一起變壓器有載分接開關故障分析及處理

蘇同斐，李紅剛，李秀國

（國網山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州256600）

一起變壓器有載分接開關故障分析及處理

蘇同斐，李紅剛，李秀國

（國網山東省電力公司濱州供電公司，山東濱州256600）

隨著有載分接開關的普及，其可靠性越來越受到重視。簡要介紹有載分接開關常見故障類型，并針對一起變壓器有載分接開關故障進行事故分析，查找事故原因，論述處理過程，為今后故障消除提供參考方法。

有載分接開關；故障；擊穿

0引言

在變壓器運行中，可靠調壓是確保變壓器安全運行的關鍵環(huán)節(jié)?，F(xiàn)多利用有載分接開關，在保證不切斷負載電流的情況下，變換高壓繞組分接頭，通過改變高壓匝數(shù)進行調壓［1］。為確保變壓器正常、安全運行，有載分接開關的可靠性十分重要。

1 有載分接開關常見故障類型

1.1 切換開關觸頭故障

變壓器調節(jié)負載時，若頻繁變換切換開關，易使切換開關觸頭磨損嚴重，并在拉弧過程中造成電老化。隨著電流熱效應累積，彈簧彈性降低使觸頭接觸壓力降低、接觸電阻增大，最終導致觸頭腐蝕、故障。

1.2 有載開關滲漏油

有載開關油室出現(xiàn)滲漏，常伴隨有載開關油室油位突升及油位無法保持現(xiàn)象，在變壓器常規(guī)油色譜分析中發(fā)現(xiàn)氫、乙炔或總烴含量超標時，則應考慮有載開關滲漏油情況。

1.3 油間隙擊穿故障

分接開關的絕緣薄弱位置，通常位于快速機構安裝板與連接線接頭之間，此處極易發(fā)生油間隙擊穿。若此處發(fā)生電弧擊穿，變壓器油會在電弧作用下急劇分解，產生大量氣體最終導致氣體繼電器動作。

1.4 過渡電阻松動或擊穿

有載開關如果在安裝過程中過渡電阻緊固不夠、運輸中出現(xiàn)碰撞造成機械損傷、長期運行出現(xiàn)擊穿，當其改變分接位置時，會使負載電流間斷，在切換過程中過渡電阻斷口處出現(xiàn)過電壓，動靜觸頭斷開時拉弧，從而造成開關油室內的油迅速分解產生大量氣體，進而引起氣體繼電器動作，造成停電事故。

2 故障經過

2014年6月，某110 kV變電站2號主變壓器在有載分接開關切換過程中，有載開關重瓦斯保護繼電器動作，主變壓器三側開關跳閘，主變壓器退出運行。2號主變壓器為2013年4月出廠，于2013年11月投運，有載開關為VMⅢ500-72.5／B-10193W型，于2013年2月出廠?，F(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)主變壓器有載分接開關已損壞、漏油嚴重，初步判斷為有載開關故障引起主變壓器跳閘，決定對有載分接開關及主變壓器本體進行診斷性試驗。本次故障有載開關及變壓器均為運行不久的新設備，運行期間按Q／GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定的周期進行油色譜分析，結果一直正常。主變壓器所帶負荷較小但變化頻繁，導致AVC控制的有載分接開關自動調壓頻繁。

3 故障原因分析

3.1 故障跳閘后分析及處理

根據現(xiàn)場檢查情況，有載分接開關內部油所剩不多、開關本體損壞嚴重?，F(xiàn)場對主變壓器本體油樣進行色譜及簡化分析，對主變壓器本體進行繞組變形、繞組連同套管的直流電阻測試、繞組各分接位置電壓比測試及變壓器本體絕緣電阻測試、電容量及介質損耗試驗。其油色譜分析結果如表1所示。

表1 油色譜分析數(shù)據μL／L

變壓器本體繞組變形測試顯示，高壓繞組（額定分接）對中壓繞組（額定分接）短路阻抗：相間最大相對互差為2.694%，高壓繞組（最大分接）對中壓繞組（額定分接）短路阻抗相間最大相對互差為2.667%，超出Q／GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》規(guī)定的“容量100 MVA及以下且電壓等級220 kV以下的變壓器三相之間的最大相對互差不應大于2.5%”這一標準。所做變壓器其他項目均符合規(guī)程要求。

根據試驗結果初步分析，變壓器故障后中壓側繞組可能存在輕微變形。主變壓器本體油樣出現(xiàn)乙炔，有兩種可能，一是有載分接開關故障后油泄漏進入變壓器，造成變壓器油樣被污染；二是有載分接開關故障時放電，導致分接選擇器上引線或接頭發(fā)熱、拉弧，產生乙炔。檢修人員決定更換有載分接開關，并注入新油，對本體油樣進行加熱、過濾，重新注入變壓器后采樣分析。有載分接開關進行多次循環(huán)切換，以消除觸頭表面油膜和雜質。

3.2 現(xiàn)場更換有載開關主體后分析及處理

此次更換有載分接開關的切換開關本體和切換開關油室，而有載分接開關分接選擇器未予更換。對更換下來的切換開關進行解體后，發(fā)現(xiàn)快速機構連接板與連接線接頭之間存在燒灼痕跡，如圖1所示。

圖1 燒灼痕跡

結合主變壓器負荷變化頻繁、故障前有載開關分接頭短時內連續(xù)切換的情況，因絕緣板與連接引線接頭之間絕緣較弱，頻繁切換產生沖擊過電壓，過電壓作用于兩點間發(fā)生電弧擊穿，電弧電流經開關支路從切換芯子接觸板與油室上的紐扣觸頭流過，致使內部連接線從薄弱處熔斷，在該電弧作用下，變壓器油急劇分解，產生大量氣體加劇故障，所產生的氣體一部分會溶于油中，使變壓器油劣化，另一部分游離于油中，使開關氣室內壓增加，最終導致氣體繼電器動作。

更換后對有載分接開關油樣及過渡電阻、時間、同期性測試，試驗結果如表2所示。

表2 有載分接開關試驗

按照DL／T 574—2010《變壓器分接開關運行維修導則》判定有載分接開關油樣不合格，按Q／GDW 1168—2013《輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程》判定分接開關本體試驗數(shù)據不合格。

檢修人員進入箱體檢查，未發(fā)現(xiàn)有明顯燒灼痕跡及其他異?，F(xiàn)象。待變壓器油過濾、重新注入、靜置后，再次取油樣進行色譜、簡化分析，油樣合格，乙炔體積分數(shù)為0μL／L，有載開關油樣耐壓值為50.6 kV。對有載開關進行過渡電阻測試，試驗結果如圖2、圖3所示。

由圖2可以看出，波形在切換過程完成后出現(xiàn)不規(guī)則抖動，但切換時間滿足要求，波形基本無異常，現(xiàn)場采用3 A電流測試高壓B相，其過渡電阻8.6 Ω，與銘牌值2.9 Ω相比初值差達到+196.55%。圖3中，波形出現(xiàn)過零點現(xiàn)象，未體現(xiàn)切換過程，該圖代表試驗中各分接均出現(xiàn)的情況。

圖2 過渡波形Ⅰ2分接到1分接

圖3 過渡波形Ⅱ13分接到14分接

切換開關在切換過程中有異常，多次切換測試波形存在“未切換”現(xiàn)象，并且過渡電阻阻值與銘牌值相差較大，故障點應該在有載分接開關未更換的分接選擇器上，很可能是分接選擇器動觸頭與中心絕緣筒間接觸不良導致的絕緣損壞，對變壓器進行返廠吊芯檢查。

3.3 返廠吊芯檢查情況及分析

經吊芯檢查發(fā)現(xiàn)，位于變壓器內部的有載分接開關分接選擇器B相的K1轉換開關左連接線熔斷，B相導電接觸環(huán)與中心絕緣柱連接處有燒灼痕跡。設備如圖4所示。

圖4 B相分接選擇器有燒灼痕跡

根據吊心檢查情況推斷，有載分接開關的分接選擇器中心絕緣柱絕緣材料工藝欠佳，B相導電接觸環(huán)在多次動作后，中心絕緣柱變形，造成放電并損傷局部絕緣。

4 結語

綜合分析，本次故障主要因切換開關絕緣板與連接引線接頭之間絕緣較弱，在承受沖擊過電壓后拉弧產生大量氣體，同時分接選擇器中心絕緣柱絕緣工藝欠佳，在分接開關多次動作后變形、放電，損傷導電環(huán)與絕緣柱間絕緣，兩方面共同作用，最終造成有載開關瓦斯繼電器動作并引起主變壓器三側跳閘。

可見有載分接開關在驗收過程，應嚴把試驗關，對異常波形及數(shù)據進行全面分析；對同類型開關進行統(tǒng)計和重點檢測，結合停電進行開關的試驗檢查；運行維護中，要根據實際切換頻繁度及廠家產品抽檢情況對其跟蹤測試，如遇設備數(shù)據異常，應及時分析、更換有載分接開關相關組件，以免造成更大損失。

［1］朱英浩，沈大中.有載分接開關電氣機理［M］.北京：中國電力出版社，2012.

［2］DL／T 574—2010變壓器分接開關運行維修導則［S］.

［3］Q／GDW 1168—2013輸變電設備狀態(tài)檢修試驗規(guī)程［S］.

Analysis and Treatment of a Transformer On-load Tap-changer Fault

SU Tongfei，LI Honggang，LI Xiuguo
（State Grid Binzhou Power Supply Company，Binzhou 256600，China）

With the popularity of the on-load tap-changer，its reliability has got more and more attention.A brief introduction is given on the common fault types of on-load tap-changer.After that，one particular case of transformer on-load tap-changer fault is analyzed in detail to find out causes of the accident.Treatments of the fault are under discussion，which will hopefully be of certain reference value for fault elimination method in the future.

on-load tap-changer（OLTC）；fault；breakdown

TM403.4

B

1007－9904（2015）08－0078－03

2015-04-03

蘇同斐（1987），女，從事電氣試驗及變電狀態(tài)評價工作；

李紅剛（1987），男，從事調度監(jiān)控工作；

李秀國（1969），男，從事變電運檢工作。