冯安强

摘要：本文针对某110kV变压器本体色谱超标故障产生的原因进行分析，并提出行之有效的处理方法。

关键词：变压器;故障原因;处理

1故障概述

110kV某站2号变压器所配有载分接开关为正反调压型。进行本体油色谱例行试验时发现乙炔达到282.72μL/L，氢气达到401.28μL/L，对有载分接开关油室油进行色谱分析。当日对该变压器进行了高频局部放电检测、铁芯接地电流检测等带电测试，未见异常。该变压器自投运以来，未经受不良工况，上次停电例行试验数据正常。

对变压器本体及有载开关的油色谱试验数据进一步分析，本体油的特征组分气体乙炔含量超标，占总烃的72.4%，其他特征气体增长相比乙炔不显著，乙炔异常增长。计算变压器本体与有载分接开关油中特征气体含量的简单相关系数r接近0.9。一般情况下，r越接近于1，有载分接开关内漏的可能性越大，但不排除有其他故障可能。因此初步判断该变压器可能存在有载开关渗漏，决定停电对有载开关进行吊检。

2现场检查

对该有载开关进行了吊检，外观检查未见明显渗漏痕迹，随后对变压器本体充入氮气进行正压试验，未见明显渗漏痕迹，判断缺陷原因非有载开关内漏。复装开关，对变压器进行绕组变形、绕组连同套管的绝缘电阻和吸收比、绕组连同套管的介损及电容量、绕组直流电阻、铁芯绝缘电阻、局部放电试验，均未见异常。对该变压器进行吊罩检查时发现有载开关极性选择器在动静触头端部之间有放电痕迹，而在触头正常接触位置没有放电痕迹，变压器其他部位未见异常。

调取有载开关调压记录，该变压器自投运以来一直在9档以下运行，极性选择器没有动作过，今年极性选择器动作20余次。

3故障原因分析与处理

3.1极性触头间的恢复电压

对正反调压型有载开关来说，极性选择器的操作是在分接开关的中间。在“中间”位置上负载电流是不流过分接绕组的。在这个操作过程中，分接绕组与主绕组瞬间分离，分接绕组瞬间电位“悬浮”，此时在极性触头断口间会产生悬浮电位。分接绕组的悬浮电位取决于相邻绕组的电压、分接绕组与相邻绕组以及分接绕组对地部分之间的耦合电容。悬浮电位通常与分接绕组同主绕组接通时的电位是不相同的。

极性选择器操作时，打开和闭合的触头间将会产生火花放电。打开触头上的开断强度取决于触头打开时流过的电流和在火花放电熄灭时在断口上升起的电压（恢复电压）。火花放电产生的电容电流数量级会达到102mA，由此引起变压器油分解，产生特征气体，及触头烧损。电容放电产生的密集气泡会削弱转换选择器内部绝缘间隙强度，甚至会造成绝缘击穿和调压绕组烧毁事故。M型分接开关极性选择器触头允许恢复电压一般为35kV，V型分接开关极性选择器触头允许恢复电压一般为15kV。

因此本次故障开关的恢复电压应大于35kV。

3.2恢复电压的理论计算

在变压器有载开关选型时，一般按照经验公式来计算恢复电压，以高压侧为星接的正反调压开关为例，其绕组分布图如图所示。

对应的有载开关恢复电压计算公式见式：

式中：Ur+为主绕组末端对调压绕组首端的恢复电压;Ur-为主绕组末端对调压绕组末端的恢复电压;C1为高压与调压绕组之间的电容量;C2为调压绕组与油箱之间电容量;UHV为高压绕组的线电压;UTV为调压绕组的线电压。

C1、C2的经验计算公式见式：

式中：εwe1为主绕组与分接绕组的绝缘介电系数;h1为主绕组与分接绕组的平均高度;RT内为分接绕组内半径;RH外为主绕组外半径;εwe2为分接绕组与油箱间的绝缘介电系数;h2为分接绕组高度;RY内为油箱内壁折合半径;RT外为分接绕组外半径。根据变压器厂家提供的数据，对本次故障开关的恢复电压进行了计算，首先对C1、C2按照式（3）、（4）进行估算，其中，εwe1取2.3，h1=h2=111Cm，RT內=64.95Cm，RT外=83.2Cm，εwe2取2.67，RY内=83.2Cm，RT外=66.65Cm，计算得出C1=2809.82pF、C2=557.28pF，代入式（1）、（2）计算出恢复电压Ur+=229.67kV、Ur-=23.32kV，均小于35kV。

由上可知，该开关的恢复电压理论计算值与现场实际不符，理论计算值明显小于实际值。在计算中所应用的计算公式部分是经验公式，适用于大多数大型变压器，但是对于比较复杂的现场情况会出现一定的偏差，对于容量较小的变压器，绕组高度、变压器体积相对较小，电场分布存在一定的差异，且变压器在安装过程中可能会出现偏差，影响实际的恢复电压。

3.3现场处理情况

鉴于分接选择器的极性选择器触头有放电烧损痕迹，对分接选择器进行整体更换，同时加装电位电阻限制恢复电压，经过计算，每相加装了3个电位电阻，其一端接在分接绕组的中部，另一端接在分接开关的引出端子上，如图所示。

加装电位电阻后变压器各项试验数据正常，目前该设备运行情况良好。

4结束语

当有载分接开关出现故障时，可能会引起变压器本体油色谱试验数据异常;在以往的案例中，因有载分接开关油室渗漏造成变压器本体乙炔含量超标的情况较多，因极性选择器恢复电压造成的变压器本体乙炔超标故障在工作中比较少见。

参考文献

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[2]王慎，姚微峰.35kV变压器油色谱异常事件分析[J].农村电气化，2020（2）：41-42.

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