ZVM型有載分接開關(guān)輕瓦斯告警故障分析及處理

陸浩鈿 孫哲 林志鵬

摘 要：有載分接開關(guān)是變電站內(nèi)變壓器的重要配件之一，其特點(diǎn)是帶負(fù)載改變變壓器繞組匝數(shù)比。其中，ZVM型真空有載分接開關(guān)能在真空中滅弧，滅弧方式優(yōu)于傳統(tǒng)分接開關(guān)借助于絕緣介質(zhì)的熄弧方式，因而在電網(wǎng)中得到了廣泛應(yīng)用。但在日常維護(hù)工作中，該類型分接開關(guān)頻繁出現(xiàn)故障，且故障種類多樣，給電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此，針對(duì)ZVM型有載分接開關(guān)在運(yùn)行過程中存在的常見缺陷輕瓦斯告警故障進(jìn)行了詳細(xì)分析，并結(jié)合故障案例提出了可行的解決方案，有利于提升設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，保障電力系統(tǒng)的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：ZVM型有載分接開關(guān);輕瓦斯告警;故障分析

中圖分類號(hào)：TM41? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）07-0069-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.019

0? ? 引言

電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備之一，通過調(diào)節(jié)電壓來達(dá)到電能輸送的目的，而有載調(diào)壓開關(guān)作為變壓器重要附件之一，是一種用于調(diào)壓變壓器帶負(fù)載改變繞組匝數(shù)比的裝置，在電力系統(tǒng)中主要起到穩(wěn)定負(fù)載電壓、聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、挖掘設(shè)備無功和有功出力、調(diào)節(jié)負(fù)荷潮流等作用。ZVM型有載分接開關(guān)是常見的真空分接開關(guān)，在電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，適用于額定電壓35～220 kV，最大額定通過電流三相300～600 A、單相300～1 500 A，頻率50 Hz或60 Hz的電力變壓器或工業(yè)變壓器，在帶負(fù)荷的情況下變換分接頭以達(dá)到調(diào)壓的目的。在變壓器日常維護(hù)工作中，輕瓦斯告警是常見的ZVM型有載分接開關(guān)故障之一，本文將結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)有載分接開關(guān)輕瓦斯告警故障進(jìn)行分析，并提出有效的解決措施。

1? ? 存在問題

ZVM型真空有載分接開關(guān)是埋入型、帶電阻過渡的組合式分接開關(guān)，由切換開關(guān)和分接選擇器兩部分組成，如圖1所示。

切換開關(guān)由切換開關(guān)本體和切換開關(guān)油室組成，如圖2所示。切換開關(guān)本體由絕緣轉(zhuǎn)軸、儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)、切換機(jī)構(gòu)（觸頭系統(tǒng)）及過渡電阻器組成，切換開關(guān)油室由分接開關(guān)頭、絕緣筒和筒底組成。

分接選擇器由級(jí)進(jìn)機(jī)構(gòu)和接觸系統(tǒng)組成，分接選擇器可帶可不帶轉(zhuǎn)換選擇器，如圖3所示。ZVM型真空有載分接開關(guān)通過切換開關(guān)筒底和分接選擇器的支座進(jìn)行機(jī)械連接，通過連接導(dǎo)線進(jìn)行電氣連接。

日常檢修維護(hù)工作中，ZVM型真空有載分接開關(guān)常見的故障有輕瓦斯動(dòng)作、開關(guān)滲油、直流電阻不合格、重瓦斯動(dòng)作、電動(dòng)機(jī)構(gòu)完成了一個(gè)分接變換的操作但分接開關(guān)沒有動(dòng)作、在示波圖中反映切換時(shí)間過長(zhǎng)或不切換、分接開關(guān)儲(chǔ)油柜油位異常升高、變壓器本體內(nèi)絕緣油的色譜分析中氫/乙炔和總烴含量異常超標(biāo)等[1]。其中，輕瓦斯動(dòng)作故障出現(xiàn)次數(shù)較多，原因多樣，需要從高壓試驗(yàn)、化學(xué)試驗(yàn)、檢修、繼電保護(hù)等多個(gè)角度進(jìn)行分析、判斷，排查故障原因，無法快速、直觀地得到成因，給現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作帶來了挑戰(zhàn)，也影響了設(shè)備的健康運(yùn)行，給設(shè)備運(yùn)行帶來了隱患;同時(shí)還需結(jié)合停電進(jìn)行處理，影響了供電可靠性。這是ZVM型有載分接開關(guān)存在的主要問題。

2? ? 案例解析

110 kV ××站#1、#2主變自2015年12月投運(yùn)以來，先后發(fā)生多起有載分接開關(guān)輕瓦斯告警情況。有載分接開關(guān)信息如表1所示。

對(duì)#1、#2主變有載分接開關(guān)投運(yùn)至今的故障及檢修專業(yè)工作內(nèi)容進(jìn)行整理，如表2所示。

從表2可以看出，兩臺(tái)主變投運(yùn)至今共出現(xiàn)有載分接開關(guān)輕瓦斯告警11次，檢修專業(yè)對(duì)于該故障開展了以下工作：瓦斯繼電器更換、油枕油位計(jì)進(jìn)水處理、漏油處理及更換絕緣油、油管傾斜度處理、有載分接開關(guān)吊芯檢查。

在最近一次輕瓦斯告警故障中，高壓試驗(yàn)專業(yè)人員進(jìn)行有載分接開關(guān)過渡波形測(cè)試、過渡電阻測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)合格[2]。化學(xué)試驗(yàn)專業(yè)人員對(duì)#1主變有載分接開關(guān)油樣及瓦斯氣體進(jìn)行試驗(yàn)，數(shù)據(jù)如表3所示。

試驗(yàn)結(jié)果顯示，分接開關(guān)油樣分析未發(fā)現(xiàn)異常;瓦斯氣體無色無味，不可燃，成分分析空氣含量約99.5%（折算至油中理論值），未發(fā)現(xiàn)異常。

3? ? 原因分析

根據(jù)ZVM型有載分接開關(guān)動(dòng)作原理、瓦斯繼電器發(fā)信方式以及變壓器安裝規(guī)范，整理了3個(gè)常見的有載分接開關(guān)輕瓦斯告警故障原因。

3.1? ? 氣體繼電器至開關(guān)油枕處的連接管傾斜度（2%）達(dá)不到要求

有載分接開關(guān)在安裝過程中，需要對(duì)開關(guān)進(jìn)行排氣注油，若開關(guān)油室中氣體未排盡，在進(jìn)行開關(guān)切換操作時(shí)，油流涌動(dòng)會(huì)使這些未排盡的氣體向上流動(dòng)，經(jīng)過氣體繼電器緩慢流向油枕。當(dāng)氣體繼電器至開關(guān)油枕處的連接管傾斜度（2%～4%）達(dá)不到要求時(shí)，絕緣油中殘留氣體或正常操作產(chǎn)生的氣體就會(huì)聚集在氣體繼電器中，從而造成輕瓦斯告警。

3.2? ? 有載分接開關(guān)油滅弧能力下降引起調(diào)壓氣體劇增

在電阻式有載分接開關(guān)調(diào)檔過程中，過渡電阻會(huì)有不同程度的發(fā)熱情況產(chǎn)生，導(dǎo)致絕緣油分解產(chǎn)生氣體;內(nèi)部固體絕緣材料由于受到電、熱、水及氧的作用，隨運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)發(fā)生速度緩慢的老化現(xiàn)象，除產(chǎn)生一些非氣態(tài)的劣化產(chǎn)物外，還會(huì)產(chǎn)生少量的氧、低分子烴類氣體和CO、CO2，且CO、CO2氣體含量最高。當(dāng)開關(guān)油室內(nèi)油的耐壓下降時(shí)，油的滅弧能力也下降，就會(huì)導(dǎo)致調(diào)壓時(shí)產(chǎn)生的氣體量增大。這些氣體聚集在氣體繼電器中，就會(huì)造成輕瓦斯告警。

3.3? ? 氣體繼電器誤動(dòng)作

氣體繼電器由開口杯、干簧觸點(diǎn)等組成，作用于信號(hào)（輕瓦斯告警）。繼電器由擋板、彈簧、干簧觸點(diǎn)等組成，作用于跳閘（重瓦斯動(dòng)作）。正常運(yùn)行時(shí)，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，干簧觸點(diǎn)斷開。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，排出的氣體緩慢上升進(jìn)入繼電器，使油面下降，開口杯產(chǎn)生以支點(diǎn)為軸逆時(shí)針方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，將使干簧觸點(diǎn)接通，發(fā)出輕瓦斯告警信號(hào)。而當(dāng)繼電器二次接點(diǎn)損壞、受潮、進(jìn)水、絕緣老化時(shí)，會(huì)造成氣體繼電器輕瓦斯誤告警。

4? ? 處理方法

4.1? ? 氣體繼電器至開關(guān)油枕處的連接管傾斜度（2%）達(dá)不到要求

利用水平尺，檢查主變有載分接開關(guān)氣體繼電器至開關(guān)油枕連接管水平度，不滿足傾斜度≥2%時(shí)，應(yīng)對(duì)有載分接開關(guān)排油進(jìn)行調(diào)整，確保氣體順利排出，避免氣體繼電器動(dòng)作。連續(xù)運(yùn)行滿一年或有載調(diào)壓操作滿10 000次時(shí)，應(yīng)檢查氣體繼電器輕瓦斯的積氣量，如未達(dá)到規(guī)定量并確定無故障后應(yīng)將積氣排盡，避免氣體長(zhǎng)期積累造成輕瓦斯誤告警。

4.2? ? 有載分接開關(guān)油滅弧能力下降引起調(diào)壓氣體劇增

切換開關(guān)油箱內(nèi)變壓器油在多次切換后碳化，耐壓下降，應(yīng)抽取油樣化驗(yàn)，當(dāng)變壓器油耐壓低于30 kV時(shí)，須更換新油。換油時(shí)，先抽盡切換開關(guān)內(nèi)的污油，再用干凈的油沖洗切換開關(guān)及絕緣筒等，并再次抽盡沖洗的油，然后再注滿干凈的油。必要時(shí)吊出切換開關(guān)芯子，清洗切換開關(guān)油室和切換開關(guān)芯子，檢查切換開關(guān)油室和切換開關(guān)芯子，檢查觸頭燒損量，測(cè)量過渡電阻，檢查保護(hù)繼電器、電動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸、控制器、濾油機(jī)等部件。

4.3? ? 氣體繼電器誤動(dòng)作

拆開氣體繼電器二次線盒，檢查內(nèi)部接點(diǎn)情況;檢查密封膠圈是否老化，若有進(jìn)水、受潮現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)更換并做好密封;對(duì)端子進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試，對(duì)地絕緣電阻不得低于2 MΩ;同時(shí)，進(jìn)行氣體繼電器動(dòng)作試驗(yàn)，確保繼電器功能正常。

5? ? 結(jié)語

ZVM型真空有載分接開關(guān)是電力系統(tǒng)中常見的一次設(shè)備，在運(yùn)行過程中，由于受到各種不同因素的影響，可能會(huì)出現(xiàn)多方面的問題。本文重點(diǎn)分析了該類型分接開關(guān)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的輕瓦斯告警故障，并結(jié)合實(shí)際案例，對(duì)缺陷問題進(jìn)行了集中分析，提出了有效可行的處理措施，強(qiáng)化該類型分接開關(guān)的維護(hù)檢修，有利于提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，有效保障電力系統(tǒng)的可靠性，為電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 胡楠.變壓器有載開關(guān)故障診斷與處理[J].通訊世界，2017（15）：105-106.

[2] 姜國(guó)威，高鑫，楊建明.高壓廠變有載調(diào)壓試驗(yàn)實(shí)例分析[J].電工技術(shù)，2019（15）：117-119.

收稿日期：2021-11-22

作者簡(jiǎn)介：陸浩鈿（1995—），男，廣東潮州人，變電檢修高級(jí)工，主要從事110 kV及以上變電站一次電氣設(shè)備的檢修、維護(hù)工作。