chǎng)采用3 A電流測(cè)試高壓B相,其過渡電阻8.6 Ω,與銘牌值2.9 Ω相比初值差達(dá)到+196.55%。圖3中,波形出現(xiàn)過零點(diǎn)現(xiàn)象,未體現(xiàn)切換過程,該圖代表試驗(yàn)中各分接均出現(xiàn)的情況。
圖2 過渡波形Ⅰ2分接到1分接
圖3 過渡波形Ⅱ13分接到14分接
切換開關(guān)在切換過程中有異常,多次切換測(cè)試波形存在“未切換”現(xiàn)象,并且過渡電阻阻值與銘牌值相差較大,故障點(diǎn)應(yīng)該在有載分接開關(guān)未更換的分接選擇器上,很可能是分接選擇器動(dòng)觸頭與中心絕緣筒間接觸不良導(dǎo)致的絕緣損壞,對(duì)變壓器進(jìn)行返廠吊芯檢查。
3.3 返廠吊芯檢查情況及分析
經(jīng)吊芯檢查發(fā)現(xiàn),位于變壓器內(nèi)部的有載分接開關(guān)分接選擇器B相的K1轉(zhuǎn)換開關(guān)左連接線熔斷,B相導(dǎo)電接觸環(huán)與中心絕緣柱連接處有燒灼痕跡。設(shè)備如圖4所示。
圖4 B相分接選擇器有燒灼痕跡
根據(jù)吊心檢查情況推斷,有載分接開關(guān)的分接選擇器中心絕緣柱絕緣材料工藝欠佳,B相導(dǎo)電接觸環(huán)在多次動(dòng)作后,中心絕緣柱變形,造成放電并損傷局部絕緣。
綜合分析,本次故障主要因切換開關(guān)絕緣板與連接引線接頭之間絕緣較弱,在承受沖擊過電壓后拉弧產(chǎn)生大量氣體,同時(shí)分接選擇器中心絕緣柱絕緣工藝欠佳,在分接開關(guān)多次動(dòng)作后變形、放電,損傷導(dǎo)電環(huán)與絕緣柱間絕緣,兩方面共同作用,最終造成有載開關(guān)瓦斯繼電器動(dòng)作并引起主變壓器三側(cè)跳閘。
可見有載分接開關(guān)在驗(yàn)收過程,應(yīng)嚴(yán)把試驗(yàn)關(guān),對(duì)異常波形及數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析;對(duì)同類型開關(guān)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和重點(diǎn)檢測(cè),結(jié)合停電進(jìn)行開關(guān)的試驗(yàn)檢查;運(yùn)行維護(hù)中,要根據(jù)實(shí)際切換頻繁度及廠家產(chǎn)品抽檢情況對(duì)其跟蹤測(cè)試,如遇設(shè)備數(shù)據(jù)異常,應(yīng)及時(shí)分析、更換有載分接開關(guān)相關(guān)組件,以免造成更大損失。
[1]朱英浩,沈大中.有載分接開關(guān)電氣機(jī)理[M].北京:中國電力出版社,2012.
[2]DL/T 574—2010變壓器分接開關(guān)運(yùn)行維修導(dǎo)則[S].
[3]Q/GDW 1168—2013輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].
Analysis and Treatment of a Transformer On-load Tap-changer Fault
SU Tongfei,LI Honggang,LI Xiuguo
(State Grid Binzhou Power Supply Company,Binzhou 256600,China)
With the popularity of the on-load tap-changer,its reliability has got more and more attention.A brief introduction is given on the common fault types of on-load tap-changer.After that,one particular case of transformer on-load tap-changer fault is analyzed in detail to find out causes of the accident.Treatments of the fault are under discussion,which will hopefully be of certain reference value for fault elimination method in the future.
on-load tap-changer(OLTC);fault;breakdown
TM403.4
B
1007-9904(2015)08-0078-03
2015-04-03
蘇同斐(1987),女,從事電氣試驗(yàn)及變電狀態(tài)評(píng)價(jià)工作;
李紅剛(1987),男,從事調(diào)度監(jiān)控工作;
李秀國(1969),男,從事變電運(yùn)檢工作。