淺析變壓器有載分接開關故障對試驗數據的影響

李新征

摘 要：文章針對帶有有載調壓變壓器試驗中，遇到單一的試驗數據不合格的問題。通過對變壓器絕緣結構和主要試驗項目及數據之間的關系分析，正確判斷出是有載調壓內部絕緣材料受潮而引起的有載調壓箱內絕緣油的性能下降的問題。

關鍵詞：有載開關；變壓器；受潮；分析；處理

前言

有載調壓開關是調整電壓的有效技術措施，近年來得以廣泛應用。而有載調壓開關檢修和試驗的質量直接關系到變壓器的安全、可靠運行。運行實踐證明，隨著有載調壓開關的普及，有載調壓開關的故障率亦有上升的趨勢。電氣設備絕緣預防性試驗是預防設備損壞及保證設備安全運行的重要措施。而測量試品的絕緣電阻、吸收比、極化指數和泄漏電流能檢測出試品是否有貫穿的集中性缺陷，整體受潮或貫通性受潮。介質損失角（tgδ）對發現內部受潮，小容量設備局部嚴重故障和絕緣整體劣化等尤為靈敏和有效。但在實際測量中若不能對試驗中遇到的各種異常現象進行正確的分析和判斷，就得不到真實的數據，不僅起不到該試驗的作用，反而會造成誤判斷。

1 概述

《電力設備交接和預防性試驗規程》對變壓器的繞組的絕緣電阻、吸收比或極化指數、tgδ、泄漏電流有著具體的規定，如表1所示。

2 故障情況

2014年4月，我公司某35kV變電站1號主變，型號SFZ9-6300/35，檢修試驗時發現絕緣電阻、吸收比試驗數據異常，并且有載開關油樣耐壓值僅為18kV，低于規程要求值25kV。變壓器本體油樣耐壓值合格。數據詳見表2。

原試驗數據如表3所示。

于是我們初步判定有載調壓開關存在氣體滲漏而引起的受潮，但沒有發現氣體滲漏點，所以只對有載調壓開關進行清洗更換新油，靜置一段時間后，重新試驗，數據已接近安裝時數據。如表4所示。

由于對設備的缺陷原因沒有得到明確的分析判斷，我們決定對該設備進行跟蹤監測，在三個月后對該變壓器油取樣進行耐壓試驗。結果有載調壓開關油耐壓數據僅為19kV。變壓器本體油樣耐壓值合格。于是我們對該設備進行了停電試驗，結果試驗數據又不合格，具體數據如表5所示。

3 故障原因分析

從表2和表5數據中發現，高壓對低地絕緣電阻吸收比（K值）及極化指數（P值）均不合格，眾所周知，隨著周圍環境的變化，電氣設備絕緣的吸濕程度也隨著發生變化，當空氣相對濕度增大時絕緣物由于毛細作用，將吸收較高的水分，降低了絕緣電阻的數值，尤其對表面泄漏電流的影響更大。只從絕緣電阻R60〃/R15〃的值來看并不太低。雖然吸收比有隨著變壓器繞組的絕緣電阻升高而減小這種情況的存在，但與歷史數據相比較有明顯下降。有關資料表明，吸收比試驗中吸收比一般不進行溫度換算，但與溫度的關系可能出現以下兩種情況：（1）大容量絕緣好的介質，吸收比有隨著溫度升高反而增大。（2）當絕緣有局部問題時，吸收比會隨著溫度升高而呈下降趨勢。

從濕度溫度來看，與安裝試驗時（表3）相比，溫度和濕度都有所升高。R60〃數據大于R15〃數據，表明這臺變壓器的吸收電流確實衰減很慢。這符合了條件（2），但若單以吸收比一項試驗來衡量變壓器是否受潮，可能產生誤判斷。為排除外界因素對試驗數據的影響，又加屏蔽重新測量了吸收比加做了極化指數與泄漏電流試驗，基本沒有太大變化，還是不合格。通過tgδ試驗數據為合格，本體油樣耐壓合格，低壓部分試驗數據均合格，又排除了高壓瓷套和引線及油箱體滲透，運行中負荷僅占該變壓器總容量的70%，又無明顯的滲漏現象，由此判定主變整體絕緣下降結論太唐突。

根據變壓器的絕緣結構以等值電路圖的形式來表示。其等值電路圖如圖1所示。

圖中：C1、C2、C3分別為高壓繞組支路、低壓繞組支路、高壓繞組分接開關支路對外殼的絕緣（也可看作為對地電容）。

C12為高低壓繞組對低壓繞組的絕緣（也可看作為高壓對低壓間的電容）。

為便于分析我們又對變壓器的高壓繞組對低壓繞組之間、高壓繞組與低壓繞組對地之間進行了絕緣電阻吸收比的測量。從表2和表5的試驗數據看出：只有包含高壓繞組部分的絕緣電阻吸收比、極化指數不合格，泄漏電流增大明顯，tgδ和電容量相應變化較小。低壓部份所有試驗項目全部合格。

結合變壓器的等值電路圖分析：測量繞組的絕緣電阻吸收比及泄漏電流時，數據取決于絕緣最低的并聯某一支路。低壓部份及高壓繞組對低壓繞組之間的試驗數據正常，排除了高壓繞組與低壓繞組之間的C12和低壓繞組C2，從而表明了高壓側某一支路存在貫穿性絕緣降低的缺陷。由于測量tgδ時，并聯回路中的tgδ是介于各并聯分支中的最大值和最小值之間。其值的大小決定于缺陷部分損耗與總電容量之比。當局部缺陷的tgδ雖然很大時，但與總體電容的值相比仍然很小時，總介質損耗因數反映的就很小，只能趨向于容量較大的支路。從這一點可以排除變壓器絕緣整體受潮及老化缺陷。變壓器高壓側C1、C3支路中C1為高壓繞組對外殼的絕緣，C3為有載調壓分接開關對外殼的絕緣，其中C1>>C3，在做tgδ時C3的電容量相比C1來講可以忽略不計，則tgδ所測量的數據只反應C1的絕緣狀況，表明是高壓繞組的絕緣良好。所以我們從以上分析可以初步判斷出造成變壓器絕緣電阻吸收比、極化指數不合格和泄漏電流增大的缺陷很有可能在C3這條支路上。并且有載調壓開關油樣耐壓也不合格，也就是說有載調壓開關有可能存在絕緣缺陷。

通過這個理論分析后根據變壓器故障現象看，故障點可能在有載調壓開關，由于有載調壓開關接在高壓側線圈的尾部，該裝置有問題將直接影響絕緣電阻吸收比及泄漏電流試驗數據的準確性。

經與變壓器廠家和有載調壓開關廠家就此問題聯系得知：由于該廠有載分接開關存在的質量問題，使用了不合格的絕緣材料，在制造中為了趕工期，絕緣材料干燥時間不夠，剛投運時由于操作次數少，注油時間短，使油耐壓數據能夠達到標準要求，運行中，由于有載調壓開關切換頻繁、油溫升高、油中的雜質、水份在高電壓下電解等種種因素的影響，使油劣化程度加劇，以至于影響到高壓側的試驗數據。

4 處理方法

對該變壓器有載開關進行熱油循環處理，更換新油試驗數據均達到規程要求，并連續跟蹤兩個周期，數據均合格。據有關資料和專家推薦使用熱油噴淋的方法效果更好。

5 結束語

由于各種試驗都具有相對獨立性，它只能從某一角度反映設備故障，而且靈敏度也各有不同。所以為了進一步確定設備有無故障或故障部位，往往需要改變一些試驗方法增做一些試驗項目，并且根據與規程和歷年數據及同年同類同一電壓等級設備檢修情況綜合判斷。

參考文獻

[1]江蘇省電力公司.電力設備預防性試驗規程[S].

[2]江蘇省電力公司.電氣試驗技能培訓教材[M].

[3]史家燕，萬達，等.國家電力高壓電氣設備試驗方法及診斷技術[M].

[4]陳化鋼.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].