王 超，朱宜東，陳克文，張 彥

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊 277101）

1 變壓器有載分接開(kāi)關(guān)檢修的意義

有載分接開(kāi)關(guān)是有載調(diào)壓變壓器中的可動(dòng)部件，是維持其安全運(yùn)行的重點(diǎn)。借助有載分接開(kāi)關(guān)的準(zhǔn)確動(dòng)作，就能在減少電壓大幅度波動(dòng)的基礎(chǔ)上，建立強(qiáng)制分配負(fù)荷潮流的控制模式，從而更好地評(píng)估設(shè)備的無(wú)功出力和有功出力，維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。隨著有載調(diào)壓變壓器數(shù)量的增多，電網(wǎng)中有載分接開(kāi)關(guān)的故障也在增加，為此，要全面落實(shí)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)檢修工作，更好地提升電網(wǎng)調(diào)度的靈活性。在開(kāi)展制造質(zhì)量、運(yùn)行情況以及檢修操作的過(guò)程中，要結(jié)合實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?。全面落?shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，為設(shè)備維修合理化、規(guī)范化以及科學(xué)化提供保障，減少隱患問(wèn)題留存造成的不良影響，共同打造良好的作業(yè)環(huán)境，適應(yīng)電力系統(tǒng)高質(zhì)量、高可靠性運(yùn)行的基本要求[1]。

2 220 kV變壓器有載分接開(kāi)關(guān)故障排除流程

為有效提升有載分接開(kāi)關(guān)動(dòng)作的可靠性，在故障排除工作中，要結(jié)合其運(yùn)行情況落實(shí)規(guī)范化作業(yè)方案，保證相關(guān)檢測(cè)內(nèi)容和排查環(huán)節(jié)更加貼合具體需求。

（1）220 kV 變壓器有載分接開(kāi)關(guān)工作過(guò)程中，固體絕緣材料以及絕緣油長(zhǎng)時(shí)間受到電場(chǎng)環(huán)境、溫度參數(shù)、濕度參數(shù)等因素的影響，難免會(huì)出現(xiàn)絕緣能力老化以及結(jié)構(gòu)損壞等問(wèn)題，此時(shí)，滲入的絕緣油會(huì)產(chǎn)生兩種不同的溶解氣體，變壓器處于工作狀態(tài)下，滲入絕緣油產(chǎn)生的是正常工作裂解氣體和故障導(dǎo)致的裂解氣體，利用相應(yīng)氣體的判定就能初步設(shè)置相關(guān)的故障排除操作方案。

（2）要對(duì)油中溶解的氣體以及具體的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行仿真分析，借助ReaxFF 力場(chǎng)對(duì)其構(gòu)建絕緣油模擬體系分子動(dòng)力學(xué)模型，配合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)分析環(huán)節(jié)完成溶解氣體擴(kuò)散的分析，并及時(shí)了解擴(kuò)散特性和擴(kuò)散機(jī)理，更好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分析和評(píng)估工作[2]。

（3）搭建對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)分析平臺(tái)，為更好地模擬變壓器有載分接開(kāi)關(guān)典型放電試驗(yàn)，搭建具體的變壓器有載分接開(kāi)關(guān)礦物油絕緣氣隙局部放電特性物理模型，從而借助監(jiān)測(cè)平臺(tái)及時(shí)獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息和內(nèi)容，配合恒壓法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)試驗(yàn)分析評(píng)估，著重完成不同氣隙放電階段電信號(hào)以及油中溶解氣體含量的采樣分析工作，并結(jié)合采樣內(nèi)容總結(jié)具體的特征信息，更好地實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)估。

（4）在完成故障狀態(tài)下油中溶解氣體診斷工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)信息繪制特征氣體診斷圖。

（5）設(shè)置無(wú)編碼比值診斷法診斷流程，主要是借助無(wú)編碼比值法針對(duì)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)電故障、熱故障開(kāi)展評(píng)估和診斷，最大程度上保證分析環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，也能提高診斷準(zhǔn)確率。

3 220 kV變壓器有載分接開(kāi)關(guān)故障與排除方法

該變壓器以某地區(qū)220 kV 變電站主變有載分接開(kāi)關(guān)為例，凌晨出現(xiàn)重瓦斯動(dòng)作，隨即220 kV 側(cè)開(kāi)關(guān)相繼跳閘，并且，主變處于失電狀態(tài)。在故障出現(xiàn)當(dāng)天，操作人員對(duì)主變?cè)O(shè)備進(jìn)行了調(diào)檔處理，在故障跳閘問(wèn)題出現(xiàn)前，有載分接開(kāi)關(guān)壓力釋放閥出現(xiàn)動(dòng)作，而在跳閘問(wèn)題出現(xiàn)后，有載分接開(kāi)關(guān)表現(xiàn)為油位異常、輕度瓦斯動(dòng)作告警。

3.1 基本情況

案例中220 kV 變電站選取的變壓器型號(hào)為OSSZ11-180000/220，于2019 年投入使用。變壓器結(jié)構(gòu)主要為三相共體模式，額定電壓分別為220 kV、115 kV 以及10.5 kV。對(duì)應(yīng)的有載分接開(kāi)關(guān)工作分接為止為19檔，配置了極性切換檔位控制模塊，借助機(jī)械聯(lián)動(dòng)的方式完成三相共體處理，截至設(shè)備出現(xiàn)異常，有載分接開(kāi)關(guān)共完成了6000次開(kāi)啟和關(guān)閉作業(yè)[3]。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢查

為保證綜合評(píng)估工作以及后續(xù)故障原因分析工作都能順利落實(shí)，要踐行規(guī)范化檢修管理方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行集中檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，以確保統(tǒng)一控制環(huán)節(jié)的科學(xué)性和合理性。

3.2.1 外觀檢查

主要是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行了全面的檢查和數(shù)據(jù)信息匯總，主變靠近A 相的郵箱壁存在較多的油跡，并且，有載分接開(kāi)關(guān)的油枕油位指示數(shù)值為0，A 相有載分接開(kāi)關(guān)油室的頂蓋出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的破損問(wèn)題，壓力釋放閥也表現(xiàn)為豎起狀態(tài)。而對(duì)應(yīng)的B 相有載分接開(kāi)關(guān)和C 相有載分接開(kāi)關(guān)、變壓器本體壓力釋放閥均未出現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作，外觀也表現(xiàn)正常[4]。

3.2.2 吊芯檢查

為更好地評(píng)估有載分接開(kāi)關(guān)故障問(wèn)題，要對(duì)其進(jìn)行吊芯檢查作業(yè)。而在吊芯檢查工作開(kāi)始前要進(jìn)行電氣試驗(yàn)，故障出現(xiàn)后，工作人員完成了油色譜、直流電阻、繞組聯(lián)通套管介損等一系列數(shù)值的測(cè)試，配合完整的診斷性試驗(yàn)分析，其中，油色譜數(shù)值異常，其他參數(shù)均滿(mǎn)足運(yùn)行規(guī)范。表現(xiàn)為事故當(dāng)天主變的中部位置以及下部位置檢測(cè)的乙烯氣體含量濃度超標(biāo)，在事故第二天，乙烯氣體在主變中擴(kuò)散，上部、中部以及下部的濃度參數(shù)較為相似。

完成電氣試驗(yàn)后，操作人員集中拆除了A 相有載分接開(kāi)關(guān)油室的頂蓋位置，以便有效實(shí)現(xiàn)完整的吊芯檢查評(píng)估，此時(shí)發(fā)現(xiàn)，切換開(kāi)關(guān)油室內(nèi)變壓器油出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的碳化問(wèn)題，隨之吊芯變黑，并且還發(fā)現(xiàn)了大量因熔融作用產(chǎn)生的細(xì)小金屬顆粒和粉末，切換開(kāi)關(guān)芯體三組有載分接開(kāi)關(guān)也出現(xiàn)了不同程度的燒蝕問(wèn)題[5]。為進(jìn)一步了解故障問(wèn)題，操作人員還對(duì)均壓環(huán)、絕緣傳動(dòng)軸等進(jìn)行了檢查，并沒(méi)有變形和破損等問(wèn)題。芯體內(nèi)部鏈接線檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和真空管之間的連接導(dǎo)線存在接頭熔斷的問(wèn)題，導(dǎo)線固定螺栓松動(dòng)。隨后，對(duì)B 相有載分接開(kāi)關(guān)和C 相有載分接開(kāi)關(guān)也進(jìn)行了吊芯檢查，發(fā)現(xiàn)僅僅存在輕微污染問(wèn)題，主要是由于A 相變壓器油噴射或者是擴(kuò)散造成。

3.3 故障原因分析

檢查工作結(jié)束后，作業(yè)人員綜合了相關(guān)檢查結(jié)果，判定220 kV 變電站有載分接開(kāi)關(guān)故障的主要原因是家族性缺陷停電處理，在更換轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)后連接導(dǎo)線的螺栓沒(méi)有緊固到位，使得檔位切換作業(yè)后出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的松動(dòng)，接觸電阻數(shù)值增加，造成事故。

（1）在事故發(fā)生前，作業(yè)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行了調(diào)檔處理，執(zhí)行9b 檔到9c 檔升檔的過(guò)程中，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)連接導(dǎo)線螺栓出現(xiàn)了松動(dòng)，此時(shí)，使得接觸電阻數(shù)值增加，負(fù)載電流原有模式是微歐支路到豪歐支路，轉(zhuǎn)變?yōu)槲W支路到歐姆支路，使得觸頭出現(xiàn)了拉弧放電問(wèn)題。KA 觸頭斷開(kāi)后下部出現(xiàn)了燒蝕問(wèn)題，KA 觸頭間電弧隨即出現(xiàn)了持續(xù)燒弧的問(wèn)題，也正是因?yàn)镵1公共端接觸電阻參數(shù)增加，使得級(jí)間環(huán)流電流作用增加，相繼出現(xiàn)了發(fā)熱熔斷問(wèn)題[6]。綜上所述，第一階段是由于電弧處加熱作用造成的變壓器油分解，引發(fā)大量氣體后出現(xiàn)了有載分接開(kāi)關(guān)本體壓力釋放閥動(dòng)作。

（2）事故前操作人員執(zhí)行的第二次調(diào)檔就是從9c檔調(diào)升到10檔，執(zhí)行作業(yè)中KB 斷開(kāi)、電流從支路轉(zhuǎn)移，正是因?yàn)镵1出現(xiàn)了公共端導(dǎo)線熔斷的問(wèn)題，負(fù)載電流此時(shí)直接轉(zhuǎn)移到R2支路為止，電流增加的同時(shí)，造成KB 觸頭拉弧放電現(xiàn)象。

若是形成級(jí)間短路電流，就會(huì)形成巨大的能量環(huán)，此時(shí)，變壓器油會(huì)出現(xiàn)快速分解的狀態(tài)，隨之產(chǎn)生大量氣體，油室內(nèi)壓力也隨之增加，形成的壓力變化超出了釋放閥具體的保護(hù)范圍，直接造成鑄鋁頂蓋破裂，變壓器油噴出。也正是在巨大的油流作用下，有載分接開(kāi)關(guān)出現(xiàn)了重瓦斯動(dòng)作，相應(yīng)的開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，相繼產(chǎn)生油位異常等動(dòng)作[7]。

3.4 故障處理措施

在全面分析220 kV 變壓器有載分接開(kāi)關(guān)故障后，就要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)的處理機(jī)制，從而避免設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性不足造成的影響，共同落實(shí)針對(duì)性控制方案，維持變電站電力系統(tǒng)運(yùn)維管理的安全性和規(guī)范性。

（1）依據(jù)獲取的相關(guān)結(jié)果，作業(yè)人員集中進(jìn)行了不良作業(yè)元件的更換處理，主要是將故障有載分接開(kāi)關(guān)更換為具備良好運(yùn)行路徑的新型三相分接開(kāi)關(guān)，并且對(duì)其進(jìn)行了質(zhì)量驗(yàn)收和處理，設(shè)置相應(yīng)作業(yè)參數(shù)的同時(shí)，有效切換了芯體結(jié)構(gòu)，以便于維持后續(xù)作業(yè)的安全性[8]。

（2）為避免安全隱患問(wèn)題，作業(yè)人員主要是對(duì)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)彈簧壓力參數(shù)、真空泡性能水平、觸頭接觸壓力參數(shù)、動(dòng)作順序以及機(jī)械性能等方面的檢修作業(yè)，及時(shí)分析存在的問(wèn)題并開(kāi)展相應(yīng)的處理工作，落實(shí)初檢配合復(fù)檢的方式，有效為后續(xù)更換作業(yè)提供質(zhì)量保障。

（3）在故障過(guò)程中，因?yàn)?號(hào)主變A 相調(diào)壓繞組承受了級(jí)間短路電流，此時(shí)，要對(duì)變壓器設(shè)備吊罩予以檢查，并著重對(duì)A 相調(diào)壓繞組的受損情況進(jìn)行匯總。與此同時(shí)，要對(duì)其他部分進(jìn)行復(fù)檢作業(yè)，并且確保常態(tài)化檢修工作也能及時(shí)落實(shí)到位，避免出現(xiàn)后續(xù)安全隱患問(wèn)題，提高220 kV 變壓器有載分接開(kāi)關(guān)綜合管理質(zhì)量效果。

（4）基于本次事故的具體情況，為更好地維持變電站安全運(yùn)行，要對(duì)同批次的有載分接開(kāi)關(guān)均開(kāi)展油色譜檢測(cè)分析工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題及時(shí)處理。并且，嚴(yán)格規(guī)范檢修工藝流程和內(nèi)容，避免人為操作不當(dāng)造成的安全隱患現(xiàn)象，從電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度出發(fā)，打造更加科學(xué)穩(wěn)定的管理模式[9]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，220 kV 變壓器有載分接開(kāi)關(guān)質(zhì)量管理是非常重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，要結(jié)合實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)臋z修管理方案，嚴(yán)格按照規(guī)范流程完成故障判定，一旦出現(xiàn)安全事故要及時(shí)檢查和送檢，消除故障問(wèn)題后嚴(yán)格執(zhí)行定期檢修工作方案，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。