550 kV 變壓器安裝過(guò)程中故障原因分析及處理

劉貞超，徐文剛，趙燕梅，劉松杭，高 為

(1.二灘水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司錦屏水力發(fā)電廠，四川 西昌 615000;2.四川省電力工業(yè)調(diào)整試驗(yàn)所，四川 成都 610072)

0 概述

圖1 變壓器電氣接線原理圖

1 故障概況

該變壓器于2012年7月開(kāi)始安裝，在變壓器熱油循環(huán)完成后，在進(jìn)行常規(guī)電氣試驗(yàn)時(shí)，測(cè)試變壓器在額定檔位(檔位2)的電壓比為＞10%，嚴(yán)重超出規(guī)范要求的±0.5%，隨后測(cè)試其高壓繞組的直流電阻值為無(wú)窮大，將檔位調(diào)至其他檔位時(shí)，也存在相同的現(xiàn)象，甚至用2 500 V 兆歐表連接繞組首末端，其絕緣為200 MΩ，同時(shí)在切換檔位過(guò)程中無(wú)明顯變化。初步檢查表明，變壓器高壓繞組回路存在斷點(diǎn)或嚴(yán)重接觸不良［2］。

2 故障原因分析與處理

新安裝的變壓器，造成其繞組回路斷線或引線接頭接觸不良的可能因素主要有以下幾種可能。

(1)變壓器在工廠安裝中繞組連接錯(cuò)誤、接頭焊接不良等;

(2)工廠安裝中繞組引線未接入分接開(kāi)關(guān)、接觸不良或接線錯(cuò)誤;

(3)工廠安裝中將分接開(kāi)關(guān)置在空檔位置;

(4)變壓器在運(yùn)輸過(guò)程中受到嚴(yán)重沖擊，引起繞組接線、分接開(kāi)關(guān)觸頭等連接部位松動(dòng);

(5)變壓器在入場(chǎng)安裝就位過(guò)程中受到嚴(yán)重沖擊，引起繞組接線、分接開(kāi)關(guān)觸頭等連接部位松動(dòng);

(6)現(xiàn)場(chǎng)安裝過(guò)程中繞組引線未接入高壓套管、中性點(diǎn)套管的連接端子或引線連接螺栓松動(dòng);

(7)分接開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭或靜觸頭接觸不良。

“三農(nóng)”問(wèn)題最早是由溫鐵軍于1996年提出來(lái)的，主要指的是“農(nóng)業(yè)農(nóng)村農(nóng)民”問(wèn)題。[1]新世紀(jì)以來(lái)，一些學(xué)者開(kāi)始從理論上闡釋“三農(nóng)”問(wèn)題產(chǎn)生的根源，并尋求破解之策。

從變壓器的出廠試驗(yàn)報(bào)告(見(jiàn)表1)可以看出，在變壓器3 檔測(cè)試中，電壓變比最大偏差為－0.23%，直流電阻最大相間不平衡率為0.66%，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。由此可以排除上述原因的(1)、(2)、(3)項(xiàng)。

變壓器在運(yùn)輸中的沖撞記錄儀的最大記錄值為1.9 g，在允許的3 g 范圍內(nèi)，由此可說(shuō)明變壓器在一次運(yùn)輸中產(chǎn)生的震動(dòng)不會(huì)引起線圈各連接部位松動(dòng)，可排除第(4)項(xiàng)。

但變壓器在入場(chǎng)后即拆除了沖撞記錄儀，安裝就位中未使用沖撞記錄儀檢測(cè)。場(chǎng)內(nèi)二次倒運(yùn)中控制勻速拖動(dòng)，由于托運(yùn)軌道在廠房主軌道與進(jìn)入主變壓器室分支軌道交叉處有一個(gè)約3 cm 的間隙(如圖2 標(biāo)記所示)，變壓器在過(guò)此間隙時(shí)，可能會(huì)引起變壓器較大幅度的震動(dòng);另變壓器在落放到基礎(chǔ)上的過(guò)程中，是由4 名工人獨(dú)立操作4 點(diǎn)的千斤頂來(lái)完成的，在此過(guò)程中產(chǎn)生的升降不同步，變壓器會(huì)有一定幅度偏移和振動(dòng)，結(jié)合兩方面的分析，變壓器在場(chǎng)內(nèi)二次倒運(yùn)和就位過(guò)程中存在沖撞記錄超標(biāo)的可能，會(huì)對(duì)變壓器器身本體的線圈、鐵心、分接開(kāi)關(guān)及內(nèi)部連接部位造成一定沖擊，第(5)項(xiàng)存在可能。

表1 出廠試驗(yàn)高壓繞組對(duì)低壓繞組電壓比偏差和高壓繞組電阻測(cè)量數(shù)據(jù)

由于第(6)、(7)項(xiàng)原因需要進(jìn)入變壓器內(nèi)部進(jìn)行檢查才能確認(rèn)，又結(jié)合上述分析，可能的原因主要集中在(5)、(6)、(7)這3 個(gè)方面。為了進(jìn)一步查明原因，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)變壓器進(jìn)行了排油，并做了詳細(xì)的檢查和處理。

圖2 變壓器運(yùn)輸軌道結(jié)構(gòu)

2.1 檢查繞組連接情況

在將變壓器油位排到低于中性點(diǎn)套管升高座后，打開(kāi)中性點(diǎn)套管升高座接線法蘭，檢查發(fā)現(xiàn)中性點(diǎn)套管下端接線端子與高壓繞組尾端連接緊固、無(wú)松動(dòng);而后繼續(xù)排油，直至排空。打開(kāi)變壓器進(jìn)人孔，進(jìn)入變壓器內(nèi)部，經(jīng)檢查，高壓套管下端接線端子與高壓繞組首端連接緊固、無(wú)松動(dòng);分接開(kāi)關(guān)與繞組引線連接緊固、無(wú)松動(dòng)。故可排除(5)、(6)項(xiàng)所述原因。

2.2 分接開(kāi)關(guān)檢查

2.2.1 分接開(kāi)關(guān)操作機(jī)構(gòu)檢查

拆除分接開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)頭進(jìn)行檢查，開(kāi)關(guān)頭檔位閉鎖結(jié)構(gòu)(開(kāi)關(guān)頭閉鎖結(jié)構(gòu)如圖3 所示)無(wú)異常，槽輪撥桿與耦合軸套配合無(wú)異常，開(kāi)關(guān)頭和手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)面板位置指示顯示一致，無(wú)異常。

進(jìn)入變壓器內(nèi)部，檢查發(fā)現(xiàn)分接開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭位置不正確，發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，開(kāi)關(guān)檔位指示為2 檔，但是開(kāi)關(guān)觸頭位置處于空擋位置5 檔上，從而導(dǎo)致分接開(kāi)關(guān)始終在空擋上切換，使各個(gè)檔位上故障現(xiàn)象一致，分接開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭結(jié)構(gòu)如圖4 所示;后拆除上部開(kāi)關(guān)頭，將開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至1 檔，同時(shí)調(diào)整開(kāi)關(guān)頭位置，使其檔位指示為1 檔后，回裝開(kāi)關(guān)頭，測(cè)試分接開(kāi)關(guān)在各檔位下直流電阻和高壓繞組直阻均合格，故障消除［3］。

綜上所述，引起直流電阻不合格的原因是由于分接開(kāi)關(guān)的觸頭錯(cuò)位所致，雖然變壓器出廠試驗(yàn)均合格，但是按照變壓器廠家的工藝流程，變壓器在完成出廠試驗(yàn)后，需重新吊罩檢查，吊罩前，需要先拆除分接開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)頭，在這個(gè)過(guò)程中，使變壓器無(wú)勵(lì)磁分接開(kāi)關(guān)旋至空擋位置，造成分接開(kāi)關(guān)錯(cuò)位，回裝過(guò)程中，安裝人員疏忽沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，使開(kāi)關(guān)觸頭實(shí)際位置與檔位指示不一致，從而導(dǎo)致變壓器的本起故障。

圖3 分接開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)頭結(jié)構(gòu)

圖4 分接開(kāi)關(guān)動(dòng)靜觸頭

3 結(jié)論

基于此次變壓器安裝過(guò)程中發(fā)生的該起故障，對(duì)該故障進(jìn)行了過(guò)程分析總結(jié)。為了避免類似異常現(xiàn)象再次出現(xiàn)，變壓器在生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝、運(yùn)行中建議注意以下幾點(diǎn)。

①變壓器制造廠在變壓器總裝后、出廠前，應(yīng)做好檢查和試驗(yàn)，以保證分接開(kāi)關(guān)接線正確、緊固，動(dòng)觸頭位置準(zhǔn)確。

②沖撞記錄儀應(yīng)在變壓器就位后再拆除。變壓器從出廠到現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)輸及整體就位前，應(yīng)連續(xù)使用沖撞記錄儀，以便監(jiān)測(cè)和記錄全程的沖撞情況。尤其是在變壓器入場(chǎng)后，二次倒運(yùn)運(yùn)輸路況的復(fù)雜性和就位安裝過(guò)程中的不可控性因素，使變壓器受到?jīng)_擊的可能性大大增加，因此建議變壓器就位以后再拆除沖撞記錄儀。沖撞記錄儀可以完整記錄全過(guò)程沖撞數(shù)據(jù)，為后期內(nèi)檢、安裝、試驗(yàn)、運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)的內(nèi)部故障提供有力的分析依據(jù)。

③重視變壓器內(nèi)部檢查。變壓器的內(nèi)檢工作，應(yīng)嚴(yán)格按照工序工藝施行，并做好相應(yīng)的記錄，以防漏項(xiàng)。特別是內(nèi)部各個(gè)部位的引線連接或焊接的可靠性，比如:繞組引線與套管和分接開(kāi)關(guān)是否連接緊固，分接開(kāi)關(guān)觸頭接觸是否良好、無(wú)錯(cuò)位等，都應(yīng)作為重點(diǎn)項(xiàng)目進(jìn)行檢查。

④變壓器注油前應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè)。在注油前，應(yīng)做好變壓器鐵心及夾件絕緣檢查，進(jìn)行繞組的電壓比、直流電阻的測(cè)試以及繞組的絕緣電阻檢測(cè)等有關(guān)試驗(yàn)項(xiàng)目，并將測(cè)試結(jié)果與出廠試驗(yàn)值對(duì)比，可及早發(fā)現(xiàn)諸如分接開(kāi)關(guān)觸頭氧化、接線松動(dòng)等問(wèn)題，避免在充油后再處理問(wèn)題的繁瑣與困難。

⑤變壓器在運(yùn)行期間，應(yīng)定期操作分接開(kāi)關(guān)。無(wú)載分接開(kāi)關(guān)切換頻率較低，長(zhǎng)期運(yùn)行后觸頭上可能出現(xiàn)油膜氧化物和油污，因此變壓器的分接開(kāi)關(guān)應(yīng)定期操作。雖然有些分接開(kāi)關(guān)采用了超行程設(shè)計(jì)以保證觸頭的凈化和接觸，但在實(shí)際操作中仍需往復(fù)來(lái)回切換檔位，以靠動(dòng)靜觸頭之間的摩擦來(lái)清潔觸頭表面的附著物。

⑥變壓器分接開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)。通過(guò)分析本起變壓器故障，其實(shí)質(zhì)原因是開(kāi)關(guān)動(dòng)觸頭旋轉(zhuǎn)了180°，其開(kāi)關(guān)頭槽輪撥桿與耦合軸套仍然可以插入。在考慮二者機(jī)械強(qiáng)度滿足操作要求的情況下，若采取偏心式結(jié)構(gòu)，保證槽輪撥桿與耦合軸套插入位置固定，定然不存在觸頭實(shí)際位置與開(kāi)關(guān)頭檔位顯示不一致的情況。

［1］DL/T 596－2005，電氣設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］馬麗山，謝彭盛，李軍，等.某750 kV 變壓器故障分析及處理［J］.青海電力，2010，29(4):51－54.

［3］黨相成.主變分接開(kāi)關(guān)內(nèi)部錯(cuò)位實(shí)例分析［J］.變壓器，1998，35(7):35－38.