王德文

（中國(guó)葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，湖北 宜昌 443002）

0 引 言

35 kV變壓器被廣泛應(yīng)用于電力企業(yè)，并且起到了非常關(guān)鍵的作用。有載分接開(kāi)關(guān)對(duì)變壓器有著非常重要的影響。有載分接開(kāi)關(guān)在實(shí)際使用中不僅可以有效提高35 kV變壓器所承受電壓的穩(wěn)定性，而且具備聯(lián)絡(luò)電網(wǎng)、改善功率分配等功能。因此，以35 kV變壓器有載分接開(kāi)關(guān)為主體，對(duì)其工作原理、基本結(jié)構(gòu)、日常維護(hù)以及故障檢修等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)闡述，以期為相關(guān)工作人員提供參考。

1 基本概述

1.1 工作原理

有載分接開(kāi)關(guān)主要是指35 kV變壓器處于勵(lì)磁狀態(tài)或者負(fù)載狀態(tài)時(shí)能夠自動(dòng)完成變壓器分接和調(diào)整的開(kāi)關(guān)裝置，其基本原理是由變壓器引出幾個(gè)不同的分支接頭，在確保該變壓器內(nèi)負(fù)載電流保持正常運(yùn)行的前提下將負(fù)載電流在分接頭之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且通過(guò)這種方式將匝數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電壓比的基本目標(biāo)[1]。工作人員在使用有載分接開(kāi)關(guān)作為35 kV變壓器的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)時(shí)，需要滿(mǎn)足兩個(gè)前提條件。第一，使用有載分接開(kāi)關(guān)進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)的過(guò)程中，需要確保負(fù)載電流始終處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。第二，開(kāi)關(guān)切換時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)接頭短路的情況。

1.2 基本結(jié)構(gòu)

目前，市場(chǎng)上比較常見(jiàn)的有載分接開(kāi)關(guān)均是由切換開(kāi)關(guān)、分接選擇器以及操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成。第一，切換開(kāi)關(guān)。切換開(kāi)關(guān)的主要作用是承擔(dān)負(fù)載電流，其切換的速度非常迅速。由于切換開(kāi)關(guān)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生電弧，進(jìn)而對(duì)油質(zhì)產(chǎn)生一定負(fù)面影響，因此工作人員在安裝切換開(kāi)關(guān)時(shí)，需要盡可能地將其進(jìn)行獨(dú)立安裝。通過(guò)絕緣筒與油質(zhì)進(jìn)行隔離，避免出現(xiàn)油質(zhì)劣化的情況發(fā)生。第二，分接選擇器。該部分的主要作用是承擔(dān)連續(xù)負(fù)載。同時(shí)，分接選擇器還需要按照一定順序?qū)π枰M(jìn)行切換的分接頭進(jìn)行接通。第三，操作機(jī)構(gòu)。操作機(jī)構(gòu)主要是指開(kāi)關(guān)運(yùn)行的主要?jiǎng)恿υO(shè)備。操作機(jī)構(gòu)還包括安全聯(lián)鎖裝置、計(jì)數(shù)器、限位裝置、指示器及信號(hào)器等。操作機(jī)構(gòu)通常被安裝在35 kV變壓器內(nèi)油箱的外壁上，以保障開(kāi)關(guān)運(yùn)行的安全性[2]。有載分接開(kāi)關(guān)在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)論任何組成結(jié)構(gòu)出現(xiàn)故障都會(huì)影響整個(gè)開(kāi)關(guān)的變壓切換效果，因此工作人員需要對(duì)這些開(kāi)關(guān)組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行日常維護(hù)和定期檢查，以確保該開(kāi)關(guān)在35 kV變壓器內(nèi)的應(yīng)用效果。

2 日常維護(hù)

做好日常維護(hù)工作可以顯著降低35 kV變壓器內(nèi)開(kāi)關(guān)發(fā)生故障的概率，因此工作人員需要高度重視變壓器等相關(guān)機(jī)械設(shè)備的日常維護(hù)工作。第一，日常維護(hù)。日常維護(hù)主要是指工作人員每日都需要對(duì)機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面檢查，其主要檢查的內(nèi)容范圍較廣。檢查作業(yè)也是一些常規(guī)性的項(xiàng)目。第二，定期維護(hù)。日常維護(hù)相對(duì)應(yīng)的是定期維護(hù)。定期維護(hù)主要是針對(duì)機(jī)械設(shè)備中容易發(fā)生故障或者重要性較高的構(gòu)件進(jìn)行的。由于定期檢查的復(fù)雜性較高，且所需支付的成本也相對(duì)較高，因此工作人員可以有針對(duì)性地對(duì)這些機(jī)械設(shè)備中比較重要的構(gòu)件進(jìn)行定期維護(hù)。通過(guò)這種方式不僅可以顯著降低35 kV變壓器開(kāi)關(guān)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障問(wèn)題的概率，而且可以有效降低維護(hù)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[3]。目前，市場(chǎng)上很多電力企業(yè)都是根據(jù)自身企業(yè)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)條件將兩種維護(hù)方法相互結(jié)合使用，不僅提高了日常維護(hù)效率，而且保障了企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 故障檢修

3.1 油位異常

3.1.1 故障原因

造成35 kV變壓器出現(xiàn)油位異常的原因主要是密封膠墊出現(xiàn)不同程度的破損。如果膠墊在安裝時(shí)未能按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行準(zhǔn)確地定位，出現(xiàn)少許的位置偏差，將很容易在后續(xù)的使用中因破損或者移位而失去原有的密封效果，導(dǎo)致35 kV變壓器的油位與開(kāi)關(guān)中所顯示的油位存在一定數(shù)值誤差。在二者相互滲透的作用下，高油位油箱內(nèi)的油質(zhì)會(huì)自動(dòng)向低油位的油箱進(jìn)行緩慢流動(dòng)，從而出現(xiàn)油位異常的情況。

3.1.2 解決措施

對(duì)于油位異常的故障，工作人員可以采取以下步驟進(jìn)行有效解決。第一，將出現(xiàn)破損的膠墊進(jìn)行拆除，然后準(zhǔn)備統(tǒng)一規(guī)格型號(hào)的膠墊作為備用；第二，工作人員在更換膠墊前，應(yīng)將開(kāi)關(guān)密封面上的灰塵和雜物進(jìn)行清除，然后將膠墊平鋪至法蘭上；第三，相鄰的法蘭之間需要保持一定距離的間隙；第四，工作人員需要根據(jù)開(kāi)關(guān)預(yù)制高度對(duì)開(kāi)關(guān)的具體安裝位置進(jìn)行判斷。通常，開(kāi)關(guān)的預(yù)制高度在5～15 mm范圍；第五，通過(guò)專(zhuān)業(yè)的吊具將開(kāi)關(guān)與法蘭進(jìn)行對(duì)接，并且使用9個(gè)六角螺絲對(duì)二者進(jìn)行固定；第六，為進(jìn)一步提高開(kāi)關(guān)與膠墊之間的緊密性，工作人員還可以對(duì)二者相連接的部位進(jìn)行注油處理，靜置約10 min左右對(duì)其進(jìn)行觀察，若接口處并未出現(xiàn)滲油等類(lèi)似現(xiàn)象，則可以確定膠墊安裝作業(yè)完成[4]。

3.2 局部溫度過(guò)高

3.2.1 故障原因

造成35 kV變壓器出現(xiàn)局部溫度過(guò)高等故障問(wèn)題的主要原因通常有以下4點(diǎn)。第一，開(kāi)關(guān)出現(xiàn)接觸不良的情況；第二，電路接觸不良；第三，導(dǎo)線(xiàn)焊接不良；第四，35 kV變壓器內(nèi)部鐵芯出現(xiàn)局部短路。工作人員可以對(duì)變壓器內(nèi)的氣體濃度進(jìn)行測(cè)定，得到二氧化碳?xì)怏w濃度與一氧化碳?xì)怏w濃度的比值為5.93。由于5.93介于3～7，需要對(duì)局部過(guò)高溫度進(jìn)行測(cè)定。若局部過(guò)高溫度在700～1 000 ℃，則可以判斷出該故障產(chǎn)生的熱量主要來(lái)自于分接開(kāi)關(guān)接觸不良、夾件螺絲松動(dòng)或接頭焊接不良、渦流引起銅過(guò)熱、鐵芯漏磁、局部短路、層間絕緣不良及鐵芯多點(diǎn)接地等。

3.2.2 解決措施

工作人員還可以通過(guò)對(duì)該35 kV變壓器進(jìn)行紅外測(cè)溫、絕緣電阻測(cè)定及直流電阻測(cè)定等方式來(lái)有效地排除一些潛在的非故障因素，然后再有針對(duì)性地對(duì)該35 kV變壓器以及其所使用的開(kāi)關(guān)采取相應(yīng)的解決措施。第一，工作人員應(yīng)先對(duì)開(kāi)關(guān)的接觸點(diǎn)進(jìn)行處理，通過(guò)更換或者修復(fù)的方式恢復(fù)接觸點(diǎn)零件的正常性能，并在安裝完成后對(duì)該零件進(jìn)行加固處理，提高其在實(shí)際應(yīng)用中的穩(wěn)定性；第二，檢測(cè)開(kāi)關(guān)與35 kV變壓器之間連接處的密封性，確保其密封性能良好；第三，將35 kV變壓器的鐘罩進(jìn)行拆除，對(duì)鐵芯內(nèi)的絕緣電阻進(jìn)行阻值測(cè)定，并根據(jù)所測(cè)定阻值的大小來(lái)確定出現(xiàn)局部溫度升高故障的具體位置。同時(shí)，以此為依據(jù)判斷出35 kV變壓器內(nèi)殘留有極小體積的硅片和鋼片等構(gòu)件。工作人員只需要合理地利用電磁場(chǎng)和油質(zhì)循環(huán)的作用力將位于油箱底部狹小縫隙中的硅片和鋼片進(jìn)行吸附，然后在鐵芯部位形成一種由硅片和鋼片組合而成的具有較強(qiáng)流動(dòng)性的介質(zhì)，從而有效地解決了因硅片和鋼片的在油箱底部鐵芯處所產(chǎn)生的局部溫度過(guò)高的故障問(wèn)題。

3.3 接觸不良

3.3.1 故障原因

客觀上，有載分接開(kāi)關(guān)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常會(huì)因?yàn)槭褂媚晗捱^(guò)于久遠(yuǎn)而出現(xiàn)接觸不良的問(wèn)題，對(duì)該35 kV變壓器的應(yīng)用效果產(chǎn)生了一定不良影響。究其原因在于使用有載分接開(kāi)關(guān)時(shí)，工作人員常在較短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行多次調(diào)壓，使得開(kāi)關(guān)內(nèi)的觸頭出現(xiàn)不同程度的磨損，導(dǎo)致開(kāi)關(guān)內(nèi)彈簧出現(xiàn)彈性下降等問(wèn)題，最終導(dǎo)致開(kāi)關(guān)內(nèi)無(wú)論是動(dòng)態(tài)彈簧還是靜態(tài)彈簧都出現(xiàn)不同程度的壓力降低和電阻增大。開(kāi)關(guān)兩端的觸頭進(jìn)行相互接觸時(shí)，常常因熱量過(guò)高而導(dǎo)致氧化腐蝕或者機(jī)械變形等現(xiàn)象，最終造成開(kāi)關(guān)受到損害而無(wú)法正常運(yùn)行。

3.3.2 解決措施

對(duì)于開(kāi)關(guān)內(nèi)觸頭之間出現(xiàn)的接觸不良的問(wèn)題，工作人員可以采取以下步驟進(jìn)行解決。第一，先將開(kāi)關(guān)面板進(jìn)行拆卸，然后使用砂紙將開(kāi)關(guān)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)彈簧和靜態(tài)彈簧的觸頭進(jìn)行打磨；第二，完成觸頭打磨作業(yè)后，工作人員可以針對(duì)35 kV變壓器的開(kāi)關(guān)按照一定順序進(jìn)行檔位調(diào)整，從1檔位依次調(diào)至7檔位，或者從7檔位依次調(diào)至1檔位；第三，工作人員完成調(diào)檔后，可以通過(guò)觀察開(kāi)關(guān)調(diào)檔的過(guò)程中是否出現(xiàn)接觸不良的情況來(lái)判斷這一問(wèn)題是否得到解決。若仍然存在接觸不良的問(wèn)題，工作人員可以根據(jù)實(shí)際情況，適當(dāng)?shù)剡x擇重復(fù)上述步驟，直至開(kāi)關(guān)觸頭接觸不良的故障完全消失為止[5]。

3.4 卡檔故障

3.4.1 故障原因

卡檔故障也是有載分接開(kāi)關(guān)在35 kV變壓器中實(shí)際應(yīng)用時(shí)比較常見(jiàn)的一種故障形式。造成這種故障的主要原因是開(kāi)關(guān)內(nèi)出現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的大電流流通，對(duì)35 kV變壓器油箱內(nèi)的油質(zhì)產(chǎn)生了物理反應(yīng)，導(dǎo)致油質(zhì)在較短的時(shí)間內(nèi)因快速分解而產(chǎn)生大量氣體。由于35 kV變壓器內(nèi)的安全裝置的密封性能較強(qiáng)，因此這些氣體無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)排出變壓器，很容易造成變壓器內(nèi)壓力過(guò)大而出現(xiàn)卡檔故障。

3.4.2 解決措施

針對(duì)35 kV變壓器的卡檔故障，工作人員也制定了相應(yīng)地解決策略。第一，工作人員需要先對(duì)出現(xiàn)卡檔故障的變壓器進(jìn)行過(guò)渡性能的測(cè)定，并對(duì)最終測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析；第二，根據(jù)變壓器測(cè)定的過(guò)渡性結(jié)果對(duì)一些使用年限較為久遠(yuǎn)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行斷點(diǎn)切換，并根據(jù)變壓器涉及的接觸時(shí)間和切換時(shí)間等相關(guān)參數(shù)信息對(duì)其使用性能進(jìn)行判斷[6]；第三，結(jié)合上述測(cè)試結(jié)果對(duì)35 kV變壓器開(kāi)關(guān)內(nèi)的主彈簧、爪卡以及復(fù)位彈簧等進(jìn)行檢查，同時(shí)對(duì)調(diào)檔相關(guān)的重要零件的基本使用性能進(jìn)行檢查。若這些構(gòu)件出現(xiàn)不同程度的變形或者斷裂，工作人員可以對(duì)其進(jìn)行更換或者修復(fù)，以在較短時(shí)間內(nèi)有效地解決35 kV變壓器卡檔故障。

4 結(jié) 論

雖然目前國(guó)內(nèi)仍然存在很多變電企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)不同類(lèi)型的35 kV變壓器開(kāi)關(guān)故障，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，相關(guān)技術(shù)人員一定會(huì)對(duì)有載分接開(kāi)關(guān)的使用性能進(jìn)行不斷地改善和優(yōu)化。