勵(lì)磁變壓器故障原因分析與防范措施

趙素斌

【摘要】勵(lì)磁變壓器在發(fā)電中是重要的組成部分，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系著發(fā)電廠的穩(wěn)定，但是在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些故障。本文主要論述了其在發(fā)電廠中的重要性，并分析了常見(jiàn)的故障種類(lèi)以及原因，提出了防范措施從而提升機(jī)組的安全穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】勵(lì)磁變壓器；故障分析；防范措施

由于勵(lì)磁變壓器的安全運(yùn)行關(guān)乎著機(jī)組的整體穩(wěn)定性，與發(fā)電廠中穩(wěn)定發(fā)電有直接的關(guān)系，應(yīng)當(dāng)維持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)保證發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，但是在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于一些因素導(dǎo)致勵(lì)磁變發(fā)生故障出現(xiàn)機(jī)組跳閘現(xiàn)象。因此應(yīng)當(dāng)對(duì)勵(lì)磁變故障種類(lèi)加以總結(jié)，積極分析其原因，并提出相關(guān)防范對(duì)策從而減少其故障頻率。

一、勵(lì)磁變壓器在發(fā)電廠中的重要作用

勵(lì)磁變壓器可控制發(fā)電機(jī)端的電流，在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)電壓互感器，然后其達(dá)到采樣、調(diào)節(jié)、跟給勵(lì)磁裝置電源的作用，可為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)提供三相交流勵(lì)磁電源。勵(lì)磁變壓器是保證發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要工具，勵(lì)磁系統(tǒng)一般通過(guò)可控硅將三相的電源轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子所需要的直流電源，然后形成發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，最后通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)可控硅觸發(fā)角。由于發(fā)電機(jī)出口處的電壓通常較高，而勵(lì)磁系統(tǒng)的額定電壓較低，因此通過(guò)勵(lì)磁變壓器可降低電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓符合實(shí)際生產(chǎn)需求。勵(lì)磁變壓的安全運(yùn)行是保證發(fā)電機(jī)組穩(wěn)定發(fā)電和滿負(fù)荷發(fā)電的前提，也是勵(lì)磁系統(tǒng)可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，其重要性顯而易見(jiàn)[1]。

二、勵(lì)磁變壓器常見(jiàn)的故障種類(lèi)分析

（一）CT故障

CT是指電流互感器，電流互感器發(fā)生故障是勵(lì)磁變壓器出現(xiàn)的故障種類(lèi)之一，由于勵(lì)磁變壓器的高壓旁的CT的內(nèi)部存在一些問(wèn)題或者缺憾，會(huì)引發(fā)爆炸接連引起勵(lì)磁變壓器高壓兩側(cè)的兩相短路，進(jìn)一步會(huì)引發(fā)三相短路導(dǎo)致機(jī)組自動(dòng)保護(hù)進(jìn)行跳閘。三相中破損保障的一相CT變形嚴(yán)重并且脫落；臨近的CT受到影響外部會(huì)部分破損；在CT至變壓器的各相之間的引線也會(huì)受到波及變形或者熔斷；勵(lì)磁變壓器的外殼在爆炸中會(huì)出現(xiàn)燒黑的恒基，由于其材質(zhì)為環(huán)氧樹(shù)脂一般無(wú)明顯變形情況，在低壓處損害程度相對(duì)較輕；但是在高壓處爆炸會(huì)引發(fā)其側(cè)封目嚴(yán)重變形，并破壞其周邊設(shè)施，例如天花板、窗戶等。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示在2011年湖南某發(fā)電廠發(fā)生過(guò)由于勵(lì)磁變壓器側(cè)的CT爆炸事故，在2012年國(guó)際某電廠的2號(hào)機(jī)組也發(fā)生了由于勵(lì)磁變壓力側(cè)的CT爆炸引發(fā)的短路事故，經(jīng)檢查為該相的某根線的絕緣體發(fā)生損壞而引起的[1]。

（二）測(cè)溫點(diǎn)故障

測(cè)溫點(diǎn)的溫度測(cè)量元件位置的不妥當(dāng)放置，也會(huì)導(dǎo)致事故的發(fā)生，情況一：將溫度測(cè)量原件放在高壓線圈旁，會(huì)造成高壓線圈和溫度測(cè)定之間放點(diǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)電機(jī)定子接地進(jìn)行保護(hù)發(fā)生跳閘；情況二：勵(lì)磁變壓器的溫度探頭脫落會(huì)導(dǎo)致高壓繞組對(duì)地放電，進(jìn)而出現(xiàn)機(jī)組跳閘現(xiàn)象。在2011年某熱電廠由于情況一發(fā)生跳閘事故，2012年國(guó)際某電廠1號(hào)機(jī)組也因此發(fā)生跳閘[2]。

（三）進(jìn)水受潮接地故障

勵(lì)磁系統(tǒng)機(jī)組中由于膠球清洗系統(tǒng)中的膠球收球室的頂部觀察孔受到損壞，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)水由破損處噴到勵(lì)磁變壓器的上部，再通過(guò)勵(lì)磁變的通風(fēng)孔或者其他縫隙處進(jìn)入到變壓器內(nèi)部，會(huì)導(dǎo)致勵(lì)磁變內(nèi)高壓側(cè)的引線在水的作用下發(fā)生貫通接地，進(jìn)而會(huì)出現(xiàn)機(jī)組跳閘情況。

（四）接頭發(fā)熱故障

由于高壓引線長(zhǎng)期在高壓作用下會(huì)發(fā)熱，一定其接頭處或者其端部在高壓中發(fā)生熔化出現(xiàn)熔斷的現(xiàn)象，或?qū)е翪T結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)出現(xiàn)明顯的放電情況，若其他兩相變壓器高壓側(cè)引線熔化會(huì)對(duì)冷卻風(fēng)扇有明顯放電現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)扇損毀，自動(dòng)保護(hù)機(jī)組出現(xiàn)跳閘。

（五）線圈內(nèi)部發(fā)生短路故障

高壓線圈內(nèi)部匝間短路故障，會(huì)導(dǎo)致線圈風(fēng)道內(nèi)壁燒損，磁力變壓器無(wú)明顯的事故痕跡和煙霧，會(huì)在兩相線圈的中部低壓引出線銅板處發(fā)現(xiàn)煙熏發(fā)黑的情況，并會(huì)發(fā)現(xiàn)有熔化的銅渣，進(jìn)而導(dǎo)致保護(hù)跳閘動(dòng)作發(fā)生停機(jī)[2]。

（六）其他混合型絕緣故障

勵(lì)磁變壓側(cè)CT爆炸，在臨側(cè)相處保護(hù)用CT從上而下中間部位裂開(kāi)明顯縫隙；在穿心套管至高壓側(cè)的CT處的導(dǎo)線會(huì)出現(xiàn)明顯放電情況，導(dǎo)致穿心套管爆裂；進(jìn)而引發(fā)保護(hù)用CT與測(cè)量用CT之間的用以連接的被燒斷。在進(jìn)行修復(fù)處理時(shí)，由于電壓過(guò)高，會(huì)發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變的高壓線圈上下層間由于過(guò)熱出現(xiàn)熔化的同理，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣體受損導(dǎo)致匝間短路引發(fā)故障停機(jī)。

三、勵(lì)磁變故障原因及暴露問(wèn)題的分析

（一）CT故障原因分析

引起CT發(fā)生故障的原因通常有三個(gè)，一是由于CT內(nèi)部引線材質(zhì)不夠優(yōu)良，不符合標(biāo)準(zhǔn)或者焊接時(shí)工藝操作不夠完善，導(dǎo)致在運(yùn)行時(shí)，引線過(guò)熱運(yùn)行發(fā)生故障；二是由于CT局部的絕緣性能不佳，在制造時(shí)不夠細(xì)致，導(dǎo)致出現(xiàn)氣泡進(jìn)而造成內(nèi)部饒組之間發(fā)生放電；三是由于勵(lì)磁變壓器側(cè)的CT的重量較重，高達(dá)120kg左右，且為壁掛式安裝，導(dǎo)致CT四個(gè)安裝孔長(zhǎng)期受力發(fā)生振動(dòng)導(dǎo)致絕緣受損。

（二）測(cè)溫點(diǎn)故障原因分析

測(cè)溫點(diǎn)故障的直接原因便是測(cè)量原件的位置放置錯(cuò)誤，進(jìn)而造成了高壓線圈和溫度測(cè)量點(diǎn)之間放點(diǎn)，在安裝使用時(shí)，多數(shù)的勵(lì)磁變廠家沒(méi)有明確規(guī)定溫度測(cè)點(diǎn)的安裝位置，導(dǎo)致安裝時(shí)將該位置錯(cuò)誤的安放到了高壓線圈旁側(cè)，最終降低了高壓線圈的絕緣能力，導(dǎo)致高壓線圈和溫度測(cè)點(diǎn)在放電作用下被擊穿。

（三）進(jìn)水受潮原因分析

勵(lì)磁變進(jìn)水的原因是由于膠球清洗系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常程序，進(jìn)而導(dǎo)致觀察室的玻璃強(qiáng)度降低直至破裂，再循環(huán)水的作用下，經(jīng)過(guò)勵(lì)磁變的上方，通過(guò)勵(lì)磁變的通風(fēng)孔或者其他位置機(jī)內(nèi)到變壓器的內(nèi)部，出現(xiàn)進(jìn)水接地事故。

（四）接頭發(fā)熱原因分析

接頭發(fā)熱或者接頭松動(dòng)的原因，是由于在檢修過(guò)程中安裝以及檢修工作未執(zhí)行到位，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)接頭受損或由于體積振動(dòng)發(fā)生了接頭的松動(dòng)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)過(guò)熱。

（五）勵(lì)磁變線圈內(nèi)部發(fā)生短路故障原因分析

勵(lì)磁變的高壓線圈內(nèi)部發(fā)生短路故障分析，一是由于高壓線圈本身質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)線的匝絕緣不符合實(shí)際運(yùn)城標(biāo)準(zhǔn)，其厚度不夠存在皮損等；二是由于在實(shí)際安裝的過(guò)程中過(guò)于粗暴，不斷進(jìn)行敲打?qū)е略呀^緣破損；三是由于沒(méi)有加強(qiáng)對(duì)高壓線圈的處理，例如在換位處應(yīng)當(dāng)采取加強(qiáng)措施否則會(huì)造成換位處的剪刀口在線圈壓緊過(guò)程中出現(xiàn)匝絕緣破損、或者匝絕緣厚度不夠等。四是高壓線圈在實(shí)際運(yùn)行中由于長(zhǎng)期的高負(fù)荷，導(dǎo)致線圈溫度持續(xù)較高，絕緣老化、開(kāi)裂進(jìn)而發(fā)生了短路。

（六）其他混合型絕緣故障原因分析

當(dāng)CT內(nèi)部組件的接頭接觸不良，便會(huì)導(dǎo)致高溫后CT一次線圈由于過(guò)熱發(fā)生短路，再加上受熱不均勻發(fā)生膨脹出現(xiàn)了CT保證內(nèi)部故障。再加上線圈匝間短路，其為CT爆炸事故后期的連鎖故障，在不及時(shí)發(fā)現(xiàn)隨后的線圈匝間短路故障時(shí)便導(dǎo)致了混合型絕緣故障出現(xiàn)。

四、勵(lì)磁變事故發(fā)生的具體防范措施

在wcng公司的專業(yè)會(huì)議中，聚集多方專業(yè)人士針對(duì)勵(lì)磁變事故發(fā)生原因以及具體方法措施進(jìn)行了深刻的分析，并且執(zhí)行修訂了相關(guān)的制度和章程，從而加強(qiáng)對(duì)工作的管理工作，減少事故發(fā)生的次數(shù)，并在事故發(fā)生后要提升檢修的效率。

（一）加強(qiáng)絕緣監(jiān)督與預(yù)防試驗(yàn)

依據(jù)對(duì)勵(lì)磁變事故種類(lèi)和原因的分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)勵(lì)磁變的損害和事故發(fā)生是由于絕緣的損害，據(jù)可靠數(shù)據(jù)分析，該原因在勵(lì)磁變事故中的比例為85%，因此應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的絕緣的監(jiān)督管理以及試驗(yàn)從而減少勵(lì)磁變事故發(fā)生的頻率。在絕緣監(jiān)督時(shí)應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注發(fā)電區(qū)的周邊的設(shè)備，不僅僅是勵(lì)磁變，還應(yīng)當(dāng)包括CT、PT等，預(yù)防發(fā)電機(jī)出口接地故障?？啥ㄆ谡归_(kāi)預(yù)防性試驗(yàn)，對(duì)線圈和CT進(jìn)行檢修并記錄具體的電流變化情況[3]。

（二）嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行，不斷提高檢修質(zhì)量

只有到位的檢修才能預(yù)防事故的發(fā)生，因此要安排完善的檢修規(guī)范，可依次推行推進(jìn)點(diǎn)檢、運(yùn)行、檢修維護(hù)大專業(yè)管理模式。首先安排好相關(guān)設(shè)備以及系統(tǒng)的檢修的次數(shù)以及檢修的內(nèi)容，針對(duì)易發(fā)生問(wèn)題的設(shè)備和重點(diǎn)的系統(tǒng)要重點(diǎn)防護(hù)；其次應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)的規(guī)定和國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)，不斷的提升單位的技術(shù)規(guī)范，予以修訂和改善進(jìn)而提高檢修的技術(shù)含量；此外應(yīng)當(dāng)有效的監(jiān)視勵(lì)磁變的繞組溫度和鐵芯溫度，避免由于溫度過(guò)高而發(fā)生的機(jī)組跳閘現(xiàn)象，還應(yīng)當(dāng)保證各導(dǎo)電線的連接部位緊密牢固[3]。

（三）進(jìn)行問(wèn)題排查并進(jìn)行相應(yīng)整改

針對(duì)事故問(wèn)題，要逐一排查原因提升其穩(wěn)定性能，例如CT故障可改變其懸掛模式，采取托架等；針對(duì)勵(lì)磁變線圈接頭松動(dòng)情況，要進(jìn)行回裝將其重新固定；在勵(lì)磁變進(jìn)水情況下要采取防護(hù)措施，例如加裝防水隔斷避免由于變壓器內(nèi)部進(jìn)水發(fā)生的跳閘現(xiàn)象；此外還應(yīng)加強(qiáng)冷卻風(fēng)扇管理，將冷卻風(fēng)扇改到勵(lì)磁變殼體外部后方便檢修，單獨(dú)配置1個(gè)繼電器來(lái)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，保證風(fēng)冷控制箱不直接啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，避免電流大燒壞風(fēng)冷控制箱控制板，提高設(shè)備可靠性。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)當(dāng)針對(duì)勵(lì)磁變事故發(fā)生的原因逐一排查進(jìn)行整改，在檢修時(shí)要嚴(yán)格按規(guī)定執(zhí)行提高其質(zhì)量，并加強(qiáng)絕緣監(jiān)督與預(yù)防試驗(yàn)，從而減少勵(lì)磁變故障發(fā)生的頻率，保證勵(lì)磁系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

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