王 超，朱宜東，陳克文，張 彥

（國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊 277101）

1 變壓器有載分接開關(guān)檢修的意義

有載分接開關(guān)是有載調(diào)壓變壓器中的可動部件，是維持其安全運(yùn)行的重點(diǎn)。借助有載分接開關(guān)的準(zhǔn)確動作，就能在減少電壓大幅度波動的基礎(chǔ)上，建立強(qiáng)制分配負(fù)荷潮流的控制模式，從而更好地評估設(shè)備的無功出力和有功出力，維持電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。隨著有載調(diào)壓變壓器數(shù)量的增多，電網(wǎng)中有載分接開關(guān)的故障也在增加，為此，要全面落實(shí)變壓器有載分接開關(guān)檢修工作，更好地提升電網(wǎng)調(diào)度的靈活性。在開展制造質(zhì)量、運(yùn)行情況以及檢修操作的過程中，要結(jié)合實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?。全面落?shí)狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)方案，為設(shè)備維修合理化、規(guī)范化以及科學(xué)化提供保障，減少隱患問題留存造成的不良影響，共同打造良好的作業(yè)環(huán)境，適應(yīng)電力系統(tǒng)高質(zhì)量、高可靠性運(yùn)行的基本要求[1]。

2 220 kV變壓器有載分接開關(guān)故障排除流程

為有效提升有載分接開關(guān)動作的可靠性，在故障排除工作中，要結(jié)合其運(yùn)行情況落實(shí)規(guī)范化作業(yè)方案，保證相關(guān)檢測內(nèi)容和排查環(huán)節(jié)更加貼合具體需求。

（1）220 kV 變壓器有載分接開關(guān)工作過程中，固體絕緣材料以及絕緣油長時間受到電場環(huán)境、溫度參數(shù)、濕度參數(shù)等因素的影響，難免會出現(xiàn)絕緣能力老化以及結(jié)構(gòu)損壞等問題，此時，滲入的絕緣油會產(chǎn)生兩種不同的溶解氣體，變壓器處于工作狀態(tài)下，滲入絕緣油產(chǎn)生的是正常工作裂解氣體和故障導(dǎo)致的裂解氣體，利用相應(yīng)氣體的判定就能初步設(shè)置相關(guān)的故障排除操作方案。

（2）要對油中溶解的氣體以及具體的擴(kuò)散過程進(jìn)行仿真分析，借助ReaxFF 力場對其構(gòu)建絕緣油模擬體系分子動力學(xué)模型，配合計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)分析環(huán)節(jié)完成溶解氣體擴(kuò)散的分析，并及時了解擴(kuò)散特性和擴(kuò)散機(jī)理，更好地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一分析和評估工作[2]。

（3）搭建對應(yīng)的試驗(yàn)分析平臺，為更好地模擬變壓器有載分接開關(guān)典型放電試驗(yàn)，搭建具體的變壓器有載分接開關(guān)礦物油絕緣氣隙局部放電特性物理模型，從而借助監(jiān)測平臺及時獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息和內(nèi)容，配合恒壓法實(shí)現(xiàn)實(shí)時試驗(yàn)分析評估，著重完成不同氣隙放電階段電信號以及油中溶解氣體含量的采樣分析工作，并結(jié)合采樣內(nèi)容總結(jié)具體的特征信息，更好地實(shí)現(xiàn)綜合評估。

（4）在完成故障狀態(tài)下油中溶解氣體診斷工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合獲取的數(shù)據(jù)信息繪制特征氣體診斷圖。

（5）設(shè)置無編碼比值診斷法診斷流程，主要是借助無編碼比值法針對變壓器有載分接開關(guān)電故障、熱故障開展評估和診斷，最大程度上保證分析環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性，也能提高診斷準(zhǔn)確率。

3 220 kV變壓器有載分接開關(guān)故障與排除方法

該變壓器以某地區(qū)220 kV 變電站主變有載分接開關(guān)為例，凌晨出現(xiàn)重瓦斯動作，隨即220 kV 側(cè)開關(guān)相繼跳閘，并且，主變處于失電狀態(tài)。在故障出現(xiàn)當(dāng)天，操作人員對主變設(shè)備進(jìn)行了調(diào)檔處理，在故障跳閘問題出現(xiàn)前，有載分接開關(guān)壓力釋放閥出現(xiàn)動作，而在跳閘問題出現(xiàn)后，有載分接開關(guān)表現(xiàn)為油位異常、輕度瓦斯動作告警。

3.1 基本情況

案例中220 kV 變電站選取的變壓器型號為OSSZ11-180000/220，于2019 年投入使用。變壓器結(jié)構(gòu)主要為三相共體模式，額定電壓分別為220 kV、115 kV 以及10.5 kV。對應(yīng)的有載分接開關(guān)工作分接為止為19檔，配置了極性切換檔位控制模塊，借助機(jī)械聯(lián)動的方式完成三相共體處理，截至設(shè)備出現(xiàn)異常，有載分接開關(guān)共完成了6000次開啟和關(guān)閉作業(yè)[3]。

3.2 現(xiàn)場檢查

為保證綜合評估工作以及后續(xù)故障原因分析工作都能順利落實(shí)，要踐行規(guī)范化檢修管理方案，對現(xiàn)場進(jìn)行集中檢查，及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，以確保統(tǒng)一控制環(huán)節(jié)的科學(xué)性和合理性。

3.2.1 外觀檢查

主要是對現(xiàn)場具體情況進(jìn)行了全面的檢查和數(shù)據(jù)信息匯總，主變靠近A 相的郵箱壁存在較多的油跡，并且，有載分接開關(guān)的油枕油位指示數(shù)值為0，A 相有載分接開關(guān)油室的頂蓋出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的破損問題，壓力釋放閥也表現(xiàn)為豎起狀態(tài)。而對應(yīng)的B 相有載分接開關(guān)和C 相有載分接開關(guān)、變壓器本體壓力釋放閥均未出現(xiàn)相應(yīng)動作，外觀也表現(xiàn)正常[4]。

3.2.2 吊芯檢查

為更好地評估有載分接開關(guān)故障問題，要對其進(jìn)行吊芯檢查作業(yè)。而在吊芯檢查工作開始前要進(jìn)行電氣試驗(yàn)，故障出現(xiàn)后，工作人員完成了油色譜、直流電阻、繞組聯(lián)通套管介損等一系列數(shù)值的測試，配合完整的診斷性試驗(yàn)分析，其中，油色譜數(shù)值異常，其他參數(shù)均滿足運(yùn)行規(guī)范。表現(xiàn)為事故當(dāng)天主變的中部位置以及下部位置檢測的乙烯氣體含量濃度超標(biāo)，在事故第二天，乙烯氣體在主變中擴(kuò)散，上部、中部以及下部的濃度參數(shù)較為相似。

完成電氣試驗(yàn)后，操作人員集中拆除了A 相有載分接開關(guān)油室的頂蓋位置，以便有效實(shí)現(xiàn)完整的吊芯檢查評估，此時發(fā)現(xiàn)，切換開關(guān)油室內(nèi)變壓器油出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的碳化問題，隨之吊芯變黑，并且還發(fā)現(xiàn)了大量因熔融作用產(chǎn)生的細(xì)小金屬顆粒和粉末，切換開關(guān)芯體三組有載分接開關(guān)也出現(xiàn)了不同程度的燒蝕問題[5]。為進(jìn)一步了解故障問題，操作人員還對均壓環(huán)、絕緣傳動軸等進(jìn)行了檢查，并沒有變形和破損等問題。芯體內(nèi)部鏈接線檢查過程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換開關(guān)和真空管之間的連接導(dǎo)線存在接頭熔斷的問題，導(dǎo)線固定螺栓松動。隨后，對B 相有載分接開關(guān)和C 相有載分接開關(guān)也進(jìn)行了吊芯檢查，發(fā)現(xiàn)僅僅存在輕微污染問題，主要是由于A 相變壓器油噴射或者是擴(kuò)散造成。

3.3 故障原因分析

檢查工作結(jié)束后，作業(yè)人員綜合了相關(guān)檢查結(jié)果，判定220 kV 變電站有載分接開關(guān)故障的主要原因是家族性缺陷停電處理，在更換轉(zhuǎn)換開關(guān)后連接導(dǎo)線的螺栓沒有緊固到位，使得檔位切換作業(yè)后出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的松動，接觸電阻數(shù)值增加，造成事故。

（1）在事故發(fā)生前，作業(yè)人員對設(shè)備進(jìn)行了調(diào)檔處理，執(zhí)行9b 檔到9c 檔升檔的過程中，轉(zhuǎn)換開關(guān)連接導(dǎo)線螺栓出現(xiàn)了松動，此時，使得接觸電阻數(shù)值增加，負(fù)載電流原有模式是微歐支路到豪歐支路，轉(zhuǎn)變?yōu)槲W支路到歐姆支路，使得觸頭出現(xiàn)了拉弧放電問題。KA 觸頭斷開后下部出現(xiàn)了燒蝕問題，KA 觸頭間電弧隨即出現(xiàn)了持續(xù)燒弧的問題，也正是因?yàn)镵1公共端接觸電阻參數(shù)增加，使得級間環(huán)流電流作用增加，相繼出現(xiàn)了發(fā)熱熔斷問題[6]。綜上所述，第一階段是由于電弧處加熱作用造成的變壓器油分解，引發(fā)大量氣體后出現(xiàn)了有載分接開關(guān)本體壓力釋放閥動作。

（2）事故前操作人員執(zhí)行的第二次調(diào)檔就是從9c檔調(diào)升到10檔，執(zhí)行作業(yè)中KB 斷開、電流從支路轉(zhuǎn)移，正是因?yàn)镵1出現(xiàn)了公共端導(dǎo)線熔斷的問題，負(fù)載電流此時直接轉(zhuǎn)移到R2支路為止，電流增加的同時，造成KB 觸頭拉弧放電現(xiàn)象。

若是形成級間短路電流，就會形成巨大的能量環(huán)，此時，變壓器油會出現(xiàn)快速分解的狀態(tài)，隨之產(chǎn)生大量氣體，油室內(nèi)壓力也隨之增加，形成的壓力變化超出了釋放閥具體的保護(hù)范圍，直接造成鑄鋁頂蓋破裂，變壓器油噴出。也正是在巨大的油流作用下，有載分接開關(guān)出現(xiàn)了重瓦斯動作，相應(yīng)的開關(guān)跳開，相繼產(chǎn)生油位異常等動作[7]。

3.4 故障處理措施

在全面分析220 kV 變壓器有載分接開關(guān)故障后，就要結(jié)合實(shí)際情況設(shè)置相應(yīng)的處理機(jī)制，從而避免設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性不足造成的影響，共同落實(shí)針對性控制方案，維持變電站電力系統(tǒng)運(yùn)維管理的安全性和規(guī)范性。

（1）依據(jù)獲取的相關(guān)結(jié)果，作業(yè)人員集中進(jìn)行了不良作業(yè)元件的更換處理，主要是將故障有載分接開關(guān)更換為具備良好運(yùn)行路徑的新型三相分接開關(guān)，并且對其進(jìn)行了質(zhì)量驗(yàn)收和處理，設(shè)置相應(yīng)作業(yè)參數(shù)的同時，有效切換了芯體結(jié)構(gòu)，以便于維持后續(xù)作業(yè)的安全性[8]。

（2）為避免安全隱患問題，作業(yè)人員主要是對轉(zhuǎn)換開關(guān)彈簧壓力參數(shù)、真空泡性能水平、觸頭接觸壓力參數(shù)、動作順序以及機(jī)械性能等方面的檢修作業(yè)，及時分析存在的問題并開展相應(yīng)的處理工作，落實(shí)初檢配合復(fù)檢的方式，有效為后續(xù)更換作業(yè)提供質(zhì)量保障。

（3）在故障過程中，因?yàn)?號主變A 相調(diào)壓繞組承受了級間短路電流，此時，要對變壓器設(shè)備吊罩予以檢查，并著重對A 相調(diào)壓繞組的受損情況進(jìn)行匯總。與此同時，要對其他部分進(jìn)行復(fù)檢作業(yè)，并且確保常態(tài)化檢修工作也能及時落實(shí)到位，避免出現(xiàn)后續(xù)安全隱患問題，提高220 kV 變壓器有載分接開關(guān)綜合管理質(zhì)量效果。

（4）基于本次事故的具體情況，為更好地維持變電站安全運(yùn)行，要對同批次的有載分接開關(guān)均開展油色譜檢測分析工作，及時發(fā)現(xiàn)異常問題及時處理。并且，嚴(yán)格規(guī)范檢修工藝流程和內(nèi)容，避免人為操作不當(dāng)造成的安全隱患現(xiàn)象，從電網(wǎng)安全運(yùn)行的角度出發(fā)，打造更加科學(xué)穩(wěn)定的管理模式[9]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在電力系統(tǒng)中，220 kV 變壓器有載分接開關(guān)質(zhì)量管理是非常重要的作業(yè)環(huán)節(jié)，要結(jié)合實(shí)際情況選取適當(dāng)?shù)臋z修管理方案，嚴(yán)格按照規(guī)范流程完成故障判定，一旦出現(xiàn)安全事故要及時檢查和送檢，消除故障問題后嚴(yán)格執(zhí)行定期檢修工作方案，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。