蔣益進(jìn)，彭德勝

(廣西桂能科技發(fā)展有限公司，廣西 南寧 530007)

一起無勵(lì)磁分接開關(guān)故障的診斷和分析

蔣益進(jìn)，彭德勝

(廣西桂能科技發(fā)展有限公司，廣西 南寧 530007)

介紹了一起變壓器高壓側(cè)繞組的直流電阻值異常事件。通過分析變壓器無勵(lì)磁分接開關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及吊罩檢查結(jié)果，得出該異常是由無勵(lì)磁分接開關(guān)動(dòng)觸頭受力不均導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭之間接觸不良產(chǎn)生的，提出了針對(duì)性的預(yù)防措施，為今后帶無勵(lì)磁分接開關(guān)變壓器的運(yùn)行及維護(hù)提供借鑒。

變壓器；直流電阻值；無勵(lì)磁分接開關(guān)；動(dòng)靜觸頭

0 引言

變壓器通常由有載分接開關(guān)或無勵(lì)磁分接開關(guān)(無載調(diào)壓方式)進(jìn)行調(diào)壓。無勵(lì)磁分接開關(guān)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，被廣泛應(yīng)用于變壓器中。但無勵(lì)磁分接開關(guān)因自身結(jié)構(gòu)問題，導(dǎo)致其易出現(xiàn)故障，影響變壓器工作的穩(wěn)定性。

某變壓器由3臺(tái)DFP-240000/500型單相變壓器聯(lián)結(jié)而成，由無勵(lì)磁分接開關(guān)調(diào)壓。在某次預(yù)防性試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)該變壓器C相高壓側(cè)繞組的直流電阻值異常。在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)備結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析后，做出故障的診斷和處理，為以后相似問題的預(yù)判和處理提供了經(jīng)驗(yàn)和依據(jù)。

1 電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

2014年5月，應(yīng)電廠要求對(duì)上述變壓器進(jìn)行預(yù)防性電氣試驗(yàn)。在第1次測(cè)量中發(fā)現(xiàn)變壓器C相高壓側(cè)第Ⅲ檔繞組的直流電阻值明顯大于其他檔的直流電阻值，而Ⅰ，Ⅱ，Ⅳ及Ⅴ等檔繞組的直流電阻值呈遞減分布。在反復(fù)操作無勵(lì)磁分接開關(guān)后，第2次測(cè)量的直流電阻值恢復(fù)正常，且與其他檔位的直流電阻值呈遞減分布。變壓器C相高壓側(cè)繞組直流電阻的測(cè)量數(shù)據(jù)與2013年數(shù)據(jù)的互差如表1所示。

分析表1數(shù)據(jù)可知，第Ⅲ檔繞組直流電阻值的第1次測(cè)量值與2013年的值對(duì)比互差為17 %，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》的要求(小于2 %)。在反復(fù)操作無勵(lì)磁分接開關(guān)后，該檔繞組的直流電阻值才恢復(fù)正常。由此初步推測(cè)無勵(lì)磁分接開關(guān)長期處在某個(gè)檔位上運(yùn)行，存在動(dòng)靜觸頭之間接觸不良的問題。由于試驗(yàn)電流只有20 A，遠(yuǎn)小于變壓器的額定電流，所以繞組的直流電阻值恢復(fù)正常并不能說明無勵(lì)磁分接開關(guān)本身不存在問題或者問題已經(jīng)解決，需對(duì)分接開關(guān)本體進(jìn)行檢查。

表1 2013-2014年C相高壓側(cè)繞組的直流電阻值

2 無勵(lì)磁分接開關(guān)檢查及處理

2.1 無勵(lì)磁分接開關(guān)電氣原理

無勵(lì)磁分接開關(guān)的電氣原理如圖1所示。圖中AX為單相變壓器的高壓繞組，繞組中編號(hào)為2-7的6個(gè)抽頭分別連接無勵(lì)磁分接開關(guān)中編號(hào)為A2-A7的接線柱。從A2逆時(shí)針開始到A7的2個(gè)接線柱之間分別對(duì)應(yīng)Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ及Ⅴ檔位。旋轉(zhuǎn)無勵(lì)磁分接開關(guān)外部的操作桿時(shí)，將帶動(dòng)圖1中的轉(zhuǎn)動(dòng)軸以控制動(dòng)觸頭在各個(gè)檔位之間切換。

圖1 無勵(lì)磁分接開關(guān)電氣原理

當(dāng)動(dòng)觸頭分別處在Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ及Ⅴ的位置時(shí)，變壓器一次繞組匝數(shù)遞減，相應(yīng)的高壓繞組直流電阻值也遞減。

2.2 開關(guān)狀況檢查

經(jīng)檢查，吊罩結(jié)果顯示無勵(lì)磁分接開關(guān)的故障點(diǎn)有以下幾個(gè)：

(1) 動(dòng)觸頭與靜觸頭之間的接觸面有放電燒毀的痕跡；

(2) 動(dòng)觸頭的3片接觸板的燒毀程度從上到下依次變大。

由以上2點(diǎn)可知，導(dǎo)致故障產(chǎn)生的原因是動(dòng)靜觸頭之間接觸不良且接觸面受力不均。

2.3 故障處理

對(duì)損壞的無勵(lì)磁分接開關(guān)進(jìn)行更換，并對(duì)變壓器進(jìn)行必要的電氣試驗(yàn)。維修后C相高壓側(cè)繞組的直流電阻值如表2所示，在試驗(yàn)電壓下的局放量為198 pC，其余試驗(yàn)的數(shù)據(jù)正常。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示繞組直流電阻值及局放量均滿足規(guī)程的要求，說明故障僅由無勵(lì)磁分接開關(guān)的接觸問題導(dǎo)致。

3 故障分析

動(dòng)靜觸頭之間接觸不良且接觸面受力不均的原因，主要有以下3點(diǎn)。

(1) 動(dòng)觸頭彈片彈力變小、變形及異常磨損。長時(shí)間投入運(yùn)行后，無勵(lì)磁分接開關(guān)的動(dòng)力傳導(dǎo)部件的性能會(huì)下降，如彈片彈性減小、壓力彈簧彈力減弱、傳動(dòng)軸磨損等。當(dāng)以上現(xiàn)象嚴(yán)重到一定程度時(shí)，會(huì)使得分接開關(guān)的動(dòng)觸頭變形及異常磨損，導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭之間接觸不良甚至產(chǎn)生縫隙。

表2 維修后C相高壓側(cè)繞組的直流電阻值

接觸不良的觸頭表面金屬與油中的某些有機(jī)成分反應(yīng)生成有機(jī)物，該有機(jī)物在銅質(zhì)或者銀質(zhì)觸頭表面形成穩(wěn)定的暗色絕緣薄膜。當(dāng)薄膜積累到一定厚度后，觸頭接觸點(diǎn)逐漸失去載流能力，導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭之間的接觸電阻變大，溫度上升；而溫度上升進(jìn)一步加快有機(jī)物的沉積，使絕緣薄膜變厚。

以上過程初期發(fā)展緩慢，導(dǎo)致接觸電阻增大和溫度升高難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)絕緣薄膜增大增厚到一定程度時(shí)，動(dòng)靜觸頭之間的接觸面會(huì)減小、電阻增大、壓差升高，導(dǎo)致觸頭及其周圍溫度急劇上升、油中異常氣體增多，觸頭間會(huì)發(fā)生閃絡(luò)現(xiàn)象。以上過程會(huì)在觸頭表面形成碳沉積，而在極端的情況下碳的生成物與動(dòng)靜觸頭粘連一體，引發(fā)機(jī)械故障，使分接開關(guān)甚至變壓器遭受毀滅性破壞。

(2) 動(dòng)觸頭長時(shí)間工作在一個(gè)檔位上。當(dāng)變壓器帶穩(wěn)定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，無論是無勵(lì)磁分接開關(guān)還是有載調(diào)壓開關(guān)，都有可能長時(shí)間固定在某一個(gè)檔位上工作。此時(shí)分接開關(guān)的動(dòng)靜觸頭之間因長期無相對(duì)摩擦運(yùn)動(dòng)，久而久之在表面形成絕緣薄膜。雖然薄膜的形成過程相對(duì)緩慢，但也是分接開關(guān)發(fā)生故障的一個(gè)潛在原因。

(3) 傳動(dòng)軸受力不均。受力不均勻使動(dòng)觸頭的位置角度在傳動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偏差。極限情況下，導(dǎo)致動(dòng)靜觸頭接觸時(shí)其金屬片單邊接觸或者部分接觸的缺陷。該缺陷使載流體變小、單體載流量增大。長時(shí)間運(yùn)行會(huì)使分接開關(guān)發(fā)熱、放電、損毀，破壞變壓器的正常運(yùn)行。

4 預(yù)防措施

變壓器分接開關(guān)故障的內(nèi)在原因是觸頭之間接觸不良，這會(huì)造成設(shè)備過熱、油溫過高、油色譜在線監(jiān)測(cè)儀報(bào)警等。為避免異?，F(xiàn)象的發(fā)生，可以通過以下幾點(diǎn)措施進(jìn)行預(yù)防。

(1) 在日常巡檢中，注意觀測(cè)變壓器油枕中的油有無變化、變壓器殼是否有過熱色斑，條件允許時(shí)可定期進(jìn)行紅外測(cè)溫監(jiān)控。

(2) 變壓器停電維護(hù)時(shí)，可對(duì)分接開關(guān)進(jìn)行循環(huán)換擋操作，以保持其操作順滑和觸頭間的清潔，檢查分接開關(guān)各檔位是否到位、指示針是否準(zhǔn)確。

(3) 變壓器進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，可通過繞組直流電阻值的測(cè)量、油色譜氣體分析等試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)分接開關(guān)接觸是否良好、有無發(fā)熱現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

分接開關(guān)問題是變壓器常見且嚴(yán)重的故障之一，可影響到變壓器甚至電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定。無勵(lì)磁分接開關(guān)的故障診斷分析方法和預(yù)防措施可以為運(yùn)行檢修人員提供經(jīng)驗(yàn)借鑒，保障維護(hù)變壓器長期安全運(yùn)行。

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2016-03-25；

2016-06-14。

蔣益進(jìn)(1982-)，男，工程師，主要從事電氣設(shè)備研究工作，email：daan_6@163.com。

彭德勝(1982-)，男，工程師，主要從事電氣設(shè)備研究工作。