一起变压器有载分接开关拒动故障的分析与对策*

陆 翔，杜 赟

（国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

在电力系统中变压器有载调压装置是提高电力系统电压稳定的重要措施，变压器有载调压和电容器、电抗器一道构成了AVC系统，有效提高了电压质量.然而由于电压指标要求和变电设备容量之间的矛盾日益突出，设备改造进度跟不上电网发展的要求，一旦电压无功调节设备发生故障，就会影响到整个电网的电压质量.

2012年，某35 k V变电站＃2主变有载调压开关出现拒动、远程和就地均无法控制，造成10kV系统电压越限.故障发生后，检修人员在检查中发现有载分接开关内部的配线插头处存在大量游离碳，并在遥控通电瞬间导致了内部端子短路并对外壳放电，致使遥控失败.

1 现场检查过程

1.1 运行方式

该35 k V变电站有＃1、＃2两台主变，35 k V侧为内桥接线.运行方式为＃1、＃2主变高、低压侧均分列运行，如图1所示.

＃2主变的有载分接开关于1993年投运，制造商上海华明，型号为SYJZZ－35／200－7简易复合式有载分接开关.有载分接开关控制器为吴江芦墟开关厂的ZTK－6型.

1.2 检查情况

检修部门接调控中心监控部门通知，某35 k V站＃2主变调档失败.现场检查有载分接开关控制器后发现在控制器与分接开关之间的电缆上，在档位接点回路与分接开关电机回路之间绝缘下降，仅有200Ω左右.怀疑电缆或分接开关内部有短路或绝缘故障.

在安排了＃2主变停电后，实施进一步的检查.断开分接开关至控制器电缆，并对电缆检查后，排除了电缆绝缘破损等原因.在分接开关外壳的航空插座对内部电机回路检查发现，三相电机之间电阻不平衡，且与档位接点公共端之间没有完全绝缘.对分接开关放油后打开顶盖，并断开与外壳间的配线后直接测量三相电机间的电阻，显示电机自身没有故障.遂怀疑分接开关内部配线组可能有问题，更换了该组配线后测量，证实了分接开关内部配线的绝缘故障是导致无法遥控的直接原因.该组配线将连接分接开关内部回路引至外壳转为航空插座输出，如图2所示.

打开内部插头检查发现，该19针插头背面配线为焊接（华明厂家新更换的配线接头全部采用硅橡胶封注）.而该插头针脚间存在较多的游离碳沉积，在其中一针脚与插头外壳间还有黑色放电痕迹，如图3所示.更换该配线组后，试验调档正确，恢复运行.

2 分析与思考

2.1 游离碳的形成

有载分接开关在带负荷快速切换时，绝缘油在电弧的作用下，将分解产生游离碳、氢气和可燃性烃类气体，还将产生微量金属颗粒［1］.这些游离碳及金属颗粒沉积在航空插座的针脚间，不但影响了针脚间的绝缘，在遥控时还成为带电的针脚对外壳放电的介质.

2.2 滤油措施

大量的运行实践表明，对主变压器进行滤油是行之有效的减少有载分接开关油中杂质的方法.目前湖州局110kV及以上变电站主变压器已经实现了在线滤油设备的全覆盖，但在一些35 k V变电站，由于受安装条件限制，未安装在线滤油设备.对于这些简易复合式有载分接开关，检修部门通过外接滤油机对其实施带电滤油，一般每年进行两次.通过带电滤油，可以有效降低油中杂质对有载分接开关使用寿命的影响.对于非在线式的滤油措施而言，可能一两次的滤油并不能起到完全滤除油中杂质的作用.

2.3 AVC策略

AVC系统（自动电压控制，Automatic Voltage Control）依据指令调节变电站无功补偿装置和变压器的分接头，使其注入电网的无功逐渐接近电网要求的最优值，从而使全网有接近最优的无功电压潮流，它是现代电网控制的一项重要功能.湖州电网AVC系统可对110kV、35 k V变电站的主变压器、电容器组进行远程调节，并通过OPEN3000系统将现场运行状况实时传输到调度监控中心.AVC系统利用采集到的遥测数据、无功设备开关状态和主变压器分接头位置自动进行实时计算和判断，并通过调节主变压器分接头和投切电容器，实现变电站低压侧电压控制在合格范围内，同时达到高压侧线路无功输送最小，或功率因素达到规定要求.如果电压和无功不能同时满足要求时，一般采用电压优先的原则，即首先满足电压合格［2］.

2.3.1 有载分接开关调节次数

根据现场分接开关控制器显示，故障发生时，该控制器动作次数为18 000多次.在调度OPEN3000系统显示，＃2主变在2012年4～9月间调节次数如表1所示.

表1 2012年＃2主变月调节次数表

平均每月调节次数为335次，每年调节次数约为4 000次左右.而调度AVC系统的投运时间不到5年，可见在近年来该主变的有载分接开关调节次数较投运初期有大幅度的增加.

2.3.2 电容器组调节次数

同一时间段内该变电站电容器组的调节次数如表2所示.

表2 2012年电容器组月调节次数表

电容器组调节次数较少，说明在AVC策略中优先调节主变压器分接开关的命令数量要远远高于优先调节电容器组的命令数量.

2.4 有载分接开关检修策略

2.4.1 大修

根据DL／T 574－1995《有载分接开关运行维修导则》第6.3.5条规定，运行中有载开关累计分接变换次数达到所规定的检修周期分接变换次数限额后应进行大修.如无明确规定，一般每分接变换10 000～20 000次或3～5年亦应吊芯检查.SYJZZ型分接开关规程规定为每10 000次，制造商推荐为每5 000～10 000次进行大修［3］.

2.4.2 小修

根据DL／T 574－1995《有载分接开关运行维修导则》第6.3.1条规定，有载调压变压器小修的同时，相应进行有载开关的小修.在执行中，变压器的小修一般配合主变压器试验周期进行，即每年停电进行预防性试验时、安排消缺和清扫检查维护即视为小修［3］.

2.4.3 运行维护

根据国网公司生产技能人员职业能力培训模块中“有载分接开关的验收投运及运行维护”（ZY1600309009）规定：如有载调压变压器自动调压装置及电容器自动投切装置同时使用，应使按电压整定的自动投切电容器组的上下限整定值略高于有载调压变压器的整定值［4］.

2.4.4 检修现状

随着国网公司状态检修工作深入开展，变电设备例行检修周期也随之延长，在检修周期内利用红外线成像、紫外线成像、油色谱分析、超声波局放等带电检测手段对变压器的绕组、绝缘介质、电气连接部位的运行状况进行有效的检测.缺乏有载分接开关运行状况下的带电检测及维护手段，当前采用的在线滤油装置，对于35 k V的变压器也未达到全覆盖，且在线滤油装置只能去除有载分接开关绝缘油中的部分杂质、颗粒及水份，对有载分接开关的电气及机械性能无法进行维护检测.

3 对策

针对以上分析，在变电设备普遍采取状态检修策略的形势下，应通过拓展变电设备不停电检修维护技术，合理安排控制策略，加快技术改造等方法，提高设备健康水平.

3.1 有载分接开关检修维护

变电设备的日常检修维护应充分结合年度检修计划安排，并做到“逢停必修”.一次设备检修应适时进行二次相关设备回路的检修；线路检修时也应考虑安排变电设备的检修维护.坚决杜绝由于检修周期不一致、“应修未修”而导致“两次停电”情况的发生.

根据分接开关调节次数，而不是简单的按照时间进度划分，适当增加简易复合式有载分接开关的带电滤油次数，以减少分接开关内部游离碳和杂质的沉积.对有载分接开关内部配线组的检查可以及时发现可能存在的设备隐患，应列入现场检修标准化作业的检查项目.利用大、小修的机会对SYJZZ型分接开关内部配线组安排更换，更换为新型的硅橡胶封注的配线组.

3.2 AVC控制策略调整

对AVC控制策略安排核查，应确保其满足“自动投切电容器组的上下限整定值略高于有载调压变压器的整定值”之规定.

相对于电容器组之类的无功设备，其检修维护远比主变压器的检修维护更加方便，且对供电的影响范围也更小.因此，在控制策略可选择调节分接开关或调节无功设备时，应优先调节无功设备.

同时，也应核查变电站无功设备容量大小，对容量不足的要加快技术改造，使之能够适应电网发展，充分满足有效调节无功和电压的要求.

3.3 安装在线滤油设备

实践证明，安装在线滤油设备后，可以明显提高分接开关内油的清洁度，且无须进行人工的带电滤油，也减少了投退非电量保护的安全风险.

湖州电网目前在110kV及以上变电站均安装了在线滤油设备.通过本案例可见，35 k V电压等级的主变压器由于其分接开关动作次数同样有可能较多，因此也有必要在此类主变压器分接开关上安装在线滤油设备.

4 结语

本文通过对一起有载分接开关拒动故障的处理过程和故障原因分析，提出了在状态检修策略中，如何提高简易复合式有载分接开关的健康运行水平的问题.笔者认为，为提高变压器有载分接开关的运行可靠性，需要从明确检修周期、检修项目、AVC控制策略和加快技术改造等多个方面进行探索，以便找到一种切实可行的方案.

［1］张德明.浅析分接开关油中杂质的危害及其监控与预防［J］.变压器，2009，46（9）：52－60.

［2］浙江省电力公司.变电站计算机监控系统及其应用［M］.北京：中国电力出版社，2008.

［3］DL／T 574－1995.有载分接开关运行维修导则［Z］.中华人民共和国电力工业部，1995.

［4］国家电网公司人力资源部.国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材（变压器检修）［M］.北京：中国电力出版社，2009.