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摘要：本文章详细介绍了某换流变压器有载开关保护动作的经过，充分利用现场收集到的数据进行详细分析，同时对设备进行故障后的检查、试验，得出了造成此次换流变压器有载开关保护动作的主要原因，提出了相应的处理措施。
关键词：故障分析；有载开关保护；处理措施
1、概述
2014年3月6日，某换流站I回极1 YY-C换流变有载开关重瓦斯保护在凌晨01：01动作跳闸，I回极1退出运行。为了防止今后换流变有载开关故障的发生，本文以该站1回极1 Y接C相换流变为例，对故障发生的原因、处理方案以及后续预防措施进行分析论述。
2、故障发生原因分析
2.1 变压器有载开关故障的原因种类
（1） 排气回路不畅导致的故障，有载开关瓦斯保护动作与继电器安装管路水平倾斜角度有关。按气体继电器安装要求，气体继电器通往储油柜的管路水平倾斜为2%，以便分接开关切换产生的气体能顺畅通过管路从储油柜逸出。如果气体继电器的管路安装没有向上倾斜度，甚至逆向倾斜，造成气体逸出的不畅或阻塞，而发生瓦斯保护动作。
（2） 切换中产气过多导致的故障，有载开关瓦斯保护动作与其制造质量有关。有载开关载流触头接触压力偏小造成接触不良，在负载较大（In>250A）时，触头过热会增加油热裂化产气速率。如果长期慢性产气，气体的积聚会造成有载开关瓦斯保护动作。
（3）非切换产气导致的故障，有载开关运行时，非切换产气的原因有：由于某些零部件松动甚至脱落形成悬浮体，产生悬浮放电；通电触头接触不良形成局部过热；开关内部、特别是电压较高的复合型开关内部，变压器油绝缘降低在不同电位带电体间形成放电等。这些都能使变压器油分解产生气体，造成瓦斯动作。
（4）分接开关通过过渡触头转换负载电流，每次过渡触头开断时，触头间产生电弧。每次电弧会在油中燃烧，发生电弧高温将油快速地蒸发成蒸汽并分解成气体而形成气泡。主要由氢气、乙烯、乙炔等组成的气体积聚量达到瓦斯动作整定值，就会发生保护动作跳闸。
（5） 有载开关瓦斯动作与调压操作次数、绝缘油质好坏有关。注入新绝缘油性能好，无游离碳，含气少，灭弧性能较佳。有载调压次数的增加，产生切换气体会增多，聚集气体达到整定值时，瓦斯就会动作。同时，随分接开关调压次数的增加，油耐压则下降（见图1）
（6） 有载开关切换机构存在缺陷或触头存在严重缺陷会导致切换过程断开、切换时间延长或切换失败，触头烧损将产生较多气体造成油流的涌动，使重瓦斯保护跳闸动作。
2.2 换流变压器有载开关故障分析
2.2.1现场对此次发生故障的有载开关进行检查检查情况如下：
（1）开关型号UCLRE380/900III S，动作次数1834，制造时间2012年。开关位置在20档，两个开关档位一致，没有滑档现象，有载滤油机运行正常，检查吸湿器无喷油现象，绝缘油颜色未发现严重污染炭化。为便于故障分析，對瓦斯继电器节点未复归。
（2）故障发生后，对保护动作情况进行了检查处于正常，由于继电保护选择节点属于“或”的关系，保护动作逻辑难以确定属于哪台瓦斯继电器动作。
（3）核对瓦斯保护动作整定值匹配情况，是否因定值过小而引起误动。Ⅰ回极1 YY-C换流变有载调压开关重瓦斯安装位置及动作整定值#1开关重瓦斯1.335m/s，#2开关重瓦斯1.435m/s检验结论合格，瓦斯继电器定值问题：现有的两只油流继电器整定值在误差范围内的低位，为了避免有载开关正常切换时的保护动作跳闸的灵敏性，考虑将目前的1.5±15%m/s的流速整定值调至高位，厂家认为应结合有载开关检查结果进行判断。
（5）开关同步性及正反圈数检查：用手摇开关检查两台开关同步性，切换圈数差一圈，同步性大约差200毫秒，最大允许不同步时间差允许为200毫秒，用手摇开关正反圈数，升方向17-18，降方向17-16，切换圈数差允许最大一圈，切换需要在21圈前完成，检查时需要通过听声音来密切关注开关是否切换。
2.2.2现场对油流继电器进行检查
（1）编号为732119油流继电器检查，原始状态常开接点接不通。按下试验按钮，使得继电器人为动作，接点导通，复归后，接点对地及节点间绝缘无穷大。结论：该油流继电器未动作。
（2）732106油流继电器保持原始状态，使用万用表测量常开接点13-14和23-24，电阻为零，表示接点处于接通状态。复归复位旋钮后，节点断开；使用绝缘摇表2000V测试接点对地及节点间绝缘电阻值均为无穷大。结论：该油流继电器动作了。
分析结论：由于油流继电器原因导致有载开关瓦斯保护动作跳闸。
3、故障处理措施
3.1进行开关吊芯处理：对I回极1YY-C换流变有载开关进行吊芯处理。关闭油枕下油阀及在线滤油机进出油阀，拆除出油管并将其放入塑料桶，打开进油阀放出10升油（必要时开启在线滤油机电机排油），关闭进油阀，连接出油管，开启在线滤油机电机，使油重新注满滤油机。
3.2拆除732106对应的开关顶盖，检查开关绝缘侧板与法兰面的状态，吊出开关芯体，检查开关主触头是否完全闭合、是否有烧蚀（过渡触头及灭弧触头有烧蚀属于正常）、过渡电阻是否有烧蚀、测量过渡电阻值、测试开关切换特性。打开油流继电器发现内部元件锈蚀，说明有潮气渗入。
保持内部原始状态，测量绝缘，阻值很低，为356千欧。用吹风烘干清洁内部，绝缘阻值变成无穷大。综合上面检查情况，判断受潮导致绝缘阻值降低。
3.3对此次故障处理措施：使用备用相开关芯体更换，故障油流继电器拆除后由厂家带回处理。
6、防止今后换流变压器有载开关故障策略
为了有效防止换流变有载开关在设备制造、运输、储存、安装中绝缘受潮，结合该站换流变压器有载开关安装经验及有关规程、规范要求，提出以下策略：
6.1加强分接开关油样测试和监控，使分接开关处于良好的运行状态。
6.2抽采分接开关油样应在调压操作后5min～ 20min内进行。采集的是切换机构油室底部的油样，注意放出管内的“死”油。
6.3分接开关运行中的油耐压低于30kV时必须停止调压操作，进行油的再生处理或换油，同时必须对切换机构和油室进行清洗。对于无人值守或操作频繁的分接开关，可安装在线净油装置（滤除游离碳和水分），或者结合变压器小修（周期为2年）给分接开关换油，以延长分接开关检修间隔的时间。
6.4油样的跟踪监测是分接开关运行状况的重要评判依据。检测油样符合表4的技术指标。油样分析跟踪周期推荐每半年或调压操作满2 000（到4 000）次进行一次。
6.5有载开关运行检修时，注意检查排气回路是否通畅，有无切换中产气过多现象。重点检查气体继电器是否处在连接管道的最高点，呼吸器出口是否堵塞，开关切换顺序、过渡电阻阻值及其连接情况以及弧触头形状等。
7、结束语
本文对换流变有载开关故障发生的原因、经过、处理措施及今后防止策略，作了较具体的分析描述。为今后防止变压器类似故障的发生， 具有一定的借鉴价值。
参考文献：
[ 1] DL/T574-1995，有载分接开关运行维修导则， [ S ]
[ 2] 沈大中，真空有载分接开关在高压直流换流变压器中的应用[ J] ，变压器，2007，44（1）
[ 3] 赵幼扬，张德明.有载分接开关气体继电器频繁动作的对策[J].变压器，2004，10.
[ 4] 张德明.变压器有载分接开关[M ].沈阳：辽宁科学技术出版社；1998。
作者简介：
欧镜锋 广东诚誉工程咨询监理有限公司 副总工程师 高级工程师 长期从事电气设备的安装研究
关键词：故障分析；有载开关保护；处理措施
1、概述
2014年3月6日，某换流站I回极1 YY-C换流变有载开关重瓦斯保护在凌晨01：01动作跳闸，I回极1退出运行。为了防止今后换流变有载开关故障的发生，本文以该站1回极1 Y接C相换流变为例，对故障发生的原因、处理方案以及后续预防措施进行分析论述。
2、故障发生原因分析
2.1 变压器有载开关故障的原因种类
（1） 排气回路不畅导致的故障，有载开关瓦斯保护动作与继电器安装管路水平倾斜角度有关。按气体继电器安装要求，气体继电器通往储油柜的管路水平倾斜为2%，以便分接开关切换产生的气体能顺畅通过管路从储油柜逸出。如果气体继电器的管路安装没有向上倾斜度，甚至逆向倾斜，造成气体逸出的不畅或阻塞，而发生瓦斯保护动作。
（2） 切换中产气过多导致的故障，有载开关瓦斯保护动作与其制造质量有关。有载开关载流触头接触压力偏小造成接触不良，在负载较大（In>250A）时，触头过热会增加油热裂化产气速率。如果长期慢性产气，气体的积聚会造成有载开关瓦斯保护动作。
（3）非切换产气导致的故障，有载开关运行时，非切换产气的原因有：由于某些零部件松动甚至脱落形成悬浮体，产生悬浮放电；通电触头接触不良形成局部过热；开关内部、特别是电压较高的复合型开关内部，变压器油绝缘降低在不同电位带电体间形成放电等。这些都能使变压器油分解产生气体，造成瓦斯动作。
（4）分接开关通过过渡触头转换负载电流，每次过渡触头开断时，触头间产生电弧。每次电弧会在油中燃烧，发生电弧高温将油快速地蒸发成蒸汽并分解成气体而形成气泡。主要由氢气、乙烯、乙炔等组成的气体积聚量达到瓦斯动作整定值，就会发生保护动作跳闸。
（5） 有载开关瓦斯动作与调压操作次数、绝缘油质好坏有关。注入新绝缘油性能好，无游离碳，含气少，灭弧性能较佳。有载调压次数的增加，产生切换气体会增多，聚集气体达到整定值时，瓦斯就会动作。同时，随分接开关调压次数的增加，油耐压则下降（见图1）
（6） 有载开关切换机构存在缺陷或触头存在严重缺陷会导致切换过程断开、切换时间延长或切换失败，触头烧损将产生较多气体造成油流的涌动，使重瓦斯保护跳闸动作。
2.2 换流变压器有载开关故障分析
2.2.1现场对此次发生故障的有载开关进行检查检查情况如下：
（1）开关型号UCLRE380/900III S，动作次数1834，制造时间2012年。开关位置在20档，两个开关档位一致，没有滑档现象，有载滤油机运行正常，检查吸湿器无喷油现象，绝缘油颜色未发现严重污染炭化。为便于故障分析，對瓦斯继电器节点未复归。
（2）故障发生后，对保护动作情况进行了检查处于正常，由于继电保护选择节点属于“或”的关系，保护动作逻辑难以确定属于哪台瓦斯继电器动作。
（3）核对瓦斯保护动作整定值匹配情况，是否因定值过小而引起误动。Ⅰ回极1 YY-C换流变有载调压开关重瓦斯安装位置及动作整定值#1开关重瓦斯1.335m/s，#2开关重瓦斯1.435m/s检验结论合格，瓦斯继电器定值问题：现有的两只油流继电器整定值在误差范围内的低位，为了避免有载开关正常切换时的保护动作跳闸的灵敏性，考虑将目前的1.5±15%m/s的流速整定值调至高位，厂家认为应结合有载开关检查结果进行判断。
（5）开关同步性及正反圈数检查：用手摇开关检查两台开关同步性，切换圈数差一圈，同步性大约差200毫秒，最大允许不同步时间差允许为200毫秒，用手摇开关正反圈数，升方向17-18，降方向17-16，切换圈数差允许最大一圈，切换需要在21圈前完成，检查时需要通过听声音来密切关注开关是否切换。
2.2.2现场对油流继电器进行检查
（1）编号为732119油流继电器检查，原始状态常开接点接不通。按下试验按钮，使得继电器人为动作，接点导通，复归后，接点对地及节点间绝缘无穷大。结论：该油流继电器未动作。
（2）732106油流继电器保持原始状态，使用万用表测量常开接点13-14和23-24，电阻为零，表示接点处于接通状态。复归复位旋钮后，节点断开；使用绝缘摇表2000V测试接点对地及节点间绝缘电阻值均为无穷大。结论：该油流继电器动作了。
分析结论：由于油流继电器原因导致有载开关瓦斯保护动作跳闸。
3、故障处理措施
3.1进行开关吊芯处理：对I回极1YY-C换流变有载开关进行吊芯处理。关闭油枕下油阀及在线滤油机进出油阀，拆除出油管并将其放入塑料桶，打开进油阀放出10升油（必要时开启在线滤油机电机排油），关闭进油阀，连接出油管，开启在线滤油机电机，使油重新注满滤油机。
3.2拆除732106对应的开关顶盖，检查开关绝缘侧板与法兰面的状态，吊出开关芯体，检查开关主触头是否完全闭合、是否有烧蚀（过渡触头及灭弧触头有烧蚀属于正常）、过渡电阻是否有烧蚀、测量过渡电阻值、测试开关切换特性。打开油流继电器发现内部元件锈蚀，说明有潮气渗入。
保持内部原始状态，测量绝缘，阻值很低，为356千欧。用吹风烘干清洁内部，绝缘阻值变成无穷大。综合上面检查情况，判断受潮导致绝缘阻值降低。
3.3对此次故障处理措施：使用备用相开关芯体更换，故障油流继电器拆除后由厂家带回处理。
6、防止今后换流变压器有载开关故障策略
为了有效防止换流变有载开关在设备制造、运输、储存、安装中绝缘受潮，结合该站换流变压器有载开关安装经验及有关规程、规范要求，提出以下策略：
6.1加强分接开关油样测试和监控，使分接开关处于良好的运行状态。
6.2抽采分接开关油样应在调压操作后5min～ 20min内进行。采集的是切换机构油室底部的油样，注意放出管内的“死”油。
6.3分接开关运行中的油耐压低于30kV时必须停止调压操作，进行油的再生处理或换油，同时必须对切换机构和油室进行清洗。对于无人值守或操作频繁的分接开关，可安装在线净油装置（滤除游离碳和水分），或者结合变压器小修（周期为2年）给分接开关换油，以延长分接开关检修间隔的时间。
6.4油样的跟踪监测是分接开关运行状况的重要评判依据。检测油样符合表4的技术指标。油样分析跟踪周期推荐每半年或调压操作满2 000（到4 000）次进行一次。
6.5有载开关运行检修时，注意检查排气回路是否通畅，有无切换中产气过多现象。重点检查气体继电器是否处在连接管道的最高点，呼吸器出口是否堵塞，开关切换顺序、过渡电阻阻值及其连接情况以及弧触头形状等。
7、结束语
本文对换流变有载开关故障发生的原因、经过、处理措施及今后防止策略，作了较具体的分析描述。为今后防止变压器类似故障的发生， 具有一定的借鉴价值。
参考文献：
[ 1] DL/T574-1995，有载分接开关运行维修导则， [ S ]
[ 2] 沈大中，真空有载分接开关在高压直流换流变压器中的应用[ J] ，变压器，2007，44（1）
[ 3] 赵幼扬，张德明.有载分接开关气体继电器频繁动作的对策[J].变压器，2004，10.
[ 4] 张德明.变压器有载分接开关[M ].沈阳：辽宁科学技术出版社；1998。
作者简介：
欧镜锋 广东诚誉工程咨询监理有限公司 副总工程师 高级工程师 长期从事电气设备的安装研究