大型水電站500kV主變壓器故障診斷分析及處理

姜小燕

摘 要：水利發(fā)電廠日常工作的重點(diǎn)是確保變壓器的安全運(yùn)營，我們通過對變壓器異常情況以及常見故障的分析進(jìn)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(shè)備的安全運(yùn)行。近幾年，為適應(yīng)國家用電需求，發(fā)展了一批新型、優(yōu)質(zhì)的變壓器，使輸變電網(wǎng)絡(luò)的變壓器裝備更趨先進(jìn)，供電更可靠，用電更趨低價。鑒于此，本文就大型水電站500kV主變壓器故障診斷分析及處理展開探討，以期為相關(guān)工作起到參考作用。

關(guān)鍵詞：水電站；變壓器；中溫過熱

1 500kV主變常見故障分析

1.1 500kV主變冷卻控制裝置故障分析

對500kV主變壓器冷卻控制裝置在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析。當(dāng)前無功補(bǔ)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(shè)備，在升、降壓過程中，能否安全運(yùn)行，關(guān)系到電網(wǎng)的安危。運(yùn)行時，由于變壓器的空載損耗和負(fù)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(fù)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(jìn)行冷卻。當(dāng)冷卻系統(tǒng)（指風(fēng)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(shè)備時，應(yīng)進(jìn)行以下處理：當(dāng)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(yīng)立即查明原因，使變壓器恢復(fù)工作。

1.2 500kV變電站主變壓器運(yùn)行保護(hù)措施

500kV變電站的日常保護(hù)要做好以下幾個方面：一是溫度監(jiān)控措施。設(shè)備在運(yùn)行時會伴隨著產(chǎn)生很多熱能，提升了設(shè)備的溫度，若不能控制好設(shè)備的實時溫度變幅，其工作性能可能大打折扣，甚至影響到變電站的安全性能。要時刻監(jiān)測好變電站主變壓器的溫度、變壓器上層油的溫度變化、基礎(chǔ)線圈的溫差。要根據(jù)設(shè)備說明書，嚴(yán)格控制好變壓器上層油溫，避免其大于85℃，一旦超過，就立刻產(chǎn)生警報。二是變壓器工作風(fēng)險防范機(jī)制。變壓器故障的發(fā)生，可能會導(dǎo)致電力安全事故。要總結(jié)變壓器可能會產(chǎn)生的故障以及相應(yīng)的解決辦法，最小化可能帶來的損失，保證變電站的穩(wěn)定運(yùn)行。選擇將電路快速切斷是對基礎(chǔ)變壓器最好最快的保護(hù)方式。當(dāng)出現(xiàn)超負(fù)荷的過電流時，則可以不切斷電流，但要保證及時將情況匯報給相關(guān)工作人員，做好相應(yīng)的工作準(zhǔn)備。溫度繼電器在溫度出現(xiàn)超限時作用巨大，可以完成信號輸送。三是要使變壓器在其適宜的條件下進(jìn)行工作，嚴(yán)格控制其工作功率在額定容量范圍內(nèi)。因此，要對變壓器進(jìn)行集中式調(diào)度，確保其穩(wěn)定額度，另外，要確保其運(yùn)行電壓相比于相應(yīng)分接頭的實際額定電壓數(shù)值，要小于百分之五。

1.3 500kV主變壓器保護(hù)動作分析

本部分基于繼電保護(hù)展開，繼電保護(hù)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(jìn)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(yùn)行。反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而出現(xiàn)反應(yīng)的信號，這樣一來，更加有利于值班人員及時做出應(yīng)急措施并處理，或者是說，由裝置自動進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會引起損壞或者可能發(fā)生危險的電氣設(shè)備切斷聯(lián)系。

1.4 變壓器空負(fù)載故障分析以及注意事項

斷開變壓器，退出變壓器本體保護(hù)等，將變壓器各繞組接地放電，對大容量變壓器應(yīng)充分放電（5min以上），放電時應(yīng)用絕緣棒等工具進(jìn)行。拆除或斷開對外的一切連緣。搭接試驗電源，需先用萬用表測量，確定其試驗電源電壓為220V或380V，并用頻率表測量試驗電的測量表計。并用專用欄將試驗場地隔離，并向外懸掛“止步、高壓危險”標(biāo)示牌。

注意事項：

（1）試驗應(yīng)在額定分接頭下進(jìn)行，要求施加的電壓為正弦波形和額定頻率的額定電壓。

（2）試驗電壓應(yīng)保持穩(wěn)定。

（3）接線時必須注意功率表電流線圈和電壓線圈的極性，功率表的指示可能是正值也可能是負(fù)值。

（4）空負(fù)荷試驗時互感器的極性必須連接正確，一、二次連接相對應(yīng)、二次端子與表計極性的連接相對應(yīng)。還須注意，互感器的二次端子中有一個應(yīng)安全接地，對三相互感器或三只單相互感器，應(yīng)是同名端、同一接地點(diǎn)接地。

（5）為了使測量結(jié)果準(zhǔn)確，連接導(dǎo)線應(yīng)有足夠的截面，電流線不小于2.5mm2、電壓線不小于1.5mm2，且接觸良好。當(dāng)被試變壓器本身損耗較小時，應(yīng)將測量的損耗值減去試驗儀表本身的損耗。

（6）三相變壓器分相空負(fù)荷試驗時，使用的短路線不小于2.5mm2，在短路時不要與變壓器外殼連接。

（7）若發(fā)觀表計指示異常，被試變壓器有放電聲、異響、冒煙、噴油等異常情況，立即斷開電源停止試驗，查明原因，加以處理，否則不能繼續(xù)試驗。

（8）在進(jìn)行低電壓空負(fù)荷試驗時，應(yīng)放在絕緣電阻、泄漏電流測量之前進(jìn)行測量。由于變壓器的絕緣電阻、泄漏電流測量施加的是直流電壓，無論如何放電，它都會在變壓器鐵芯中產(chǎn)生剩磁，在進(jìn)行低電壓空負(fù)荷試驗時會影響測量結(jié)果，使試驗人員發(fā)生誤判斷，發(fā)生這種情況時應(yīng)將試驗電壓升高，以抵消剩磁的影響。

2 預(yù)防500kV主變故障采取的措施

2.1 控制變壓器油溫

對于正常運(yùn)行強(qiáng)迫油循環(huán)的變壓器，上層油溫控制在85℃，自冷或風(fēng)冷變壓器上層油溫控制在95℃；對于限制運(yùn)行強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器，上層油溫控制在75℃，自冷或風(fēng)冷變壓器上層油溫控制在85℃。

2.2 合理分配負(fù)荷

避免單一變壓器長期保持高負(fù)荷運(yùn)行，保證冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行，冷卻器能夠正常散熱，如在夏季高負(fù)荷到來前對風(fēng)冷系統(tǒng)進(jìn)行水沖洗，確保散熱器工作正常，增大散熱效率。

2.3 控制變壓器外部短路

變壓器三側(cè)選擇質(zhì)量可靠的斷路器，低壓側(cè)采取絕緣化措施。

2.4 采用半硬自粘導(dǎo)線

早期變壓器大部分未采用半硬自粘導(dǎo)線，建議結(jié)合設(shè)備大修和故障處理情況，將未采用半硬自粘導(dǎo)線的變壓器更換為半硬自粘導(dǎo)線；對新訂貨變壓器明確要求繞組采用半硬自粘導(dǎo)線。

2.5 加強(qiáng)帶電檢測和在線監(jiān)測

除定期檢修預(yù)試項目外，還要加強(qiáng)帶電檢測和在線監(jiān)測，包括油色譜、微水測試，鐵心及夾件接地電流測試、接地導(dǎo)通試驗、紅外測試、紫外成像、超聲局放測試等，及時掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

2.6 開展繞組變形測試

利用頻率響應(yīng)分析法（FRA）、超聲檢測法、低壓脈沖法（LVI）、阻杭電壓法、視頻窺視檢測法等，進(jìn)行繞組變形測試。

2.7 嚴(yán)格控制監(jiān)造和運(yùn)輸

加大對變壓器生產(chǎn)企業(yè)的監(jiān)造力度，確保變壓器不存在制造工藝及設(shè)計方面的重大缺陷。為防止運(yùn)輸沖撞或由于繞組的機(jī)械強(qiáng)度太差，造成繞組損傷，除要求在結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用可靠的器身定位裝置外，在運(yùn)輸過程中還應(yīng)作好相應(yīng)的安全措施避免在運(yùn)輸中發(fā)生位移。

3 結(jié)語

500kV變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備之一，本文結(jié)合500kV變壓器經(jīng)對輸變電系統(tǒng)中變壓器常見的故障進(jìn)行分析，并對相應(yīng)故障的處理方法進(jìn)行了總結(jié)，對確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的參考意義。由于變壓器故障并非某單一因素的反應(yīng)，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(jìn)行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準(zhǔn)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(yùn)行。

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