基于在线监测技术发现的一起变压器内部故障的分析及处理

李诗勇

（贵阳供电局，贵州贵阳,550002）

0 引言

变压器是输变电系统中重要的设备之一，其运行情况直接关系到整个电网的安全。如何及时发现变压器的内部故障使之得到及时处理对电网及主设备的安全运行至关重要。变压器油中溶解气体色谱分析技术是发现变压器内部故障的有效手段，近年来油中溶解气体在线监测装置的应用为变压器内部故障的发现提供了及时性保证。本文就一起变压器内部调压开关故障的发现、分析及处理过程进行介绍。

1 故障发现

某110kV变压器，型号为SFSE8-50000/110，油重21t，1999年投运，装有某厂家单组分油中溶解气体在线监测装置。该变压器历年电气及色谱试验结果正常， 2010年12月安装油中溶解气体在线监测装置后，氢气组分一直稳定在30μL/L左右。2011年6月8日起，气体浓度逐渐增大，至2011年6月13日已达450μL/L左右，如图1所示，在线监测系统告警该主变存在故障。6月13日取油进行色谱分析试验（试验结果见表1），结果证实了该变压器确实可能存在内部故障。

表1 油色谱分析试验记录（μL/L）Table 1 records of oil chromatographic analysis test（μL/L）

2 故障性质分析

从表1数据可看出，故障主要特征气体为H2和C2H2，说明该变内部可能存在放电性故障。利用改良三比值法计算比值，由于C2H4组分基数较大，为避免判断误差，采取两次数据差值进行比值计算得：

三比值编码为“212”，为低能量放电性故障。变压器内部故障可能为引线对电位未固定的部件之间连续火花放电，分接抽头引线和油隙闪络，不同电位之间的油中火花放电或悬浮电位之间的火花放电等。

3 故障点判断

停电对该变进行高压电气试验发现：有载分接开关奇数档切换至偶数档时有放电声响，不能进行切换拍波试验；高压侧奇数档变比差、直流电阻相差严重超标(变比差为1%-1.5%左右，直阻最大相差为8%-15%左右)。

从高压绕组直流电阻、电压比和有载分接开关动作特性试验的异常现象上可以肯定故障点出在有载分接开关。

该变有载分接开关为某厂生产的M型组合式开关，即切换开关是通过一根中轴与分接选择器（即选择开关）连接，切换开关是在有载分接开关油室内，而分接选择器（选择开关）是在变压器本体油箱内。开关切换动作机理：每一个分接变换操作，开始是分解选择器动作，把所要的变压器调压绕组分接选好。切换开关将电流从工作分接转移到预选分接。在此快速转换过程中，欧姆电阻被接入电路以保证电流转移不中断。此俗称先选择后切换，因此选择开关是不切换负荷电流的。

当变压器负荷比较重时，有载分接开关切换会产生高能量放电，导致分接开关绝缘油中出现大量气体。分接开关油箱和变压器本体油箱之间是完全密封的，因此，正常情况下调压开关调档时在变压器本体内不会产生气体。但是有载分接开关若出现故障，导致分接选择器带负荷选择, 就会使变压器本体绝缘油裂解而产生大量气体。

综合以上分析，推断该变本体油中气体组分含量增加的可能原因有：①分接开关油箱渗漏造成本体油中气体组分含量增加，考虑到高压电气试验异常情况，该种因素可能性不大，即使有渗漏，也不是唯一原因；②选择开关故障放电引起绝缘油裂解；③切换开关故障导致分接开关带负荷选择, 使变压器本体绝缘油裂解。

4 检查及故障处理

4.1 切换开关检查及处理

6月15日，停电对切换开关进行吊芯检查。发现切换开关芯子上A相两个过渡电阻中靠近奇数档侧的一个静触头压板脱落（见图2），脱落的静触头压板卡在对应动触头的动作元件上，导致该过渡电阻不能正常投入，并且影响到切换开关的动作顺序。其余检查未发现任何故障，也未发现切换开关油箱有渗漏。

图2 切换开关静触头外侧Fig2 switch static contact of the lateral head

对该故障点进行修复，把脱落的静触头压板装回原处，恢复完毕进行高压电气试验，试验结果全部合格。

4.2 跟踪监视

由于该地区负荷情况不允许有更多的停电时间进一步对变压器本体调罩检查，在切换开关故障处理后即对变压器恢复运行。为考察故障点是否确为切换开关，或者是否还有其它故障点，特制定周期对该变压器进行离线色谱分析跟踪，见表2,并密切监视在线监测数据，见图3。

表2 油色谱分析跟踪记录（μL/L）Table 2 record of oil chromatographic analysis track（μL/L）

图3 在线监测跟踪趋势图Fig3 chart of on-line monitoring tracking trend

从离线色谱跟踪数据及在线监测趋势图可看出，变压器油中气体组分含量在切换开关故障处理后已趋于稳定，说明该故障已消除，也证实了本体油中气体来源是由于切换开关故障导致选择开关带负荷选择所引起。

4.3 彻底检查与处理

变压器有载分接开关分接选择器带负荷选择，会导致了有载分接开关调档时拉弧，可能对动、静触头造成烧损。6月20日再次停电对变压器本体内的分接选择器进行检查，发现选择开关分接动、静触头上有明显放电痕迹（见图4、5），找到了变压器本体油中气体组分含量快速增加的直接原因。

图4 选择开关动触头放电烧蚀图Fig4 figure of selected switch move contacts discharge ablation

图5 选择开关静触头放电烧蚀图Fig5 figure of selected switch contacts of static discharge ablation

对分接动、静头触头进行打磨，除去放电痕迹，拧紧螺丝，对其它螺丝进行检查、紧固，并对主变本体油进行滤油脱气处理至正常后恢复运行，离线色谱跟踪及在线监测数据显示该变故障已彻底消除。

5 结语

1）此次故障是一起变压器内部故障发现、处理的典型案例，通过色谱分析（离线或在线）发现故障→结合高压电气试验判断故障点→吊罩（芯）检查→最后进行故障处理。

2）传统实验室色谱分析试验由于受取样周期限制，对一些发展较快的变压器内部故障很难捕捉到。近年来油中溶解气体在线监测装置得到了长足的发展，如果管理利用得当，是能够及时发现变压器内部故障的。

[1]DL/T722-2000.变压器油中溶解气体分析和判断导则.中华人民共和国电力行业标准

[2]操敦奎，许维宗，阮国方.变压器运行维护与故障分析处理.北京：中国电力出版社，2008

[3]DL/T 574-2010.变压器分接开关运行维修导则.中华人民共和国电力行业标准