一起電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)斷軸故障分析及事故處理

吳杰康，包乙春，黃歡

(廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530023)

1 引言

變壓器有載調(diào)壓開關(guān)是電力變壓器的重要組成部分，能實(shí)現(xiàn)在變壓器帶載情況下改變繞組的分接頭，從而改變變壓器的電壓比，達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的，廣泛運(yùn)用于電力系統(tǒng)各大型變電站變壓器設(shè)備中。有載調(diào)壓開關(guān)分為電阻型或電抗型兩種。根據(jù)我國(guó)實(shí)際情況，目前各電網(wǎng)公司下屬變電站主要采用油浸式電阻型有載調(diào)壓開關(guān)，2009年3月10日，廣西電網(wǎng)公司220kV野嶺變電站發(fā)生了一起因電力變壓器有載調(diào)壓開關(guān)斷軸所引發(fā)的設(shè)備缺陷故障。本文結(jié)合該起具體事例，對(duì)事件的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過(guò)、處理過(guò)程、故障分析和防范對(duì)策進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析。

2 事故經(jīng)過(guò)

2009年3月10日14:50，廣西電網(wǎng)公司某局檢修人員接到220kV野嶺變電站工作人員通知:正在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行#2主變預(yù)防性高壓試驗(yàn)的工作人員發(fā)現(xiàn)#2主變有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部無(wú)法實(shí)現(xiàn)調(diào)檔切換，無(wú)法繼續(xù)開展預(yù)防性高壓試驗(yàn)項(xiàng)目。15:00分檢修人員達(dá)到工作現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)工作人員了解:故障發(fā)生前，該組試驗(yàn)人員正在開展變壓器繞組直流電阻測(cè)試項(xiàng)目工作，由于該測(cè)試項(xiàng)目需將變壓器檔位調(diào)至1檔才能開展，故試驗(yàn)人員使用變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱進(jìn)行電動(dòng)操作，將變壓器有載機(jī)構(gòu)檔位從原始工作檔位4檔向1檔進(jìn)行調(diào)整，從4檔到2檔的動(dòng)作過(guò)程都正常進(jìn)行，當(dāng)操作變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱調(diào)整檔位從2下降到1時(shí)，聽到變壓器有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部出現(xiàn)異常響聲，隨后變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱檔位顯示為1檔，變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)頭蓋觀察窗也顯示為1檔，當(dāng)試驗(yàn)人員在試驗(yàn)中企圖再次調(diào)整變壓器有載調(diào)壓開關(guān)時(shí)，發(fā)現(xiàn)變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱及附屬外部傘齒輪、垂直軸和水平軸均進(jìn)行傳動(dòng)，但變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)未正常進(jìn)行切換，切換開關(guān)檔位未發(fā)生變化，而變壓器有載調(diào)壓開關(guān)選擇器也未進(jìn)行動(dòng)作，試驗(yàn)人員當(dāng)即使用直流電阻測(cè)試儀對(duì)變壓器繞組1檔、2檔和3檔進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)此時(shí)變壓器3個(gè)檔位電阻值均一致，故判斷變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)已出現(xiàn)異常故障，通知檢修人員前來(lái)處理。

3 事故處理過(guò)程

在結(jié)合事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員的描述和試驗(yàn)結(jié)果的分析后，檢修人員初步判斷為變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)內(nèi)部或變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)頭蓋齒輪出現(xiàn)故障，需打開變壓器有載調(diào)壓開關(guān)頂部蓋板后方能進(jìn)行檢查，2009年3月10日15:10檢修人員在做好安全措施和前期準(zhǔn)備工作后，開始拆除變壓器有載調(diào)壓開關(guān)頂部蓋板和頭蓋齒輪，并對(duì)該部件進(jìn)行檢查，在檢查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，頭蓋齒輪和有載調(diào)壓開關(guān)頂部蓋板之間的傳動(dòng)無(wú)異常，但在拆除變壓器有載調(diào)壓開關(guān)水平傳動(dòng)軸后用手可以輕易的轉(zhuǎn)動(dòng)有載調(diào)壓開關(guān)，故而判斷為變壓器有載調(diào)壓開關(guān)頭蓋下部的切換開關(guān)出現(xiàn)故障，在使用吊車將變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)吊出變壓器有載調(diào)壓開關(guān)絕緣桶后，對(duì)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)進(jìn)行內(nèi)部解體檢查，發(fā)現(xiàn)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)上部的齒輪傳動(dòng)軸與絕緣軸配合的垂直軸卡口處發(fā)生斷軸故障，導(dǎo)致變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)傳動(dòng)齒輪僅能帶動(dòng)垂直傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)法帶動(dòng)其下部的絕緣軸轉(zhuǎn)動(dòng)，故當(dāng)試驗(yàn)人員操作變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱對(duì)變壓器有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行電動(dòng)調(diào)檔時(shí)，僅有變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱動(dòng)作，而變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)無(wú)法實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)故障部位后，檢修人員將破損斷裂的變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)垂直軸取出，并清理變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)絕緣軸內(nèi)斷裂的垂直軸折斷卡口鐵件，在核對(duì)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)垂直軸各項(xiàng)尺寸后，將符合條件的變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)垂直軸備件安裝到變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)指定部位，而后，用變壓器油進(jìn)行清洗并操作專用工具對(duì)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)各觸點(diǎn)及傳動(dòng)情況進(jìn)行檢查，確認(rèn)調(diào)試無(wú)異常后，將變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)用吊車復(fù)裝至變壓器有載調(diào)壓開關(guān)絕緣桶內(nèi)，開展注油及變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)之間的聯(lián)接校驗(yàn)工作，并使用直流電阻測(cè)試儀對(duì)變壓器繞組1檔、2檔和3檔進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)值核對(duì)#2主變檔位及電阻值情況，經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)證實(shí)，3個(gè)測(cè)試檔位電阻值與歷史數(shù)據(jù)相比均符合要求，現(xiàn)場(chǎng)操作變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱均已實(shí)現(xiàn)與切換開關(guān)之間的正確聯(lián)動(dòng)，20:00故障現(xiàn)象消除，檢修工作結(jié)束。

4 原因分析

變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)之間的聯(lián)動(dòng)涉及電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱、外部垂直軸、傘齒輪、外部水平軸、開關(guān)頭蓋齒輪、切換開關(guān)上部傳動(dòng)軸和絕緣軸等多個(gè)部位的配合，此次設(shè)備故障主要是由于變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)上部的齒輪傳動(dòng)軸與絕緣軸配合的垂直軸卡口處發(fā)生斷軸而導(dǎo)致傳動(dòng)過(guò)程被中斷而無(wú)法正確動(dòng)作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及分析此次設(shè)備故障具體原因如下:

(1)運(yùn)行記錄顯示#2主變正常運(yùn)行時(shí)有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)未有動(dòng)作到1檔的記錄，也未有發(fā)生故障，故值班員未發(fā)現(xiàn)變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)之間存在檔位偏差，而2009年3月10日工作安排進(jìn)行#2主變預(yù)防性試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)量主變繞組直流電阻值需從1檔開始進(jìn)行，在試驗(yàn)人員開始本次預(yù)防性試驗(yàn)前，#2主變有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱顯示檔位為4檔，而此時(shí)有載調(diào)壓切換開關(guān)檔位顯示器上的顯示應(yīng)該為3檔，有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱檔位顯示器與切換開關(guān)檔位顯示器偏差1個(gè)檔位，當(dāng)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)已切換到1檔時(shí)，有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱檔位顯示器顯示2檔，此時(shí)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)內(nèi)部已接近機(jī)械限位保護(hù)，如果使用手動(dòng)操作有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱調(diào)檔，則必定被有載調(diào)壓切換開關(guān)內(nèi)部機(jī)械限位所阻擋，無(wú)法進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而起到保護(hù)作用，但此時(shí)由于外部有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱檔位顯示器顯示為2檔，故試驗(yàn)人員使用有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱電動(dòng)操作進(jìn)行調(diào)檔時(shí)，電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)兩者間1檔的差距使有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱內(nèi)部的機(jī)械限位保護(hù)和電氣限位保護(hù)無(wú)法正常啟動(dòng)，巨大的電動(dòng)力在變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱沒有啟動(dòng)機(jī)械限位保護(hù)和電氣限位保護(hù)的情況下，直接將變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)內(nèi)部垂直軸上的薄弱環(huán)節(jié)打斷，該薄弱環(huán)節(jié)是生產(chǎn)廠家為了防止變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)越級(jí)過(guò)電壓而設(shè)置的特殊保護(hù)部位，設(shè)計(jì)思路為當(dāng)變壓器有載調(diào)壓電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱失去機(jī)械限位保護(hù)和電氣限位保護(hù)，而切換開關(guān)本體由1檔繼續(xù)向下調(diào)檔時(shí)，為防止出現(xiàn)變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)越級(jí)過(guò)電壓而立即將該薄弱環(huán)節(jié)打斷，從而終止傳動(dòng)過(guò)程，保護(hù)了變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)不被損毀。但此處#2主變有載調(diào)壓開關(guān)由于電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)間檔位不一致，致使該保護(hù)誤動(dòng)作，誤將薄弱環(huán)節(jié)打斷，導(dǎo)致此次設(shè)備故障的發(fā)生，是事故發(fā)生的主要原因。

(2)查閱該#2主變檢修記錄，發(fā)現(xiàn)2009年1月10日檢修人員開展了#2主變開關(guān)吊芯檢查油室滲漏情況的工作，并曾使用吊車將變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)吊出變壓器有載調(diào)壓開關(guān)絕緣桶。經(jīng)分析認(rèn)為，2009年1月10日檢修工作結(jié)束后，工作人員在進(jìn)行變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)之間聯(lián)接校驗(yàn)時(shí)操作程序不正確，當(dāng)時(shí)變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)本體檔位顯示窗顯示的檔位已經(jīng)存在了1檔的偏差，而該開關(guān)制造工藝有缺陷，切換開關(guān)本體檔位指示盤定位誤差大，檔位數(shù)字顯示在兩個(gè)數(shù)字之間，不能清晰正確的反映切換開關(guān)本體的正確檔位情況，但檢修人員沒有認(rèn)真觀察兩者間的差距，只依據(jù)變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱檔位顯示窗上的數(shù)字就簡(jiǎn)單的認(rèn)為檔位已調(diào)整完畢，在聯(lián)接校驗(yàn)后也未進(jìn)行最后的檢查，更未進(jìn)行手動(dòng)極限位搖測(cè)，還未開展高壓試驗(yàn)直流電阻值測(cè)試核對(duì)檔位，以致人為的疏忽導(dǎo)致出現(xiàn)斷軸故障，是事故發(fā)生的次要原因。

5 防范對(duì)策

此次設(shè)備故障發(fā)生后，雖然在較短時(shí)間內(nèi)得到了恢復(fù)，但暴露的問(wèn)題是不容忽視的，檢修人員對(duì)此應(yīng)加以關(guān)注。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，筆者認(rèn)為應(yīng)關(guān)注以下防范對(duì)策。

(1)應(yīng)統(tǒng)一制定變壓器有載調(diào)壓開關(guān)檢修后聯(lián)接校驗(yàn)操作步驟，并列入工作中的標(biāo)準(zhǔn)程序作業(yè)卡。具體的檢修后聯(lián)接校驗(yàn)操作步驟為:首先，拆除變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱與本體連接的垂直軸或水平軸后，進(jìn)行機(jī)構(gòu)箱調(diào)試，操作電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱電動(dòng)調(diào)檔至2檔，手動(dòng)搖至1檔，再繼續(xù)搖至機(jī)械限位處停止，檢查機(jī)械限位保護(hù)是否正確動(dòng)作，再手動(dòng)搖至1檔，檢查電氣限位保護(hù)是否正確動(dòng)作，在確認(rèn)機(jī)械限位和電氣限位保護(hù)均正確后，操作電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱電動(dòng)調(diào)檔至16檔，手動(dòng)搖至17檔，再繼續(xù)搖至機(jī)械限位處停止，檢查機(jī)械限位保護(hù)是否正確動(dòng)作，再手動(dòng)搖至17檔，檢查電氣限位保護(hù)是否正確動(dòng)作，在操作電動(dòng)機(jī)構(gòu)箱電動(dòng)調(diào)檔過(guò)程中，途經(jīng)8—9a—9b、9b—9c—10檔位時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查檔位切換連調(diào)是否正確;其次，應(yīng)以變壓器有載調(diào)壓切換開關(guān)本體檔位顯示窗顯示檔位為依據(jù)，將變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱調(diào)整至相同檔位后，連接變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱外部垂直傳動(dòng)軸或水平傳動(dòng)軸，開始進(jìn)行向下調(diào)整1檔和向上調(diào)整1檔的聯(lián)接校驗(yàn)工作，確保1—N方向和N—1方向有載調(diào)壓開關(guān)切換時(shí)有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱內(nèi)的檔位顯示器從切換瞬間至檔位顯示紅線處圈數(shù)誤差符合規(guī)定值，其中M型開關(guān)誤差≤1圈，V型開關(guān)誤差≤3圈;再次，在完成以上操作后，再次核對(duì)變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱與切換開關(guān)本體檔位顯示窗顯示的檔位一致，使用變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)箱操作電動(dòng)調(diào)整1—N方向和N—1方向各1檔無(wú)異常后，電動(dòng)調(diào)整恢復(fù)至變壓器有載調(diào)壓開關(guān)原運(yùn)行檔位。

(2)檢修管理部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)檢修工作的日常檢查，對(duì)檢修人員工作態(tài)度和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)督檢查，并應(yīng)加大考核力度，避免出現(xiàn)由于人為因素而造成設(shè)備故障的情況。

(3)技術(shù)管理部門應(yīng)加強(qiáng)員工技術(shù)培訓(xùn)工作，提高員工檢修技能水平，對(duì)在工作碰到模糊的問(wèn)題，要鼓勵(lì)員工主動(dòng)認(rèn)真思考，積極發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患，重視異?，F(xiàn)象，主動(dòng)防范，以提高設(shè)備的可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，由于變壓器有載調(diào)壓開關(guān)故障而引起的電網(wǎng)事故時(shí)有發(fā)生，其原因有生產(chǎn)廠家選材不當(dāng)、制造工藝不精、設(shè)備老化、檢修維護(hù)不足等，而變壓器有載調(diào)壓開關(guān)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量大和設(shè)備原件使用頻率高也使得該設(shè)備的維護(hù)成為變壓器檢修的重難點(diǎn)，但只要加大工作人員檢修技能培訓(xùn)力度及加強(qiáng)端正工作人員責(zé)任心，再加上投運(yùn)后的精心維護(hù)，就一定能提高該類設(shè)備的運(yùn)行可靠性，確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 張勇.有載調(diào)壓裝置的電動(dòng)機(jī)構(gòu)常見缺陷分析及處理［J］.電力安全技術(shù)，2008，12，53 －55.