李世斌，胡金東，王 健

（南寧鐵路局南寧供電段，1.工程師；2.助理工程師 ，廣西 南寧 530003）

增壓變是一種可以調(diào)整線路電壓的變壓器。南昆線使用的是電氣化鐵道專用自耦有載增壓變壓器，它串聯(lián)接入27.5 kV母線，通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)變換檔位調(diào)整增壓變線圈繞組匝數(shù)，在不切斷負(fù)荷電流的情況下輸出不低于母線額定值的電壓，確保母線電壓的穩(wěn)定，提高接觸網(wǎng)末端電壓水平。

南昆線牽引變電所于2004年引入增壓變，對(duì)提高接觸網(wǎng)線路末端電壓取得了良好的效果，使運(yùn)輸能力增加了20%。但由于電氣化鐵路固有的沖擊性負(fù)荷特性，造成增壓變多次發(fā)生增壓變噴油、主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的故障，導(dǎo)致全所停電。如因增壓變故障退出運(yùn)行，直接影響南昆線百威段供電能力，間接影響南昆線運(yùn)輸秩序，由此造成的間接運(yùn)輸損失無(wú)法估計(jì)。為此，必須采取有力措施，增強(qiáng)增壓變運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，保證鐵路運(yùn)輸安全有序。

1 增壓變運(yùn)行存在的主要問(wèn)題

1.1 絕緣油碳化嚴(yán)重［1］

1.1.1 碳化原因 由于電氣化鐵路固有的負(fù)荷特性，線路電壓波動(dòng)較大，造成增壓變分接開(kāi)關(guān)運(yùn)行工況十分惡劣。如南昆線田林、平林變電所增壓變分接開(kāi)關(guān)每天動(dòng)作次數(shù)最多時(shí)超過(guò)100次，而且都是在大電流條件下切換分接開(kāi)關(guān)。由于分接開(kāi)關(guān)切換中變壓器油起熄滅電弧和絕緣的作用，每次切換后變壓器油會(huì)產(chǎn)生分解物和部分游離碳而導(dǎo)致變壓器油劣化。對(duì)平林變電所吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，分接開(kāi)關(guān)絕緣筒內(nèi)外、主絕緣均粘附有游離碳，有載分接開(kāi)關(guān)箱體底部沉淀大量黑色碳粉（見(jiàn)圖1）。

1.1.2 碳化危害 變壓器油中的游離炭降低了絕緣油的性能，當(dāng)產(chǎn)生的電弧擊穿絕緣油，使絕緣油受熱分解大量氣體氣壓，致使增壓變有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)的防爆蓋在氣壓作用下，飛離增壓變本體而釋放壓力造成噴油事故。

南昆線運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，增壓變分接開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)越頻繁，變壓器絕緣油碳化就越嚴(yán)重，檢修周期就越短。而每次檢修需全所停電倒閘才能使增壓變投退，并需用2天時(shí)間進(jìn)行檢修，無(wú)論是全所停電倒閘，還是在檢修的2天當(dāng)中，均需對(duì)列車運(yùn)行對(duì)數(shù)進(jìn)行限制，嚴(yán)重地影響了南昆線運(yùn)輸生產(chǎn)秩序和效率。

1.2 主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)［2］

1.2.1誤動(dòng)原因 主變差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主要保護(hù)手段。基本原理是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流出電流的差，在保護(hù)區(qū)內(nèi)故障，差動(dòng)回路中的電流值大于整定值，差動(dòng)保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，而在保護(hù)區(qū)外故障，主變差動(dòng)保護(hù)則不應(yīng)動(dòng)作，其保護(hù)范圍為變壓器本體、各側(cè)引線和套管。而南昆線增壓變直接串接在主變低壓側(cè)及高壓室母線之間，處于差動(dòng)保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，增壓變?cè)谝韵?種運(yùn)行狀態(tài)下都可能引起主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

1）當(dāng)增壓變投入和分接開(kāi)關(guān)切換調(diào)壓時(shí)，短時(shí)產(chǎn)生大量的勵(lì)磁涌流流入主變差動(dòng)保護(hù)回路，造成不平衡電流增大，導(dǎo)致變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

2）當(dāng)增壓變本體故障如繞組匝間短路、單相接地等故障時(shí)，無(wú)斷路器保護(hù)可以直接切除故障增壓變，則只能動(dòng)作到主變側(cè)，造成主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，擴(kuò)大了事故范圍。

3）當(dāng)增壓變分接開(kāi)關(guān)帶負(fù)荷調(diào)壓時(shí)，產(chǎn)生的大量游離碳在電場(chǎng)的作用下吸附在有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)的主絕緣上，從而使有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)與增壓變外殼瞬時(shí)短路，造成主變低壓側(cè)短路接地觸發(fā)主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

1.2.2 誤動(dòng)危害 南昆線在增壓變運(yùn)行初期，多次出現(xiàn)由于增壓變引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作造成全所停電的情況，直接影響了南昆線的運(yùn)輸秩序，被鐵路局定性為B類行車事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 解決措施

2.1 解決碳化嚴(yán)重問(wèn)題［3］

2.1.1 加裝在線濾油設(shè)備 為減少增壓變分接開(kāi)關(guān)油室中的游離碳，對(duì)增壓變進(jìn)行加裝在線濾油設(shè)備，以及時(shí)消除絕緣油中的游離炭，保持絕緣油性能，從而達(dá)到減少設(shè)備故障、延長(zhǎng)檢修周期，減少對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)影響的目的。

在線濾油裝置就是在變壓器運(yùn)行中對(duì)變壓器有載分接開(kāi)關(guān)內(nèi)的變壓器油進(jìn)行帶電過(guò)濾的裝置，可以在線對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)內(nèi)的變壓器油進(jìn)行過(guò)濾，使變壓器油性能得到改善。根據(jù)南昆線增壓變分接開(kāi)關(guān)的不同型號(hào)，在線濾油設(shè)備選擇ZXJY-X型。ZXJY-X型在線濾油裝置為2級(jí)過(guò)濾，前級(jí)除去游離碳等雜質(zhì)，后級(jí)除去水分，對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)絕緣油進(jìn)行循環(huán)過(guò)濾。該裝置具有手動(dòng)、自動(dòng)、定時(shí)啟動(dòng)、工作時(shí)間設(shè)定等功能；并具有動(dòng)作次數(shù)記錄、維護(hù)報(bào)警等多種功能，可實(shí)現(xiàn)全天候無(wú)人監(jiān)控自動(dòng)工作。在南昆線百色、田林、平林、龍廣變電所增壓變上安裝ZXJY-1型，冊(cè)亨變電所增壓變上安裝ZXJY-2型。在線濾油裝置采取壁掛式安裝在增壓變主體上。

2.1.2 實(shí)施效果 針對(duì)南昆線增壓變運(yùn)行情況，加裝在線濾油裝置方案首先在分接開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)最多的變電所實(shí)施，在對(duì)增壓變進(jìn)行技術(shù)改造，安裝、調(diào)試在線濾油設(shè)備，運(yùn)行3個(gè)月后觀察，設(shè)備無(wú)異常，化驗(yàn)絕緣油各項(xiàng)指標(biāo)正常，確認(rèn)設(shè)備可以長(zhǎng)期投入運(yùn)行。在線濾油裝置運(yùn)行前后油樣對(duì)比見(jiàn)圖2。

該設(shè)備能有效地去除增壓變分接開(kāi)關(guān)油室中的游離碳及金屬微粒，并吸收絕緣油中的水分，提高了絕緣油的絕緣性能，確保變壓器油的擊穿電壓和使用壽命。2006年至2007年共發(fā)生增壓變噴油事故3次，2008年以后杜絕了增壓變噴油事故。絕緣油絕緣性能保持良好，則可以大大減少增壓變檢修次數(shù)，2008年增壓變?yōu)V油吊芯35次，2010年僅13次，減少22次，減少了增壓變退出時(shí)間，延長(zhǎng)了檢修周期，保證了增壓變穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

2.2 解決差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)問(wèn)題［4］

2.2.1 改變主變差動(dòng)保護(hù)回路 要消除增壓變對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)回路的影響，主要是消除增壓變產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的影響。在加入增壓變條件下增大主變差動(dòng)保護(hù)整定值方案仍不成熟，不僅不能避免保護(hù)誤動(dòng)，而且主變故障發(fā)生時(shí)保護(hù)可能不能及時(shí)反應(yīng)，造成嚴(yán)重后果。

從保護(hù)差動(dòng)保護(hù)回路測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)源看，現(xiàn)有主變差動(dòng)回路保護(hù)低壓側(cè)電流取樣，來(lái)自于母線上電流互感器，如果改變差動(dòng)保護(hù)27.5 kV側(cè)流互接線形式，在增壓變與主變低壓側(cè)軟母線之間增加2臺(tái)流互，專用于主變差動(dòng)27.5 kV電流采樣，從而改變主變差動(dòng)回路保護(hù)范圍，使主變差動(dòng)保護(hù)范圍調(diào)整到增壓變和主變之間的母線，基本減去增壓變對(duì)主變差動(dòng)保護(hù)的影響。在27.5 kV側(cè)增加流互的這種方案簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，有較高的可靠性、實(shí)踐性。改造后流互安裝如示圖3所示。

圖3 差動(dòng)保護(hù)改造新流互安裝示意圖

2.2.2 實(shí)施效果 在增壓變與主變低壓側(cè)軟母線之間加裝2臺(tái)電流互感器，并重新敷設(shè)主變差動(dòng)保護(hù)回路。該方案消除了增壓變投退時(shí)產(chǎn)生大量勵(lì)磁涌流，以及增壓變本體故障對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)回路的影響，差動(dòng)保護(hù)回路改造后明顯提高了增壓變運(yùn)行的穩(wěn)定性，沒(méi)有再發(fā)生由于增壓變故障引起主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，減少了全所停電時(shí)間，達(dá)到預(yù)期效果。2006年至2007年主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)共10次（百色2次，田林4次，平林3次，龍廣1次），2008年以后沒(méi)有發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。運(yùn)行結(jié)果表明，該方案實(shí)施的效果十分明顯，減少了增壓變對(duì)運(yùn)輸生產(chǎn)的影響。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)南昆線增壓變?cè)谶\(yùn)行4年中所暴露出來(lái)的問(wèn)題，通過(guò)采取上述方案實(shí)施后，增壓變運(yùn)行狀況明顯趨于穩(wěn)定，有效地解決了絕緣油碳化嚴(yán)重、增壓變噴油、主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)等問(wèn)題。不僅延長(zhǎng)了檢修周期，還為應(yīng)用于電氣化鐵路中的增壓變運(yùn)行、檢修管理積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，有力地保證了南昆線的正常運(yùn)輸，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］張鵬，馮斌，付高先等.變壓器有載分接開(kāi)關(guān)在線濾油裝置的應(yīng)用與運(yùn)行維護(hù)［J］.變壓器，2007（4）.

［2］陳海軍.電力牽引供變電技術(shù)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

［3］劉先勇，李磊民.有載分接開(kāi)關(guān)在線凈油技術(shù)研究［J］.高壓電器，2005（2）.

［4］陶乃彬.電氣化鐵道供變電技術(shù)（二次系統(tǒng)）［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.