一起330kV变压器故障原因分析
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摘 要：变压器在运行过程中需通过有载调压开关的调压来满足不同电压的需求，文章就一起330kV变压器有载分接开关传动机构异常导致无法正常调压的原因进行分析并提出相关建议。
关键词：变压器;有载分接开关;检测
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变电站#1主变在进行油色谱分析时发现氢气含量为191.1μL/L，跟踪检测发现氢气含量一直保持在185μL/L左右。2018年1月6日油在线装置出现乙炔，含量为0.23μL/L，后期持续增长，至1月7日乙炔数据达到稳定。#1主变停电进行诊断性试验，试验结果发现变压器有载调压分解开关机械传动轴紧固螺栓松动，导致分解开关无法正常调压，经现场处理后恢复正常调压，绝缘油色谱分析各组分气体保持稳定。
2 故障检测及检查过程
2.1 停电前检查情况
从2018年1月10日开始进行色谱离线跟踪检测，其中氢气含量有较小波动，但未超过注意值，乙炔含量基本稳定，维持在4-5μL/L之间，且无增长趋势，其他气体含量稳定，无较大变化。外观检查均正常，铁芯接地电流、高频局放检测、射频局放检测结果均正常。
2.2 停电后检查情况
2.2.1 电压比试验
停电后进行电压比测试，分接位置在第1至10档时电压比均在5%以内，在第11至17档时电压比均超过5%。
2.2.2 绕组直流电阻试验数据
绕组直流电阻测试，中、低压侧绕组直流电阻测试值与原始值保持一致，高压侧A、B相绕组直流电阻测试值与原始值保持一致，高压侧C相绕组直流电阻第1至17档测试值均为307.9mΩ，档位进行切换时，其绕组直流电阻值均无变化，说明C相高压侧在档位切换过程中实际档位位置未发生变化。
2.2.3 有载分接开关过渡电阻测试
有载分接开关过渡电阻测试B相电阻值为3.6-3.7Ω，测试结果正常，A、C相电阻值为1.1-1.2Ω，与额定值3.6Ω偏差过大，测试结果异常，过渡波形中A、C相波形异常。
2.2.4 其他检测情况
绕组变形测试、绝缘电阻测试、绕组介损及电容量测试、套管试验、长时感应耐压试验、局部放电测量及耐压后色谱实验数据均正常。
2.2.5 检测数据分析
从直流电阻测试数据可知，A、C相直流电阻值在档位调整前后均为6档数值，B相直流电阻各档位数值与之前例行试验数据一致。A、C两相无过渡过程，说明在调档过程中内部实际档位未发生变化，异常情况与直流电阻测试异常结果分析一致。变比测试从6档→1档、6档→17档变比初值差逐渐增大，在档位逐步增加和减少的过程中由于B相档位正常，而A、C相档位一直保持在6档，导致相间电位差逐渐增大，变比初值差也会逐步增大，这一规律与前面结论中A、C相档位未发生变动的情况一致。绕组变形试验时A、C相实际档位处于6档，B相位于1档，OA-OC、OAm-OCm各频段相关系数较高，表明A相与C相绕组容抗、感抗无较大差异，100Hz-1kHz频段下，OA-OB、OAm-OBm、OB-OC、OBm-OCm相关系数有明显差异，此频段表明A、C相绕组与B相绕组感抗有差异，也可证明A、C相与B相不在同一档位，1kHz-1MHz频段下波形正常，排除绕组存在扭曲和鼓包等局部变形，排除线圈存在整体移位或引线位移等情况。经现场检查发现，#1主变有载调压分接开关传动轴A、C相在主变顶部位置水平传动杆连接卡具外侧螺栓均有不同程度的松动，在切换过程中的阻力导致本体内部传动轴未发生转动，导致A、C相档位在切换过程中未发生档位变动，长期在6档位置。
3 原因分析
3.1 传动轴连接卡具螺栓松动原因
主变有载调压分接开关传动轴A、C相在主变顶部位置，水平传动杆连接卡具外侧螺栓松动的主要原因：（1）现场对该螺栓拆除后进行检查，发现该螺栓有防松动的垫片，但在螺栓不紧固的情况下，该防松垫不起作用，失去了自身防松的功能。（2）该螺栓螺杆长度不够，没有完全露出丝扣，导致紧固力度不够，在有载调压分接开关传动过程中，在扭力的作用下很容易造成松动。
3.2 乙炔产生的原因
3.2.1 有载分接开关切換过程产生乙炔
根据#1主变出现乙炔时有载分接开关档位调整记录显示5日、6日、8日系统对档位进行了调整，在4档、5档、6档之间调整，每天调整两次。1月10日晚主控室后台监控机显示主变4档运行，当A、C相高压绕组档位处于6档，B相档位为4档时，三相有载分接开关失步使得A、C相与B相之间出现电压、电流不平衡，高压侧4档额定电压3665620.5V，高压侧6档额定电压357937.5V，压差近10kV，后台显示A相高压绕组电流146.69A、B相电流126.57A、C相电流144.76A。在切换过程中，A、C相有载分接开关内部未动作，B相电阻增大3.7Ω（过渡电阻值），加重三相电流不平衡现象，三相电压、电流不平衡导致切换档位时在分接选择器动触头与静触头之间产生低能放电，使绝缘油分解产生乙炔，有载分接开关切换开关油室与变压器本体油箱隔离，分接选择器位于变压器本体油箱内，与之前色谱试验中只在本体绝缘油检测出单乙炔，分接开关油室绝缘油色谱分析正常结论吻合。
综上所述，#1主变有载调压分接开关传动轴A、C相在主变顶部位置水平传动杆连接卡具外侧螺栓松动，造成分接开关档位失步，进而造成切换档位时在分接选择器动触头与静触头之间可能产生低能放电，在电弧作用下，绝缘油分解产生乙炔。
3.2.2 油中杂质产生火花放电
此次乙炔异常后持续进行油色谱数据跟踪，未发现乙炔继续上涨，并且利用高频局放检测、超声局放定位等多种带电检测手段及感应耐压局放都未发现放电信号，再根据油色谱三比值法及绝对产气速率初步判断#1主变内部存在低能量放电，所以此次乙炔突然上升也可能为油中杂质在油循环过程中流至电场不均匀位置发生的偶发性火花放电。
4 结论
停电诊断试验前通过油色谱三比值法及绝对产气速率初步判断#1主变内部存在低能量放电或过热，CO、CO2含量未发生突变，说明主变未出现固体绝缘的局部放电或击穿，绝缘良好，排除变压器内部存放电缺陷。#1主变有载调压分接开关传动轴A、C相在主变顶部位置水平传动杆连接卡具外侧螺栓均有不同程度的松动，在切换过程中的阻力导致本体内部传动轴未发生转动，导致A、C相档位在切换过程中未发生档位变动，长期在6档位置。现场对松动螺丝进行了紧固，紧固后复测相关试验项目，试验数据合格。
5 结束语
设备检修时检查有载调压分接开关传动轴部件，尤其要检查水平传动杆连接卡具螺栓是否有防松垫、螺栓杆丝扣是否完全露出、螺栓是否紧固;打开护套检查水平连杆连接头是否存在卡涩，是否平稳均匀转动。
运行期间，每日对#2主变三侧电流、电压值、绝缘油在线监测数据进行监视，发现问题及时采取处理措施。
参考文献：
[1]陈润颖.变电设备故障诊断及分析[M].中国电力出版社，2014.
[2]李德志.电力变压器油色谱分析及故障诊断技术[M].中国电力出版社，2013.
[3]胡凡启.变压器试验技术[M].中国电力出版社，2016.
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