油浸式電力變壓器的規(guī)范安裝與內(nèi)部放電故障預(yù)防

朱曉南

【摘 要】大型變壓器的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的工藝和技術(shù)較多，安裝過程中任何一個(gè)小失誤都可能影響到日后的安全運(yùn)行。而真空注油及熱油循環(huán)的過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，往往容易被操作工忽視，本文著重分析了大型油浸式變壓器安裝過程中的真空注油及熱油循環(huán)這一難點(diǎn)環(huán)節(jié)，分析這個(gè)安裝環(huán)節(jié)對(duì)變壓器內(nèi)部放電故障預(yù)防的重要性。

【關(guān)鍵詞】變壓器；安裝；真空注油；故障

變壓器是系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備之一，它的正常運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的基本保證。隨著電網(wǎng)電壓等級(jí)的升高和容量的增加，大型變壓器發(fā)生故障的概率變得越來越高。如何降低發(fā)生故障的概率，是我們每個(gè)安裝團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該認(rèn)真思考和研究的問題。而對(duì)于大型油浸式變壓器而言，其安裝過程中一個(gè)非常小的失誤，也會(huì)給變壓器的安全運(yùn)行帶來極大的隱患，在后期運(yùn)行過程中這些安全隱患就會(huì)暴露出來，輕則停電處理，重則會(huì)引發(fā)意想不到的事故。因此，了解、熟悉大型油浸式變壓器的安裝操作規(guī)范，嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，對(duì)提高系統(tǒng)的供電可靠性具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

大型變壓器在到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)的安裝主要包括，本體就位，散熱片密封試驗(yàn)，附件安裝（套管式電流互感器的安裝、高壓套管的安裝等等），真空注油及熱油循環(huán)，整體密封試驗(yàn)、高壓側(cè)中性點(diǎn)安裝、二次電纜敷設(shè)及安裝等。近年來，大型變壓器的安裝是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及的工藝和技術(shù)較多，安裝過程中任何一個(gè)小失誤都可能影響到日后的安全運(yùn)行[1]。而真空注油及熱油循環(huán)的過程費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，往往容易被操作工忽視，本文著重就795MVA（220kV）的大型油浸式變壓器的真空注油及熱油循環(huán)這一環(huán)節(jié)進(jìn)行分析討論，分析這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)變壓器內(nèi)部放電故障預(yù)防的重要性。

1 真空注油、補(bǔ)油

1） 打開各組件、附件（不包括波紋管式儲(chǔ)油柜）與本體之間所有的閥門，關(guān)閉所有放氣閥；抽真空時(shí)，嚴(yán)密監(jiān)視并記錄油箱的變形情況，其最大變形量不得超過油箱壁厚的兩倍。真空濾油機(jī)有防止突然停止或因誤操作而引起真空泵油倒灌的措施。2）抽真空之前排除氮?dú)猓瑢?duì)整個(gè)變壓器抽真空，真空度要求小于133 Pa（帕斯卡），且該真空度維持8小時(shí)以上，方可進(jìn)行注油。3）注入變壓器的絕緣油性能符合GB-50150規(guī)定要求。注油過程中，所有外露的可接地部件及變壓器外殼和濾油設(shè)備都應(yīng)可靠接地。4）注油速度在2～5Ton/h之間，注油溫度保持在50℃左右（45℃～55℃）。5）注油高度最低要浸過全部繞組和鐵軛絕緣件，大約需要注入240噸變壓器絕緣油，因此注油時(shí)間要50個(gè)小時(shí)以上。6）拆除注油管將注油口密封，此時(shí)還要繼續(xù)抽真空，并在規(guī)定真空度下維持8小時(shí)以上。

2 熱油循環(huán)

為去除絕緣油的含氣量和排除安裝過程中器身絕緣表面吸收的潮氣，注油完畢后還必須進(jìn)行熱油循環(huán)。熱油循環(huán)的過程如下：1）關(guān)閉冷卻裝置與本體之間的閥門，然后接通熱油循環(huán)系統(tǒng)的管路，通過真空濾油機(jī)進(jìn)行熱油循環(huán)，使熱油從油箱頂蓋上端的Φ80蝶閥進(jìn)入油箱，從油箱底部的Φ80蝶閥流回真空濾油機(jī)。2）在循環(huán)過程中，真空濾油機(jī)脫氣室內(nèi)的真空度維持小于50 Pa，濾油機(jī)加熱脫水缸中的溫度維持在在65℃左右（60℃～70℃范圍內(nèi)）。3）熱油循環(huán)的時(shí)間要同時(shí)滿足：a）不小于48小時(shí)；b）不小于三倍變壓器的總重量/通過濾油機(jī)每小時(shí)的油量。4）循環(huán)結(jié)束靜置24小時(shí)后取油樣化驗(yàn)要求符合規(guī)定要求。

3 大型油浸式變壓器的安裝難點(diǎn)

實(shí)踐表明，大型油浸式變壓器的安裝難點(diǎn)是恢復(fù)變壓器的絕緣，集中體現(xiàn)在規(guī)范處理變壓器的絕緣油上[1]。因?yàn)樵谧儔浩鞯陌惭b過程中對(duì)絕緣油處理不好，就會(huì)增加絕緣油中的氣體、水分、雜質(zhì)和纖維等，它們會(huì)影響絕緣油的電氣性能[2-4]。油浸式變壓器在運(yùn)行期間的內(nèi)部故障又分為熱故障和電故障[2]。電故障通常就是指變壓器內(nèi)部在高電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，造成絕緣性能下降或裂化的故障，而這類故障以局部放電引起的居多[2]。而引起局部放電的原因主要包括：1）受外界環(huán)境條件影響，如真空度控制不合適，絕緣油處理不凈，當(dāng)變壓器絕緣油中存在氣泡或者空穴，由于氣體的介電常數(shù)小于絕緣油，其耐壓強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于絕緣油，這樣在氣隙中就容易引起局部放電。2）絕緣油中水分、纖維等雜質(zhì)也是造成局部放電的主要原因。由于水的介電常數(shù)大于絕緣油，在電場(chǎng)作用下，水分等雜質(zhì)首先被極化，被吸引到電場(chǎng)最強(qiáng)的地方，容易造成局部放電的擊穿[2-4]，導(dǎo)致絕緣油的耐電強(qiáng)度降低。水分的存在還會(huì)與絕緣油中的氧化物雜質(zhì)形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，會(huì)使絕緣油的介電損耗增加[2-4]。3）金屬部件或電極之間的接觸不良而引起的局部放電，也將會(huì)形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致設(shè)備的擊穿或損壞。顯然，這些局部放電的原因與變壓器安裝過程的嚴(yán)格把控有重大關(guān)系。因此，在安裝過程中既要注意變壓器器身的清潔處理，又要保證變壓器絕緣油的清潔處理。

4 大型油浸式變壓器器身的清潔處理

1）一般變壓器是充氮運(yùn)輸，在到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后，變壓器器身不應(yīng)該先破氮，而應(yīng)該打開本體連接冷卻器的蓋板，待密封塔和真空蝶閥的銹跡和油垢等雜質(zhì)全部清理干凈后，方能組裝冷卻器。在這個(gè)過程中，施工人員要特別注意對(duì)變壓器本體的氮?dú)鈮毫Ρ磉M(jìn)行監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)氮?dú)鈮毫ο陆狄⒓囱a(bǔ)充氮?dú)狻?/p>

2）大型油浸式變壓器都是在戶外安裝，施工現(xiàn)場(chǎng)很難選擇無風(fēng)、無雨、無雪的晴朗天氣，因此，為了確保變壓器器身的潔凈度，可以采用如下方法：零部件的內(nèi)檢和安裝盡量在晴朗風(fēng)小的白天進(jìn)行，安裝到傍晚就結(jié)束。每次收工前都要密封油箱上的手孔、人孔和未裝零部件的法蘭孔。夜晚停工時(shí)，真空泵要連續(xù)開動(dòng)（開動(dòng)時(shí)間應(yīng)超過白天變壓器器身在大氣中暴露的時(shí)間），盡可能地排除器身在白天工作時(shí)所吸附的潮氣。

3）注油排氮。對(duì)絕緣油的性能進(jìn)行測(cè)試，確保各項(xiàng)指標(biāo)均合格后，將絕緣油從變壓器郵箱的下部注入，迫使氮?dú)鈴泥]箱的頂部的放氣口排出，注入油量的最低高度要浸過全部繞組和鐵軛絕緣件，注油結(jié)束后，拆除注油管將注油口密封。

4）熱油循環(huán)。如果變壓器的吊芯檢查發(fā)生在相對(duì)濕度和大氣溫差大的天氣，可以采用熱油循環(huán)法。使用熱油循環(huán)法時(shí)，空氣露點(diǎn)由施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度和相對(duì)濕度來確定，然后將變壓器器身的溫度慢慢上升到55℃左右（確保器身的溫度同時(shí)高于空氣露點(diǎn)溫度和周圍環(huán)境溫度），避免絕緣表面受潮。

5）抽真空脫水脫氣。由于大型油浸式變壓器的安裝是在室外進(jìn)行，從內(nèi)檢到全部元件的安裝完畢往往需要幾十個(gè)小時(shí)，因此所有和變壓器絕緣油接觸的零部件，都需要和器身一起進(jìn)行真空處理，以消除其表面吸附的水分和氣體，只有這樣才能保證變壓器的正常運(yùn)行。一般要求真空度小于133Pa以上保持24小時(shí)以上。

5 大型油浸式變壓器絕緣油的清潔處理

前文所述，影響絕緣油電氣性能的雜質(zhì)主要是水分、氣體和纖維等。目前是通過真空濾油機(jī)過濾的方式來對(duì)絕緣油進(jìn)行處理。作為變壓器的安裝人員，需要深入了解真空濾油機(jī)的工作特性，才能更好的完成真空注油和熱油循環(huán)過程，保證變壓器的順利、可靠地工作。真空濾油機(jī)是通過油泵將絕緣油送入油機(jī)系統(tǒng)，然后經(jīng)加熱器加熱后送入過濾器，絕緣油經(jīng)過過濾器凈化后進(jìn)入脫氣罐，在一定的真空度和一定溫度的條件下，絕緣油中含有的微量水分將會(huì)被氣化，最后絕緣油經(jīng)過高精度的過濾器除去雜質(zhì)后得以排出。在對(duì)絕緣油進(jìn)行過濾時(shí)，濾油機(jī)的溫度要控制在60℃左右，操作時(shí)間一般應(yīng)超過24小時(shí)[5]。采用濾油機(jī)過濾時(shí)，影響絕緣油潔凈度的主要因素是濾油機(jī)的質(zhì)量，如果使用質(zhì)量較差的濾油機(jī)，過濾環(huán)節(jié)中還可能導(dǎo)致絕緣油的分解而引入新的雜質(zhì)，因此務(wù)必要選用質(zhì)量過關(guān)的濾油機(jī)才能保證絕緣油的潔凈度。因此，在大型油浸式變壓器的安裝過程中，嚴(yán)格檢查真空濾油機(jī)的質(zhì)量是保證變壓器安裝質(zhì)量的前提。

6 結(jié)語

大型油浸式變壓器在高電壓的電站中有著廣泛的應(yīng)用，其安裝水平的高低已經(jīng)成為企業(yè)技術(shù)能力和發(fā)展?jié)摿Φ闹匾獦?biāo)志，對(duì)安裝工程的施工人員提出了更高的要求。為了保證油浸式變壓器可靠的運(yùn)行，延長變壓器的使用壽命，在大型油浸式變壓器的安裝中，絕緣油的清潔和器身的清潔是主要的難點(diǎn)，而絕緣油的清潔往往是容易被忽視。本文結(jié)合筆者的工作經(jīng)驗(yàn)，著重對(duì)絕緣油的清潔和可能存在的電氣隱患進(jìn)行了討論，希望能給同行提供有益的借鑒。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]