油田35 kV變電所單臺主變壓器特性及故障分析

摘 要：目前我國的大部分油田已經(jīng)進(jìn)入到開發(fā)后期，受各種因素的影響，造成了35 kV變電所的供電能力失衡現(xiàn)象。作為變電所中的重要設(shè)備，主變壓器的運(yùn)行特性決定著系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。力變壓器有干式和油浸式之分，干式變壓器具有較多的優(yōu)點(diǎn)，如具有較小的損耗、運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲較低。以油田35 kV變電所中的主變壓器為研究對象，從其技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，對油田中使用的主變壓器出現(xiàn)的鐵芯多點(diǎn)接地、樹枝狀放電、線圈變形、分接開關(guān)等故障進(jìn)行分類歸納，同時(shí)也給出相應(yīng)的維修方法。

關(guān)鍵詞：油田；35 kV變電所；主變壓器；維修

1 主變壓器的性能特點(diǎn)

對于油田35 kV變電所來說，通常采用的是高壓電動機(jī)，并且臺數(shù)都在2臺以上，但是在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，變電所不再帶電動機(jī)，常常只需1臺主變壓器投入運(yùn)行即可。電力變壓器有干式和油浸式之分，干式變壓器具有較多的優(yōu)點(diǎn)，如具有較小的損耗、運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲較低。下面主要針對干式變壓器的這些特點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.1 噪聲指標(biāo)

干式變壓器其鐵芯以及繞組是裸露在外的，在運(yùn)行的過程中會產(chǎn)生電磁噪聲，這些噪聲是變壓器重要的性能指標(biāo)。對變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)噪聲與硅鋼片的材質(zhì)、鐵芯疊片的方式以及磁通密度等因素有關(guān)。具體表現(xiàn)在：鐵芯尺寸越大，其重量越重，會造成更大的噪聲；同樣，變壓器運(yùn)行中形成的噪聲與其容量成正比。尋找變壓器噪聲的根源，發(fā)現(xiàn)是由磁滯的伸縮引起的。噪聲的大小較大程度上取決于硅鋼片伸縮的大小，硅鋼片材質(zhì)的不同會形成不同的磁滯伸縮量，所以選擇合適的磁硅鋼片是有效降低噪聲方法之一。在通過接縫時(shí)，磁力線垂直于硅鋼片的方向，此時(shí)引起的振動也會產(chǎn)生噪聲。

1.2 溫升指標(biāo)

電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，會受到很多隨機(jī)因素的影響，使得電壓的諧波增加，從而增加損耗；同時(shí)，產(chǎn)生的諧波電流也會增加負(fù)載的損耗，兩者導(dǎo)致的最終結(jié)果是變壓器的溫度升高。為了提高變壓器的運(yùn)行可靠性，在設(shè)計(jì)繞組的熱點(diǎn)溫度時(shí)，相關(guān)的設(shè)計(jì)人員都會為其留有較大的冗余空間?？梢岳孟嗷ヘ?fù)載法進(jìn)行溫升試驗(yàn)，由此得到變壓器在運(yùn)行時(shí)的各項(xiàng)額定溫升值，同時(shí)也能夠獲得各項(xiàng)相關(guān)的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)。對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且監(jiān)控器件的運(yùn)行情況，以此來保證產(chǎn)品的運(yùn)行正常。在正常運(yùn)行的情況下，干式變壓器的使用壽命與繞組的絕緣熱點(diǎn)處的溫度變化有很大關(guān)系，通常情況下，都是以繞組的熱點(diǎn)壽命作為變壓器的使用年限。要想使得干式變壓器的使用壽命更長，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，為繞組增加適當(dāng)?shù)纳崦娣e，將不同直徑的氣道進(jìn)行交錯(cuò)放置。這樣一來，就能夠保證繞組具有足夠的通風(fēng)散熱面，其熱點(diǎn)的溫度升高與平均溫升相接近。另外，也可以安裝相應(yīng)的低噪聲流式風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱。

2 應(yīng)用故障分析

2.1 鐵芯多點(diǎn)接地

對該故障進(jìn)行檢測有幾種方法：可以測量鐵芯的外接地線上是否有接地電流流過；也可以分析油的氣體色譜，通過對可燃性氣體存在與否的判斷來鑒定故障。鐵芯的地接原因有以下兩點(diǎn)：①在變壓器安裝過程中，在強(qiáng)油管路中殘存有焊渣，變壓器投入運(yùn)行后，這些焊渣會隨著油流到變壓器內(nèi)，從而形成鐵芯的接地；②在變壓器出廠時(shí)，通常都會在鐵芯的上部安裝必要的定位釘，用來防止變壓器器身的位移，但是在變電所安裝變壓器時(shí)，沒有將定位釘翻轉(zhuǎn)過來，形成了鐵芯接地。

2.2 樹枝狀放電

在電力變壓器的高壓線圈外部，通常采用2層2 mm的紙板組成圍屏，同時(shí)在該圍屏與線圈之間留有30 mm的油間隙。為了保證這一距離，通常需要在高壓線圈的相應(yīng)位置安置長墊塊，其中中部的墊塊剛好位于線圈引出線的地方，也恰好是具有高度集中電場的地方，這里經(jīng)常會出現(xiàn)放電現(xiàn)象，時(shí)間一久，放電的范圍擴(kuò)大，出現(xiàn)了樹枝狀放電的現(xiàn)象，由此造成線圈的閘間短路。由以上分析可以看出，這一故障的出現(xiàn)不是瞬時(shí)的，而是隨著時(shí)間的積累逐漸形成的，因此可以通過分析油色譜的途徑進(jìn)行鑒別。

2.3 線圈變形

在鋼壓圈電力變壓器中，線圈通常都會進(jìn)行浸漆處理，如在吊芯檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)線圈中存在變形的現(xiàn)象，同時(shí)還會伴隨有線圈墊塊脫落的情況出現(xiàn)。造成線圈變形的更多原因是電動機(jī)引起的，尤其是一次變電所的三次側(cè)。由于配電線路出口處經(jīng)常會出現(xiàn)短路，更加大了線圈的故障率，此時(shí)，應(yīng)該使用硬紙筒或者是半硬銅導(dǎo)線將墊塊間的間距支撐起來，加強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。

2.4 分接開關(guān)的故障

分接開關(guān)的故障通常有兩種情況：第一種，無勵磁分接開關(guān)的觸頭出現(xiàn)接觸不良的情況。此時(shí)有過熱現(xiàn)象產(chǎn)生，并伴隨有可燃性氣體，通過對吊罩的檢查，發(fā)現(xiàn)B相的分接開關(guān)已經(jīng)被燒損，換上新的分接開關(guān)，再次運(yùn)行，情況良好。第二種，在分接開關(guān)的操作桿處“U”型撥叉與上部的接頭出現(xiàn)接觸不良的情況。在這種情況下運(yùn)行會出現(xiàn)間歇性放電，此時(shí)只需加裝一個(gè)彈簧片即可。

3 結(jié)語

目前我國的大部分油田已經(jīng)進(jìn)入到開發(fā)后期，受各種因素的影響，造成了35kV變電所的供電能力失衡現(xiàn)象，最終造成的后果是變電所的主變壓器沒有運(yùn)行于經(jīng)濟(jì)高效的狀態(tài)。作為變電所中的重要設(shè)備，主變壓器的運(yùn)行特性決定著系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性。所以，在今后的研究中，應(yīng)該更加全面地分析35 kV變電所主變壓器的運(yùn)行狀況，根據(jù)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析的結(jié)論，提出合理的優(yōu)化運(yùn)行方案和相關(guān)措施，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

作者簡介：

李娜（1977- ），女，現(xiàn)于大慶油田有限責(zé)任公司電力集團(tuán)供電公司從事主變壓器檢修調(diào)度工作，電氣工程及其自動化專業(yè)。