浅析变压器有载分接开关故障对试验数据的影响

李新征

摘 要：文章针对带有有载调压变压器试验中，遇到单一的试验数据不合格的问题。通过对变压器绝缘结构和主要试验项目及数据之间的关系分析，正确判断出是有载调压内部绝缘材料受潮而引起的有载调压箱内绝缘油的性能下降的问题。

关键词：有载开关；变压器；受潮；分析；处理

前言

有载调压开关是调整电压的有效技术措施，近年来得以广泛应用。而有载调压开关检修和试验的质量直接关系到变压器的安全、可靠运行。运行实践证明，随着有载调压开关的普及，有载调压开关的故障率亦有上升的趋势。电气设备绝缘预防性试验是预防设备损坏及保证设备安全运行的重要措施。而测量试品的绝缘电阻、吸收比、极化指数和泄漏电流能检测出试品是否有贯穿的集中性缺陷，整体受潮或贯通性受潮。介质损失角（tgδ）对发现内部受潮，小容量设备局部严重故障和绝缘整体劣化等尤为灵敏和有效。但在实际测量中若不能对试验中遇到的各种异常现象进行正确的分析和判断，就得不到真实的数据，不仅起不到该试验的作用，反而会造成误判断。

1 概述

《电力设备交接和预防性试验规程》对变压器的绕组的绝缘电阻、吸收比或极化指数、tgδ、泄漏电流有着具体的规定，如表1所示。

2 故障情况

2014年4月，我公司某35kV变电站1号主变，型号SFZ9-6300/35，检修试验时发现绝缘电阻、吸收比试验数据异常，并且有载开关油样耐压值仅为18kV，低于规程要求值25kV。变压器本体油样耐压值合格。数据详见表2。

原试验数据如表3所示。

于是我们初步判定有载调压开关存在气体渗漏而引起的受潮，但没有发现气体渗漏点，所以只对有载调压开关进行清洗更换新油，静置一段时间后，重新试验，数据已接近安装时数据。如表4所示。

由于对设备的缺陷原因没有得到明确的分析判断，我们决定对该设备进行跟踪监测，在三个月后对该变压器油取样进行耐压试验。结果有载调压开关油耐压数据仅为19kV。变压器本体油样耐压值合格。于是我们对该设备进行了停电试验，结果试验数据又不合格，具体数据如表5所示。

3 故障原因分析

从表2和表5数据中发现，高压对低地绝缘电阻吸收比（K值）及极化指数（P值）均不合格，众所周知，随着周围环境的变化，电气设备绝缘的吸湿程度也随着发生变化，当空气相对湿度增大时绝缘物由于毛细作用，将吸收较高的水分，降低了绝缘电阻的数值，尤其对表面泄漏电流的影响更大。只从绝缘电阻R60〃/R15〃的值来看并不太低。虽然吸收比有随着变压器绕组的绝缘电阻升高而减小这种情况的存在，但与历史数据相比较有明显下降。有关资料表明，吸收比试验中吸收比一般不进行温度换算，但与温度的关系可能出现以下两种情况：（1）大容量绝缘好的介质，吸收比有随着温度升高反而增大。（2）当绝缘有局部问题时，吸收比会随着温度升高而呈下降趋势。

从湿度温度来看，与安装试验时（表3）相比，温度和湿度都有所升高。R60〃数据大于R15〃数据，表明这台变压器的吸收电流确实衰减很慢。这符合了条件（2），但若单以吸收比一项试验来衡量变压器是否受潮，可能产生误判断。为排除外界因素对试验数据的影响，又加屏蔽重新测量了吸收比加做了极化指数与泄漏电流试验，基本没有太大变化，还是不合格。通过tgδ试验数据为合格，本体油样耐压合格，低压部分试验数据均合格，又排除了高压瓷套和引线及油箱体渗透，运行中负荷仅占该变压器总容量的70%，又无明显的渗漏现象，由此判定主变整体绝缘下降结论太唐突。

根据变压器的绝缘结构以等值电路图的形式来表示。其等值电路图如图1所示。

图中：C1、C2、C3分别为高压绕组支路、低压绕组支路、高压绕组分接开关支路对外壳的绝缘（也可看作为对地电容）。

C12为高低压绕组对低压绕组的绝缘（也可看作为高压对低压间的电容）。

为便于分析我们又对变压器的高压绕组对低压绕组之间、高压绕组与低压绕组对地之间进行了绝缘电阻吸收比的测量。从表2和表5的试验数据看出：只有包含高压绕组部分的绝缘电阻吸收比、极化指数不合格，泄漏电流增大明显，tgδ和电容量相应变化较小。低压部份所有试验项目全部合格。

结合变压器的等值电路图分析：测量绕组的绝缘电阻吸收比及泄漏电流时，数据取决于绝缘最低的并联某一支路。低压部份及高压绕组对低压绕组之间的试验数据正常，排除了高压绕组与低压绕组之间的C12和低压绕组C2，从而表明了高压侧某一支路存在贯穿性绝缘降低的缺陷。由于测量tgδ时，并联回路中的tgδ是介于各并联分支中的最大值和最小值之间。其值的大小决定于缺陷部分损耗与总电容量之比。当局部缺陷的tgδ虽然很大时，但与总体电容的值相比仍然很小时，总介质损耗因数反映的就很小，只能趋向于容量较大的支路。从这一点可以排除变压器绝缘整体受潮及老化缺陷。变压器高压侧C1、C3支路中C1为高压绕组对外壳的绝缘，C3为有载调压分接开关对外壳的绝缘，其中C1>>C3，在做tgδ时C3的电容量相比C1来讲可以忽略不计，则tgδ所测量的数据只反应C1的绝缘状况，表明是高压绕组的绝缘良好。所以我们从以上分析可以初步判断出造成变压器绝缘电阻吸收比、极化指数不合格和泄漏电流增大的缺陷很有可能在C3这条支路上。并且有载调压开关油样耐压也不合格，也就是说有载调压开关有可能存在绝缘缺陷。

通过这个理论分析后根据变压器故障现象看，故障点可能在有载调压开关，由于有载调压开关接在高压侧线圈的尾部，该装置有问题将直接影响绝缘电阻吸收比及泄漏电流试验数据的准确性。

经与变压器厂家和有载调压开关厂家就此问题联系得知：由于该厂有载分接开关存在的质量问题，使用了不合格的绝缘材料，在制造中为了赶工期，绝缘材料干燥时间不够，刚投运时由于操作次数少，注油时间短，使油耐压数据能够达到标准要求，运行中，由于有载调压开关切换频繁、油温升高、油中的杂质、水份在高电压下电解等种种因素的影响，使油劣化程度加剧，以至于影响到高压侧的试验数据。

4 处理方法

对该变压器有载开关进行热油循环处理，更换新油试验数据均达到规程要求，并连续跟踪两个周期，数据均合格。据有关资料和专家推荐使用热油喷淋的方法效果更好。

5 结束语

由于各种试验都具有相对独立性，它只能从某一角度反映设备故障，而且灵敏度也各有不同。所以为了进一步确定设备有无故障或故障部位，往往需要改变一些试验方法增做一些试验项目，并且根据与规程和历年数据及同年同类同一电压等级设备检修情况综合判断。

参考文献

[1]江苏省电力公司.电力设备预防性试验规程[S].

[2]江苏省电力公司.电气试验技能培训教材[M].

[3]史家燕，万达，等.国家电力高压电气设备试验方法及诊断技术[M].

[4]陈化钢.电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].