一起變壓器有載分接開關(guān)拒動故障的分析與對策*

陸 翔，杜 赟

（國網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

在電力系統(tǒng)中變壓器有載調(diào)壓裝置是提高電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的重要措施，變壓器有載調(diào)壓和電容器、電抗器一道構(gòu)成了AVC系統(tǒng)，有效提高了電壓質(zhì)量.然而由于電壓指標(biāo)要求和變電設(shè)備容量之間的矛盾日益突出，設(shè)備改造進(jìn)度跟不上電網(wǎng)發(fā)展的要求，一旦電壓無功調(diào)節(jié)設(shè)備發(fā)生故障，就會影響到整個電網(wǎng)的電壓質(zhì)量.

2012年，某35 k V變電站＃2主變有載調(diào)壓開關(guān)出現(xiàn)拒動、遠(yuǎn)程和就地均無法控制，造成10kV系統(tǒng)電壓越限.故障發(fā)生后，檢修人員在檢查中發(fā)現(xiàn)有載分接開關(guān)內(nèi)部的配線插頭處存在大量游離碳，并在遙控通電瞬間導(dǎo)致了內(nèi)部端子短路并對外殼放電，致使遙控失敗.

1 現(xiàn)場檢查過程

1.1 運行方式

該35 k V變電站有＃1、＃2兩臺主變，35 k V側(cè)為內(nèi)橋接線.運行方式為＃1、＃2主變高、低壓側(cè)均分列運行，如圖1所示.

＃2主變的有載分接開關(guān)于1993年投運，制造商上海華明，型號為SYJZZ－35／200－7簡易復(fù)合式有載分接開關(guān).有載分接開關(guān)控制器為吳江蘆墟開關(guān)廠的ZTK－6型.

1.2 檢查情況

檢修部門接調(diào)控中心監(jiān)控部門通知，某35 k V站＃2主變調(diào)檔失敗.現(xiàn)場檢查有載分接開關(guān)控制器后發(fā)現(xiàn)在控制器與分接開關(guān)之間的電纜上，在檔位接點回路與分接開關(guān)電機(jī)回路之間絕緣下降，僅有200Ω左右.懷疑電纜或分接開關(guān)內(nèi)部有短路或絕緣故障.

在安排了＃2主變停電后，實施進(jìn)一步的檢查.斷開分接開關(guān)至控制器電纜，并對電纜檢查后，排除了電纜絕緣破損等原因.在分接開關(guān)外殼的航空插座對內(nèi)部電機(jī)回路檢查發(fā)現(xiàn)，三相電機(jī)之間電阻不平衡，且與檔位接點公共端之間沒有完全絕緣.對分接開關(guān)放油后打開頂蓋，并斷開與外殼間的配線后直接測量三相電機(jī)間的電阻，顯示電機(jī)自身沒有故障.遂懷疑分接開關(guān)內(nèi)部配線組可能有問題，更換了該組配線后測量，證實了分接開關(guān)內(nèi)部配線的絕緣故障是導(dǎo)致無法遙控的直接原因.該組配線將連接分接開關(guān)內(nèi)部回路引至外殼轉(zhuǎn)為航空插座輸出，如圖2所示.

打開內(nèi)部插頭檢查發(fā)現(xiàn)，該19針插頭背面配線為焊接（華明廠家新更換的配線接頭全部采用硅橡膠封注）.而該插頭針腳間存在較多的游離碳沉積，在其中一針腳與插頭外殼間還有黑色放電痕跡，如圖3所示.更換該配線組后，試驗調(diào)檔正確，恢復(fù)運行.

2 分析與思考

2.1 游離碳的形成

有載分接開關(guān)在帶負(fù)荷快速切換時，絕緣油在電弧的作用下，將分解產(chǎn)生游離碳、氫氣和可燃性烴類氣體，還將產(chǎn)生微量金屬顆粒［1］.這些游離碳及金屬顆粒沉積在航空插座的針腳間，不但影響了針腳間的絕緣，在遙控時還成為帶電的針腳對外殼放電的介質(zhì).

2.2 濾油措施

大量的運行實踐表明，對主變壓器進(jìn)行濾油是行之有效的減少有載分接開關(guān)油中雜質(zhì)的方法.目前湖州局110kV及以上變電站主變壓器已經(jīng)實現(xiàn)了在線濾油設(shè)備的全覆蓋，但在一些35 k V變電站，由于受安裝條件限制，未安裝在線濾油設(shè)備.對于這些簡易復(fù)合式有載分接開關(guān)，檢修部門通過外接濾油機(jī)對其實施帶電濾油，一般每年進(jìn)行兩次.通過帶電濾油，可以有效降低油中雜質(zhì)對有載分接開關(guān)使用壽命的影響.對于非在線式的濾油措施而言，可能一兩次的濾油并不能起到完全濾除油中雜質(zhì)的作用.

2.3 AVC策略

AVC系統(tǒng)（自動電壓控制，Automatic Voltage Control）依據(jù)指令調(diào)節(jié)變電站無功補償裝置和變壓器的分接頭，使其注入電網(wǎng)的無功逐漸接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而使全網(wǎng)有接近最優(yōu)的無功電壓潮流，它是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項重要功能.湖州電網(wǎng)AVC系統(tǒng)可對110kV、35 k V變電站的主變壓器、電容器組進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，并通過OPEN3000系統(tǒng)將現(xiàn)場運行狀況實時傳輸?shù)秸{(diào)度監(jiān)控中心.AVC系統(tǒng)利用采集到的遙測數(shù)據(jù)、無功設(shè)備開關(guān)狀態(tài)和主變壓器分接頭位置自動進(jìn)行實時計算和判斷，并通過調(diào)節(jié)主變壓器分接頭和投切電容器，實現(xiàn)變電站低壓側(cè)電壓控制在合格范圍內(nèi)，同時達(dá)到高壓側(cè)線路無功輸送最小，或功率因素達(dá)到規(guī)定要求.如果電壓和無功不能同時滿足要求時，一般采用電壓優(yōu)先的原則，即首先滿足電壓合格［2］.

2.3.1 有載分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)

根據(jù)現(xiàn)場分接開關(guān)控制器顯示，故障發(fā)生時，該控制器動作次數(shù)為18 000多次.在調(diào)度OPEN3000系統(tǒng)顯示，＃2主變在2012年4～9月間調(diào)節(jié)次數(shù)如表1所示.

表1 2012年＃2主變月調(diào)節(jié)次數(shù)表

平均每月調(diào)節(jié)次數(shù)為335次，每年調(diào)節(jié)次數(shù)約為4 000次左右.而調(diào)度AVC系統(tǒng)的投運時間不到5年，可見在近年來該主變的有載分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)較投運初期有大幅度的增加.

2.3.2 電容器組調(diào)節(jié)次數(shù)

同一時間段內(nèi)該變電站電容器組的調(diào)節(jié)次數(shù)如表2所示.

表2 2012年電容器組月調(diào)節(jié)次數(shù)表

電容器組調(diào)節(jié)次數(shù)較少，說明在AVC策略中優(yōu)先調(diào)節(jié)主變壓器分接開關(guān)的命令數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于優(yōu)先調(diào)節(jié)電容器組的命令數(shù)量.

2.4 有載分接開關(guān)檢修策略

2.4.1 大修

根據(jù)DL／T 574－1995《有載分接開關(guān)運行維修導(dǎo)則》第6.3.5條規(guī)定，運行中有載開關(guān)累計分接變換次數(shù)達(dá)到所規(guī)定的檢修周期分接變換次數(shù)限額后應(yīng)進(jìn)行大修.如無明確規(guī)定，一般每分接變換10 000～20 000次或3～5年亦應(yīng)吊芯檢查.SYJZZ型分接開關(guān)規(guī)程規(guī)定為每10 000次，制造商推薦為每5 000～10 000次進(jìn)行大修［3］.

2.4.2 小修

根據(jù)DL／T 574－1995《有載分接開關(guān)運行維修導(dǎo)則》第6.3.1條規(guī)定，有載調(diào)壓變壓器小修的同時，相應(yīng)進(jìn)行有載開關(guān)的小修.在執(zhí)行中，變壓器的小修一般配合主變壓器試驗周期進(jìn)行，即每年停電進(jìn)行預(yù)防性試驗時、安排消缺和清掃檢查維護(hù)即視為小修［3］.

2.4.3 運行維護(hù)

根據(jù)國網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)模塊中“有載分接開關(guān)的驗收投運及運行維護(hù)”（ZY1600309009）規(guī)定：如有載調(diào)壓變壓器自動調(diào)壓裝置及電容器自動投切裝置同時使用，應(yīng)使按電壓整定的自動投切電容器組的上下限整定值略高于有載調(diào)壓變壓器的整定值［4］.

2.4.4 檢修現(xiàn)狀

隨著國網(wǎng)公司狀態(tài)檢修工作深入開展，變電設(shè)備例行檢修周期也隨之延長，在檢修周期內(nèi)利用紅外線成像、紫外線成像、油色譜分析、超聲波局放等帶電檢測手段對變壓器的繞組、絕緣介質(zhì)、電氣連接部位的運行狀況進(jìn)行有效的檢測.缺乏有載分接開關(guān)運行狀況下的帶電檢測及維護(hù)手段，當(dāng)前采用的在線濾油裝置，對于35 k V的變壓器也未達(dá)到全覆蓋，且在線濾油裝置只能去除有載分接開關(guān)絕緣油中的部分雜質(zhì)、顆粒及水份，對有載分接開關(guān)的電氣及機(jī)械性能無法進(jìn)行維護(hù)檢測.

3 對策

針對以上分析，在變電設(shè)備普遍采取狀態(tài)檢修策略的形勢下，應(yīng)通過拓展變電設(shè)備不停電檢修維護(hù)技術(shù)，合理安排控制策略，加快技術(shù)改造等方法，提高設(shè)備健康水平.

3.1 有載分接開關(guān)檢修維護(hù)

變電設(shè)備的日常檢修維護(hù)應(yīng)充分結(jié)合年度檢修計劃安排，并做到“逢停必修”.一次設(shè)備檢修應(yīng)適時進(jìn)行二次相關(guān)設(shè)備回路的檢修；線路檢修時也應(yīng)考慮安排變電設(shè)備的檢修維護(hù).堅決杜絕由于檢修周期不一致、“應(yīng)修未修”而導(dǎo)致“兩次停電”情況的發(fā)生.

根據(jù)分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)，而不是簡單的按照時間進(jìn)度劃分，適當(dāng)增加簡易復(fù)合式有載分接開關(guān)的帶電濾油次數(shù)，以減少分接開關(guān)內(nèi)部游離碳和雜質(zhì)的沉積.對有載分接開關(guān)內(nèi)部配線組的檢查可以及時發(fā)現(xiàn)可能存在的設(shè)備隱患，應(yīng)列入現(xiàn)場檢修標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)的檢查項目.利用大、小修的機(jī)會對SYJZZ型分接開關(guān)內(nèi)部配線組安排更換，更換為新型的硅橡膠封注的配線組.

3.2 AVC控制策略調(diào)整

對AVC控制策略安排核查，應(yīng)確保其滿足“自動投切電容器組的上下限整定值略高于有載調(diào)壓變壓器的整定值”之規(guī)定.

相對于電容器組之類的無功設(shè)備，其檢修維護(hù)遠(yuǎn)比主變壓器的檢修維護(hù)更加方便，且對供電的影響范圍也更小.因此，在控制策略可選擇調(diào)節(jié)分接開關(guān)或調(diào)節(jié)無功設(shè)備時，應(yīng)優(yōu)先調(diào)節(jié)無功設(shè)備.

同時，也應(yīng)核查變電站無功設(shè)備容量大小，對容量不足的要加快技術(shù)改造，使之能夠適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展，充分滿足有效調(diào)節(jié)無功和電壓的要求.

3.3 安裝在線濾油設(shè)備

實踐證明，安裝在線濾油設(shè)備后，可以明顯提高分接開關(guān)內(nèi)油的清潔度，且無須進(jìn)行人工的帶電濾油，也減少了投退非電量保護(hù)的安全風(fēng)險.

湖州電網(wǎng)目前在110kV及以上變電站均安裝了在線濾油設(shè)備.通過本案例可見，35 k V電壓等級的主變壓器由于其分接開關(guān)動作次數(shù)同樣有可能較多，因此也有必要在此類主變壓器分接開關(guān)上安裝在線濾油設(shè)備.

4 結(jié)語

本文通過對一起有載分接開關(guān)拒動故障的處理過程和故障原因分析，提出了在狀態(tài)檢修策略中，如何提高簡易復(fù)合式有載分接開關(guān)的健康運行水平的問題.筆者認(rèn)為，為提高變壓器有載分接開關(guān)的運行可靠性，需要從明確檢修周期、檢修項目、AVC控制策略和加快技術(shù)改造等多個方面進(jìn)行探索，以便找到一種切實可行的方案.

［1］張德明.淺析分接開關(guān)油中雜質(zhì)的危害及其監(jiān)控與預(yù)防［J］.變壓器，2009，46（9）：52－60.

［2］浙江省電力公司.變電站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用［M］.北京：中國電力出版社，2008.

［3］DL／T 574－1995.有載分接開關(guān)運行維修導(dǎo)則［Z］.中華人民共和國電力工業(yè)部，1995.

［4］國家電網(wǎng)公司人力資源部.國家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材（變壓器檢修）［M］.北京：中國電力出版社，2009.