電力變壓器維修及改造優(yōu)化方案

王增炫

摘要：電力變壓器是重要的電力系統(tǒng)設(shè)備之一，改革開放以來，為滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，我國投入運行的變壓器產(chǎn)品越來越多;近些年，隨著技術(shù)發(fā)展及節(jié)能降耗的要求，經(jīng)過多年的運行的變壓器，需要重新檢查、維修或改造，從而提高電力效率及節(jié)約投資成本。

關(guān)鍵詞：檢查維修;改造優(yōu)化;質(zhì)量控制

一、檢查&維修

按照相關(guān)電力檢修規(guī)程，變壓器維修、改造或大修之前，需對運行中的產(chǎn)品進(jìn)行檢查，包括常規(guī)檢查及特殊檢查，主要內(nèi)容主要從以下幾方面：

（一）變壓器外觀檢查

產(chǎn)品經(jīng)過多年運行，特別是室外的變壓器，更要重視外觀常規(guī)檢查，及早發(fā)現(xiàn)問題，避免問題的不斷嚴(yán)重。

主體油箱外觀油漆檢查，是否有龜裂、掉漆、風(fēng)化等現(xiàn)象;

主體油箱是否有生銹、漏油等現(xiàn)象;

油枕的外觀狀態(tài);

冷卻系統(tǒng)的外觀檢查;

各種儀表，是否有異常數(shù)值。

控制系統(tǒng)的檢查，信號是否正常傳送等方面。

其中套管檢查更為重要，檢查高低壓套管是否清潔，有無裂紋，碰傷和放電痕跡：管管保持絕緣強(qiáng)度的先決條件就是表面的清潔現(xiàn)象，套管要是有塵埃，在出現(xiàn)下雨的天氣，這些塵埃就會和雨水進(jìn)行融合，導(dǎo)致電路出現(xiàn)泄漏電流的情況，這個時候就需要定期的進(jìn)行清理。要是套管出現(xiàn)裂痕的情況，就會讓絕緣強(qiáng)度出現(xiàn)下降的情況，造成漏電的現(xiàn)象發(fā)生。所以如果套管出現(xiàn)有裂紋的情況就要及時的進(jìn)行更換。

（二）檢查變壓器運行的溫度是否超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)

變壓器在運行時候自身發(fā)熱，引起溫度升高，一般情況下，變壓器的承受能力越重，線圈里面的電流就會越大，這個時候發(fā)熱量就會越大，溫度就會高。溫度升高太多的時候就會引起絕緣體出現(xiàn)老化的時候，最終導(dǎo)致壽命變短。有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，變壓器在工作的時候，油箱的溫度不能超過95℃，要是油溫太高的時候，變壓器就會發(fā)熱，需要結(jié)束運行，馬上查明原因，并且進(jìn)行修理。

（三）檢查變壓器的油位及油的顏色是否正常，是否出現(xiàn)滲漏油現(xiàn)象

變壓器的油位應(yīng)該控制在油表刻度的1/4～3/4以內(nèi)。如果出現(xiàn)油面過低，就要檢查下有沒有出現(xiàn)漏油的情況，要是漏油應(yīng)該馬上停電進(jìn)行修理，要是不漏油應(yīng)該馬上進(jìn)行加油。在加油的時候還要注意油表的刻度，再根據(jù)實際情況的溫度進(jìn)行把油加到適當(dāng)?shù)挠臀弧＿€需要通過觀察油的顏色進(jìn)行油質(zhì)的檢查，要是新油淺黃色的顏色，運行一段時間后變?yōu)闇\紅色。發(fā)生老化、氧化較嚴(yán)重的油為暗紅色。經(jīng)短路、絕緣擊穿的油中含有碳質(zhì)，油色發(fā)黑。同時通過取油樣，送檢后，進(jìn)行油色譜分析，從中發(fā)現(xiàn)是否有異常耐壓指標(biāo)或異常氣體。

（四）檢查運行中的變壓器聲響是否正常

變壓器在運行的時候在交變磁通的作用下就會發(fā)出輕微的“嗡嗡”生，要是變壓器里面出現(xiàn)故障的時候，就會出現(xiàn)不同的聲音，不同的聲音就代表不同的情況，舉例如下：

（1）出現(xiàn)電源電壓過高、鐵芯過飽和的情況時聲音中有一些尖銳聲，聲調(diào)突然變高;

（2）變壓器負(fù)荷電流大，過負(fù)荷的時候就會聲音增大并比正常時沉重;

（3）變壓鐵芯未夾緊，片間有振動的時候聲音就會增大并有明顯雜音;

（五）短路的可能性

如果出現(xiàn)變壓器異常“跳閘”，溫度升高過快等現(xiàn)象，可能是內(nèi)部絕緣受損，繞組發(fā)生變形，產(chǎn)生了巨大的能量，導(dǎo)致現(xiàn)有產(chǎn)品容量無法滿足異常情況，此種情況，則要積極聯(lián)系生產(chǎn)廠家，考慮返廠大修，進(jìn)行徹底的檢查修復(fù)。

二、改造優(yōu)化

（一）改造原則

高能耗變壓器改造，要堅持相應(yīng)的具體。具體如下：①在改造實踐中，依據(jù)安全設(shè)計相關(guān)規(guī)范以及技術(shù)規(guī)程，開展改造設(shè)計。②基于小工程量、低改造成本、高效率原則，做好供電現(xiàn)狀的調(diào)查，對可利用的變壓器設(shè)備，進(jìn)行技術(shù)改造或者更換，提高運行效率。③對制定的變壓器優(yōu)化改造方案，要進(jìn)行合理性和經(jīng)濟(jì)性的論證分析，確保供電系統(tǒng)運行的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及穩(wěn)定性。

（二）高能耗變壓器的節(jié)能改造分析

1.技術(shù)改造思路。通過對企業(yè)使用的高耗能變壓器，進(jìn)行性能指標(biāo)的調(diào)查以及分析，因為變壓器裝置的容量不同，而且生產(chǎn)廠家不同，加之使用的圖紙不同等，多重因素的影響下，使得變壓器裝置的原始參數(shù)差距較大，比如鐵芯材質(zhì)等。據(jù)行業(yè)分析，以S11型變壓器為例，在進(jìn)行降耗改造時，重點從電磁重新設(shè)計以及絕緣部分等入手，對可以再利用的鐵芯和油箱等，要積極利用，降低改造成本。通過對構(gòu)件進(jìn)行改造，提升機(jī)械強(qiáng)度以及穩(wěn)固性。

2.節(jié)能改造方案。從變壓器節(jié)能改造實踐來說，多采取以下改造措施：①只改繞組。若鐵芯材質(zhì)能夠達(dá)到使用要求，經(jīng)過性能試驗后，重新對變壓器繞組進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計，或者將鋁線圈替換為銅線圈。不僅能夠增加高壓繞組的匝數(shù)，以及低壓繞組的匝數(shù)，減小磁通密度，最終達(dá)到變壓器空載損耗指標(biāo)。②既改造線圈，同時又改造部分鐵芯。從使用的變壓器實際來說，部分變壓器裝置鐵芯材質(zhì)比較差，加之鐵損以及銅損較大，只進(jìn)行繞組改造，無法達(dá)到低損耗運行的標(biāo)準(zhǔn)。為降低損耗，實現(xiàn)節(jié)能降耗運行，必須要同時改造主級鐵芯，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能降耗運行。③陣容改造。從使用的變壓器來說，部分變壓器主變設(shè)計相對緊湊，鐵芯窗口大小無法滿足實際需要，經(jīng)過計算很多無法改造成同容量的變壓器，但是能夠改造為下一容量的變壓器。

（三）高能耗變壓器的節(jié)能改造實例分析

以我司對北京疊各莊電站實施2018年變壓器改造項目為例，分析高能耗變壓器的節(jié)能改造，做如下論述：

1.基于新型節(jié)能型變壓器工藝。為提高變壓器裝置的運行效率，降低能源消耗，提高節(jié)能效率，采取更換高性能變壓器裝置的方式，能夠獲得不錯的效果。使用此類低消耗的裝置，減少設(shè)備空載運行時的負(fù)載損耗和漏磁損耗等，進(jìn)而減少繞組生產(chǎn)的損耗。在實際應(yīng)用中，能夠減少變壓器設(shè)備鐵損，進(jìn)而降低了設(shè)備的能源消耗。據(jù)設(shè)計，空載情況下，可以降耗 30%，而且承載能力更強(qiáng)，空載電流可以下降 40%，有著很好的節(jié)能降耗效果。

在此北京疊各莊電站實施改造中，我們考慮到經(jīng)濟(jì)效益，重新利用鐵芯、油箱等部件，考慮ABB技術(shù)的設(shè)計優(yōu)勢，重新設(shè)計繞組、提高抗短路能力等計劃，達(dá)到滿足客戶需求。

2.優(yōu)化變壓器運行方式。為提高變壓器運行的效率，降低能耗，需要優(yōu)化變壓器運行方式。在具體改造中，要做好變壓器設(shè)備運行負(fù)荷范圍的調(diào)查統(tǒng)計。根據(jù)負(fù)荷范圍，來選擇變壓器運行臺數(shù)以及容量，進(jìn)而提高設(shè)備運行效率，減少電能的使用，降低變壓器運行損耗。一般來說，變壓器運行負(fù)載的范圍處于50～70%，運行效率很高，并且損耗很低。若設(shè)備選擇不當(dāng)，除了會造成大量損耗，降低設(shè)備運行效率。具體來說，若選擇的變壓器設(shè)備，其容量很小，那么會增加變壓器運行負(fù)載，進(jìn)而增加設(shè)備運行的損耗。若容量很大，極易造成空耗。綜合分析，在選擇變壓器以及運行臺數(shù)時，要結(jié)合負(fù)荷范圍合理選擇。若變壓器設(shè)備的有功損耗達(dá)到最小時，那么負(fù)荷范圍可以接近 50%，此時設(shè)備運行的效率不僅能夠達(dá)到最高，而且能源消耗會很小，處于最佳運行狀態(tài)。除此之外，為保證變壓器裝置實現(xiàn)最優(yōu)運行，可考慮優(yōu)化組織的方式運行，從無功損耗最少、有功損耗最少、綜合損耗最少方面入手。

3.變壓器負(fù)載的經(jīng)濟(jì)分配。一般來說，負(fù)荷率變化，會帶動著變壓器運行損耗。當(dāng)變壓器設(shè)備處于低負(fù)荷運行，或空載運行狀態(tài)下，損耗以鐵損為主。負(fù)荷不斷增加，超過相應(yīng)的范圍時，負(fù)載損耗將會發(fā)揮主導(dǎo)作用。每個變壓器設(shè)備，都具有最佳負(fù)荷率，實際運行的過程中，設(shè)備損耗會達(dá)到最低，運行效率會達(dá)到最高，即經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率。從變壓器實際運行來說，無法確保其始終處于最佳狀態(tài)，因此不需要刻意要求負(fù)荷率保持穩(wěn)定，只要其處于相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)即可，保證運行效益。

4.改變冷卻方式，采取自冷減耗。我司對北京某電站實施改造過程中，因舊產(chǎn)品設(shè)計是強(qiáng)油設(shè)計，型號為SFPSZ–180000/220，強(qiáng)油導(dǎo)向風(fēng)冷的方式，其于其附件的故障率高。電站周圍環(huán)境提出了新的要求，我司重新制定了方案，新型號為SFSZ–180000/220，采用自然循環(huán)風(fēng)冷方式，增加片散掛箱壁的設(shè)計，重新排置油管路，通過改造，保證了產(chǎn)品的安全性能，增加產(chǎn)品壽命。

（四）改造質(zhì)量控制

九十年代的產(chǎn)品，特別是一些非主流廠家生產(chǎn)的變壓器，因為技術(shù)工藝落后，產(chǎn)品質(zhì)量相對較落后，性能可靠性不足，運行生命周期短，總運營成本相對較高。如果舊變壓器有機(jī)會進(jìn)行大修、改造或增容，需要把握機(jī)會，在新的維修或改造中，以質(zhì)量優(yōu)先，加強(qiáng)安全可靠性的設(shè)計及制造。

可從以下主要方面進(jìn)行考慮：

選擇優(yōu)質(zhì)改造廠商，綜合考慮維修成本及運營成本。

提升抗短路能力，提高產(chǎn)品的可靠運行，保證投運后的經(jīng)濟(jì)性。

注重產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。新的制造工藝不斷提升，改造過程中，加強(qiáng)對防漏油，防生銹的工藝預(yù)防，從根源上解決產(chǎn)品外觀質(zhì)量隱患。比如，加強(qiáng)對焊熢的防漏檢測。

改造過程中，注意項目交接;因為老產(chǎn)品，圖紙等可能不全，此時項目中的現(xiàn)場交接、運輸、工廠交接、設(shè)計確認(rèn)等環(huán)節(jié)，變得相當(dāng)重要，減少不必要返工和再確認(rèn)，項目負(fù)責(zé)人可以考慮拍照和測量等方法進(jìn)行記錄。

三、結(jié)束語

變壓器的可靠性運行，極大提高其運行效率，保證社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中電力穩(wěn)定供應(yīng);運行中的變壓器檢查或維修，則保證產(chǎn)品的安全性，起到預(yù)防性，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失;通過對舊變壓器的技術(shù)改造優(yōu)化，促進(jìn)電網(wǎng)高效運行，降低運營總成本，節(jié)約投資成本和延長產(chǎn)品生命周期的作用。

參考文獻(xiàn)

陳世清.淺談電力變壓器的“狀態(tài)檢修”[J].變壓器，2002.

陸繼志.輸變電設(shè)備狀態(tài)檢修及發(fā)展認(rèn)知[J].云南電業(yè)，2009.

馬杰.開展設(shè)備狀態(tài)檢修確保電網(wǎng)安全運行[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2009.

王一，王慧芳，張亮，等.基于效用和成本的狀態(tài)檢修維修方式選擇研究電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（19）.

王其軍.變壓器檢修維護(hù)中常見問題分析科技風(fēng)，2013（18）.

朱英潔.新編變壓器實用技術(shù)問答[.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.7.

趙家禮，張慶達(dá)，等.變壓器故障診斷與修理北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.10.