一起变压器有载分接开关故障分析及处理

苏同斐，李红刚，李秀国

（国网山东省电力公司滨州供电公司，山东滨州256600）

一起变压器有载分接开关故障分析及处理

苏同斐，李红刚，李秀国

（国网山东省电力公司滨州供电公司，山东滨州256600）

随着有载分接开关的普及，其可靠性越来越受到重视。简要介绍有载分接开关常见故障类型，并针对一起变压器有载分接开关故障进行事故分析，查找事故原因，论述处理过程，为今后故障消除提供参考方法。

有载分接开关；故障；击穿

0引言

在变压器运行中，可靠调压是确保变压器安全运行的关键环节。现多利用有载分接开关，在保证不切断负载电流的情况下，变换高压绕组分接头，通过改变高压匝数进行调压［1］。为确保变压器正常、安全运行，有载分接开关的可靠性十分重要。

1 有载分接开关常见故障类型

1.1 切换开关触头故障

变压器调节负载时，若频繁变换切换开关，易使切换开关触头磨损严重，并在拉弧过程中造成电老化。随着电流热效应累积，弹簧弹性降低使触头接触压力降低、接触电阻增大，最终导致触头腐蚀、故障。

1.2 有载开关渗漏油

有载开关油室出现渗漏，常伴随有载开关油室油位突升及油位无法保持现象，在变压器常规油色谱分析中发现氢、乙炔或总烃含量超标时，则应考虑有载开关渗漏油情况。

1.3 油间隙击穿故障

分接开关的绝缘薄弱位置，通常位于快速机构安装板与连接线接头之间，此处极易发生油间隙击穿。若此处发生电弧击穿，变压器油会在电弧作用下急剧分解，产生大量气体最终导致气体继电器动作。

1.4 过渡电阻松动或击穿

有载开关如果在安装过程中过渡电阻紧固不够、运输中出现碰撞造成机械损伤、长期运行出现击穿，当其改变分接位置时，会使负载电流间断，在切换过程中过渡电阻断口处出现过电压，动静触头断开时拉弧，从而造成开关油室内的油迅速分解产生大量气体，进而引起气体继电器动作，造成停电事故。

2 故障经过

2014年6月，某110 kV变电站2号主变压器在有载分接开关切换过程中，有载开关重瓦斯保护继电器动作，主变压器三侧开关跳闸，主变压器退出运行。2号主变压器为2013年4月出厂，于2013年11月投运，有载开关为VMⅢ500-72.5／B-10193W型，于2013年2月出厂。现场检查，发现主变压器有载分接开关已损坏、漏油严重，初步判断为有载开关故障引起主变压器跳闸，决定对有载分接开关及主变压器本体进行诊断性试验。本次故障有载开关及变压器均为运行不久的新设备，运行期间按Q／GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定的周期进行油色谱分析，结果一直正常。主变压器所带负荷较小但变化频繁，导致AVC控制的有载分接开关自动调压频繁。

3 故障原因分析

3.1 故障跳闸后分析及处理

根据现场检查情况，有载分接开关内部油所剩不多、开关本体损坏严重。现场对主变压器本体油样进行色谱及简化分析，对主变压器本体进行绕组变形、绕组连同套管的直流电阻测试、绕组各分接位置电压比测试及变压器本体绝缘电阻测试、电容量及介质损耗试验。其油色谱分析结果如表1所示。

表1 油色谱分析数据μL／L

变压器本体绕组变形测试显示，高压绕组（额定分接）对中压绕组（额定分接）短路阻抗：相间最大相对互差为2.694%，高压绕组（最大分接）对中压绕组（额定分接）短路阻抗相间最大相对互差为2.667%，超出Q／GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》规定的“容量100 MVA及以下且电压等级220 kV以下的变压器三相之间的最大相对互差不应大于2.5%”这一标准。所做变压器其他项目均符合规程要求。

根据试验结果初步分析，变压器故障后中压侧绕组可能存在轻微变形。主变压器本体油样出现乙炔，有两种可能，一是有载分接开关故障后油泄漏进入变压器，造成变压器油样被污染；二是有载分接开关故障时放电，导致分接选择器上引线或接头发热、拉弧，产生乙炔。检修人员决定更换有载分接开关，并注入新油，对本体油样进行加热、过滤，重新注入变压器后采样分析。有载分接开关进行多次循环切换，以消除触头表面油膜和杂质。

3.2 现场更换有载开关主体后分析及处理

此次更换有载分接开关的切换开关本体和切换开关油室，而有载分接开关分接选择器未予更换。对更换下来的切换开关进行解体后，发现快速机构连接板与连接线接头之间存在烧灼痕迹，如图1所示。

图1 烧灼痕迹

结合主变压器负荷变化频繁、故障前有载开关分接头短时内连续切换的情况，因绝缘板与连接引线接头之间绝缘较弱，频繁切换产生冲击过电压，过电压作用于两点间发生电弧击穿，电弧电流经开关支路从切换芯子接触板与油室上的纽扣触头流过，致使内部连接线从薄弱处熔断，在该电弧作用下，变压器油急剧分解，产生大量气体加剧故障，所产生的气体一部分会溶于油中，使变压器油劣化，另一部分游离于油中，使开关气室内压增加，最终导致气体继电器动作。

更换后对有载分接开关油样及过渡电阻、时间、同期性测试，试验结果如表2所示。

表2 有载分接开关试验

按照DL／T 574—2010《变压器分接开关运行维修导则》判定有载分接开关油样不合格，按Q／GDW 1168—2013《输变电设备状态检修试验规程》判定分接开关本体试验数据不合格。

检修人员进入箱体检查，未发现有明显烧灼痕迹及其他异常现象。待变压器油过滤、重新注入、静置后，再次取油样进行色谱、简化分析，油样合格，乙炔体积分数为0μL／L，有载开关油样耐压值为50.6 kV。对有载开关进行过渡电阻测试，试验结果如图2、图3所示。

由图2可以看出，波形在切换过程完成后出现不规则抖动，但切换时间满足要求，波形基本无异常，现场采用3 A电流测试高压B相，其过渡电阻8.6 Ω，与铭牌值2.9 Ω相比初值差达到+196.55%。图3中，波形出现过零点现象，未体现切换过程，该图代表试验中各分接均出现的情况。

图2 过渡波形Ⅰ2分接到1分接

图3 过渡波形Ⅱ13分接到14分接

切换开关在切换过程中有异常，多次切换测试波形存在“未切换”现象，并且过渡电阻阻值与铭牌值相差较大，故障点应该在有载分接开关未更换的分接选择器上，很可能是分接选择器动触头与中心绝缘筒间接触不良导致的绝缘损坏，对变压器进行返厂吊芯检查。

3.3 返厂吊芯检查情况及分析

经吊芯检查发现，位于变压器内部的有载分接开关分接选择器B相的K1转换开关左连接线熔断，B相导电接触环与中心绝缘柱连接处有烧灼痕迹。设备如图4所示。

图4 B相分接选择器有烧灼痕迹

根据吊心检查情况推断，有载分接开关的分接选择器中心绝缘柱绝缘材料工艺欠佳，B相导电接触环在多次动作后，中心绝缘柱变形，造成放电并损伤局部绝缘。

4 结语

综合分析，本次故障主要因切换开关绝缘板与连接引线接头之间绝缘较弱，在承受冲击过电压后拉弧产生大量气体，同时分接选择器中心绝缘柱绝缘工艺欠佳，在分接开关多次动作后变形、放电，损伤导电环与绝缘柱间绝缘，两方面共同作用，最终造成有载开关瓦斯继电器动作并引起主变压器三侧跳闸。

可见有载分接开关在验收过程，应严把试验关，对异常波形及数据进行全面分析；对同类型开关进行统计和重点检测，结合停电进行开关的试验检查；运行维护中，要根据实际切换频繁度及厂家产品抽检情况对其跟踪测试，如遇设备数据异常，应及时分析、更换有载分接开关相关组件，以免造成更大损失。

［1］朱英浩，沈大中.有载分接开关电气机理［M］.北京：中国电力出版社，2012.

［2］DL／T 574—2010变压器分接开关运行维修导则［S］.

［3］Q／GDW 1168—2013输变电设备状态检修试验规程［S］.

Analysis and Treatment of a Transformer On-load Tap-changer Fault

SU Tongfei，LI Honggang，LI Xiuguo
（State Grid Binzhou Power Supply Company，Binzhou 256600，China）

With the popularity of the on-load tap-changer，its reliability has got more and more attention.A brief introduction is given on the common fault types of on-load tap-changer.After that，one particular case of transformer on-load tap-changer fault is analyzed in detail to find out causes of the accident.Treatments of the fault are under discussion，which will hopefully be of certain reference value for fault elimination method in the future.

on-load tap-changer（OLTC）；fault；breakdown

TM403.4

B

1007－9904（2015）08－0078－03

2015-04-03

苏同斐（1987），女，从事电气试验及变电状态评价工作；

李红刚（1987），男，从事调度监控工作；

李秀国（1969），男，从事变电运检工作。