大型變電站主變壓器故障成因及處理方法

曹景峰

（中國(guó)電建集團(tuán)河北工程有限公司，河北 石家莊 050021）

電力系統(tǒng)中電能轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，作為大型變電站的重要組成部分，有著不可替代的地位，需要得到各個(gè)變電站管理人員的重視，確保其在實(shí)際開(kāi)展維修與維護(hù)的過(guò)程中能夠高度重視主變壓器的調(diào)試，分析其是否處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，及時(shí)處理存在的故障，避免受多種因素影響而導(dǎo)致大型變電站無(wú)法正常運(yùn)行。然而，再好的變電站保護(hù)工作也會(huì)受運(yùn)行時(shí)間以及工作環(huán)境的影響。因此，有關(guān)變電企業(yè)需要注重自身的責(zé)任，確保能夠全方面檢測(cè)變電站運(yùn)行的各個(gè)環(huán)節(jié)，并制定針對(duì)性解決方案，避免故障的發(fā)生，同時(shí)總結(jié)故障處理經(jīng)驗(yàn)，保障變電站安全運(yùn)行，延長(zhǎng)大型變電站各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的使用壽命。

1 變電站主變壓器保護(hù)簡(jiǎn)介

變電站主變保護(hù)就是在主變壓器運(yùn)行的過(guò)程中,通過(guò)多方面保護(hù)工作，提高主變保護(hù)裝置的運(yùn)行效率，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行設(shè)置，確保其運(yùn)行效率與運(yùn)行容量的大小能夠滿足正常工作需求，避免受多種因素影響而導(dǎo)致變電站主變壓器存在故障。當(dāng)前，主變壓器保護(hù)主要可以分為兩大類，一種是瓦斯保護(hù)，另一種是變壓器差動(dòng)保護(hù)。（1）瓦斯保護(hù)指的是需要根據(jù)變壓器內(nèi)部的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備開(kāi)展故障分析，明確故障產(chǎn)生的原因；在此環(huán)節(jié)開(kāi)展變電站主變保護(hù)過(guò)程中，需要分析輕瓦斯保護(hù)及重瓦斯保護(hù)的區(qū)別，從而確保工作的順利開(kāi)展。其中，輕瓦斯保護(hù)主要作用為信號(hào)反饋，接收各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備所發(fā)出的故障信號(hào)，為故障檢測(cè)與維修工作提供有力幫助；而重瓦斯則是用于監(jiān)測(cè)跳閘等相關(guān)方面的變壓保護(hù)，其能夠高效地掌握變壓器內(nèi)部的故障以及是否存在跳閘或其他故障，提高解決故障的效率。（2）變壓器差動(dòng)保護(hù)，可及時(shí)反饋?zhàn)儔浩鲀?nèi)部的故障以及高壓側(cè)單相短路的信息，并且能夠根據(jù)變壓器的特點(diǎn)與負(fù)荷電流情況制定針對(duì)性保護(hù)方案。需要注意的是，在開(kāi)展變壓器保護(hù)過(guò)程中，需要明確各個(gè)部件的運(yùn)行情況，從而防止變壓器損壞以及大型變電站無(wú)法運(yùn)行的狀態(tài)。主變壓保護(hù)工作作為維護(hù)大型變電站正常運(yùn)行的核心，需要得到各個(gè)階段管理與維護(hù)工作人員的重視，確保能夠充分認(rèn)識(shí)到主變保護(hù)的重要性。只有這樣才能夠減少故障的出現(xiàn)，為大型變電站的正常運(yùn)行打下良好基礎(chǔ)[1]。

2 變電站主變故障判斷方法

2.1 聲音

變電站檢測(cè)工作人員需要注重自身的責(zé)任，確保能夠分析變壓器發(fā)出不同聲音的情況，并根據(jù)其聲音判斷故障，以便及時(shí)維修故障，避免受多種因素影響而導(dǎo)致大型變電站無(wú)法正常運(yùn)行。

2.2 顏色

通過(guò)顏色可以推斷主變壓器哪個(gè)部位發(fā)生了故障。比如，接觸面顏色變暗表示套管接線地方不夠緊固或接觸面氧化，進(jìn)而導(dǎo)致接觸面溫度不斷升高，嚴(yán)重影響表面鍍層，需要得到及時(shí)處理與維修，否則，久而久之會(huì)導(dǎo)致大型變壓站無(wú)法正常運(yùn)行。因此，在實(shí)際檢測(cè)主變壓器時(shí)，需要注重分析其顏色變化，以推斷故障產(chǎn)生的原因，為后期的維修工作提供有力幫助。

2.3 溫度

在檢測(cè)出變壓器時(shí)若油溫高出正常溫度10℃以上，則需要事先開(kāi)展分析工作，明確某個(gè)部位是否存在故障。通過(guò)溫度判斷主變壓器故障較為常見(jiàn)，而且能夠取得一定的效果，需要得到有關(guān)維修與維護(hù)工作人員的重視，確保一旦存在溫度升高現(xiàn)象立即進(jìn)行維護(hù)與處理，避免受溫度影響而導(dǎo)致大型變電站無(wú)法正常運(yùn)行。

2.4 氣味

主變壓器冷卻風(fēng)扇和油泵一旦出現(xiàn)燃燒以及運(yùn)行負(fù)荷過(guò)高現(xiàn)象，就會(huì)發(fā)出燒焦的氣味，因此可以通過(guò)氣味進(jìn)行主變壓器故障檢測(cè)。雖然這種方法在主變壓器故障檢測(cè)中不常見(jiàn)，但仍然可以縮短故障檢測(cè)的時(shí)間，提高檢測(cè)的效率。

2.5 油位

大型變電站在運(yùn)行的過(guò)程中，主變壓器存在漏油的現(xiàn)象較為常見(jiàn)。因此，在實(shí)際進(jìn)行主變壓器故障檢測(cè)時(shí)，可以根據(jù)油標(biāo)管以及油枕吸管器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行故障判斷，避免主變壓器放油不正常以及油枕容量不大而導(dǎo)致影響主變壓器正常運(yùn)行。

3 變電站主變故障的種類及成因

眾所周知，變電站在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，配置了多種保護(hù)設(shè)施，但仍然會(huì)受不同因素的影響而導(dǎo)致主變壓器無(wú)法正常運(yùn)行，從而出現(xiàn)多樣化故障。一旦某個(gè)環(huán)節(jié)存在故障，則會(huì)破壞整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，甚至還會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)瓦解為幾部分，嚴(yán)重影響大型變電站的正常運(yùn)行。其中，大型變電站在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，比較常見(jiàn)的主變故障有跳閘、后備保護(hù)造成主變跳閘以及裝置誤動(dòng)主變跳閘等現(xiàn)象[2]。

3.1 主變故障導(dǎo)致的跳閘現(xiàn)象

（1）瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)在主變壓器保護(hù)方面發(fā)揮著重要作用，其是通過(guò)監(jiān)測(cè)變壓器內(nèi)部某些因變壓器故障而分解或產(chǎn)生的氣體來(lái)動(dòng)作的。當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)匝間短路、多相短路或鐵芯短路等，會(huì)在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生高溫高熱，可能對(duì)變壓器油進(jìn)行分解，就會(huì)引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作。若變壓器鐵芯發(fā)生故障，油面會(huì)存在下降或漏油現(xiàn)象，若無(wú)法處理還會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸現(xiàn)象，嚴(yán)重影響瓦斯保護(hù)作用的發(fā)揮，甚至危害大型變電站的正常運(yùn)行。

（2）差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)主要是對(duì)兩端電流互感器的故障進(jìn)行保護(hù)，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，若差動(dòng)電流兩端電流互感之間的矢量差別達(dá)到設(shè)定值，則會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，切斷故障設(shè)備電源。差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作通常是出現(xiàn)各側(cè)電流互感器內(nèi)部的一次設(shè)備發(fā)生故障，如主變壓器在實(shí)際運(yùn)用的過(guò)程中出現(xiàn)電流互感器間瓷質(zhì)部分閃絡(luò)或擊穿、變壓器內(nèi)部及避雷器出現(xiàn)短路故障等。

3.2 后備保護(hù)而導(dǎo)致主變跳閘現(xiàn)象

后備保護(hù)的動(dòng)作產(chǎn)生主要有側(cè)面后備保護(hù)動(dòng)作和三相同時(shí)動(dòng)作，無(wú)論變電站主變?nèi)齻?cè)中哪一項(xiàng)存在過(guò)流現(xiàn)象，都會(huì)導(dǎo)致單側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，從而引發(fā)單側(cè)跳閘現(xiàn)象。而且，三側(cè)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)過(guò)流情況也會(huì)引起三側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘，嚴(yán)重影響變電站的正常運(yùn)行。其中，單側(cè)跳閘主要分為開(kāi)關(guān)誤動(dòng)以及母線故障或母線差動(dòng)保護(hù)等，在此環(huán)節(jié)檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)工作人員在檢查跳閘原因時(shí)需要對(duì)二次側(cè)和一次設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)并全面的檢查工作。三相開(kāi)關(guān)跳閘的主要原因通常是發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)，比較常見(jiàn)的主要有主變中低壓側(cè)后備保護(hù)范圍內(nèi)短路，導(dǎo)致后備保護(hù)出現(xiàn)拒動(dòng)或開(kāi)關(guān)拒動(dòng)、主變電源側(cè)母線故障，母線差保護(hù)拒動(dòng)及主變主保護(hù)范圍內(nèi)短路而主動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)等現(xiàn)象。若后備保護(hù)出現(xiàn)主變跳閘現(xiàn)象，需要及時(shí)對(duì)其進(jìn)行維護(hù)，并做好預(yù)防工作，避免受其影響而導(dǎo)致大型變電站引發(fā)重大故障[3]。

3.3 裝置誤動(dòng)而導(dǎo)致主變跳閘現(xiàn)象

由于變電站主變壓器需要涉及多種配件，若某個(gè)配件裝置存在故障，則會(huì)造成主變壓器不能在優(yōu)質(zhì)的環(huán)境下開(kāi)展工作，而且極有可能出現(xiàn)主變跳閘現(xiàn)象。例如，比較常見(jiàn)的風(fēng)冷裝置故障、鐵心剩磁影響等都會(huì)導(dǎo)致主變跳閘。而且主變壓器風(fēng)冷裝置主要作為保障冷卻設(shè)備與系統(tǒng)的正常運(yùn)行的環(huán)節(jié)，其具備自動(dòng)控制的功能，因此為了能夠保證風(fēng)機(jī)和油泵的正常運(yùn)行，需要明確該系統(tǒng)的檢查工作，確保檢查人員能夠及時(shí)觀察其是否存在故障，而且需要檢測(cè)變壓器油溫是否存在提升或減少的情況。再加上裝置誤動(dòng)而產(chǎn)生的主變跳閘現(xiàn)象，并不會(huì)有反饋信號(hào)產(chǎn)生，進(jìn)而為故障解決與消除帶來(lái)了眾多困難，而且需要在停電過(guò)后才能夠開(kāi)展主變恢復(fù)。所以裝置誤動(dòng)作為主變壓器比較常見(jiàn)的故障，需要注重各個(gè)環(huán)節(jié)的檢測(cè)工作，某一環(huán)節(jié)零件存在故障或隱患都會(huì)導(dǎo)致主變壓器無(wú)法正常運(yùn)行，甚至?xí)?lái)多樣化問(wèn)題。

4 變電站主變故障處理對(duì)策

由于大型變電站主變壓器存在的問(wèn)題具備多樣化特征，因此在實(shí)際處理的過(guò)程中需要采取不同的處理方式，確保在變壓器保護(hù)的同時(shí)，掌握跳閘原因并及時(shí)處理故障，確保大型變電站正常運(yùn)行。

為了減少故障的出現(xiàn)，需要做好應(yīng)急管理工作，并明確每個(gè)工作人員的責(zé)任，做好事故發(fā)生時(shí)的救援工作，采取緊急措施防止事故擴(kuò)大，對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視與隔離，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)故障設(shè)備，需要進(jìn)行詳細(xì)記錄，確保故障現(xiàn)場(chǎng)能夠得到及時(shí)處理，并盡快恢復(fù)非故障設(shè)備的正常運(yùn)行。

針對(duì)應(yīng)急處置措施，若引發(fā)瓦斯保護(hù)動(dòng)作、變壓器三側(cè)開(kāi)關(guān)跳閘，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行記錄，并掌握保護(hù)動(dòng)作情況，詳細(xì)檢查過(guò)后需要停止冷卻器運(yùn)行，查看變壓器是否有著火及冒煙現(xiàn)象，檢查氣體繼電器中的氣體量，隨后拉開(kāi)變壓器跳閘三側(cè)開(kāi)關(guān)的兩側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，進(jìn)一步檢查氣體繼電器二次接線是否正確，明確氣體繼電器是否有誤動(dòng)現(xiàn)象，判斷故障性質(zhì)，并開(kāi)展維修與檢測(cè)工作。

與此同時(shí)，針對(duì)大型變電站主變故障處理，還需要注重平時(shí)的維護(hù)工作，合理地運(yùn)用氣相色譜分析變壓器油氣組成以及含量，而且相關(guān)技術(shù)人員還需要全方面掌握監(jiān)測(cè)變壓器的方法與對(duì)策，提前掌握變壓器是否存在隱患，從而為后期的故障處理工作提供有力幫助，避免受多種因素影響而導(dǎo)致電力系統(tǒng)無(wú)法安全運(yùn)行。

針對(duì)三相開(kāi)關(guān)跳閘，可以從二次設(shè)備的檢查入手，詳細(xì)檢查各個(gè)環(huán)節(jié)保護(hù)存在的問(wèn)題，如差動(dòng)保護(hù)、瓦斯保護(hù)。只有全方面掌握其是否存在問(wèn)題，才能夠提高維護(hù)的效率。因此，有關(guān)大型變電站主變故障檢測(cè)與維護(hù)工作人員需要注重自身的責(zé)任，積極參與企業(yè)所制定的培訓(xùn)活動(dòng)，確保全方面掌握主要影響變電站主變故障的因素，提高處理效率，為保障大型變電站正常運(yùn)行提供有力幫助，減少隱患的出現(xiàn)，提高大型變電站的運(yùn)行效益[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，由于我國(guó)對(duì)電力的需求相對(duì)較大，為了保障電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要確保電能正常運(yùn)輸，滿足社會(huì)各界對(duì)電力的需求，減少安全隱患的出現(xiàn)[6]。因此，大型變電站在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，需要全面提高內(nèi)部系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行效率，以滿足變電站的電能傳輸。其中，核心部位為主變壓器，其運(yùn)行安全決定了變電站的運(yùn)行效率。有關(guān)變電企業(yè)管理工作人員需要注重自身的責(zé)任與義務(wù)，總結(jié)變電站各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的故障成因并累積經(jīng)驗(yàn)，不斷提高大型變電站維修與維護(hù)的效率，減少故障的出現(xiàn)，避免受其影響而導(dǎo)致變電站的整體經(jīng)濟(jì)效益遭受損失。