一起110 kV变压器有载分接开关故障调查分析

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2020年第6

总第397

一起110kV 变压器有载分接开关
故障调查分析
郭亮
(陕西省榆林供电局,陕西榆林719000)
变压器作为变电设备的核心,通过电磁感应原理实现电能传递,改变电压电流,提供满足生产生活中所须的合格电能。

有载调压分接开关能在变压器励磁状态下变换分接位置,通过改变高压绕组有效匝数调整电压比,从而实现有载调压的目的,相对频繁的操作使其故障概率较高,在电网设备运行故障统计中,变压器本体故障率并不高,分接开关引发的故障占到变压器故障率的50%以上。

1故障发生过程及设备情况
1.1事故经过
某变电站2号主变压器正常运行时“非电量保护动作、有载调压重瓦斯保护动作、三侧开关跳闸”,现场检查2号主变有载调压防爆盖掉落,周围及散热片有多处变压器油洒落,有载油位已下降至瓦斯观察窗以下。

事故后经检修公司和有载分接开关厂家联合检查,分接开关本体转换开关有多处明显放电痕迹,C 相尤为明显,更换故障分接开关恢复变压器正常运行。

因发生事故时变压器没有进行档位切换,本体没有发生短路等异常现象,外部负荷侧也无短路事故发生,这说明此次事故的发生与有载分接开关本身有关,受检测设备及工具的限制,现场无法解剖分析,故安排对该有载分接开关返厂进行解体检查,探讨分析故障原因。

1.2设备参数1.2.1变压器参数
变压器型号:SSZ10-M-63000/110;额定容量:63000kV A ;额定电压:110kV ;调压级数及精度:110±8×1.25%;额定工作电流:331A ;调压方式:
正反调;安装方式:钟罩式。

当时负荷32000kV A ,设备安装运行2年。

1.2.2有载分接开关开关参数
有载分接开关型号:VMIII 500-72.5/B-10193W 钟,编号:911211035;额定工作电流:310A ;过渡电阻R =2.5Ω、调压方式:正反调;安装方式:钟罩式,设备安装运行2年,共计调压3952次。

2解剖分析情况
进厂后主要针对切换开关的故障相(C 相)进行解体检查,以便确定在切换开关上的故障损坏点位置。

按照从上到下的拆卸顺序进行逐步仔细检查,情况如下。

第一步:检查有载切换开关是否能正常切换,如图1
所示,进行了正反各2次切换操作,动作顺畅,无卡滞现象。

图1切换机构DOI:10.13882/ki.ncdqh.2020.06.010
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第二步:检测切换开关C 相内部接线连接和内部接线状况,正常。

第三步:检查C 相切换芯子上的主载流动静配对触头,有烧损现象,如图2
所示。

图2C 相载流触头烧损
第四步:检查开关过渡电阻完好、无熔断现象,如图3所示,同时测量阻值检测数据符合产品
设计要求。

图3
过渡电阻
第五步:检查真空灭弧室外观及自闭合情况,正常。

第六步:检查C 相转换开关K1,发现动、定触头的接触点处有明显烧损。

转换开关动触头上有锉修的加工痕迹,如图4、图5
所示。

图4
动触头
图5定触头
第七步:检查C 相故障点动静触头的弹簧压力,正常,如表1所示。

综合上述解体情况,可以判定本次有载分接开关C 相故障损坏点有两处,一处在C 相双数主载流触头的动静配对触头上、另一处在转换开关K1的动静配对触头接触点上。

3原因分析
结合该变压器故障时没有进行有载切换的现象,以及解体后有载分接开关故障损坏点主要集中在C 相主载流动静触头、转换开关K1的动静触头配对接
触点位置的事实,同时解体时发现转换开关动触头
有锉修的加工痕迹,这是唯一异常现象,初步怀疑
两损坏接触点处存在接触过热,从影响接触发热的Q =I 2Rt 公式中,可以看出,接触电阻R 异常或接触
点处电流I 过大,都可能会导致接触过热损坏问题。

为此从接触电阻异常、电流过大以及转换开关动触
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头有锉修痕迹这3种因数来进行故障原因分析。

3.1接触电阻R 异常因素的分析意见
有载分接开关的触头系统是分接开关的执行机构。

正常接触的动静载流触头或辅助转换开关的动静触头,两个导电零件以机械连接互相接触,以实现导电的功能。

这种电的接触主要是可靠接触,在触头关合时,一般靠弹簧压紧,以保证触头的可靠接触。

可靠接触的表现主要是接触电阻R 指标。

接触电阻R 包括收缩电阻R a 、表面膜电阻R b ,R =R a +R b 。

收缩电阻R a 主要由触头弹簧压力来保证。

在现场解体时,检修人员特别针对故障点的弹簧进行了压力检测,检测结果显示正常,如表1所示,因此,可以排除此种因素。

表面膜电阻R b 是指在空气或液体介质中,接触面覆盖的氧化膜、硫化物、氯化物等。

R b 存在导致接触电阻增大,并产生严重不稳定接触现象,甚至破坏正常导电。

若变压器油曾受到污染,油中有异物(例如SO 2和H 2S ),变压器绝缘油中使用的各种电流触头会出现一种特殊形式的污染薄膜,这一后果是由在这些接触头接触表面上逐渐形成的暗黑色薄膜所造成。

影响接触点载流能力导致工作温度稳定增加。

由于薄膜的生长速度、工作温度以及接触点数目存在重要敏感性的接触电阻之间的指数变化关系,在开始阶段是觉察不到的,但是,在适当的时间后,一旦接触面积降至临界值,以后面积再继续减少,接触电阻就会急剧增加,直至引起严重接触不稳定现象,破坏电接触的正常导电。

在现场解体时,检修人员特别针对故障点的载流触头进行了检查,发现载流触头上有明显的暗黑色斑点,且载流镀银层表面看起来表现为淡淡的浅黑色,这一点与表面膜电阻R b 的描述情况相符。

也就是说,本次故障烧损点处很有可能存在表面膜电阻R b 异常情况,而导致表面膜电阻R b 异常的原因与变压器油介质有关。

3.2过电流因素的分析意见
有载分接开关的载流触头,是按长期载流下各
个接触点部件的允许温升所设计。

根据GB 10230.1—2007《分接开关第1部分:性能要求和试验方法》规定,有载分接开关载流镀银触头在变压器油中的触头温升限值按20K 设计。

对于触头在闭合位置下出现的烧损问题,除了接触异常情况外,还有一种应该考虑到的情况是产生熔焊问题。

熔焊问题的发生,通常是在触头闭合状态下,通过短路电流或过电流时,由于电动斥力效应引起触头压力变化和触头跳动,往往造成触头的熔焊。

本次故障发生时变压器负荷约额定值的一半,本体没有发生短路等异常现象,外部负荷侧也无短路事
故发生,应当不存在过电流或短路电流。

3.3
转换开关动触头锉修痕迹的分析意见
转换开关K1的功能,是在有载分接开关进行切换时,用于不带电情况下进行预选切换支路。

在切换电路中,只承载瞬时切换的电流,而且其动触头采用夹片式设计,抗短路能力强,且属于弹簧补偿设计结构。

本次故障C 相转换开关K1有明显的在接触状态下的烧损现象,这种烧损是转换开关没有动作的情况下造成的。

因此,此处接触点被烧损,按理应存在接触异常情况,才会造成此种烧损特征。

转换开关的动触头是用冲压模具加工,零件尺寸稳定,一般不需要锉修。

但部分员工为了开关波形的好看,会以精细锉修工艺对产品进行调试,如果对转换开关动触头的锉修超过了动触头的弹簧补偿量,则有可能发生转换开关动触头接触不良问题,从而损坏设备。

由于转换开关动触头接触点处已经被烧损,从现有遗留痕迹上,看不出转换开关动触
头具体的锉修加工量,但是,由于烧损边缘有明显的锉修痕迹,锉修过量问题不能明确排除,由这种因素导致本次故障的可能性还是存在的。

综上所述,在引起本次主变有载载流触头损坏的可能因数中,收缩电阻R a
通过损坏点对应触头弹
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簧压力的检测,结果正常,可以排除;而表面膜电阻R b 、谐波因数以及对转换开关的锉修等因数都有可能是造成本次故障的原因,也可能是多种因素综合作用的结果所致。

4运行注意事项及预防措施
4.1重视设备品控管理
设备监造过程中应对变压器的产品细节和组装工艺重点监督,如本次事故中的转换开关动触头锉修情况等,存在的设计缺陷和质量问题应及时和制造厂沟通消除。

4.2加强设备巡视维护
日常巡视中检查分接开关指示器与电动操作机构位置指示及计数器正确,油位、油色正常、无渗漏,吸湿器干燥剂无受潮变色,操作机构箱内部清洁、密封良好,操作次数达到规定(一般为5000次)应及时上报安排检修。

结合主变停电机会重点检查:机构箱内各密封点和面是否有渗漏;清除电动机构灰尘和杂物;降压、升压逐级调挡是否正确;紧急停止能否可靠动作;1挡和N 挡电气限位是否正常;保护电路是否正常;远方就地转换是否正常。

4.3有针对性的关注有载分接开关油品
变压器常规油样化验目的是保证变压器油本身的绝缘,对乙炔、氢气这两个参数比较重视,油色谱分析主要是针对油分解气体(包括H 2、CO 、CO 2、CH 4、C 2H 4、C 2H 6、C 2H 2、总烃)含量,因为这些杂质会降低变压器油的绝缘性能。

而硫化物本身不会影响油的绝缘性能,所以在油样化验和分析中不作要求,但实际运行中硫化物污染金属部件尤其是镀银触头,造成接触电阻增大形成放电点过热而损坏,所以要加强油样检测,加装在线滤油装置,每隔半年至一年或分接开关变换次数达到2000~4000次时应至少进行一次油样检查并增加硫化物含量分析。

5结束语
变压器有载分接开关在稳定负载中心电压、改善无功、调整负载、联络电网等方面起着重大的作用,其安全性、可靠性对变压器的良好运行举足轻
重,而因其必须经常带载切换,会影响其部件的紧固性,运动部件的磨损还会使油分解产生大量的游离碳及杂质。

故运行时应加强巡视,完善有载开关原始数据档案,发现设备的健康状况规律,联合检修单位合理确定检修频次,根据具体情况采取必要的处理和预防措施,以保证变压器的安全运行。

参考文献
[1]中华人民共和国电力行业标准,变压器分接开关运行维修导则:DL/T 574-2010[S].
[2]中华人民共和国电力行业标准,电力变压器检修导则:DL/T 573-2010[S].
[3]闫超,阎昆.电力变压器有载调压开关故障实例分析[J].机电信息,2014(36).67-69.
[4]咸日常.变压器有载分接开关常见故障的综合判断与现场处理[J].高压电器,2002(5).49-51.
[5]
穆永保,闫柯柯,岳国良.一起110kV 主变压器有载分接开关故障原因分析及预防措施研究[J].变压器,2017(8).64-66.[6]
VMIII 500-72.5/B-10193W 有载分接开关使用说明书[Z].贵州长征电气有限公司.
(责任编辑:刘艳玲)
新型车网互动充电桩在中新天津生态城试点应用
5月12日,新能源汽车车主宋立杰在中新天津生态城供电服务中心院内将新能源汽车接入充电桩。

与以往不同的是,他并不是在给新能源汽车充电,而是向电网放电。

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本次投入使用的新型车网互动充电桩是中新天津生态城“惠风溪”智慧能源小镇中的新能源汽车与电网互动子项目重要建设内容,实现了新能源汽车与电网的双向有序互动。

国网天津电力将充分发挥城市能源大数据中心作用,利用充电桩充电数据、位置分布、用途类别等数据,结合周边人口、车辆分布等城市运营数据,建立充电桩利用率评价模型,通过聚类分析、关联分析等技术,对现有充电桩利用率开展大数据分析,持续做好充电桩规划选址、建设等工作,更好地服务绿色出行。

来源:《国家电网报》
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