变压器CV型有载分接开关异常原因分析与防范措施

穆永保, 苗 靓, 闫柯柯, 李 娟, 李 鑫, 米 鹏, 陈伟刚

国家电网邯郸供电公司 河北邯郸 056035

1 有载分接开关概述

随着国民经济的不断发展和电力系统的不断完善,人们对用电质量提出了越来越高的要求。由于发电和耗电的不平衡性,电压的波动变化是不可避免的。为稳定电网电压,最有效的措施是采用有载分接开关进行电压调节。变压器有载分接开关可以有效稳定电网中各负载的电压,提高供电的质量和系统的稳定性,从而有效节约能源。有载调压变压器具有调压范围大、调压过程中不断电的优点,在各级电网中使用越来越普遍。有载分接开关作为变压器最重要的组件,其技术性能好坏及可靠性高低直接决定变压器及整个电力系统能否正常安全运行和可靠供电[1]。

有载分接开关是大型变压器的核心组件之一,是变压器中唯一能够运动的重要组件。由于内部机械和电气零件多、接线多、制造工艺非常复杂,长期运行动作后,有载分接开关内部容易出现故障,发生渗漏油、拒动等[2]。一旦有载分接开关发生故障,将直接影响变压器的安全运行。因此,做好有载分接开关的日常检修、维护工作,确保有载分接开关处于正常状态,对于提升变压器和电网运行的安全性和稳定性非常重要[3-7]。笔者介绍一起110 kV变压器CV型有载分接开关吊心检查中发现的异常现象,分析异常原因和处理方法,并提出有针对性的防范措施和建议。

2 异常现象

2016年11月15日,检修专业人员和厂家人员配合在对某110 kV变电站1号主变压器进行有载分接开关吊心检查时发现,分接开关油室内绝缘油中游离碳明显较多,呈现黑色浑浊状。检查极性开关芯子上的紧固件、软连接等元器件,未发现松动和发热等异常现象。测量三相过渡电阻通断情况,均未发现异常现象。检查开关芯子和油室内壁上极性转换触头,发现芯子B相极性转换动触头的外侧非接触面有异常过热痕迹,铜质触头部分热熔化,触头上附着有大量碳化物,如图1所示。同时,油室内壁上B相零相位静触头朝向芯子的一面也有异常过热痕迹,如图2所示,朝向绝缘筒的一面则没有任何痕迹。开关油室内壁静触头周围同样出现较大面积碳化痕迹,附着黑色碳化物。

图1 极性转换动触头过热痕迹

图2 油室内壁静触头过热痕迹

3 异常设备情况

该110 kV变电站1号主变压器型号为SFZ8-31500/110,出厂时间为1995年9月,投运时间为1996年10月,上一次进行停电试验时间为2012年3月。变压器运行20年,发生异常前一段时期带电检测和油色谱跟踪数据均正常,正常负荷约20 MW。有载分接开关型号为CVⅢ-350Y/63-10193W,最大额定电流为350 A,电压等级为63 kV,Y形接线,有19个工作位置,带极性选择器,出厂时间为1995年5月,投运时间为1996年10月。吊心检查时,该有载分接开关计数器显示切换次数为2 970次,运行后未曾进行开关吊心检查和A类检修[8]。

4 异常原因分析和处理

该有载分接开关投运至今已有20年,从计数器次数看开关动作次数较少。有载分接开关出厂调试2 000次,变压器厂内试验动作的次数约100次。由于检查极性开关芯子后,发现B相极性转换动触头仅外侧非接触面过热,其它部位均正常,有载分接开关的过渡电阻、变压器的三相直流电阻均正常,其它试验数据也正常,因此判断过热原因为极性开关动静触头运行中非正常接触。

由于该有载分接开关运行后未进行过吊心检查和A类检修工作,倒推开关异常原因,认为有载分接开关在变压器厂内装配时,需要卸掉开关上法兰及快速机构,才能装配到变压器钟罩上,此过程中极性开关芯子缺乏定位,动触头处于活动状态,而在变压器扣罩后如果不注意检查极性转换动触头是否正确夹住零相位静触头,就可能出现单边接触的异常接触状态。这种情况下,如果极性转换触头长期在10挡以下运行,极性转换触头不会动作,那么该接触点就会引起温升过大,并且触头表面会因温升过大而烧熔和碳化,造成接触电阻变大,温升进一步增大。长期运行中,情况不断恶化,最终引起油室内异常部位周围的绝缘油局部过热和裂解。变压器油的高温裂解会降低绝缘油的绝缘水平,变压器油耐压水平降低直接引起油间隙在正、负转换触头间电弧放电,经多次放电后灼伤开关油室内壁绝缘材料,并在油中产生大量游离碳。

设备异常原因分析确认后,由于现场没有同型号设备备件,因此需紧急从有载分接开关厂家订货。而变压器吊心检查当天,现场按计划需恢复送电,经现场检修人员、变压器和有载分接开关厂家服务人员讨论后,在现场采取临时应急措施,对极性开关B相极性触头表面进行了打磨处理,对油室正、负极性触头绝缘筒表面痕迹也进行了打磨处理,打磨后绝缘筒表面还是有一条细小的碳化痕迹,如图3所示。经试验检查,打磨后绝缘正常。有载分接开关恢复正常状态后,对变压器和有载分接开关进行变压器绝缘、直流电阻和分接等全项目试验,试验数据合格。主变压器恢复送电,正常运行后对变压器进行油色谱跟踪,数据正常。

为保证设备后期安全运行,必须尽快联系厂家供货,更换整台开关或单独更换油室,以彻底消除隐患,避免运行中有载分接开关发生内部故障引起重瓦斯跳闸事故。设备更换前,密切关注变压器和有载分接开关的运行状态,发现异常情况及时停电处理。

图3 打磨处理后绝缘筒表面和触头情况

5 防范措施和建议

为避免其它主变压器有载分接开关发生类似异常情况,要加强变压器有载分接开关的制造、安装和日常运维检修,强化细节管理,严格按照工艺、维护、试验标准开展工作,有针对性地制订确实可行的防范措施[9]。

(1) 加强变压器和有载分接开关产品制造质量管理,增强装配者的责任心。定期对装配人员进行培训,增强装配技能和加强质量管控意识,并加强设备质量和售后服务。

(2) 优先选用通过国家级型式试验的产品,并对设备开展抽检。

(3) 选用设计合理、结构可靠、工艺精湛的有载分接开关产品,并选择具备较长且良好运行经验的有载分接类型,从有成熟制造经验的制造厂订货。

(4) 有载分接开关内部机械零件及电动机构电气元件繁多,运维单位应储备适量的易损、易老化元器件,发生异常时可及时更换。

(5) 有载分接开关动作次数或运行时间达到制造厂规定值时,要及时对开关进行吊心检查大修。重点检查螺栓、螺母、线卡紧固情况,检查各触头压力和磨损情况,发现磨损严重的触头要及时更换,并更换绝缘油,同时由有载分接开关厂家专业人员进行现场技术指导。

(6) 对于运行时间较长的有载分接开关,定期进行过渡电阻切换过程试验,与历次试验波形进行比较。

(7) 加强变压器有载分接开关运行指示的学习,若调挡中发现电压变化不正常,应及时停止调压操作,并上报运检和调控部门,采取措施,防止缺陷和故障发展。

(8) 做好油色谱跟踪分析工作,对于早期产品,应缩短跟踪检测周期,掌握设备运行状况[10]。

(9) 运行巡视人员在设备出现油位异常等严重异常特征等情况时,应及时汇报调度和检修人员处理,并注意设备异常特征的发展情况,确保巡视人员和设备的安全。

6 结束语

变压器有载分接开关是大型变压器的重要组件,通过调整变压器有载分接开关可以有效稳定电网的运行电压,提高电网供电的质量和系统稳定性,保护电网用电设备的安全。通过加强变压器有载分接开关的日常检修和维护工作,提前发现设备缺陷或故障前兆现象,迅速采取有效措施修复,可以确保电网的安全稳定运行和可靠供电。