變壓器有載調(diào)壓開關(guān)熱缺陷故障的處理

許忠寶

（中油電能供電公司電力設(shè)備修試中心，黑龍江 大慶 163453）

0 引 言

如果電力設(shè)備產(chǎn)生運行故障，多會存在發(fā)熱現(xiàn)象。運行溫度的提升會使得絕緣材料性能下降，嚴(yán)重時會引發(fā)火災(zāi)等事故，直接威脅到工作人員的生命安全，電力系統(tǒng)的正常運行也會受到影響。運行維護人員可以對電力設(shè)備的運行溫度進行監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)熱缺陷事故時可以及時進行修理，避免事故范圍擴大而產(chǎn)生大面積停電。隨著電力設(shè)備檢測設(shè)備性能的不斷提升，可以對熱缺陷故障采用紅外熱成像技術(shù)，更加準(zhǔn)確對變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障進行分析。

1 變壓器有載調(diào)壓開關(guān)原理

變壓器輸出側(cè)電壓會受到進線側(cè)電壓、用電負載變化的影響。如果沒有采取有效的調(diào)壓控制措施，會使得輸電線路末端電壓產(chǎn)生較大的波動。輸出側(cè)負載的波動會影響電壓質(zhì)量，如果變壓器容量保持不變，負載較小時的變壓器輸出側(cè)電壓就會偏高。而如果負載變大，輸出側(cè)電壓就會偏低，嚴(yán)重時會導(dǎo)致大范圍停電。采用有載自動調(diào)壓變壓器，可以在負載條件下采用分接頭開關(guān)進行調(diào)整，從而保證變壓器輸出質(zhì)量。分接頭的數(shù)量較多，可對較大的范圍進行調(diào)整，需要按著最大、最小負載來選擇最為合適的分接頭，可以減小輸出側(cè)電壓的改變幅度。有載調(diào)壓開關(guān)是對變壓器內(nèi)部繞組匝數(shù)比進行調(diào)整，來實現(xiàn)對變壓器輸出電壓控制。與無載調(diào)壓方式進行比較，有載調(diào)壓過程不用把變壓器供電側(cè)斷開，可以在負載條件下對輸出電壓進行調(diào)整。

2 變壓器有載調(diào)壓開關(guān)熱缺陷故障檢查和處理

在對某變電站進行日常巡查時，采用紅外熱成像技術(shù)對主變壓器有載調(diào)壓開關(guān)法蘭溫度進行檢測，發(fā)現(xiàn)法蘭盤發(fā)熱溫度為85 ℃。瓦斯氣體繼電器內(nèi)沒有氣體，與變電站調(diào)度人員進行聯(lián)系，查看能否對有載調(diào)壓開關(guān)檔位進行切換，嘗試采用檔位磨合方式來對開關(guān)發(fā)熱情況進行改進，并識別開關(guān)熱缺陷的具體部位。通過對開關(guān)檔位的切換測試發(fā)現(xiàn)，每個檔位都可以正常切換，發(fā)熱問題也沒有得到任何改善[1]。采用紅外熱成像儀來對不同規(guī)格型號的主變壓器同樣負載位置進行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，在正常條件下，主變壓器有載調(diào)壓法蘭溫度高達52.6 ℃。

可以確定該發(fā)熱故障是由于主變壓器有載調(diào)壓開關(guān)分接頭觸點接觸不良而導(dǎo)致的。與調(diào)度人員聯(lián)系對主變壓器采取負載轉(zhuǎn)移控制，然后停電進行吊檢，經(jīng)過全面檢查發(fā)現(xiàn)，有載調(diào)壓開關(guān)檔位切換觸點存在接觸不良問題，表面存在燒痕，鍍銀表面有著嚴(yán)重的破損。對接觸部位表面進行打磨，再對夾緊力和磨損程度進行檢測，達到合格標(biāo)準(zhǔn)后安裝回原來位置再檢測運行溫度，發(fā)現(xiàn)運行溫度達到正常標(biāo)準(zhǔn)。

3 有載調(diào)壓開關(guān)故障分析

初步地對故障進行識別判斷，對負載進行有效控制，進行停電檢查和送電復(fù)核，并對變壓器有載調(diào)壓開關(guān)進行吊芯檢查。變壓器有載調(diào)壓開關(guān)在進行檔位切換時，會存在輕微電弧，高溫電弧會使觸頭部位的鍍銀層形成一定程度的碳化，絕緣油會出現(xiàn)變質(zhì)現(xiàn)象。變電站供電區(qū)域用電負載會產(chǎn)生較大的波動，需要經(jīng)常性對有載調(diào)壓開關(guān)進行控制，由于操作比較頻繁會使得動、靜觸點表面產(chǎn)生接觸不良問題，由于接觸電阻變大而產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。引起該電氣故障的原因主要有如下4個方面。（1）動、靜觸點夾緊力達不到要求，夾緊彈簧存在疲軟現(xiàn)象，復(fù)位彈簧施加的作用力在發(fā)熱條件下產(chǎn)生疲軟，從而使觸點產(chǎn)生松動。（2）緊固件產(chǎn)生松動，或者在開關(guān)檔位切換時由于機械振動而脫扣，使得控制檔位切換過程中存在電弧[2]。（3）接觸部位的鍍銀層厚度達不到要求，不具備足夠的硬度，在有載調(diào)壓開關(guān)檔位切換時產(chǎn)生磨損，使得觸頭導(dǎo)電性能不夠，從而使觸點不斷碳化。（4）主變壓器有載調(diào)壓開關(guān)觸點銜接間隙過大，在檔位切換時產(chǎn)生電弧。

4 變壓器有載調(diào)壓開關(guān)熱缺陷故障解決措施

4.1 提高運行維護人員的技術(shù)能力，推廣應(yīng)用紅外熱成像監(jiān)測儀器

與傳統(tǒng)的紅外點溫槍相比，紅外熱成像儀器可以更為直觀和準(zhǔn)確地檢測到電力設(shè)備的運行溫度，溫度測量不容易產(chǎn)生錯誤和漏測問題；可以實現(xiàn)遠距離溫度監(jiān)測，具有很好的電磁抗干擾能力；可以對電力設(shè)備進行多角度的拍攝，更為直觀有效了解熱缺陷。但要求電力設(shè)備運行維護人員具備較高的技術(shù)能力，懂得電力設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，擁有豐富的電力設(shè)備運行溫度檢測經(jīng)驗。

4.2 定期開展電力設(shè)備巡視檢查，對重點電力設(shè)備進行關(guān)注

需要做好電力設(shè)備的巡視檢查工作，確定最為合理的巡視周期。運行維護人員需要對電力設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)進行準(zhǔn)確、詳細地記錄，對容易發(fā)熱的部位需要有針對性地進行關(guān)注，還需要做好運行電流、電壓和檔位等參數(shù)記錄，然后與上次巡視檢查數(shù)據(jù)進行比較。針對一些老舊的、關(guān)鍵的、新投入應(yīng)用和技術(shù)改造后的電力設(shè)備進行重點巡視，及時發(fā)現(xiàn)運行異常的電力設(shè)備，根據(jù)變電站的實際情況合理增加巡視檢查頻次。

4.3 做好老舊設(shè)備的技術(shù)改造，必要時做好有載調(diào)壓設(shè)備的吊檢工作

變壓器有載調(diào)壓開關(guān)觸頭部位在進行檔位切換時，必然會存在一定程度的磨損，需要定期做好觸頭接觸狀態(tài)的檢測工作。如果存在異常運行溫度情況，需進行吊檢和維修，從而提高變電站主變壓器可靠性。針對操作頻次超過每年1.5次的有載調(diào)壓開關(guān)，或者環(huán)境溫度產(chǎn)生較大改變的區(qū)域，應(yīng)該安裝在線濾油處理設(shè)備[3]。應(yīng)用該裝置可以及時濾除掉機械磨損形成的顆粒物質(zhì)，有效地提升有載調(diào)壓開關(guān)使用年限。對一些超過電力設(shè)備設(shè)計使用年限或者老舊的設(shè)備，需要進行換新。

4.4 重視油氣組分、回路電阻等數(shù)據(jù)

變壓器有載調(diào)壓開關(guān)中的絕緣油，與變壓器內(nèi)部的絕緣油有較大的差別。根據(jù)變壓器輸出電壓和負載情況，需要經(jīng)常性地切換開關(guān)檔位，在高溫電弧的作用下會使絕緣油變質(zhì)。需要定期對有載調(diào)壓開關(guān)絕緣油中的組分進行檢測，檢查油氣組分是否達到合格標(biāo)準(zhǔn)，并參考開關(guān)控制檔位分接頭電阻數(shù)值，對有載調(diào)壓開關(guān)運行情況進行識別和判斷，制定出科學(xué)合理的電站變壓器運行維護制度。

4.5 做好電力設(shè)備投產(chǎn)之前狀態(tài)檢查

電力設(shè)備運行維護人員需要獲取到變壓器有載調(diào)壓開關(guān)日常使用記錄和運行維護信息，把使用和故障維修情況反映給有載調(diào)壓生產(chǎn)企業(yè)的工程人員。在對變壓器進行監(jiān)造時，需要對有載調(diào)壓開關(guān)觸點鍍銀層厚度、夾緊力等生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析，并結(jié)合使用過程中運行維護經(jīng)驗，提出合理的設(shè)計意見，從而進一步減少有載調(diào)壓開關(guān)故障率[4]。

4.6 及時發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備運行問題，做好風(fēng)險預(yù)控

在對電力設(shè)備進行運行維護時，如果發(fā)現(xiàn)有載調(diào)壓開關(guān)存在熱缺陷故障，可以考慮把該變壓器承擔(dān)的負載進行轉(zhuǎn)移。維修人員需要與電力調(diào)度人員做好溝通，協(xié)調(diào)好負荷轉(zhuǎn)移控制工作，減少由于有載調(diào)壓開關(guān)熱缺陷而導(dǎo)致的大面積停電。如果滿足安全供電條件[5]，需要對分接觸點進行多次地磨合處理，嘗試減緩開關(guān)發(fā)熱問題。需注意，如果開關(guān)動作執(zhí)行機構(gòu)的運行溫度太高，在進行切換進程中會使部件溫度上升，需要停電來進行檢修。

4.7 正確設(shè)置運行數(shù)據(jù)，保證有載調(diào)壓開關(guān)的穩(wěn)定運行

為了保證變壓器的穩(wěn)定運行，需要正確設(shè)置開關(guān)控制參數(shù)。有載調(diào)壓開關(guān)的檔位調(diào)整，需要先獲取到采樣電壓數(shù)值，然后與設(shè)置的基準(zhǔn)控制電壓值進行對比，接著對驅(qū)動電機發(fā)出升壓和降壓控制命令，控制好電機動行方向和旋轉(zhuǎn)的角度。需要在調(diào)壓控制之前，把基準(zhǔn)電壓、上下限數(shù)值、過電壓、補償電阻等參數(shù)設(shè)置好。控制參數(shù)設(shè)置的是否合理，決定著變壓器輸出側(cè)電壓質(zhì)量。尤其是基準(zhǔn)電壓數(shù)值，應(yīng)該符合用電設(shè)備的電壓要求。在實際使用過程中，還需要考慮到壓降、采樣誤差等多種影響因素，實現(xiàn)對有載調(diào)壓開關(guān)的有效控制，避免生產(chǎn)熱缺陷故障。

5 結(jié) 論

有載調(diào)壓開關(guān)是變壓器內(nèi)重要的控制部件，無法有效地獲取到運行工況，采用原來的巡視檢查辦法，只能通過有載調(diào)壓開關(guān)瓦斯繼電器來對內(nèi)部運行狀態(tài)進行識別，本文提出的熱成像檢測技術(shù)、熱缺陷故障解決措施可以有效處理調(diào)壓開關(guān)熱缺陷故障。