主变有载调压开关的故障分析

王悦川

摘 要：目前的大型电力变压器均配备有有载调压分接开关。有载调压开关是主变压器上最精密和复杂的设备。它的运行状态对调节电网电压、实现潮流控制、保证电能质量具有重大影响。文章综述了主变有载调压分接开关常见的一些故障类型，以及其对应的故障机理。同时针对这些故障展开分析研究，并提出了一系列相应的故障诊断方法。最后对有载调压开关故障诊断的发展趋势做了简单阐述。

关键词：变压器；有载调压开关；故障

中图分类号：TM564 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）28-0065-02

Abstract： At present， large power transformers are equipped with on-load tap changer. On-load voltage changer is the most sophisticated and complex equipment on the main transformer. Its operation state has a significant impact on regulating the voltage of the power grid， realizing power flow control， and ensuring the power quality. This paper summarizes some common fault types of main transformer on-load voltage-regulating tap changer and the corresponding fault mechanism. At the same time， a series of fault diagnosis methods are proposed based on the analysis and research of these faults. Finally， the development trend of fault diagnosis of on-load voltage regulating switch is briefly described.

Keywords： transformer； on-load voltage changer； fault

引言

当前，电力系统中广泛采用有载调压变压器。有载调压变压器是一种可以带负荷调压的电力变压器，实现这一功能主要是基于有载调压装置，当系统电压波动时，有载调压装置可以根据控制系统的指令动作，对电压进行调整，确保电压稳定，在负载运行中完成分接电压切换。有载分接开关分为组合式和复合式两大类。主要包括触头部分（动、静触头）、机械传动部分、电气控制部分。由于有载分接开关是主变压器上唯一的动作部分，而系统的调压又十分频繁，主变投运之后，有载分接开关的次数较多。导致其极易发生故障，一旦出现故障，导致主变压器停运，给电网造成巨大损失。由于有载分接开关在电力系统中的作用十分重要，因此及时的发现并对故障做出诊断，对整个电力系统的安全十分重要。

1 故障类型

有载分接开关的故障类型一般可分为机械故障和电气故障。文献[1]、[2]指出在检修现场一般表现为：选择开关故障、切换开关故障、油箱密封不良、各类外观故障、电动机构滑档、电动机构拒动、电动机构传动轴脱销、机构齿轮箱漏油。有载分接开关故障早期，如果不能发现故障的存在并及时的做出诊断，那么故障将有可能会进一步的升级导致主变三侧开关跳开，主变停运，将造成难以估量的损失，因此研究有载调压分接开关的故障具有重要价值。

2 故障分析

2.1 切换开关故障，触头磨损烧蚀

2013年6月，某110kV主变（有载调压开关型号：SYXZ——110/200-7，生产日期为1993年5月）重瓦斯动作，主变三侧开关跳开，主变停运。经工作人员对保护回路检查及动作特性试验，非电量保护回路绝缘电阻和非电量保护动作试验结果均正常。因此判断为，有载分接开关瓦斯保护正常，判断开关本体故障导致瓦斯动作。试验人员对开关和开关油室进行试验发现：（1）绝缘电阻合格；（2）绝缘油击穿电压合格；（3）过渡电阻值合格；（4）乙炔含量超标，3000微升/升；（5）A、C相过渡电阻数值正常；（6）B相过渡电流波形有过0电位；因此初步判断，有载分接开关油室放电气体严重超标导致重瓦斯动作，由分接开关的过渡电路原理分析，B相切换开关存在问题，触头接触不良，可能存在严重放电[3]。

经过对有载分接开关吊芯检查，试验发现，分接开关B相切换部位触头，存在磨损和烧蚀，在切换过程中，动、静触头存在0.2mm间隙，切换过程中接触不良，剧烈放电产生大量气体，引起主变有载重瓦斯动作。

本次事故原因主要是主变有载调压开关的切换开关因长期频繁动作，导致触头磨损和烧蚀，切换过程中接触不足。为防止此类事故再次发生，建议对长期使用或频繁切换的有载开关进行状态检修，达到一定次数和年限后吊芯检查试验，对不合格的触头及时进行维修和试验。对于运行年限較久的主变应多采用其他方式进行调压，减少主变调档次数，并做好油化跟踪试验。

2.2 选择开关故障，触头磨损烧蚀

某220kV主变压器，有载分接开关型号为M型，2012年9月14日，主变在由6分接位置向5分接位置调压的过程中，重瓦斯动作，主变三侧开关跳开。经电气试验发现，B、C相分接的直阻均合格。而A相分接在5分接位置出现直阻无穷大，其他分接位置直阻均正常。事故发生前后的变压器油色谱值如表1。

通过油化分析及电气试验结果，可以基本判定，有载A相选择开关触头接触不良，切换时发生放电。

经过对有载分接开关吊芯检查，试验发现，分接开关A相5分接位触头烧损约1/3，动、静触头间存在约3mm间隙，切换过程中接触不良，剧烈放电产生大量气体，引起主变有载重瓦斯动作。

本次事故原因主要是主变有载调压开关的选择开关因长期频繁动作，导致触头磨损和烧蚀，切换过程中接触不足。为防止此类事故再次发生，建议对长期使用或频繁切换的有载开关进行预防性试验时，重点测量每个分接位的直阻。在有载吊芯检修中，应重点检查选择开关各个分接位置的接触情况、表面烧蚀情况。对接触压力和接触面积不符合要求的触头进行维修或更换。

2.3 有载调压开关的其他故障

某35kV变电站2号主变型号为：SZ7-5000/35，陕西铜川变压器股份有限公司于1997年出厂投运，已经过20年的运行时间，在2016年8月至今已经对有载调压补油4次，2016年11月对该主变进行本体油色谱分析，油中含有微量乙炔。经询问调度控制中心，在2016年8月15日对该主变进行过一次远程有载调压，而在调压前油化分析正常，判定为该主变有载机构油箱与本体油箱间有渗漏问题。为了保证主变运行安全及减少检修人员的工作量，故对该变压器进行吊芯检修，包括：更换密封垫、滤油、吊芯检查渗漏点等工作。

2017年4月19日将该2号主变本体吊芯，经过检查发现，有载调壓开关油室筒壁有一个静触头松动。并且在检修过程中，工作人员发现，该2号主变的有载调压开关油枕高于本体油枕，导致有载开关油室的绝缘油向主变本体油渗漏，检修人员将该松动位置紧固。对变压器进行滤油，油化试验合格后，主变投入运行，未再出现异常。

3 结束语

本文论述并分析了电力变压器有载分接开关的几种典型故障。本文主要集中在切换开关故障和选择开关故障方面的故障原理分析和实际案例分析。实际电网运行过程中，导致有载调压开关故障的原因有很多，油室内部的故障多由于紧固件松动导致。放电故障多由接触不良导致。此外，由于制造原因、厂家设计原因、工艺水平的原因都可能导致开关出现故障，而运行过程中，开关在频繁切换时，摩擦和烧蚀导致触头接触不良，或因绝缘油劣化，进而引发放电，油室内产生大量气体，导致瓦斯动作，引发主变三侧断开主变停运。因此保证开关的正常运行和切换动作，要从各个环节入手。

（1）制造厂应该保证调压装置的设计合理。加强有载分接开关装置的质量控制，提高装配精度和设备使用耐久度。对开关动作次数和运行时间达到检修要求应对有载开关本体进行吊芯检查、试验，并更换绝缘油。

（2）在变压器运行过程中，当电力系统需要调节电压时，应多考虑采取其他措施，减少开关调档次数，例如尽量采用无功补偿装置调压。

（3）对年限久的分接开关，定期进行过渡电阻切换过程试验，与历史数据进行比较，检查有无异常。

（4）应利用主变停电检修的机会，做好对有载调压开关油化试验，并做好数据跟踪分析。

参考文献：

[1]咸日常.变压器有载分接开关常见故障的综合判断与现场处理[J].华北电力技术，2006，38（4）：49-51.

[2]赵全胜，胡伟，刘新海，等.110kV主变有载分接开关故障引起重瓦斯跳闸分析[J].变压器，2015，52（7）：69-70.

[3]蒋福佑，顾杰，张玉文.变压器油中溶解气体色谱分析与故障识别[J].四川电力技术，2006，29（6）：75-78.

[4]唐攀龙，刘郑哲，唐正森，等.衡阳110kV井头变主变有载开关故障分析与处理[J].科技创新与应用，2015（07）：11-12.

[5]李新征.浅析变压器有载分接开关故障对试验数据的影响[J].科技创新与应用，2015（30）：168-169.