ZVM型有载分接开关轻瓦斯告警故障分析及处理

陆浩钿 孙哲 林志鹏

摘 要：有载分接开关是变电站内变压器的重要配件之一，其特点是带负载改变变压器绕组匝数比。其中，ZVM型真空有载分接开关能在真空中灭弧，灭弧方式优于传统分接开关借助于绝缘介质的熄弧方式，因而在电网中得到了广泛应用。但在日常维护工作中，该类型分接开关频繁出现故障，且故障种类多样，给电网的安全稳定运行带来了极大的挑战。因此，针对ZVM型有载分接开关在运行过程中存在的常见缺陷轻瓦斯告警故障进行了详细分析，并结合故障案例提出了可行的解决方案，有利于提升设备运行质量，保障电力系统的可靠、稳定运行。

关键词：ZVM型有载分接开关;轻瓦斯告警;故障分析

中图分类号：TM41  文献标志码：A  文章编号：1671-0797（2022）07-0069-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.07.019

0    引言

电力变压器是电力系统中的重要設备之一，通过调节电压来达到电能输送的目的，而有载调压开关作为变压器重要附件之一，是一种用于调压变压器带负载改变绕组匝数比的装置，在电力系统中主要起到稳定负载电压、联络电网、挖掘设备无功和有功出力、调节负荷潮流等作用。ZVM型有载分接开关是常见的真空分接开关，在电网中应用广泛，适用于额定电压35～220 kV，最大额定通过电流三相300～600 A、单相300～1 500 A，频率50 Hz或60 Hz的电力变压器或工业变压器，在带负荷的情况下变换分接头以达到调压的目的。在变压器日常维护工作中，轻瓦斯告警是常见的ZVM型有载分接开关故障之一，本文将结合实际案例，对有载分接开关轻瓦斯告警故障进行分析，并提出有效的解决措施。

1    存在问题

ZVM型真空有载分接开关是埋入型、带电阻过渡的组合式分接开关，由切换开关和分接选择器两部分组成，如图1所示。

切换开关由切换开关本体和切换开关油室组成，如图2所示。切换开关本体由绝缘转轴、储能机构、切换机构（触头系统）及过渡电阻器组成，切换开关油室由分接开关头、绝缘筒和筒底组成。

分接选择器由级进机构和接触系统组成，分接选择器可带可不带转换选择器，如图3所示。ZVM型真空有载分接开关通过切换开关筒底和分接选择器的支座进行机械连接，通过连接导线进行电气连接。

日常检修维护工作中，ZVM型真空有载分接开关常见的故障有轻瓦斯动作、开关渗油、直流电阻不合格、重瓦斯动作、电动机构完成了一个分接变换的操作但分接开关没有动作、在示波图中反映切换时间过长或不切换、分接开关储油柜油位异常升高、变压器本体内绝缘油的色谱分析中氢/乙炔和总烃含量异常超标等[1]。其中，轻瓦斯动作故障出现次数较多，原因多样，需要从高压试验、化学试验、检修、继电保护等多个角度进行分析、判断，排查故障原因，无法快速、直观地得到成因，给现场维护工作带来了挑战，也影响了设备的健康运行，给设备运行带来了隐患;同时还需结合停电进行处理，影响了供电可靠性。这是ZVM型有载分接开关存在的主要问题。

2    案例解析

110 kV ××站#1、#2主变自2015年12月投运以来，先后发生多起有载分接开关轻瓦斯告警情况。有载分接开关信息如表1所示。

对#1、#2主变有载分接开关投运至今的故障及检修专业工作内容进行整理，如表2所示。

从表2可以看出，两台主变投运至今共出现有载分接开关轻瓦斯告警11次，检修专业对于该故障开展了以下工作：瓦斯继电器更换、油枕油位计进水处理、漏油处理及更换绝缘油、油管倾斜度处理、有载分接开关吊芯检查。

在最近一次轻瓦斯告警故障中，高压试验专业人员进行有载分接开关过渡波形测试、过渡电阻测试试验，试验合格[2]。化学试验专业人员对#1主变有载分接开关油样及瓦斯气体进行试验，数据如表3所示。

试验结果显示，分接开关油样分析未发现异常;瓦斯气体无色无味，不可燃，成分分析空气含量约99.5%（折算至油中理论值），未发现异常。

3    原因分析

根据ZVM型有载分接开关动作原理、瓦斯继电器发信方式以及变压器安装规范，整理了3个常见的有载分接开关轻瓦斯告警故障原因。

3.1    气体继电器至开关油枕处的连接管倾斜度（2%）达不到要求

有载分接开关在安装过程中，需要对开关进行排气注油，若开关油室中气体未排尽，在进行开关切换操作时，油流涌动会使这些未排尽的气体向上流动，经过气体继电器缓慢流向油枕。当气体继电器至开关油枕处的连接管倾斜度（2%～4%）达不到要求时，绝缘油中残留气体或正常操作产生的气体就会聚集在气体继电器中，从而造成轻瓦斯告警。

3.2    有载分接开关油灭弧能力下降引起调压气体剧增

在电阻式有载分接开关调档过程中，过渡电阻会有不同程度的发热情况产生，导致绝缘油分解产生气体;内部固体绝缘材料由于受到电、热、水及氧的作用，随运行时间延长会发生速度缓慢的老化现象，除产生一些非气态的劣化产物外，还会产生少量的氧、低分子烃类气体和CO、CO2，且CO、CO2气体含量最高。当开关油室内油的耐压下降时，油的灭弧能力也下降，就会导致调压时产生的气体量增大。这些气体聚集在气体继电器中，就会造成轻瓦斯告警。

3.3    气体继电器误动作

气体继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号（轻瓦斯告警）。继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸（重瓦斯动作）。正常运行时，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部故障时，排出的气体缓慢上升进入继电器，使油面下降，开口杯产生以支点为轴逆时针方向的转动，将使干簧触点接通，发出轻瓦斯告警信号。而当继电器二次接点损坏、受潮、进水、绝缘老化时，会造成气体继电器轻瓦斯误告警。

4    处理方法

4.1    气体继电器至开关油枕处的连接管倾斜度（2%）达不到要求

利用水平尺，检查主变有载分接开关气体继电器至开关油枕连接管水平度，不满足倾斜度≥2%时，应对有载分接开关排油进行调整，确保气体顺利排出，避免气体继电器动作。连续运行满一年或有载调压操作满10 000次时，应检查气体继电器轻瓦斯的积气量，如未达到规定量并确定无故障后应将积气排尽，避免气体长期积累造成轻瓦斯误告警。

4.2    有载分接开关油灭弧能力下降引起调压气体剧增

切换开关油箱内变压器油在多次切换后碳化，耐压下降，应抽取油样化验，当变压器油耐压低于30 kV时，须更换新油。换油时，先抽尽切换开关内的污油，再用干净的油冲洗切换开关及绝缘筒等，并再次抽尽冲洗的油，然后再注满干净的油。必要時吊出切换开关芯子，清洗切换开关油室和切换开关芯子，检查切换开关油室和切换开关芯子，检查触头烧损量，测量过渡电阻，检查保护继电器、电动机构、传动轴、控制器、滤油机等部件。

4.3    气体继电器误动作

拆开气体继电器二次线盒，检查内部接点情况;检查密封胶圈是否老化，若有进水、受潮现象，应及时更换并做好密封;对端子进行绝缘电阻测试，对地绝缘电阻不得低于2 MΩ;同时，进行气体继电器动作试验，确保继电器功能正常。

5    结语

ZVM型真空有载分接开关是电力系统中常见的一次设备，在运行过程中，由于受到各种不同因素的影响，可能会出现多方面的问题。本文重点分析了该类型分接开关在运行过程中出现的轻瓦斯告警故障，并结合实际案例，对缺陷问题进行了集中分析，提出了有效可行的处理措施，强化该类型分接开关的维护检修，有利于提高设备的运行质量，有效保障电力系统的可靠性，为电网的稳定运行保驾护航。

[参考文献]

[1] 胡楠.变压器有载开关故障诊断与处理[J].通讯世界，2017（15）：105-106.

[2] 姜国威，高鑫，杨建明.高压厂变有载调压试验实例分析[J].电工技术，2019（15）：117-119.

收稿日期：2021-11-22

作者简介：陆浩钿（1995—），男，广东潮州人，变电检修高级工，主要从事110 kV及以上变电站一次电气设备的检修、维护工作。