提高南昆线增压变运行稳定性的措施

李世斌，胡金东，王 健

（南宁铁路局南宁供电段，1.工程师；2.助理工程师 ，广西 南宁 530003）

增压变是一种可以调整线路电压的变压器。南昆线使用的是电气化铁道专用自耦有载增压变压器，它串联接入27.5 kV母线，通过有载分接开关变换档位调整增压变线圈绕组匝数，在不切断负荷电流的情况下输出不低于母线额定值的电压，确保母线电压的稳定，提高接触网末端电压水平。

南昆线牵引变电所于2004年引入增压变，对提高接触网线路末端电压取得了良好的效果，使运输能力增加了20%。但由于电气化铁路固有的冲击性负荷特性，造成增压变多次发生增压变喷油、主变差动保护误动的故障，导致全所停电。如因增压变故障退出运行，直接影响南昆线百威段供电能力，间接影响南昆线运输秩序，由此造成的间接运输损失无法估计。为此，必须采取有力措施，增强增压变运行的稳定性，减少对运输的干扰，保证铁路运输安全有序。

1 增压变运行存在的主要问题

1.1 绝缘油碳化严重［1］

1.1.1 碳化原因 由于电气化铁路固有的负荷特性，线路电压波动较大，造成增压变分接开关运行工况十分恶劣。如南昆线田林、平林变电所增压变分接开关每天动作次数最多时超过100次，而且都是在大电流条件下切换分接开关。由于分接开关切换中变压器油起熄灭电弧和绝缘的作用，每次切换后变压器油会产生分解物和部分游离碳而导致变压器油劣化。对平林变电所吊芯检查发现，分接开关绝缘筒内外、主绝缘均粘附有游离碳，有载分接开关箱体底部沉淀大量黑色碳粉（见图1）。

1.1.2 碳化危害 变压器油中的游离炭降低了绝缘油的性能，当产生的电弧击穿绝缘油，使绝缘油受热分解大量气体气压，致使增压变有载调压分接开关的防爆盖在气压作用下，飞离增压变本体而释放压力造成喷油事故。

南昆线运行经验表明，增压变分接开关动作次数越频繁，变压器绝缘油碳化就越严重，检修周期就越短。而每次检修需全所停电倒闸才能使增压变投退，并需用2天时间进行检修，无论是全所停电倒闸，还是在检修的2天当中，均需对列车运行对数进行限制，严重地影响了南昆线运输生产秩序和效率。

1.2 主变差动保护误动［2］

1.2.1误动原因 主变差动保护是变压器的主要保护手段。基本原理是反应被保护变压器各端流入和流出电流的差，在保护区内故障，差动回路中的电流值大于整定值，差动保护瞬时动作，而在保护区外故障，主变差动保护则不应动作，其保护范围为变压器本体、各侧引线和套管。而南昆线增压变直接串接在主变低压侧及高压室母线之间，处于差动保护范围之内。因此，增压变在以下3种运行状态下都可能引起主变差动保护误动。

1）当增压变投入和分接开关切换调压时，短时产生大量的励磁涌流流入主变差动保护回路，造成不平衡电流增大，导致变压器差动保护误动。

2）当增压变本体故障如绕组匝间短路、单相接地等故障时，无断路器保护可以直接切除故障增压变，则只能动作到主变侧，造成主变差动保护动作，扩大了事故范围。

3）当增压变分接开关带负荷调压时，产生的大量游离碳在电场的作用下吸附在有载调压分接开关的主绝缘上，从而使有载调压分接开关与增压变外壳瞬时短路，造成主变低压侧短路接地触发主变差动保护动作。

1.2.2 误动危害 南昆线在增压变运行初期，多次出现由于增压变引起主变差动保护动作造成全所停电的情况，直接影响了南昆线的运输秩序，被铁路局定性为B类行车事故，造成巨大的经济损失。

2 解决措施

2.1 解决碳化严重问题［3］

2.1.1 加装在线滤油设备 为减少增压变分接开关油室中的游离碳，对增压变进行加装在线滤油设备，以及时消除绝缘油中的游离炭，保持绝缘油性能，从而达到减少设备故障、延长检修周期，减少对运输生产影响的目的。

在线滤油装置就是在变压器运行中对变压器有载分接开关内的变压器油进行带电过滤的装置，可以在线对有载分接开关内的变压器油进行过滤，使变压器油性能得到改善。根据南昆线增压变分接开关的不同型号，在线滤油设备选择ZXJY-X型。ZXJY-X型在线滤油装置为2级过滤，前级除去游离碳等杂质，后级除去水分，对有载分接开关绝缘油进行循环过滤。该装置具有手动、自动、定时启动、工作时间设定等功能；并具有动作次数记录、维护报警等多种功能，可实现全天候无人监控自动工作。在南昆线百色、田林、平林、龙广变电所增压变上安装ZXJY-1型，册亨变电所增压变上安装ZXJY-2型。在线滤油装置采取壁挂式安装在增压变主体上。

2.1.2 实施效果 针对南昆线增压变运行情况，加装在线滤油装置方案首先在分接开关动作次数最多的变电所实施，在对增压变进行技术改造，安装、调试在线滤油设备，运行3个月后观察，设备无异常，化验绝缘油各项指标正常，确认设备可以长期投入运行。在线滤油装置运行前后油样对比见图2。

该设备能有效地去除增压变分接开关油室中的游离碳及金属微粒，并吸收绝缘油中的水分，提高了绝缘油的绝缘性能，确保变压器油的击穿电压和使用寿命。2006年至2007年共发生增压变喷油事故3次，2008年以后杜绝了增压变喷油事故。绝缘油绝缘性能保持良好，则可以大大减少增压变检修次数，2008年增压变滤油吊芯35次，2010年仅13次，减少22次，减少了增压变退出时间，延长了检修周期，保证了增压变稳定可靠运行。

2.2 解决差动保护误动问题［4］

2.2.1 改变主变差动保护回路 要消除增压变对主变差动保护回路的影响，主要是消除增压变产生的励磁涌流引起差动保护误动的影响。在加入增压变条件下增大主变差动保护整定值方案仍不成熟，不仅不能避免保护误动，而且主变故障发生时保护可能不能及时反应，造成严重后果。

从保护差动保护回路测量数据来源看，现有主变差动回路保护低压侧电流取样，来自于母线上电流互感器，如果改变差动保护27.5 kV侧流互接线形式，在增压变与主变低压侧软母线之间增加2台流互，专用于主变差动27.5 kV电流采样，从而改变主变差动回路保护范围，使主变差动保护范围调整到增压变和主变之间的母线，基本减去增压变对主变差动保护的影响。在27.5 kV侧增加流互的这种方案简单经济，有较高的可靠性、实践性。改造后流互安装如示图3所示。

图3 差动保护改造新流互安装示意图

2.2.2 实施效果 在增压变与主变低压侧软母线之间加装2台电流互感器，并重新敷设主变差动保护回路。该方案消除了增压变投退时产生大量励磁涌流，以及增压变本体故障对变压器差动保护回路的影响，差动保护回路改造后明显提高了增压变运行的稳定性，没有再发生由于增压变故障引起主变差动保护动作跳闸，减少了全所停电时间，达到预期效果。2006年至2007年主变差动保护误动共10次（百色2次，田林4次，平林3次，龙广1次），2008年以后没有发生差动保护误动。运行结果表明，该方案实施的效果十分明显，减少了增压变对运输生产的影响。

3 结束语

针对南昆线增压变在运行4年中所暴露出来的问题，通过采取上述方案实施后，增压变运行状况明显趋于稳定，有效地解决了绝缘油碳化严重、增压变喷油、主变差动保护误动等问题。不仅延长了检修周期，还为应用于电气化铁路中的增压变运行、检修管理积累了宝贵的经验，有力地保证了南昆线的正常运输，取得了明显的经济效益和社会效益。

［1］张鹏，冯斌，付高先等.变压器有载分接开关在线滤油装置的应用与运行维护［J］.变压器，2007（4）.

［2］陈海军.电力牵引供变电技术［M］.北京：中国铁道出版社，2008.

［3］刘先勇，李磊民.有载分接开关在线净油技术研究［J］.高压电器，2005（2）.

［4］陶乃彬.电气化铁道供变电技术（二次系统）［M］.北京：中国铁道出版社，2007.