變壓器運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象與故障處理

齊劍飛

摘要：變壓器作為電力系統(tǒng)中重要的電能轉(zhuǎn)換裝置，在供電系統(tǒng)中占有重要地位。變壓器作為變電站中工作時(shí)間最長(zhǎng)的設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)很多異常狀況和故障，這些故障將直接影響到電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。文章對(duì)220kV變壓器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象進(jìn)行了分析，并針對(duì)相關(guān)故障提出了應(yīng)采取的處理措施。

關(guān)鍵詞：變壓器；異常現(xiàn)象；故障處理；電力系統(tǒng)；變電站；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM407 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.057

變壓器作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成部分，其是否能夠正常運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行與否。所以變壓器的故障處理以及異?，F(xiàn)象問題研究對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。因此，開展電力系統(tǒng)中的變壓器異常故障研究和分析，探討具體故障處理措施，對(duì)改善電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行情況具有十分重要的意義。本文采用通過常規(guī)的變壓器異?，F(xiàn)象分析，然后采用具體實(shí)例分析在變壓器運(yùn)行過程中的故障問題以及處理措施，為相關(guān)研究者提供必要參考意見。

1 變壓器故障成因分析

變壓器的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要包含了鐵芯、散熱器、溫度計(jì)等，一旦發(fā)生變壓器故障很可能引發(fā)電弧放電現(xiàn)象，造成電器燃燒、電力系統(tǒng)短路等問題，所以對(duì)變壓器的故障成因分析對(duì)故障檢測(cè)、故障處理等具有十分重要的作用，主要從下面六點(diǎn)進(jìn)行變壓器故障成因分析：

1.1 生銹原因

變壓器的線路干擾可以說是一種常見的異?，F(xiàn)象，其異?，F(xiàn)象主要表現(xiàn)為線路故障、電壓峰值變化等。線路故障作為變壓器運(yùn)行過程中發(fā)生頻率最高的故障之一，必須在日常處理的時(shí)候引起足夠的重視，生銹原因是造成線路故障的主要原因，在進(jìn)行線路檢查的時(shí)候必須加強(qiáng)這方面的檢查。一旦變壓器元件生銹，電力運(yùn)輸很可能出現(xiàn)電路故障。

1.2 雷擊原因

變壓器在運(yùn)行過程中遭受到雷擊很容易發(fā)生保護(hù)失效，同時(shí)極易發(fā)生安全事故。目前雖然遭受的雷擊很少，這也得力于在變壓器上裝置避雷器的結(jié)果。

1.3 絕緣老化原因

絕緣老化作為變壓器運(yùn)行過程中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象以及故障的重要原因，絕緣老化故障的發(fā)生幾率相對(duì)較高。變壓器的一般使用壽命為40年，這期間很容易出現(xiàn)絕緣老化，一旦變壓器發(fā)生絕緣老化，則會(huì)急速縮短使用年限，降低實(shí)際使用壽命。

1.4 變壓器質(zhì)量原因

變壓器的質(zhì)量和制造工藝是變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，高質(zhì)量的變壓器故障很少，而且很少會(huì)出現(xiàn)焊接不良，極少出現(xiàn)線頭松動(dòng)或者箱內(nèi)出現(xiàn)殘留異物等問題。對(duì)一些質(zhì)量和制造工藝造成變壓器故障運(yùn)行異常的幾率較小，但是在實(shí)際運(yùn)行中也應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。

1.5 變壓器超長(zhǎng)負(fù)荷作業(yè)原因

變壓器工作過程中往往存在著超負(fù)荷作業(yè)問題，變壓器作業(yè)承受負(fù)荷過載，管理人員在工作中往往出現(xiàn)只要線路穩(wěn)定傳輸，電力傳輸系統(tǒng)正常運(yùn)行就沒有必要引起注意。因此這種比較容易忽略的問題造成了變壓器大部分經(jīng)常承受超負(fù)荷作業(yè)，并且還會(huì)使得整個(gè)線路高溫引起絕緣老化。

1.6 設(shè)備保護(hù)以及維護(hù)力度不足

變壓器投入使用之后必須加強(qiáng)維護(hù)，因?yàn)樵诟哓?fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下變壓器極易出現(xiàn)安全隱患，很可能出現(xiàn)腐蝕問題或者其他因素的故障報(bào)錯(cuò)問題。那么在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)的時(shí)候，必須進(jìn)行日常檢修，做好檢修日志，方便故障出現(xiàn)之后維修人員進(jìn)行故障預(yù)判。另外變壓器若在運(yùn)行的時(shí)候出現(xiàn)故障，那么就必須判斷是否出現(xiàn)了鐵芯故障或者繞組故障，檢查的時(shí)候應(yīng)該對(duì)吊芯進(jìn)行全面檢查。

2 變壓器運(yùn)行的異?，F(xiàn)象

2.1 變壓器內(nèi)部油溫升高超出許可范圍

220kV變壓器的絕緣耐熱等級(jí)相對(duì)較高，一般來(lái)說220kV變壓器線圈絕緣部分能夠達(dá)到極限溫度105℃。通常變壓器運(yùn)行的時(shí)候，為了進(jìn)一步保障絕緣體正常條件下不會(huì)過早劣化或者變壞，盡量將溫度控制在85℃左右。正常條件下會(huì)出現(xiàn)油溫不斷上升，能夠判定變壓器內(nèi)部可能產(chǎn)生了故障。產(chǎn)生這種變壓器內(nèi)部油溫升高主要可能是繞組匝間或者層間出現(xiàn)短路，還可能由于在穿芯螺桿絕緣損壞和硅鋼片短路造成硅鋼片短路或者硅鋼片間絕緣損壞。

2.2 變壓器內(nèi)部聲音異?，F(xiàn)象

變壓器內(nèi)部的聲音均是非常均勻的，若聲音出現(xiàn)不均勻或者聲音變大，那么這些都屬于變壓器的不正?，F(xiàn)象。工作的時(shí)候，聲音比較大而且非常嘈雜，很大一部分原因都是鐵芯造成的。變壓器內(nèi)部還會(huì)出現(xiàn)“吱吱”的聲音，主要是由于變壓器內(nèi)部線圈局部的放電現(xiàn)象。若出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)該及時(shí)停止變壓器工作，檢查鐵芯是否完好，檢查帶電部位對(duì)地面距離高度是否符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。變壓器中若出現(xiàn)不均勻的爆裂聲音，則可能是變壓器內(nèi)部絕緣部分發(fā)生了擊穿現(xiàn)象。此時(shí)應(yīng)該立刻停止運(yùn)行，若變壓器發(fā)出了均勻的“哇哇”聲，很可能是由于電網(wǎng)產(chǎn)生過電壓，如中性點(diǎn)造成了不接地電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地或者鐵磁共振。另外也可能由于變壓器過負(fù)荷造成，需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)判定電網(wǎng)工作情況和運(yùn)行方式，若減少變壓器負(fù)荷問題或者變壓器損壞問題能夠確保其安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 變壓器向外滲油異常現(xiàn)象

變壓器向外滲油屬于一種非常常見的故障，其原因可能由于膠墊接線樁頭、膠墊不密封且無(wú)彈性、高壓套管基座流出線樁頭。另外，變壓器閥門系統(tǒng)還可能存在著墊閥膠材質(zhì)安裝不良、放油閥精度不高、螺紋位置出現(xiàn)滲漏等問題。

2.4 變壓器內(nèi)部油溫和油色異常

變壓器出現(xiàn)故障的時(shí)候，往往都可能伴有急速的油溫變化和油色變化，同樣的運(yùn)行狀況下，若溫度較之平常溫度高10℃左右或者出現(xiàn)負(fù)載溫度不斷上升，那么則可以判斷是變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常問題。變壓器油色異常是通過色譜分析法來(lái)進(jìn)行分析和研究，檢查的時(shí)候需要開展變壓器放油、吊罩檢查。檢查發(fā)現(xiàn)相線圈的鋼壓圈和壓緊螺栓之間的陶瓷出現(xiàn)碎裂，可以發(fā)現(xiàn)此處有較為明顯的放電痕跡。另外還可能出現(xiàn)的故障異常為：檢查過程中出現(xiàn)鋼壓圈和鐵芯之間連接紫銅片燒斷；載調(diào)壓分接開關(guān)和鍍銀接觸頭變黑，在接頭處有明顯的過熱現(xiàn)象；線圈墊塊出現(xiàn)部分位移或者脫落，在箱底部有脫落的絕緣墊。

3 變壓器故障處理策略

3.1 變壓器溫度過高處理

變壓器溫度過高，一方面為繞組過熱造成故障，另一方面由于引線故障造成了變壓器短路或者局部過熱。處理繞組過熱故障時(shí)，利用雙螺旋結(jié)構(gòu)替換低壓繞組結(jié)構(gòu)然后達(dá)到對(duì)繞組保護(hù)作用。處理引線故障的時(shí)候，應(yīng)該要分開開關(guān)和引線，并且確保引線銜接正確，從而有效避免因?yàn)榻佑|不良而造成連接松動(dòng)和發(fā)熱。

3.2 變壓器鐵芯故障處理

變壓器鐵芯故障造成變壓器內(nèi)部聲音異常，變壓器的鐵輪夾緊螺桿和鐵芯柱的穿心螺桿絕緣損壞會(huì)造成變壓器鐵芯故障。當(dāng)220kV變壓器發(fā)生故障的時(shí)候，變壓器的鐵片和螺桿短路，使得鐵片和螺桿之間產(chǎn)生環(huán)流熱造成鐵片之間的絕緣材料融化損壞，引起絕緣介質(zhì)惡劣化。變壓器運(yùn)行過程中確定為鐵芯故障，那么就必須對(duì)故障進(jìn)行排除。另外還應(yīng)加強(qiáng)工作過程中的故障檢測(cè)，測(cè)量變壓器繞組間的電流情況，若繞組間的直流電阻阻值差異較大，則說明繞組之間存在著故障。同時(shí)檢測(cè)的時(shí)候還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)鐵芯外觀檢測(cè)和測(cè)量，測(cè)量其絕緣電阻，若出現(xiàn)損毀嚴(yán)重則應(yīng)及時(shí)更換鐵芯。

3.3 繞組故障處理

變壓器出現(xiàn)繞組接地、匝間短路、繞組接頭短接故障以及繞組間斷線均屬于變壓器的繞組故障。造成這種故障的原因很多，因此處理繞組故障的時(shí)候要根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際狀況而定。例如變壓器在運(yùn)行的時(shí)候雜物落入繞組里面，則會(huì)造成繞組溫度升高，從而導(dǎo)致繞組絕緣部位溫度升高或者出現(xiàn)老化。

3.4 變壓器瓦斯故障處理

日常處理瓦斯事故主要有兩種辦法，針對(duì)瓦斯故障處理的時(shí)候，必須對(duì)故障原因進(jìn)行分析，然后采取針對(duì)性措施給予處理：（1）瓦斯出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。若變壓器瓦斯繼電器進(jìn)水或者部分內(nèi)部元件出現(xiàn)松動(dòng)則很容易出現(xiàn)保護(hù)回路故障，引起輕瓦斯保護(hù)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。一旦出現(xiàn)故障報(bào)警信號(hào)，則必須在瓦斯繼電器處采集氣樣，并且將其送往試驗(yàn)單位進(jìn)行分析；（2）瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障處理。變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障，必然會(huì)造成變壓器在短時(shí)間內(nèi)分解出大量的氣體。一旦變壓器出現(xiàn)重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，立即停用該變壓器，并對(duì)其故障問題進(jìn)行檢修。檢查時(shí)，要對(duì)出現(xiàn)故障的變壓器外殼進(jìn)行檢查，檢查是否有外殼損壞，并對(duì)焊接處的裂紋情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。若對(duì)變壓器進(jìn)行詳細(xì)檢查，判斷若不屬于內(nèi)部故障，那么就很可能屬于外部短路故障或者跳閘引起，此時(shí)在進(jìn)行檢查的時(shí)候還應(yīng)加強(qiáng)外部裝置檢查。

4 案例分析以及處理

某220kV變電站，#1主變采用差動(dòng)保護(hù)裝置，其本體重瓦斯出口跳#1主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。#1主變保護(hù)測(cè)控屏上發(fā)：差動(dòng)保護(hù)信號(hào)、本體重瓦斯、本體輕瓦斯、PT回路異常等信號(hào)。變壓器經(jīng)過檢查之后，發(fā)現(xiàn)在本體瓦斯繼電器內(nèi)部有大量的可燃性氣體，判斷結(jié)果為主體內(nèi)部故障引起。結(jié)合主變吊罩檢查和油枕進(jìn)行解體情況檢查，檢查事故主變油、氣采樣化驗(yàn)結(jié)果和電氣試驗(yàn)結(jié)果，綜合多方面的檢查結(jié)果進(jìn)行分析得出：在油枕側(cè)面大蓋密封圈的安裝中存在著一定的質(zhì)量問題，而且還可能存在著油枕密封不嚴(yán)密，出現(xiàn)向內(nèi)部滲水問題，另外針對(duì)高壓C相繞組匝間絕緣受潮而造成繞組匝間絕緣擊8穿短路。維修過程中，將對(duì)#1主變油枕做出相應(yīng)改動(dòng)，并更換油枕的密封圈，然后將密封圈壓實(shí)，避免密封圈出現(xiàn)封閉不到位的情況。改造時(shí)，由于某些原因造成對(duì)油枕不能夠拆蓋檢查，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故則很容易導(dǎo)致事故，要及時(shí)進(jìn)行故障檢查和處理。

5 結(jié)語(yǔ)

變壓器故障作為電力系統(tǒng)最為重要的故障，變壓器是否能夠穩(wěn)定運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。針對(duì)變壓器故障，維修人員在工作中要加強(qiáng)日常檢查，并制定出相應(yīng)故障處理對(duì)策，從而保障變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 覃曉華.發(fā)電廠主變運(yùn)行中的異?，F(xiàn)象及故障處理探析[J].機(jī)電信息，2012，（18）.

[2] 劉治軍.變壓器的運(yùn)行檢查維護(hù)及其故障處理[J].科技傳播，2012，（16）.

[3] 李鵬.變壓器運(yùn)行過程的異?，F(xiàn)象檢修與維護(hù)策略

[J].硅谷，2012，（19）.

[4] 吳英山.影響變壓器運(yùn)行可靠性的因素分析及對(duì)策

[D].華南理工大學(xué)，2012.

[5] 劉海波.變壓器運(yùn)行參數(shù)智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].齊魯工業(yè)大學(xué)，2013.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）