龍潭2號主變中壓側分接開關故障分析與處理

涂俊

摘要：文章通過對一起主變分接開關故障，引起變壓器油中色譜數據異常，介紹了如何結合油中溶解氣體檢測、電氣試驗數據等判斷、分析過程，以及中壓側分接開關故障原因和處理過程。

關鍵詞：分接開關;總烴;直流電阻;接觸不良

中圖分類號：TM77

文獻標識碼：A

文章編號：2095-6487（2019）03-0074-02

0引言

變壓器作為電網中的重要節點，發生故障會影響電網穩定運行。因此監測變壓器運行狀態十分必要，現階段在運行中可以通過多種帶電檢測手段進行監測，其中最有效的方法就是油中溶解氣體分析試驗方法。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部故障。

1故障概述

110kV龍潭變電站2號主變壓器為南京電力變壓器廠生產，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。

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

2故障的分析判斷過程

2.1故障的識別

龍潭2號主變壓器在6月21日油中溶解氣體分析，總烴達到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日重新采樣進行油中溶解氣體分析，總烴為1022.4μL/L，確定了6月21日數據的正確性。詳細數據見表1。

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

絕對產氣速率：即每運行日產生某種氣體的平均值，按式（1）計算;

式中：v。——絕對產氣速率，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際運行時間，d;

m——設備總油量，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'。經過計算，2011年6月17日到2011年12月13日，共180天，總烴絕對產氣速率為6.5mL/d，乙炔絕對產氣速率為0.03mL/d，氫絕對產氣速率為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，總烴絕對產氣速率為71.0mL/d，乙炔絕對產氣速率為0.29mL/d，氫絕對產氣速率為8.79mL/d，其中總烴遠遠超過注意值12mL/d，乙炔超過注意值0.2mL/d。

相對產氣速率：即每運行月（或折算到月）某種氣體含量增加原有值的百分數的平均值，按式（2）計算：

式中：γy，——相對產氣速率，%/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際運行時間，月。

經過計算，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），總烴相對產氣速率為53.0%，遠遠大于10%。

所以，此時完全有理由認為設備存在故障。

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。為了進一步確定故障類型，用三比值法進行分析。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，故障性質為“高于700°C高溫范圍的過熱故障”，用經驗公式計算故障源溫度2]。

其估算溫度為799.66°C，也與上述結論相符。

可見滿足判據條件，可判斷是變壓器過熱故障。故障可能為分接開關接觸不良，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，鐵芯多點接地等。

2.3電氣試驗

2012年6月21日晚，緊急申請停電做診斷性電氣試驗，根據絕緣性試驗數據無異常，排除了變壓器整體絕緣故障，在做線圈直流電阻試驗時發現中壓側數據異常，經過反復調檔、磨合后，中壓側直流電阻試驗數據合格，數據如表2所示。

初次測量值不平衡率達到26.78%，遠遠大于標準規定的2%，嚴重超標。由此可以判斷中壓側，動靜觸頭氧化，接觸電阻過大。但是經過反復切換后，不平衡率下降到0.79%。此種情況多出現在非運行檔位，且不平衡率數值一般都在4%以下，極少出現運行檔位三相直流電阻不平衡率嚴重超標的情況。此現象說明在運行過程中該主變壓器中壓側分接開關出現接觸不良，導致油中溶解氣體分析時總烴超標。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鍵時期，不能立即開展吊罩檢查，擬改變分接位置，并加強色譜跟蹤分析。換檔后，中壓側線圈直流電阻試驗數據合格，并投入運行2]。

2.4跟蹤分析、監視

經過油中溶解氣體分析及電氣試驗結果分析，可以初步判斷為分接開關動靜觸頭間存在接觸故障，換擋運行后，采取油中溶解氣體分析（色譜）跟蹤監測的監視方式。下圖為從2012年6月22日到2012年11月7日跟蹤監測的數據折線如圖1所示。

由圖1可以看出，對于總烴，在最初的一個月內，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%，根據式（3）計算得到故障點溫度未出現明顯增長，說明該故障沒有進一步發展的趨勢，所以將頻率放寬為一周檢測一次[3]。

從近五個月的數據中可以看出，各組分的波動均未超過平均值的10%，設備運行穩定。但鑒于2012年6月21日的總烴相對產氣速率遠遠超過注意值，必須開展安排停電吊罩檢查。

3吊罩檢查、處理

根據現場變壓器的實際運行情況和分析結果，制定了檢查、處理方案，于11月20日對龍潭2號主變進行放油，吊起主變上節油箱，對分接開關進行檢查，發現動靜觸頭間存在碳化痕跡，與之前的判斷相吻合。中壓側分接開關動靜觸頭故障點如圖2所示。

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

4結束語

經過有關人員的共同努力，成功地消除了該變壓器分接開關接觸不良的故障，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驗：

（1）對油中溶解氣體分析數據，在超過注意值后要進

一步分析判斷，計算絕對產氣速率;（2）只在總烴基數較大的情況下，才宜采用總烴相對產氣速率作為故障判據;（3）油中溶解氣體分析可以快速準確判斷變壓器內部故障，但是準確定位故障點還需要與電氣試驗相互補充、驗證和判斷。（4）對主變三相直流電阻值不平衡的現象，要區分對待。對于長期不用的檔位，多為觸頭氧化，反復切換可以使故障自行消失，不影響正常運行;對于運行檔位，不平衡率遠大于標準規定注意值且伴有油中溶解氣體分析異常，應警惕分接開關觸頭間或其他導電回路存在接觸不良等缺陷，此時需要進一步排查檢修。

參考文獻

[1]DL/T722-2000.變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則[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.輸變電設備狀態檢修試驗規程[S].

[4]DL/T596-1996.電力設備預防性試驗規程[S].