一起电力变压器有载调压开关断轴故障分析及事故处理

吴杰康，包乙春，黄欢

(广西大学电气工程学院，广西 南宁 530023)

1 引言

变压器有载调压开关是电力变压器的重要组成部分，能实现在变压器带载情况下改变绕组的分接头，从而改变变压器的电压比，达到调节电压的目的，广泛运用于电力系统各大型变电站变压器设备中。有载调压开关分为电阻型或电抗型两种。根据我国实际情况，目前各电网公司下属变电站主要采用油浸式电阻型有载调压开关，2009年3月10日，广西电网公司220kV野岭变电站发生了一起因电力变压器有载调压开关断轴所引发的设备缺陷故障。本文结合该起具体事例，对事件的现场经过、处理过程、故障分析和防范对策进行简要的分析。

2 事故经过

2009年3月10日14:50，广西电网公司某局检修人员接到220kV野岭变电站工作人员通知:正在现场进行#2主变预防性高压试验的工作人员发现#2主变有载调压开关内部无法实现调档切换，无法继续开展预防性高压试验项目。15:00分检修人员达到工作现场，经现场工作人员了解:故障发生前，该组试验人员正在开展变压器绕组直流电阻测试项目工作，由于该测试项目需将变压器档位调至1档才能开展，故试验人员使用变压器有载调压电动机构箱进行电动操作，将变压器有载机构档位从原始工作档位4档向1档进行调整，从4档到2档的动作过程都正常进行，当操作变压器有载调压电动机构箱调整档位从2下降到1时，听到变压器有载调压开关内部出现异常响声，随后变压器有载调压电动机构箱档位显示为1档，变压器有载调压切换开关头盖观察窗也显示为1档，当试验人员在试验中企图再次调整变压器有载调压开关时，发现变压器有载调压电动机构箱及附属外部伞齿轮、垂直轴和水平轴均进行传动，但变压器有载调压切换开关未正常进行切换，切换开关档位未发生变化，而变压器有载调压开关选择器也未进行动作，试验人员当即使用直流电阻测试仪对变压器绕组1档、2档和3档进行测试，发现此时变压器3个档位电阻值均一致，故判断变压器有载调压切换开关已出现异常故障，通知检修人员前来处理。

3 事故处理过程

在结合事发现场试验人员的描述和试验结果的分析后，检修人员初步判断为变压器有载调压切换开关内部或变压器有载调压切换开关头盖齿轮出现故障，需打开变压器有载调压开关顶部盖板后方能进行检查，2009年3月10日15:10检修人员在做好安全措施和前期准备工作后，开始拆除变压器有载调压开关顶部盖板和头盖齿轮，并对该部件进行检查，在检查过程中发现，头盖齿轮和有载调压开关顶部盖板之间的传动无异常，但在拆除变压器有载调压开关水平传动轴后用手可以轻易的转动有载调压开关，故而判断为变压器有载调压开关头盖下部的切换开关出现故障，在使用吊车将变压器有载调压切换开关吊出变压器有载调压开关绝缘桶后，对变压器有载调压切换开关进行内部解体检查，发现变压器有载调压切换开关上部的齿轮传动轴与绝缘轴配合的垂直轴卡口处发生断轴故障，导致变压器有载调压切换开关传动齿轮仅能带动垂直传动轴转动而无法带动其下部的绝缘轴转动，故当试验人员操作变压器有载调压电动机构箱对变压器有载调压开关进行电动调档时，仅有变压器有载调压电动机构箱动作，而变压器有载调压切换开关无法实现同步动作，发现故障部位后，检修人员将破损断裂的变压器有载调压切换开关垂直轴取出，并清理变压器有载调压切换开关绝缘轴内断裂的垂直轴折断卡口铁件，在核对变压器有载调压切换开关垂直轴各项尺寸后，将符合条件的变压器有载调压切换开关垂直轴备件安装到变压器有载调压切换开关指定部位，而后，用变压器油进行清洗并操作专用工具对变压器有载调压切换开关各触点及传动情况进行检查，确认调试无异常后，将变压器有载调压切换开关用吊车复装至变压器有载调压开关绝缘桶内，开展注油及变压器有载调压电动机构箱与切换开关之间的联接校验工作，并使用直流电阻测试仪对变压器绕组1档、2档和3档进行测试，根据试验数值核对#2主变档位及电阻值情况，经试验数据证实，3个测试档位电阻值与历史数据相比均符合要求，现场操作变压器有载调压电动机构箱均已实现与切换开关之间的正确联动，20:00故障现象消除，检修工作结束。

4 原因分析

变压器有载调压电动机构箱与变压器有载调压切换开关之间的联动涉及电动机构箱、外部垂直轴、伞齿轮、外部水平轴、开关头盖齿轮、切换开关上部传动轴和绝缘轴等多个部位的配合，此次设备故障主要是由于变压器有载调压切换开关上部的齿轮传动轴与绝缘轴配合的垂直轴卡口处发生断轴而导致传动过程被中断而无法正确动作。通过现场调查及分析此次设备故障具体原因如下:

(1)运行记录显示#2主变正常运行时有载调压机构未有动作到1档的记录，也未有发生故障，故值班员未发现变压器有载调压电动机构箱与变压器有载调压切换开关之间存在档位偏差，而2009年3月10日工作安排进行#2主变预防性试验时，试验项目测量主变绕组直流电阻值需从1档开始进行，在试验人员开始本次预防性试验前，#2主变有载调压电动机构箱显示档位为4档，而此时有载调压切换开关档位显示器上的显示应该为3档，有载调压电动机构箱档位显示器与切换开关档位显示器偏差1个档位，当变压器有载调压切换开关已切换到1档时，有载调压电动机构箱档位显示器显示2档，此时变压器有载调压切换开关内部已接近机械限位保护，如果使用手动操作有载调压机构箱调档，则必定被有载调压切换开关内部机械限位所阻挡，无法进行转动，从而起到保护作用，但此时由于外部有载调压电动机构箱档位显示器显示为2档，故试验人员使用有载调压电动机构箱电动操作进行调档时，电动机构箱与切换开关两者间1档的差距使有载调压电动机构箱内部的机械限位保护和电气限位保护无法正常启动，巨大的电动力在变压器有载调压机构箱没有启动机械限位保护和电气限位保护的情况下，直接将变压器有载调压切换开关内部垂直轴上的薄弱环节打断，该薄弱环节是生产厂家为了防止变压器有载调压切换开关越级过电压而设置的特殊保护部位，设计思路为当变压器有载调压电动机构箱失去机械限位保护和电气限位保护，而切换开关本体由1档继续向下调档时，为防止出现变压器有载调压切换开关越级过电压而立即将该薄弱环节打断，从而终止传动过程，保护了变压器有载调压切换开关不被损毁。但此处#2主变有载调压开关由于电动机构箱与切换开关间档位不一致，致使该保护误动作，误将薄弱环节打断，导致此次设备故障的发生，是事故发生的主要原因。

(2)查阅该#2主变检修记录，发现2009年1月10日检修人员开展了#2主变开关吊芯检查油室渗漏情况的工作，并曾使用吊车将变压器有载调压切换开关吊出变压器有载调压开关绝缘桶。经分析认为，2009年1月10日检修工作结束后，工作人员在进行变压器有载调压机构箱与切换开关之间联接校验时操作程序不正确，当时变压器有载调压机构箱与切换开关本体档位显示窗显示的档位已经存在了1档的偏差，而该开关制造工艺有缺陷，切换开关本体档位指示盘定位误差大，档位数字显示在两个数字之间，不能清晰正确的反映切换开关本体的正确档位情况，但检修人员没有认真观察两者间的差距，只依据变压器有载调压机构箱档位显示窗上的数字就简单的认为档位已调整完毕，在联接校验后也未进行最后的检查，更未进行手动极限位摇测，还未开展高压试验直流电阻值测试核对档位，以致人为的疏忽导致出现断轴故障，是事故发生的次要原因。

5 防范对策

此次设备故障发生后，虽然在较短时间内得到了恢复，但暴露的问题是不容忽视的，检修人员对此应加以关注。针对发现的问题，笔者认为应关注以下防范对策。

(1)应统一制定变压器有载调压开关检修后联接校验操作步骤，并列入工作中的标准程序作业卡。具体的检修后联接校验操作步骤为:首先，拆除变压器有载调压机构箱与本体连接的垂直轴或水平轴后，进行机构箱调试，操作电动机构箱电动调档至2档，手动摇至1档，再继续摇至机械限位处停止，检查机械限位保护是否正确动作，再手动摇至1档，检查电气限位保护是否正确动作，在确认机械限位和电气限位保护均正确后，操作电动机构箱电动调档至16档，手动摇至17档，再继续摇至机械限位处停止，检查机械限位保护是否正确动作，再手动摇至17档，检查电气限位保护是否正确动作，在操作电动机构箱电动调档过程中，途经8—9a—9b、9b—9c—10档位时应重点检查档位切换连调是否正确;其次，应以变压器有载调压切换开关本体档位显示窗显示档位为依据，将变压器有载调压机构箱调整至相同档位后，连接变压器有载调压机构箱外部垂直传动轴或水平传动轴，开始进行向下调整1档和向上调整1档的联接校验工作，确保1—N方向和N—1方向有载调压开关切换时有载调压机构箱内的档位显示器从切换瞬间至档位显示红线处圈数误差符合规定值，其中M型开关误差≤1圈，V型开关误差≤3圈;再次，在完成以上操作后，再次核对变压器有载调压机构箱与切换开关本体档位显示窗显示的档位一致，使用变压器有载调压机构箱操作电动调整1—N方向和N—1方向各1档无异常后，电动调整恢复至变压器有载调压开关原运行档位。

(2)检修管理部门应加强对检修工作的日常检查，对检修人员工作态度和现场执行情况进行监督检查，并应加大考核力度，避免出现由于人为因素而造成设备故障的情况。

(3)技术管理部门应加强员工技术培训工作，提高员工检修技能水平，对在工作碰到模糊的问题，要鼓励员工主动认真思考，积极发现设备隐患，重视异常现象，主动防范，以提高设备的可靠性。

6 结束语

近年来，由于变压器有载调压开关故障而引起的电网事故时有发生，其原因有生产厂家选材不当、制造工艺不精、设备老化、检修维护不足等，而变压器有载调压开关内部结构复杂、技术含量大和设备原件使用频率高也使得该设备的维护成为变压器检修的重难点，但只要加大工作人员检修技能培训力度及加强端正工作人员责任心，再加上投运后的精心维护，就一定能提高该类设备的运行可靠性，确保变压器的安全稳定运行。

［1］ 张勇.有载调压装置的电动机构常见缺陷分析及处理［J］.电力安全技术，2008，12，53 －55.