水電站500kV主變壓器故障分析及處理措施研究

摘 要：變壓器的安全運營管理工作是水力發(fā)電廠日常工作的重點，我們通過對變壓器異常情況以及常見故障的分析進行提高變壓器的使用效率和高效性，在出現(xiàn)故障時及時采取有效措施確保設備的安全運行。近幾年，為適應國家用電需求，發(fā)展了一批新型、優(yōu)質(zhì)的配電變壓器，使配電網(wǎng)絡的變壓器裝備更趨先進，供電更可靠，用電更趨低價。近年發(fā)展的配電變壓器的損耗在不斷下降，尤其空載損耗值下降更多，這主要歸功于磁性材料導磁性能的改進，其次是導磁結(jié)鐵型式的多樣化。如較薄高導磁硅鋼片或非晶合金的應用，階梯接縫全斜結(jié)構(gòu)鐵心、卷鐵心（平面型、立體型）、退火工藝的應用等。在降低損耗的同時也注意噪聲水平的降低。在干式配電變壓器方面又將局部放電試驗列為例行試驗，用戶又對局部放電量有要求，作為干式配電變壓器運行可靠性的一項考核指標，這比國際分工委員會規(guī)定的現(xiàn)行要求要嚴格。因此，在現(xiàn)有基礎上預測我國各類配電變壓器的發(fā)展趨勢，推動配電變壓器進一步發(fā)展應是一件比較重要工作。本文對于500kV主變壓器出現(xiàn)故障原因進行分析，闡述故障持續(xù)對變壓器的危害，提出預防措施，以期對同類問題的分析與處理有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：500kv；變壓器；故障；解決辦法

在電氣設備和無線電路中，變壓器常用作升降電壓、匹配阻抗、安全隔離等。在發(fā)電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應、變換電壓、電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）、自耦變壓器、高壓變壓器（干式和油浸式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型，XED型，ED型，CD型鐵芯。變壓器在運行過程中，需要注意很多方方面面的事情，例如：防止變壓器過載運行、防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞、防止檢修不慎破壞絕緣。

近年來，變壓器使用越來越廣泛，數(shù)據(jù)見下圖

500kv變壓器在發(fā)電廠及電力系統(tǒng)中都有使用，而且都是大型變壓器。廣泛使用的500kv變壓器有獨立繞組變壓器與自耦合變壓器兩種，前者廣泛使用在作為發(fā)動機變壓器，后者使用在變電站中作為連接兩個及以上不同電壓等級的電力系統(tǒng)，相互傳輸電能。500kv變壓器的內(nèi)部多采用強迫油循環(huán)導向冷卻結(jié)構(gòu)，外部大都采用低噪聲風冷卻器作為冷卻原件，容量較小的自耦變壓器也可采用片式散熱器作為冷卻原件，只有一部分在水電站采用水冷卻器。

1、500kv主變冷卻控制裝置故障分析

本小節(jié)將對500kv主變壓器冷卻控制裝置在運行過程中出現(xiàn)的故障進行分析。當前無功補償存在的關(guān)鍵技術(shù)問題：主變壓器是電網(wǎng)中的核心設備，在升、降壓過程中，能否安全運行，關(guān)系到電網(wǎng)的安危。運行時，由于變壓器的空載損耗和負載損耗會產(chǎn)生大量的熱量，變壓器的油溫會隨著變壓器負載和環(huán)境溫度的增加而上升，為保證變壓器油溫不超過變壓器絕緣所允許的溫度，必須采取有效的方式進行冷卻。當冷卻系統(tǒng)（指風扇、潛油泵、冷卻水系統(tǒng)等）發(fā)生故障而被迫要求停用冷卻裝置設備時，應進行一下處理：當變壓器控制盤上顯示出“冷卻裝置工作電源故障”或“備用電源故障”等有光亮的字的提示時，或者出現(xiàn)“冷卻水中斷”提醒，應立即查明原因，使變壓器恢復工作。

2、500kv變電站主變壓器冷風設置跳閘的原因

500kv變壓器冷風設置跳閘故障出現(xiàn)時，有以下幾種情況：（1）警鈴、喇叭響，變壓器各側(cè)斷路器位置紅燈滅、綠燈閃光，相應電流、有、無功功率表指示為0。（2）主控屏“差動保護動作”、“瓦斯保護動作”、“冷控電源消失”、“掉牌未復歸”等光字亮。（3）備自投裝置正常，自動投入備用設備。

3、500kv主變壓器保護動作分析

本部分基于繼電保護展開，繼電保護系統(tǒng)是高度智能化和自動化的模式，在工作中能夠自動、高效地將出現(xiàn)故障的元件從電力系統(tǒng)中隔離出來避免造成進一步的損失和傷害，使得500kv變壓器中其他沒有出現(xiàn)故障的元件不受影響的正常運行。反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護的條件而出現(xiàn)反應的信號，這樣一來，更加有利于值班人員及時做出應急措施并處理，或者是說，由裝置自動進行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運行就會引起損壞或者可能發(fā)生危險的電氣設備切斷聯(lián)系。（此時一般不會對于保護動作要求迅速，而是根據(jù)危害程度進行一定的延時處理，以免造成不必要的干擾。）

4、變壓器空載損耗

變壓器空載損耗主要是指原邊電流繞過銅或者是鐵等原邊繞組所產(chǎn)生的損耗值，通常空載損耗與磁材料以及磁通密度有關(guān)。設備在運行的過程中產(chǎn)生損耗是非常常見的情況，通常變壓器的空載損耗屬性將對設備的使用壽命以及使用效果都有一定程度的影響。

變壓器在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中扮演著重要的角色，設想一下如果從發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電流不經(jīng)過變壓器處理直接應用到電器設備中去，那么不穩(wěn)定的電壓會電器會造成巨大的沖擊甚至造成電器嚴重損壞?？蛰d損耗是屬于變壓器一個異常重要的屬性，為了確保變壓器的安全平穩(wěn)運行應重視起該屬性。通常變壓器的空載損耗影響因素較多，因此不能對該屬性值進行簡單的判定。

結(jié)束語

500kv變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設備之一，本文結(jié)合500kv變壓器經(jīng)，對輸配電系統(tǒng)中變壓器常見的故障進行分析，并對相應故障的處理方法進行了總結(jié)，對確保變壓器的安全穩(wěn)定運行有一定的參考意義。以上內(nèi)容是針對500kv變壓器的聲音、溫度、油位、外觀及其他現(xiàn)象的故障的初的歸納和分析，由于變壓器故障并非某單一因素的反應，而是涉及到各種各樣的原因，甚至假象。因此，在有必要時必須進行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準確、可靠的找出故障的原因，判斷故障性質(zhì)，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運行。

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作者簡介：

孫開封（1990-），男，河南商丘，本科，助理工程師，項目總工程師，主要負責水電站機組安裝的技術(shù)質(zhì)量管理工作。