衡陽110kV井頭變主變有載開關故障分析與處理

摘 要：電力變壓器有載開關故障，如果不及時處理會影響到供電可靠性和設備的安全，現就衡陽110kV井頭變主變有載開關故障進行分析和診斷，并提出預防有載開關事故的對策。

關鍵詞：變壓器；有載開關；故障；分析；診斷

引言

掌握電力變壓器故障分析與處理，直接影響到變壓器安全運行、使用壽命和供電可靠性，電力變壓器是電力系統中重要而關鍵主設備[1]，作為變壓器運行維護人員必須了解和掌握電力變壓器絕緣結構、材料性能、工藝質量、維護方法及科學診斷技術，并進行優化合理運行，才能保證電力變壓器使用效率、壽命和供電可靠性。有載調壓開關受潮與局部放電特征氣體比較相似[2]，也可能兩種異?，F象同時存在，目前僅從油中氣體分析結果還很難加以區分，而應輔助以其他試驗和油中微水分析等來判斷[3]，現就衡陽110kV井頭變主變有載開關故障先進行綜合電氣試驗，對試驗數據分析，找到故障原因，排除故障點。

1 有載調壓開關故障發現及處理過程

110kV井頭變檢查中發現1號主變有載調壓開關氣體繼電器中有氣體存在，繼電器觀察窗內聚集60%的氣體，主變保護未發現有載調壓輕瓦斯報警信號[4]；結合年度計劃工作，2010年3月18日，對110kV井頭變1號主變進行停電試驗?，F場對主變有載調壓開關進行直阻試驗（見表1），有載開關氣體繼電器內的氣體含量測試，有載開關取油耐壓測試等工作（見表3）。

表1 110kV井頭變1號主變直阻試驗

經檢查：（1）該主變有載調壓開關氣體繼電器內只有跳閘接點，而無信號接點存在，故氣體繼電器內產氣而無輕瓦斯報警信號發出；（2）有載開關氣體繼電器內的氣體含量經測試，以H2為主，含量為2098μL/L，另含少量的烴類氣體，總含量為40.3μL/L，其中乙炔含量0.7μL/L；（3）有載開關取油樣耐壓值為36000V；（4）主變直阻試驗結果表明除12、13、14檔位直流電阻不平衡系數不合格外，其他均合格。

當日將氣體繼電器內氣體排出，并核實主變例行試驗結果后決定吊罩查明原因，發現有載調壓分接開關中選擇開關A相第12、13、14觸頭有明顯發熱現象，經查此三處觸頭有松動跡象，擰緊后檢查其他無異常，重新安裝變壓器外罩，再次進行直阻試驗（見表2），恢復主變運行。主變投運后，檢修人員對主變進行了兩次油樣跟蹤，發現油樣中氣體含量基本保持穩定（見表3），至2010年迎峰度夏期間去觀察，并未發現產氣。當時分析為有載開關安裝時油室內變壓器油中帶進水分通過變壓器運行產生的熱量，水分逐漸分解產生氣體逸出至瓦斯繼電器。

表2 110kV井頭變1號主變直阻試驗

2011年2月26日，運行人員在對井頭變進行春檢時再次發現1號主變有載調壓開關氣體繼電器中有氣體聚集，繼電器觀察窗內存在50%的氣體，現場人員對主變有載開關油室絕緣油進行了取樣，并對瓦斯繼電器進行取氣，并于2月26日將油樣進行了檢測（見表3）。

主變有載開關油室油樣從2010年3月至2011年2月26日共進行4次試驗，試驗結果均表明以氫氣含量為主，烴類氣體及CO與CO2含量基本維持穩定水平。通過運行人員了解到，該主變從2010年3月至2011年2月一直未帶負荷進行過調壓，所以有載開關帶負荷調壓產生氣體的可能性被排除。如有載開關存在接觸不良或放電，氣體各種成分含量應會明顯增加（特別是氫氣及烴類），所以有載開關出現局部過熱和局部長期放電故障的幾率不大[4，5，6]。現在油中氣體以氫氣為主，氫氣主要是來自于水分的分解，H2O分子在電場的作用下分解生成H2與O原子，H2從油中逸出，而O原子與有載開關的金屬部件或油中其他金屬離子結合生成金屬氧化物[7，8，9]，通過對有載開關油樣進行微水測試，發現水分含量有上升趨勢，油的耐壓水平有下降趨勢（見表3）。

2 有載調壓開關內部故障分析

上述分析表明有載調壓開關內部存在水分，而觀察有載調壓開關油枕油位正常，密封良好，水分不能由外部進入開關油枕，開關油枕中油的壓力致使水分也不能由開關封蓋處滲入[10，11]，水分可能是由有載開關本身受潮而產生，受潮有兩種：（1）在生產過程中干燥處理沒有徹底（2）裝配時受潮。固體絕緣受潮在投運的初期并不易被發現，一般在投運后的1-2年內慢慢將水氣釋放出來。而氫氣在所有氣體中的溶解度系數是最低的，只有0.05，當氣溫下降時，油中的氣體慢慢逸出，因為氫氣的溶解度系數最低，所以氫氣最容易逸出來[12，13]，瓦斯繼電器中氣體成分以氫氣為主，微水試驗已達到65uL/L，由此得出初步判斷：1號主變有載調壓開關受潮。

3 有載調壓開關內部故障處理方案及處理過程

110kV井頭變1號主變有載調壓開關故障處理方案：（1）對有載調壓開關進行換油；（2）吊開關芯子，緊固開關所有螺栓和螺絲；（3）對開關芯子進行干燥；（4）用酒精清擦所有開關觸頭。經過酒精清擦觸頭芯子、干燥和換油處理后，變壓器投入運行，運行三個月后重新取油樣試驗（見表4）。

4 防范措施

通過上述事故，對于有載調壓變壓器的分接開關在運行中應注意以下事項：

（1）運行中的分接開關接觸部分可能有局部燒傷，長期未用的分接頭表面則可能產生氧化膜或觸頭不潔、鍍層剝落、彈簧力不夠、焊接不良等問題，造成分接頭的接觸不良，接觸電阻增大[14]。這將造成局部過熱，并危及變壓器的安全運行，造成變壓器燒毀事故；還可能引起油質迅速劣化，被迫停運。因此，變壓器例行試驗必須測量直流電阻，三相電阻值相差不得超過2%。（2）分接開關接觸不良的故障最容易在大修后發生，穿越性故障后也可能燒傷接觸面。在運行中，特別要注意輕瓦斯動作情況，往往這種故障也可從瓦斯頻繁動作察覺。然后取油樣化驗，其明顯的特征是分接開關高熱使油的閃點迅速下降[15]，還可通過油的色譜分析來分析。（3）變壓器在運行時要定期進行巡視有載調壓分接開關瓦斯繼電器觀察窗和集氣合內有無氣體，有氣體要及時進行分析和處理。

5 結束語

由此可見，供電變壓器在實際運行中，應精心檢查，認真維護，在對其進行檢修和維護過程中，應嚴格遵守有關規程，確保變壓器安全運行，否則，將造成嚴重的電氣設備事故和不可估量的經濟損失。

參考文獻

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[15]變壓器制造技術叢書編審委員會.變壓器試驗[M].北京：機械工業出版社，1998.

作者簡介：唐攀龍（1976-），男，碩士研究生，工程師，技師，研究方向為電力系統過電壓與絕緣技術，從事變壓器設計、檢修工作。

劉鄭哲（1982-），男，工程師，研究方向為電氣設備絕緣技術。

唐正森（1979-），男，碩士研究生，工程師，研究方向為電氣設備安全運行，從事電氣設備規程編寫。

周羽生（1965-），男，教授，博士，碩士生導師，研究方向為超導脈沖功率技術，配電網技術，電力系統過電壓與保護。

何 凱（1970-），男，工程師，在特變電工衡陽變壓器有限公司從事變壓器技術研發工作。