一起330kV變壓器故障原因分析

馬小林

摘? 要：變壓器在運行過程中需通過有載調壓開關的調壓來滿足不同電壓的需求，文章就一起330kV變壓器有載分接開關傳動機構異常導致無法正常調壓的原因進行分析并提出相關建議。

關鍵詞：變壓器;有載分接開關;檢測

Abstract： During the operation of the transformer， the voltage regulation of the on-load tap-changer is needed to meet the needs of different voltages. This paper analyzes the reason why the abnormal transmission mechanism of the on-load tap-changer of the 330kV transformer leads to the failure of normal voltage regulation， and puts forward some relevant suggestions.

1 概述

某330kV變電站#1主變在進行油色譜分析時發現氫氣含量為191.1μL/L，跟蹤檢測發現氫氣含量一直保持在185μL/L左右。2018年1月6日油在線裝置出現乙炔，含量為0.23μL/L，后期持續增長，至1月7日乙炔數據達到穩定。#1主變停電進行診斷性試驗，試驗結果發現變壓器有載調壓分解開關機械傳動軸緊固螺栓松動，導致分解開關無法正常調壓，經現場處理后恢復正常調壓，絕緣油色譜分析各組分氣體保持穩定。

2 故障檢測及檢查過程

2.1 停電前檢查情況

從2018年1月10日開始進行色譜離線跟蹤檢測，其中氫氣含量有較小波動，但未超過注意值，乙炔含量基本穩定，維持在4-5μL/L之間，且無增長趨勢，其他氣體含量穩定，無較大變化。外觀檢查均正常，鐵芯接地電流、高頻局放檢測、射頻局放檢測結果均正常。

2.2 停電后檢查情況

2.2.1 電壓比試驗

停電后進行電壓比測試，分接位置在第1至10檔時電壓比均在5%以內，在第11至17檔時電壓比均超過5%。

2.2.2 繞組直流電阻試驗數據

繞組直流電阻測試，中、低壓側繞組直流電阻測試值與原始值保持一致，高壓側A、B相繞組直流電阻測試值與原始值保持一致，高壓側C相繞組直流電阻第1至17檔測試值均為307.9mΩ，檔位進行切換時，其繞組直流電阻值均無變化，說明C相高壓側在檔位切換過程中實際檔位位置未發生變化。

2.2.3 有載分接開關過渡電阻測試

有載分接開關過渡電阻測試B相電阻值為3.6-3.7Ω，測試結果正常，A、C相電阻值為1.1-1.2Ω，與額定值3.6Ω偏差過大，測試結果異常，過渡波形中A、C相波形異常。

2.2.4 其他檢測情況

繞組變形測試、絕緣電阻測試、繞組介損及電容量測試、套管試驗、長時感應耐壓試驗、局部放電測量及耐壓后色譜實驗數據均正常。

2.2.5 檢測數據分析

從直流電阻測試數據可知，A、C相直流電阻值在檔位調整前后均為6檔數值，B相直流電阻各檔位數值與之前例行試驗數據一致。A、C兩相無過渡過程，說明在調檔過程中內部實際檔位未發生變化，異常情況與直流電阻測試異常結果分析一致。變比測試從6檔→1檔、6檔→17檔變比初值差逐漸增大，在檔位逐步增加和減少的過程中由于B相檔位正常，而A、C相檔位一直保持在6檔，導致相間電位差逐漸增大，變比初值差也會逐步增大，這一規律與前面結論中A、C相檔位未發生變動的情況一致。繞組變形試驗時A、C相實際檔位處于6檔，B相位于1檔，OA-OC、OAm-OCm各頻段相關系數較高，表明A相與C相繞組容抗、感抗無較大差異，100Hz-1kHz頻段下，OA-OB、OAm-OBm、OB-OC、OBm-OCm相關系數有明顯差異，此頻段表明A、C相繞組與B相繞組感抗有差異，也可證明A、C相與B相不在同一檔位，1kHz-1MHz頻段下波形正常，排除繞組存在扭曲和鼓包等局部變形，排除線圈存在整體移位或引線位移等情況。經現場檢查發現，#1主變有載調壓分接開關傳動軸A、C相在主變頂部位置水平傳動桿連接卡具外側螺栓均有不同程度的松動，在切換過程中的阻力導致本體內部傳動軸未發生轉動，導致A、C相檔位在切換過程中未發生檔位變動，長期在6檔位置。

3 原因分析

3.1 傳動軸連接卡具螺栓松動原因

主變有載調壓分接開關傳動軸A、C相在主變頂部位置，水平傳動桿連接卡具外側螺栓松動的主要原因：（1）現場對該螺栓拆除后進行檢查，發現該螺栓有防松動的墊片，但在螺栓不緊固的情況下，該防松墊不起作用，失去了自身防松的功能。（2）該螺栓螺桿長度不夠，沒有完全露出絲扣，導致緊固力度不夠，在有載調壓分接開關傳動過程中，在扭力的作用下很容易造成松動。

3.2 乙炔產生的原因

3.2.1 有載分接開關切換過程產生乙炔

根據#1主變出現乙炔時有載分接開關檔位調整記錄顯示5日、6日、8日系統對檔位進行了調整，在4檔、5檔、6檔之間調整，每天調整兩次。1月10日晚主控室后臺監控機顯示主變4檔運行，當A、C相高壓繞組檔位處于6檔，B相檔位為4檔時，三相有載分接開關失步使得A、C相與B相之間出現電壓、電流不平衡，高壓側4檔額定電壓3665620.5V，高壓側6檔額定電壓357937.5V，壓差近10kV，后臺顯示A相高壓繞組電流146.69A、B相電流126.57A、C相電流144.76A。在切換過程中，A、C相有載分接開關內部未動作，B相電阻增大3.7Ω（過渡電阻值），加重三相電流不平衡現象，三相電壓、電流不平衡導致切換檔位時在分接選擇器動觸頭與靜觸頭之間產生低能放電，使絕緣油分解產生乙炔，有載分接開關切換開關油室與變壓器本體油箱隔離，分接選擇器位于變壓器本體油箱內，與之前色譜試驗中只在本體絕緣油檢測出單乙炔，分接開關油室絕緣油色譜分析正常結論吻合。

綜上所述，#1主變有載調壓分接開關傳動軸A、C相在主變頂部位置水平傳動桿連接卡具外側螺栓松動，造成分接開關檔位失步，進而造成切換檔位時在分接選擇器動觸頭與靜觸頭之間可能產生低能放電，在電弧作用下，絕緣油分解產生乙炔。

3.2.2 油中雜質產生火花放電

此次乙炔異常后持續進行油色譜數據跟蹤，未發現乙炔繼續上漲，并且利用高頻局放檢測、超聲局放定位等多種帶電檢測手段及感應耐壓局放都未發現放電信號，再根據油色譜三比值法及絕對產氣速率初步判斷#1主變內部存在低能量放電，所以此次乙炔突然上升也可能為油中雜質在油循環過程中流至電場不均勻位置發生的偶發性火花放電。

4 結論

停電診斷試驗前通過油色譜三比值法及絕對產氣速率初步判斷#1主變內部存在低能量放電或過熱，CO、CO2含量未發生突變，說明主變未出現固體絕緣的局部放電或擊穿，絕緣良好，排除變壓器內部存放電缺陷。#1主變有載調壓分接開關傳動軸A、C相在主變頂部位置水平傳動桿連接卡具外側螺栓均有不同程度的松動，在切換過程中的阻力導致本體內部傳動軸未發生轉動，導致A、C相檔位在切換過程中未發生檔位變動，長期在6檔位置?，F場對松動螺絲進行了緊固，緊固后復測相關試驗項目，試驗數據合格。

5 結束語

設備檢修時檢查有載調壓分接開關傳動軸部件，尤其要檢查水平傳動桿連接卡具螺栓是否有防松墊、螺栓桿絲扣是否完全露出、螺栓是否緊固;打開護套檢查水平連桿連接頭是否存在卡澀，是否平穩均勻轉動。

運行期間，每日對#2主變三側電流、電壓值、絕緣油在線監測數據進行監視，發現問題及時采取處理措施。

參考文獻：

[1]陳潤穎.變電設備故障診斷及分析[M].中國電力出版社，2014.

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