李詩勇

（貴陽供電局，貴州貴陽,550002）

0 引言

變壓器是輸變電系統(tǒng)中重要的設(shè)備之一，其運行情況直接關(guān)系到整個電網(wǎng)的安全。如何及時發(fā)現(xiàn)變壓器的內(nèi)部故障使之得到及時處理對電網(wǎng)及主設(shè)備的安全運行至關(guān)重要。變壓器油中溶解氣體色譜分析技術(shù)是發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障的有效手段，近年來油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用為變壓器內(nèi)部故障的發(fā)現(xiàn)提供了及時性保證。本文就一起變壓器內(nèi)部調(diào)壓開關(guān)故障的發(fā)現(xiàn)、分析及處理過程進行介紹。

1 故障發(fā)現(xiàn)

某110kV變壓器，型號為SFSE8-50000/110，油重21t，1999年投運，裝有某廠家單組分油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置。該變壓器歷年電氣及色譜試驗結(jié)果正常， 2010年12月安裝油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置后，氫氣組分一直穩(wěn)定在30μL/L左右。2011年6月8日起，氣體濃度逐漸增大，至2011年6月13日已達450μL/L左右，如圖1所示，在線監(jiān)測系統(tǒng)告警該主變存在故障。6月13日取油進行色譜分析試驗（試驗結(jié)果見表1），結(jié)果證實了該變壓器確實可能存在內(nèi)部故障。

表1 油色譜分析試驗記錄（μL/L）Table 1 records of oil chromatographic analysis test（μL/L）

2 故障性質(zhì)分析

從表1數(shù)據(jù)可看出，故障主要特征氣體為H2和C2H2，說明該變內(nèi)部可能存在放電性故障。利用改良三比值法計算比值，由于C2H4組分基數(shù)較大，為避免判斷誤差，采取兩次數(shù)據(jù)差值進行比值計算得：

三比值編碼為“212”，為低能量放電性故障。變壓器內(nèi)部故障可能為引線對電位未固定的部件之間連續(xù)火花放電，分接抽頭引線和油隙閃絡(luò)，不同電位之間的油中火花放電或懸浮電位之間的火花放電等。

3 故障點判斷

停電對該變進行高壓電氣試驗發(fā)現(xiàn)：有載分接開關(guān)奇數(shù)檔切換至偶數(shù)檔時有放電聲響，不能進行切換拍波試驗；高壓側(cè)奇數(shù)檔變比差、直流電阻相差嚴(yán)重超標(biāo)(變比差為1%-1.5%左右，直阻最大相差為8%-15%左右)。

從高壓繞組直流電阻、電壓比和有載分接開關(guān)動作特性試驗的異?，F(xiàn)象上可以肯定故障點出在有載分接開關(guān)。

該變有載分接開關(guān)為某廠生產(chǎn)的M型組合式開關(guān)，即切換開關(guān)是通過一根中軸與分接選擇器（即選擇開關(guān)）連接，切換開關(guān)是在有載分接開關(guān)油室內(nèi)，而分接選擇器（選擇開關(guān)）是在變壓器本體油箱內(nèi)。開關(guān)切換動作機理：每一個分接變換操作，開始是分解選擇器動作，把所要的變壓器調(diào)壓繞組分接選好。切換開關(guān)將電流從工作分接轉(zhuǎn)移到預(yù)選分接。在此快速轉(zhuǎn)換過程中，歐姆電阻被接入電路以保證電流轉(zhuǎn)移不中斷。此俗稱先選擇后切換，因此選擇開關(guān)是不切換負荷電流的。

當(dāng)變壓器負荷比較重時，有載分接開關(guān)切換會產(chǎn)生高能量放電，導(dǎo)致分接開關(guān)絕緣油中出現(xiàn)大量氣體。分接開關(guān)油箱和變壓器本體油箱之間是完全密封的，因此，正常情況下調(diào)壓開關(guān)調(diào)檔時在變壓器本體內(nèi)不會產(chǎn)生氣體。但是有載分接開關(guān)若出現(xiàn)故障，導(dǎo)致分接選擇器帶負荷選擇, 就會使變壓器本體絕緣油裂解而產(chǎn)生大量氣體。

綜合以上分析，推斷該變本體油中氣體組分含量增加的可能原因有：①分接開關(guān)油箱滲漏造成本體油中氣體組分含量增加，考慮到高壓電氣試驗異常情況，該種因素可能性不大，即使有滲漏，也不是唯一原因；②選擇開關(guān)故障放電引起絕緣油裂解；③切換開關(guān)故障導(dǎo)致分接開關(guān)帶負荷選擇, 使變壓器本體絕緣油裂解。

4 檢查及故障處理

4.1 切換開關(guān)檢查及處理

6月15日，停電對切換開關(guān)進行吊芯檢查。發(fā)現(xiàn)切換開關(guān)芯子上A相兩個過渡電阻中靠近奇數(shù)檔側(cè)的一個靜觸頭壓板脫落（見圖2），脫落的靜觸頭壓板卡在對應(yīng)動觸頭的動作元件上，導(dǎo)致該過渡電阻不能正常投入，并且影響到切換開關(guān)的動作順序。其余檢查未發(fā)現(xiàn)任何故障，也未發(fā)現(xiàn)切換開關(guān)油箱有滲漏。

圖2 切換開關(guān)靜觸頭外側(cè)Fig2 switch static contact of the lateral head

對該故障點進行修復(fù)，把脫落的靜觸頭壓板裝回原處，恢復(fù)完畢進行高壓電氣試驗，試驗結(jié)果全部合格。

4.2 跟蹤監(jiān)視

由于該地區(qū)負荷情況不允許有更多的停電時間進一步對變壓器本體調(diào)罩檢查，在切換開關(guān)故障處理后即對變壓器恢復(fù)運行。為考察故障點是否確為切換開關(guān)，或者是否還有其它故障點，特制定周期對該變壓器進行離線色譜分析跟蹤，見表2,并密切監(jiān)視在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，見圖3。

表2 油色譜分析跟蹤記錄（μL/L）Table 2 record of oil chromatographic analysis track（μL/L）

圖3 在線監(jiān)測跟蹤趨勢圖Fig3 chart of on-line monitoring tracking trend

從離線色譜跟蹤數(shù)據(jù)及在線監(jiān)測趨勢圖可看出，變壓器油中氣體組分含量在切換開關(guān)故障處理后已趨于穩(wěn)定，說明該故障已消除，也證實了本體油中氣體來源是由于切換開關(guān)故障導(dǎo)致選擇開關(guān)帶負荷選擇所引起。

4.3 徹底檢查與處理

變壓器有載分接開關(guān)分接選擇器帶負荷選擇，會導(dǎo)致了有載分接開關(guān)調(diào)檔時拉弧，可能對動、靜觸頭造成燒損。6月20日再次停電對變壓器本體內(nèi)的分接選擇器進行檢查，發(fā)現(xiàn)選擇開關(guān)分接動、靜觸頭上有明顯放電痕跡（見圖4、5），找到了變壓器本體油中氣體組分含量快速增加的直接原因。

圖4 選擇開關(guān)動觸頭放電燒蝕圖Fig4 figure of selected switch move contacts discharge ablation

圖5 選擇開關(guān)靜觸頭放電燒蝕圖Fig5 figure of selected switch contacts of static discharge ablation

對分接動、靜頭觸頭進行打磨，除去放電痕跡，擰緊螺絲，對其它螺絲進行檢查、緊固，并對主變本體油進行濾油脫氣處理至正常后恢復(fù)運行，離線色譜跟蹤及在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示該變故障已徹底消除。

5 結(jié)語

1）此次故障是一起變壓器內(nèi)部故障發(fā)現(xiàn)、處理的典型案例，通過色譜分析（離線或在線）發(fā)現(xiàn)故障→結(jié)合高壓電氣試驗判斷故障點→吊罩（芯）檢查→最后進行故障處理。

2）傳統(tǒng)實驗室色譜分析試驗由于受取樣周期限制，對一些發(fā)展較快的變壓器內(nèi)部故障很難捕捉到。近年來油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置得到了長足的發(fā)展，如果管理利用得當(dāng)，是能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部故障的。

[1]DL/T722-2000.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則.中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

[2]操敦奎，許維宗，阮國方.變壓器運行維護與故障分析處理.北京：中國電力出版社，2008

[3]DL/T 574-2010.變壓器分接開關(guān)運行維修導(dǎo)則.中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)