基于在線監(jiān)測技術發(fā)現(xiàn)的一起變壓器內部故障的分析及處理

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)中重要的設備之一，其運行情況直接關系到整個電網(wǎng)的安全。如何及時發(fā)現(xiàn)變壓器的內部故障使之得到及時處理對電網(wǎng)及主設備的安全運行至關重要。變壓器油中溶解氣體色譜分析技術是發(fā)現(xiàn)變壓器內部故障的有效手段，近年來油中溶解氣體在線監(jiān)測裝置的應用為變壓器內部故障的發(fā)現(xiàn)提供了及時性保證。本文就一起變壓器內部調壓開關故障的發(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（試驗結果見表1），結果證實了該變壓器確實可能存在內部故障。

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，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；高壓側奇數(shù)檔變比差、直流電阻相差嚴重超標(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。

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

當變壓器負荷比較重時，有載分接開關切換會產(chǎn)生高能量放電，導致分接開關絕緣油中出現(xiàn)大量氣體。分接開關油箱和變壓器本體油箱之間是完全密封的，因此，正常情況下調壓開關調檔時在變壓器本體內不會產(chǎn)生氣體。但是有載分接開關若出現(xiàn)故障，導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選擇開關故障放電引起絕緣油裂解；③切換開關故障導致分接開關帶負荷選擇, 使變壓器本體絕緣油裂解。

4 檢查及故障處理

4.1 切換開關檢查及處理

6月15日，停電對切換開關進行吊芯檢查。發(fā)現(xiàn)切換開關芯子上A相兩個過渡電阻中靠近奇數(shù)檔側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動觸頭的動作元件上，導致該過渡電阻不能正常投入，并且影響到切換開關的動作順序。其余檢查未發(fā)現(xiàn)任何故障，也未發(fā)現(xiàn)切換開關油箱有滲漏。

圖2 切換開關靜觸頭外側Fig2 switch static contact of the lateral head

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

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罩檢查，在切換開關故障處理后即對變壓器恢復運行。為考察故障點是否確為切換開關，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故障導致選擇開關帶負荷選擇所引起。

4.3 徹底檢查與處理

變壓器有載分接開關分接選擇器帶負荷選擇，會導致了有載分接開關調檔時拉弧，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的分接選擇器進行檢查，發(fā)現(xiàn)選擇開關分接動、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 選擇開關動觸頭放電燒蝕圖Fig4 figure of selected switch move contacts discharge ablation

圖5 選擇開關靜觸頭放電燒蝕圖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 結語

1）此次故障是一起變壓器內部故障發(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，是能夠及時發(fā)現(xiàn)變壓器內部故障的。

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

[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.變壓器分接開關運行維修導則.中華人民共和國電力行業(yè)標準