煤礦變壓器帶負(fù)載開關(guān)存在問題和處理方法研究

劉 凱

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)成莊礦， 山西 晉城 048000）

引言

在煤礦電力系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性是保證電網(wǎng)正常工作的前提。隨著電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)中的電力設(shè)備數(shù)量也呈現(xiàn)指數(shù)級增長，電力系統(tǒng)的可靠性與電力設(shè)備的安全穩(wěn)定息息相關(guān)。當(dāng)電力設(shè)備產(chǎn)生故障時，則會對工作、生活造成影響[1-2]。除此之外，把工程原理可靠性和電力系統(tǒng)的實(shí)際問題相結(jié)合，對目前電力系統(tǒng)的狀態(tài)作出準(zhǔn)確評估，對于電力設(shè)備的及時檢修和更換尤為關(guān)鍵。因此，煤礦電力設(shè)備的可靠性就得到研究人員的廣泛關(guān)注。

1 變壓器帶負(fù)載開關(guān)在工作運(yùn)行中的常見問題

采用分接開關(guān)的帶負(fù)載變壓器作為一種供電動態(tài)裝置，需要源源不斷的動作并且對負(fù)載進(jìn)行電流切斷，切斷動作次數(shù)相對頻繁。由于變壓器帶負(fù)載開關(guān)的制造工藝、運(yùn)行、使用、安裝、維護(hù)使用不當(dāng)?shù)仍颍豢杀苊饨o變壓器的運(yùn)行增加過量負(fù)擔(dān)，進(jìn)而影響了設(shè)備運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。所以帶負(fù)載開關(guān)的變壓器在使用過程中需要考慮到負(fù)載電流的穩(wěn)定性，并且在切換分接線路中具有不錯的斷弧性能。

為防止變壓器帶負(fù)載開關(guān)在正常運(yùn)行的過程中出現(xiàn)問題，很多大用電量的煤炭企業(yè)不僅對節(jié)約能源廣泛關(guān)注，并且在變壓器運(yùn)行方面做出大量工作。電力變壓器工作效率低下主要表現(xiàn)在以下幾個方面：第一，在公用變電站（見圖1）或者普通用戶的配電室內(nèi)，通常有且只有一臺變壓器運(yùn)行，并沒有配置備用變壓器，而且該變壓器通常性能低下，穩(wěn)定性不高。第二，對帶負(fù)載變壓器調(diào)整壓力次數(shù)太頻繁，會導(dǎo)致變壓器觸頭磨損過高，觸頭污染嚴(yán)重，負(fù)載的電流增大，使得彈簧性能變差。第三，變壓器的分接選擇器以及選擇開關(guān)支架的彎曲變形導(dǎo)致變壓器的繞組電流過高，分線控制交換無法正常進(jìn)行，造成內(nèi)部放電現(xiàn)象產(chǎn)生。第四，變壓器的急劇發(fā)熱，使得觸頭表面產(chǎn)生變形和腐蝕，嚴(yán)重的導(dǎo)致惡性循環(huán)，甚至負(fù)載開關(guān)的損壞。

圖1 變電站實(shí)物圖

2 帶負(fù)載變壓器減小損耗的處理方法

變壓器的運(yùn)行需要依靠電磁感應(yīng)，通過在同頻率的連個電感繞組的不停變換，使得交流電流和交流電壓不斷產(chǎn)生。在實(shí)際應(yīng)用中，由于需要考慮到制造工藝的質(zhì)量、安裝、運(yùn)輸以及維護(hù)等影響，比如變壓器自身的缺陷，或者受到外部環(huán)境的影響，或者受到變壓器本身散熱條件限制，或者受到用電環(huán)境的限制以及變壓器負(fù)載過大，帶負(fù)載變壓器的升溫過快也會間接導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行。

根據(jù)GB/T13462 的標(biāo)準(zhǔn)，對帶負(fù)載變壓器的容量進(jìn)行詳細(xì)計算，負(fù)載電荷功率為35 000 kW，采用兩組繞組式變壓器，且兩個負(fù)載系數(shù)是：PK1=50.4%，PK2=53.8%，接近最佳運(yùn)行點(diǎn)，并且在安全系數(shù)范圍內(nèi)。

3 變壓器帶負(fù)載開關(guān)的選擇

對于變壓器帶負(fù)載開關(guān)應(yīng)當(dāng)如何選擇，需要考慮的因素包括其本身性能、容量、負(fù)載電荷、數(shù)量。在正常運(yùn)行過程中，需要考慮到經(jīng)濟(jì)性和安全性兩方面，通過合理的補(bǔ)償措施，企業(yè)獲得更高的效益。選擇和使用變壓器需要注意二次輸變電壓的影響，應(yīng)當(dāng)選擇合適的安全變壓比和開關(guān)分頭，滿足生產(chǎn)對電壓的需求。

雖然在調(diào)整變壓的過程中需要不斷切斷負(fù)荷電流，且每一次切換都需要觸頭可靠接觸，接觸面積和壓力滿足通過負(fù)荷電流的要求。變壓器盡量要選擇損耗低、功耗小，避免負(fù)載出現(xiàn)過載運(yùn)行，通過采用循環(huán)通風(fēng)結(jié)構(gòu)，減小高負(fù)載運(yùn)行時產(chǎn)生的溫升。變壓器運(yùn)行中若是出現(xiàn)溫度異常，則會導(dǎo)致老化加快，直接對設(shè)備使用壽命造成影響，并且直接威脅到居民的用電安全。所以，在帶負(fù)載變壓器使用過程中要定時檢修、測試開關(guān)性能、隨時監(jiān)視電壓的變化，觸頭是否接觸良好。當(dāng)開關(guān)電阻出現(xiàn)松動狀態(tài)和斷開狀態(tài)時，可能整個變壓器無法正常使用，如果在電阻損壞的狀態(tài)下依舊使用，會造成接觸的觸頭斷裂，危害到使用的安全。變壓器帶負(fù)載開關(guān)分接示意圖如圖2 所示。

圖2 變壓器帶負(fù)載開關(guān)分接示意圖

4 加強(qiáng)過渡電阻的措施

為了提升變壓器帶負(fù)載開關(guān)的質(zhì)量，應(yīng)采取以下措施：

1）由于變壓器帶負(fù)載是系統(tǒng)中的核心設(shè)備，因此對其進(jìn)行定期檢修是十分必要的，對于過渡電阻線材是否受損、是否緊固均需要定期檢查。

2）注意變壓器使用壽命問題，是否出現(xiàn)老化狀態(tài)，是否因為材質(zhì)受損設(shè)備無法繼續(xù)使用。

3）在使用過程中要嚴(yán)格按照規(guī)章制度操作和執(zhí)行，禁止出現(xiàn)電流過大狀態(tài)下的開關(guān)切換狀況。

4）當(dāng)變壓器帶負(fù)載開關(guān)出現(xiàn)機(jī)械卡死、傳動有誤、松動、限位失靈等情況時，必須檢查過渡電阻。變壓器帶負(fù)載開關(guān)過渡電路如圖3 所示。

圖3 變壓器帶負(fù)載開關(guān)過渡電路

除上述之外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對變壓器運(yùn)行安全的檢修，檢查內(nèi)容要嚴(yán)格按照規(guī)程要求執(zhí)行，不能超過負(fù)荷長期運(yùn)行。對于變壓器帶負(fù)載開關(guān)而言，在調(diào)整電壓的過程中不能隨意切斷負(fù)荷電流，并且要求觸頭的接觸必須要牢固可靠，并且，接觸面積和壓力都能滿足通過負(fù)荷電流的安全值[3-5]。

5 結(jié)語

帶負(fù)載變壓器作為核心設(shè)備，在使用過程中的安全可靠性非常重要。由于長期運(yùn)行過程中，會受到設(shè)備老化、檢修以及自身運(yùn)行過程中的電壓過高、負(fù)載電荷惡化等運(yùn)行條件的影響，會引發(fā)事故或造成隱患。面對上述問題，應(yīng)當(dāng)及時采取有針對性的措施來防止事故和隱患的產(chǎn)生，定時對帶負(fù)載變壓器狀態(tài)進(jìn)行檢修，減少盲目停電帶來的經(jīng)濟(jì)損失，結(jié)合檢修試驗對開關(guān)各個擋位多旋轉(zhuǎn)扭動多次，并去除油污和氧化膜的影響，使得變壓器觸電接觸良好。除此之外，加強(qiáng)對變壓器使用過程的管理，嚴(yán)格按照規(guī)章制度使用，對設(shè)計、選型、安裝、運(yùn)行維護(hù)等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量把控，及時消除隱患及產(chǎn)品本身缺陷，保證設(shè)備質(zhì)量，提升帶負(fù)載變壓器的安全使用性。