龍?zhí)?號主變中壓側(cè)分接開關(guān)故障分析與處理

涂俊

摘要：文章通過對一起主變分接開關(guān)故障，引起變壓器油中色譜數(shù)據(jù)異常，介紹了如何結(jié)合油中溶解氣體檢測、電氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)等判斷、分析過程，以及中壓側(cè)分接開關(guān)故障原因和處理過程。

關(guān)鍵詞：分接開關(guān);總烴;直流電阻;接觸不良

中圖分類號：TM77

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0074-02

0引言

變壓器作為電網(wǎng)中的重要節(jié)點(diǎn)，發(fā)生故障會影響電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此監(jiān)測變壓器運(yùn)行狀態(tài)十分必要，現(xiàn)階段在運(yùn)行中可以通過多種帶電檢測手段進(jìn)行監(jiān)測，其中最有效的方法就是油中溶解氣體分析試驗(yàn)方法。變壓器油中溶解氣體分析通過絕緣油中氣體成分種類及含量，可以靈敏地反映變壓器內(nèi)部故障。

1故障概述

110kV龍?zhí)蹲冸娬?號主變壓器為南京電力變壓器廠生產(chǎn)，型號為SFSZ8-31500/110，接線組別為YN，yn0d11，額定容量31500kVA，額定電壓為（110土8X1.25%）/38.5士2X2.5%/10.5，1998年12月開始投運(yùn)。

在2012年6月21日進(jìn)行油中溶解氣體分析時發(fā)現(xiàn)總烴含量發(fā)生突變，總烴達(dá)到1016.0μL/L，通過計算相對產(chǎn)氣速率，判斷主變存在故障，進(jìn)而使用三比值法初步判斷變壓器存在過熱性故障。當(dāng)日晚上緊急申請停電，進(jìn)行診斷性電氣試驗(yàn)。在測量中壓側(cè)使用檔的直流電阻時，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行檔位三相不平衡率為36.22%，嚴(yán)重超標(biāo)，判斷為中壓側(cè)分接開關(guān)接觸不良。由于此時為迎峰度夏關(guān)鍵時期，不能立即停電進(jìn)行吊罩檢查，采取換擋運(yùn)行，并加強(qiáng)色譜跟蹤分析的監(jiān)視方式，及時掌握變壓器在此期間故障的發(fā)展情況。直至11月20日，才對該主變壓器進(jìn)行吊罩檢查，吊起主變上節(jié)油箱后，發(fā)現(xiàn)中壓側(cè)分接開關(guān)動靜觸頭存在碳化，鑒于大修后運(yùn)至萬壽變電站使用，采用了直接短接的辦法進(jìn)行處理，固定于額定檔川。

2故障的分析判斷過程

2.1故障的識別

龍?zhí)?號主變壓器在6月21日油中溶解氣體分析，總烴達(dá)到1016.0μL/L，但在2011年12月13日測得的總烴為235μL/L，為了排除其他影響，2012年6月22日重新采樣進(jìn)行油中溶解氣體分析，總烴為1022.4μL/L，確定了6月21日數(shù)據(jù)的正確性。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

僅僅根據(jù)分析結(jié)果的絕對值是很難對故障的嚴(yán)重性做出正確判斷的。因此，必須考慮故障的發(fā)展趨勢，也就是故障點(diǎn)的產(chǎn)氣速率。產(chǎn)氣速率與故障消耗能量的大小、故障部位、故障點(diǎn)的溫度等情況有直接關(guān)系。按照DL/T722-2000《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則》[1]推薦的兩種產(chǎn)氣速率，計算如下：

絕對產(chǎn)氣速率：即每運(yùn)行日產(chǎn)生某種氣體的平均值，按式（1）計算;

式中：v。——絕對產(chǎn)氣速率，mL/d;

Ci2——第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L;

C，——第一次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L;

△t——兩次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，d;

m——設(shè)備總油量，t;

p——油的密度，t/m’。

該主變壓器，總油量重15.38t，油密度0.89t/m'。經(jīng)過計算，2011年6月17日到2011年12月13日，共180天，總烴絕對產(chǎn)氣速率為6.5mL/d，乙炔絕對產(chǎn)氣速率為0.03mL/d，氫絕對產(chǎn)氣速率為0.46mL/d，均未超過注意值。2011年12月13日到2012年6月21日，共190天，總烴絕對產(chǎn)氣速率為71.0mL/d，乙炔絕對產(chǎn)氣速率為0.29mL/d，氫絕對產(chǎn)氣速率為8.79mL/d，其中總烴遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過注意值12mL/d，乙炔超過注意值0.2mL/d。

相對產(chǎn)氣速率：即每運(yùn)行月（或折算到月）某種氣體含量增加原有值的百分?jǐn)?shù)的平均值，按式（2）計算：

式中：γy，——相對產(chǎn)氣速率，%/月;

C.z——第二次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L;

C，1——第一次取樣測得油中某氣體濃度，μL/L;

Ot——兩次取樣時間間隔中的實(shí)際運(yùn)行時間，月。

經(jīng)過計算，2011年6月17日到2011年12月13日（約5.87個月），總烴相對產(chǎn)氣速率為6.9%<10%，未超過注意值。2011年12月13日到2012年6月21日（約6.27個月），總烴相對產(chǎn)氣速率為53.0%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10%。

所以，此時完全有理由認(rèn)為設(shè)備存在故障。

2.2故障類型的判斷

由于此次故障，除了一氧化碳、二氧化碳外，油中溶解氣體各組分均顯著增加，可以肯定故障不涉及到固體絕緣。為了進(jìn)一步確定故障類型，用三比值法進(jìn)行分析。三比值法是采用五種氣體（H2、CH、C2H2、C2H、C2H。）的三對比值作為判斷充油電氣設(shè)備故障的方法。

上述比值范圍編碼為（0，2，2），由此推測，故障性質(zhì)為“高于700°C高溫范圍的過熱故障”，用經(jīng)驗(yàn)公式計算故障源溫度2]。

其估算溫度為799.66°C，也與上述結(jié)論相符。

可見滿足判據(jù)條件，可判斷是變壓器過熱故障。故障可能為分接開關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動或接頭焊接不良，渦流引起銅過熱，鐵芯漏磁，局部短路，層間絕緣不良，鐵芯多點(diǎn)接地等。

2.3電氣試驗(yàn)

2012年6月21日晚，緊急申請停電做診斷性電氣試驗(yàn)，根據(jù)絕緣性試驗(yàn)數(shù)據(jù)無異常，排除了變壓器整體絕緣故障，在做線圈直流電阻試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)中壓側(cè)數(shù)據(jù)異常，經(jīng)過反復(fù)調(diào)檔、磨合后，中壓側(cè)直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，數(shù)據(jù)如表2所示。

初次測量值不平衡率達(dá)到26.78%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的2%，嚴(yán)重超標(biāo)。由此可以判斷中壓側(cè)，動靜觸頭氧化，接觸電阻過大。但是經(jīng)過反復(fù)切換后，不平衡率下降到0.79%。此種情況多出現(xiàn)在非運(yùn)行檔位，且不平衡率數(shù)值一般都在4%以下，極少出現(xiàn)運(yùn)行檔位三相直流電阻不平衡率嚴(yán)重超標(biāo)的情況。此現(xiàn)象說明在運(yùn)行過程中該主變壓器中壓側(cè)分接開關(guān)出現(xiàn)接觸不良，導(dǎo)致油中溶解氣體分析時總烴超標(biāo)。該故障需要申請停電大修或者更換處理，但此時為迎峰度夏關(guān)鍵時期，不能立即開展吊罩檢查，擬改變分接位置，并加強(qiáng)色譜跟蹤分析。換檔后，中壓側(cè)線圈直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，并投入運(yùn)行2]。

2.4跟蹤分析、監(jiān)視

經(jīng)過油中溶解氣體分析及電氣試驗(yàn)結(jié)果分析，可以初步判斷為分接開關(guān)動靜觸頭間存在接觸故障，換擋運(yùn)行后，采取油中溶解氣體分析（色譜）跟蹤監(jiān)測的監(jiān)視方式。下圖為從2012年6月22日到2012年11月7日跟蹤監(jiān)測的數(shù)據(jù)折線如圖1所示。

由圖1可以看出，對于總烴，在最初的一個月內(nèi)，跟蹤檢測平率為每3天檢測一次，其波動幅度不超過平均值的10%，根據(jù)式（3）計算得到故障點(diǎn)溫度未出現(xiàn)明顯增長，說明該故障沒有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，所以將頻率放寬為一周檢測一次[3]。

從近五個月的數(shù)據(jù)中可以看出，各組分的波動均未超過平均值的10%，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。但鑒于2012年6月21日的總烴相對產(chǎn)氣速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過注意值，必須開展安排停電吊罩檢查。

3吊罩檢查、處理

根據(jù)現(xiàn)場變壓器的實(shí)際運(yùn)行情況和分析結(jié)果，制定了檢查、處理方案，于11月20日對龍?zhí)?號主變進(jìn)行放油，吊起主變上節(jié)油箱，對分接開關(guān)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)動靜觸頭間存在碳化痕跡，與之前的判斷相吻合。中壓側(cè)分接開關(guān)動靜觸頭故障點(diǎn)如圖2所示。

由于動靜觸頭均有損壞，現(xiàn)場無法對動靜觸頭同時更換，鑒于該主變壓器大修后運(yùn)至無35kV出線的萬壽變電站使用，因此采用了直接短接的方式進(jìn)行處理，固定于額定當(dāng)。缺陷處理以后，對中壓側(cè)直流電阻進(jìn)行了復(fù)測，測試數(shù)據(jù)合格，主變可以安全投運(yùn)[4]。

4結(jié)束語

經(jīng)過有關(guān)人員的共同努力，成功地消除了該變壓器分接開關(guān)接觸不良的故障，同時也為今后類似的電力變壓器故障的判斷與解決積累的以下經(jīng)驗(yàn)：

（1）對油中溶解氣體分析數(shù)據(jù)，在超過注意值后要進(jìn)

一步分析判斷，計算絕對產(chǎn)氣速率;（2）只在總烴基數(shù)較大的情況下，才宜采用總烴相對產(chǎn)氣速率作為故障判據(jù);（3）油中溶解氣體分析可以快速準(zhǔn)確判斷變壓器內(nèi)部故障，但是準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)還需要與電氣試驗(yàn)相互補(bǔ)充、驗(yàn)證和判斷。（4）對主變?nèi)嘀绷麟娮柚挡黄胶獾默F(xiàn)象，要區(qū)分對待。對于長期不用的檔位，多為觸頭氧化，反復(fù)切換可以使故障自行消失，不影響正常運(yùn)行;對于運(yùn)行檔位，不平衡率遠(yuǎn)大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定注意值且伴有油中溶解氣體分析異常，應(yīng)警惕分接開關(guān)觸頭間或其他導(dǎo)電回路存在接觸不良等缺陷，此時需要進(jìn)一步排查檢修。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T722-2000.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導(dǎo)則[S].

[2]王音音，孫成平，曹永，等一起基于油色譜分析的變壓器潛伏性故障診斷[J].安徽電力，2012（1）：23

[3]Q/GDW188-2008.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修試驗(yàn)規(guī)程[S].

[4]DL/T596-1996.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[S].