第２９卷第６期 广东电力 ＶＯ１．２９ ＮＯ．６ ２０１６年６月 ＧＵＡＮＧＤ０ＮＧ Ｅ嘲ｌＣ ｐ０ＷＥＲ Ｊｕｎ．２０１６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７—２９０Ｘ．２０１６．０６．０２２ 一起有载分接开关故障引起乙炔超标的案例分析 张远博 ，应勇 ，周志强 ，刘吻 ，李学斌 （１．国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁沈阳１１０００６；２．国网辽宁省电力有限公司，辽宁沈阳１１０００６） 摘要：针对一起变压器油乙炔超标的案例，对变压器进行故障分析。先通过改良三比值法定性变压器有低能放 电现象，再通过直流电阻测试等常规试验将排查范围缩小至分接抽头引线处，然后根据局部放电试验结果推断９ 号分接开关静触头与处于地电位的分接选择器接触不良，最后解体检查明确变压器故障部位为９号分接开关静 触头。指出在故障诊断中，宜采用手动调节方式对所有分接位置进行直流电阻测试，以全面考察不同极性选择 开关下各分接位置的连接状况。对有栽分接开关的选型和设计提出纵向尺寸不宜过大、连接引线的长度应留有 一定裕度的建议。 关键词：变压器；有栽分接开关；油中溶解气体分析；局部放电测试；直流电阻 中图分类号：ＴＭ４１１ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７．２９０Ｘ（２Ｏ１６）Ｏ６．０１２１．０３ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｏｖｅｒ－ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ Ｅｔｈｙｎｅ Ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｏｎ－ｌｏａｄ Ｔａｐ Ｃｈａｎｇｅｒ ＺＨＡＮＯ Ｙｕａｎｂｏ ，ＹＩＮＧ Ｙｏｎｇ ，ＺＨＯＵ Ｚｈｉｑｉａｎｇａ，ＬＩＵ Ｙａｎｇ ，ＬＩ Ｘｕｅｂｉｎ （１．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１０００６，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ １１０００６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｏｎｅ ｃａｓｅ ｏｆ ｏｖｅｒ—ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｆ ｅｔｈｙｎｅ ｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｏｉｌ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｏｆ ｔｒａｎｓ－ ｆｏｒｍｅｒ．Ｉｔ ｆｉｒｓｔｌｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｓ ｌｏｗ ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｒｅｅ ｒａｔｉｏ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｒｏｕｔｉｎｅ ｔｅｓｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ（ＤＣ）ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｔｏ ｎａｒｒｏｗ ｆａｕｌｔ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ ｔｏ ｔｈｅ ｌｅａｄ ｏｆ ｓｈｕｎｔｉｎｇ ｔａｐ．Ａｃ— ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ（ＰＤ）ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔ，ｉｔ ｄｅｄｕｃｅｓ ｂａｄ ｃｏｎｔａｃｔ ｏｆ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｏｆ Ｎｏ．９ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ ｗｉｔｈ ｔａｐ ｓｅｌｅｃｔｏｒ ｉｎ ｇｒｏｕｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ，ａｎｄ ｆｉｎａｌｌｙ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｆａｕｌｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｓ ａｔ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｃｏｎｔａｃｔ ｏｆ Ｎｏ．９ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ ｂｙ ｓｔｒｉｐ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｏｐｉｎｔｓ ｏｕｔ ｉｔ ｉｓ ｏｕｇｈｔ ｔｏ ａｄｏｐｔ ｍａｎｕａｌ ａｄｊｓｕｔｍｅｎｔ ｗａｙ ｔｏ ｃｏｎｄｕｃｔ ＤＣ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｔｅｓｔｓ ｏｎ ａｌｌ ｔａｐ ｏｐｓｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｅａｃｈ ｔａｐ ｏｐｓｉｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌａｒ ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｓｗｉｔｃｈｅｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｓｕｇｇｅｓｔｓ ｆｏｒ ｔｙｐｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ ｔｈａｔ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ ｓｈｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｔｏｏ ｌａｒｇｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｍａｒｇｉｎｓ ｆｏｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｌｅａｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｏｎ－ｌｏａｄ ｔａｐ ｃｈａｎｇｅｒ；ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｇａｓ ｉｎ ｏｉｌ；ｐａｒｔｉａｌ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｔｅｓｔ；ｄｉｒｅｃｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ １ 主变压器油色谱出现异常的过程 公司１９９２年产品。 变压器停电前一直处于７分接运行，分接开关 ２０１５年９月１７日，某变电站结合停电安排了 调档记录为２０１４年７月１０日，２０１５年８—９月主变 ２２０ ｋＶ ２号主变压器消缺及本体喷漆等任务，９月 压器最大负荷为４０ Ｍ、，Ａ，上次例行试验Ｅｔ期为 ２２日通过离线油色谱分析发现乙炔超标。该主变 ２０１４年４月，试验结果合格。上次离线油色谱试验 压器型号为ＳＦＰＳＺ８．１２００００／２２０，１９９３年１月出 时间为２０１５年８月ｉ８ Ｅｔ，试验结论为未见异常。 厂，１９９３年８月投入运行，２００１年４月进行过一 次吊罩检查及标准大修。有载分接开关为德国ＭＲ ２试验分析 ２．１油色谱试验 收稿日期：２０１５—１１－２４修回日期：２０１６—０２－２６ 该变压器近３次离线油色谱试验数据见表１。 广东电力 第２９卷 表１ ２号主变压器油色谱离线试验结果 Ｌ／Ｌ 由表１数据可以发现：Ｃ Ｈ２、Ｈ２的体积分数 明显增长，同时伴随ＣＨ４、Ｃ Ｈ４的体积分数增 长。根据特征气体法及三比值法初步定性变压器存 在低能放电现象。通常造成低能放电的主要原因有 引线对电位未固定的部件之间连续火花放电、分接 抽头引线和油隙闪络、不同电位之间的油中火花放 电或悬浮电位之间的火花放电Ｉ１］。 低能放电的放电能量低，往往与悬浮电位或接 触不良联系在一起＿２］。因此结合常规试验，将排查 重点放在引线连接处、分接抽头引线处和铁心接地 引线等位置。 ２．２常规试验 经常规试验发现，除Ｖ相高压绕组第１７分接 档位的直流电阻（１６６．３ Ｑ）超标外，其他分接档位 的直流电阻、套管电容值和绝缘、整体绝缘、介质 损耗等试验结果均满足有关规程的要求。因此排除 Ｖ相高压绕组故障，将故障范围缩小在分接抽头 引线处。 ２．３局部放电试验 为确定故障位置，进行了局部放电试验。２０１５ 年９月２５—２６日，对２号主变压器进行了长时感 应耐压试验带局部放电测试，接线如图１所示。９ 月２５日，在Ｖ相第１分接档位与运行档位（第７ 分接档位）进行了局部放电测试，试验电压为１．３ 倍最高运行相电压，局部放电量符合规程要求，试 验通过。９月２６日，对Ｖ相第１７分接档位进行局 部放电测量，高压侧电压上升到２５ ｋＶ时，有载 分接开关附近发出明显的放电声，放电量为７００ ｎＣ，试验终止。结合前期试验结果，判断有载分 接开关发生裸金属放电＿３］。 该变压器使用的有载分接开关为组合式有载分 接开关，当极性选择器选择正极性、分接开关处于 第１分接档位时，１号分接开关静触头与分接选择 器的接线方式如图２所示。 当Ｖ相处于１分接及运行分接为７分接时， ９号分接开关静触头并未与分接选择器接触。当 Ｕ Ｖ ｗ Ｔ１一试验变压器，Ｔ＿一被试变压器，ｚ一检测阻抗。 图１局部放电试验接线（以ｕ相绕组为例） 极性选择器主绕［组二ｌＦ 一输出端子ｆ 换开关 分接选择器 图２分接开关１分接接线原理 分接开关处于第１分接档位时，１号分接开关经 分接选择器接中性点，而该变压器的额定电压 为２３０ ｋＶ，故９号分接开关静触头电压比１号 分接开关静触头电压高２３ ｋＶ。由于此时未出现 局部放电，因此可以判定９号分接开关静触头 的起始放电电压高于２３ ｋＶ。当分接开关处于第 ７分接档位时，７号分接开关经分接选择器接中 性点，９号分接开关静触头电压仅比７号分接开 关静触头电压高５．７５ ｋＶ，所以更不可能发生 局部放电。 当极性选择器选择负极性、分接开关处于第 １７分接档位时，９号分接开关静触头通过分接选择 器连接中性点，此时电压仅升至２５ ｋＶ就发生７００ ｎＣ的局部放电，结合９号分接开关静触头起始放 电电压大于２３ ｋＶ以及分接选择器经中性点接地 的接线方式，可以推断此时严重的局部放电是９号 分接开关静触头与处于地电位的分接选择器接触不 良所致。 ３解体检查及原因分析 ３．１解体检查 ２０１５年９月２８日相关技术人员对变压器进行 内部检查，发现分接开关动、静触头均有烧伤痕 迹，烧伤部位在９号分接开关位置（如图３所示）， 说明第９、１７分接档位接触不良。 １２８ 广东电力 第２９卷 明，本文提出的控制策略能够有效抑制电容电压的 波动。由于电力电子器件与电容处于一种并联状 Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＤＣ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｇｒｉｄｓ Ｕｓｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｅｍｉ— ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｂａｓｅｄ ＤＣ／ＤＣ Ｄｅｖｉｃｅｓ［Ｃ］／／１０ｔｈ ＩＥＴ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ＡＣ ａｎｄ ＤＣ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｂｉｒｍｉｎｇｈａｍ： ＩＥＴ，２０１２：１－６． 态，因此，电容电压波动量的下降能够有效减少电 力电子器件被过电压损坏的风险，提高了设备运行 的可靠性。 ［６］崔福博，郭剑波，荆平，等．直流配电技术综述Ｉ－Ｊ］．电网技 术，２０１４，３８（３）：５５６—５６４． ＣＵＩ Ｆｕｂｏ，ＧＵＯ Ｊｉａｎｂｏ，ＪＩＮＧ Ｐｉｎｇ，ｅｔ ａ１．Ａ Ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ＤＣ ５结论 ａ）用作潮流控制设备时，可变电阻器运行损 耗大，串联电压源和直流变压器设备投资成本高， 三者不适用于直流电网。电流分配器的投资成本和 运行损耗相对较小，具有应用前景。 Ｐｏｗｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｊ］．Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１４，３８（３）：５５６—５６４． ［７３ ＭＯＨＡＭＥＤ Ａ，ＭＯＨＡＭＭＥＤ Ｏ．Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ＤＣ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ］／／Ｎｏｒｔｈ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｍｐｏｓｉｍｕ （ＮＡＰＳ）．Ａｒｌｉｎｇｔｏｎ，ＴＸ：ＩＥＥＥ，２０１０：１－７． ［８１ ＭＵＱ，ＬＩＡＮＧ Ｊ，ＬＩ Ｙ Ｌ，ｅｔ ａ１．Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｄｅ． ｖｉｃｅｓ ｉｎ ＤＣ Ｇｒｉｄｓ［ｃ］／／２０１２ ＩＥＥＥ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｍｅｅｔｉｎｇ．Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ：ＩＥＥＥ，２０１２：１－７． ｂ）提出的适用于电流分配器的控制策略，能 够满足潮流控制的要求，同时还能有效抑制电容的 电压的波动，一方面增长电容电压的使用寿命，另 一［９１ ＤＥＮＧＮ，ＷＡＮＧＰ，ＺＨＡＮＧＸ，ｅｔ ａ１．ＡＤＣＣｕｒｒｅｎｔ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｆｏｒ Ｍｅｓｈｅｄ Ｍｏｄｕｌａｒ Ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ Ｍｕｌｔｉｔｅｒ 方面降低设备过电压运行的风险。 ｍｉｎａｌ ＨＶＤＣ Ｇｒｉｄｓ￣Ｊ］．ＣＳＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２０１５，１（１）：４３．５１． 参考文献： Ｅｌｉ汤广福，罗湘，魏晓光．多端直流输电与直流电网技术ｒＪ］． 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Ｃｏｎｆｅｒ－ ｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｘｐｏｓｉｔｉｏｎ．Ｃｈｉｃａｇｏ，ＩＬ：ＩＥＥＥ，２０１４：１－５． ｒ５］ＪＯＶＣＩＣ Ｄ，ＨＡＭＡＮ Ｍ，ＺＨＡＮＧ Ｈ，ｅｔ ａ１．Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ （编辑王朋） （上接第１２３页） ＺＨＡＮＧ Ｄｅｍｉｎｇ．Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｆａｕｌｔ ｏｆ Ｔａｐ—Ｃｈａｎｇｅｒ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｄｉ· 作者简介： 张远博（１９８７），男，黑龙江伊春人。工程师，工学硕士，主要 从事高电压绝缘技术与变压器试验技术的研究工作。 应勇（１９６９），男，辽宁沈阳人。工程师，工学学士，主要从事 高电压绝缘技术与变压器试验技术的研究工作。 ａｇｎｏｓｉｓ［Ｊ］．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，２００Ｂ，４５（１２）：４０．４７． ［５］姜益民．上海电网有载分接开关运行分析ｌ－Ｊ］．上海电力，２００６ （４）：３８６—３９４． ［６］叶卫忠．电力变压器的故障诊断与分析［Ｄ］．杭州：浙江大学， ２００９． 周志强（１９６５），男，辽宁沈阳人。工程师，工学学士，主要从 事变压器的运维管理及试验研究工作。 ［７］刘辉．变压器油中溶解气体的分析与故障诊断研究［Ｄ］．武汉： 武汉大学，２００４． （编辑李丽娟）