35kV油浸電力變壓器故障診斷及檢修技術(shù)

文/張榮

（蘭州蘭達(dá)工貿(mào)有限公司 甘肅省蘭州市 730060）

35kV 油浸變壓器常用于電力系統(tǒng)中地供電環(huán)節(jié)。由于其高故障診斷和維修技術(shù)，直接會(huì)影響到整個(gè)能源系統(tǒng)的運(yùn)行安全。因此我們?cè)谶M(jìn)行檢修工作時(shí)必須要進(jìn)行綜合性地評(píng)估，同時(shí)采取高效率地運(yùn)行方式，以保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全。

1 對(duì)35kV變壓器運(yùn)行情況簡(jiǎn)單進(jìn)行評(píng)估工作

首先，目前使用范圍最廣泛的變壓器是水下變壓器，它一般通過(guò)環(huán)形線圈與鐵芯相連，同時(shí)浸在絕緣油中，與外部器件進(jìn)行連接工作。其次，鐵芯和環(huán)組是主框架，一般來(lái)說(shuō)變壓器地鐵芯通常折疊成3,5-5cm 厚的機(jī)電鋼塊，元件根據(jù)電壓分為高、中、低壓組，使用絕緣墊塊實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步地隔離。最后，變壓器是一種絕緣性能優(yōu)良的礦物油，它的主要作用是變壓器線圈組之間以及鐵芯、油箱之間形成一道隔離保護(hù)層，變壓器油在某些高溫條件下，油體的溫度和速度迅速上升，并逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)流空間，以避免短路的現(xiàn)象發(fā)生，這種情況一般是由變壓器鐵芯和環(huán)組的集中發(fā)熱過(guò)度而引起的[1]。

為了評(píng)估35kV 油浸式變壓器的運(yùn)行情況，有必要對(duì)變壓器的運(yùn)行情況進(jìn)行登記。在評(píng)估過(guò)程中獲得的記錄有助于監(jiān)測(cè)變壓器的外部形狀，分析變壓器的運(yùn)行情況，如果變壓器的外部形狀異常，很多參數(shù)指標(biāo)可能會(huì)改變。在評(píng)價(jià)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是油的檢測(cè)，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化裝置運(yùn)行狀況的最佳方法是觀察油位的變化，圖1 為35kV5kV 油浸式電力變壓器運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估的工作程序[2]。

2 對(duì)變壓器出現(xiàn)的一些故障問(wèn)題類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)

在能源系統(tǒng)中，變壓器作為重要的電壓和能量傳輸系統(tǒng)，其發(fā)揮著非常重要的作用。根據(jù)冷卻方式的不同，變壓器可分為油浸式變壓器和干式變壓器，目前市面上大部分變壓器都為油浸式，主要結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

變壓器的冷卻結(jié)構(gòu)主要含有油墊、油管、油箱和散熱管等等，如圖2.2 所示。變壓器油有兩大功能：冷卻和絕緣，散熱管的結(jié)構(gòu)由均勻分散溫度分布和輻射分布的液體管組成。此外，變壓器工作環(huán)境復(fù)雜，易受自然力和風(fēng)、雨、雪等自然災(zāi)害的影響，以及運(yùn)行過(guò)程中的電、磁、熱、電等因素也具有一定的影響，這些最后導(dǎo)致系統(tǒng)整體會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行異常的情況。如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，會(huì)引起非常大的故障問(wèn)題。此外，變壓器主要包括內(nèi)部和外部存在故障，其中變壓器內(nèi)部故障是影響其絕緣狀態(tài)和壽命的重要因素，這取決于出現(xiàn)故障問(wèn)題的類(lèi)型，包括熱干擾和電干擾，視情況而定[3]。

2.1 熱干擾性質(zhì)的故障問(wèn)題

變壓器過(guò)熱是許多方面的常見(jiàn)錯(cuò)誤。換言之，變壓器過(guò)熱會(huì)加速絕緣液或絕緣紙?jiān)诟哂谀骋粶囟葧r(shí)平均能量的熱效應(yīng)而老化，所以我們對(duì)變壓器熱故障的成因進(jìn)行了不同的分類(lèi)，并根據(jù)熱干擾的類(lèi)型進(jìn)行了分類(lèi)，根據(jù)基于發(fā)熱型故障和以散熱異常為主的散熱型故障展開(kāi)研究，發(fā)現(xiàn)其主要由于與金屬零件接觸而導(dǎo)致鐵芯局部過(guò)熱發(fā)生故障，金屬部件接觸不良等等[4]。

2.2 電性故障問(wèn)題

電氣干擾是電氣電壓和絕緣材料老化造成的缺陷，根據(jù)能量密度而產(chǎn)生的可歸因于電弧放電故障、火花放電故障和局部放電故障等類(lèi)型。一般來(lái)說(shuō)電弧放電屬于高能放電類(lèi)，主要由線圈和層間絕緣組成，包括飛分接開(kāi)關(guān)飛狐或調(diào)整不到位或?qū)Φ亻W絡(luò)故障，在出現(xiàn)這些故障時(shí)，氣體排放的速度會(huì)變得更快，氣體排放量也將會(huì)大大增多?；鸹ǚ烹姡河捎诜纸娱_(kāi)關(guān)故障或與接地鐵芯接觸不良而造成斷續(xù)性；此外，由于各部分之間缺乏隔離，乙炔和氫是主要的典型氣體。由于從乙炔中釋放出的能量是溫和的，氫的總含量相對(duì)較低。局部放電：根據(jù)放電的嚴(yán)重程度，氣體的特征是不同的。氣體的主要成分是氫和甲烷。而乙炔的含量隨著嚴(yán)重程度的增加而不斷增多，但其在碳?xì)浠衔锟偤恐兴嫉谋壤艿?，通常不?%。因此，變壓器在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)首先考慮的是絕緣部分是否完好無(wú)損。在發(fā)生事故的情況下，進(jìn)行相關(guān)的檢修和維護(hù)工作持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，損耗的部件也很多，以及運(yùn)行中的絕緣材料被破壞會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。我們可根據(jù)工作電壓的變化對(duì)變壓器電場(chǎng)強(qiáng)度產(chǎn)生影響，它必須能經(jīng)受住電流通過(guò)短路網(wǎng)絡(luò)的沖擊，并保持電流的動(dòng)熱穩(wěn)定性[5]。

2.3 重瓦斯保護(hù)措施

35kV 油浸式電力變壓器在采取措施防止嚴(yán)重氣體損耗時(shí)，應(yīng)注意：如果變壓器繞組內(nèi)有繞組情況并引起了短路，則會(huì)加速滑油的分解，在變壓器油箱內(nèi)造成大量可燃?xì)怏w溢出，正是由于這種情況，導(dǎo)致油箱油面迅速降低，漏油情況變得更加嚴(yán)重。此時(shí)如果變壓器絕緣物質(zhì)不能及時(shí)更換，它的老化程度會(huì)不斷加快，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致大量物質(zhì)在過(guò)熱和氣體釋放的條件下降解；如果鐵芯出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)快速提升油箱的機(jī)油溫度，那么油就會(huì)蒸發(fā)。這些干擾可能導(dǎo)致跳閘情況的發(fā)生，而如果第二回路接地或出現(xiàn)觸點(diǎn)故障問(wèn)題時(shí)，則可能導(dǎo)致瓦斯保護(hù)動(dòng)作的發(fā)生，此外，如果第二回路本身接地的話，變壓器是正常穩(wěn)定的；可以認(rèn)為是氣體保護(hù)系統(tǒng)自身出現(xiàn)的故障問(wèn)題。

3 變壓器油浸故障診斷技術(shù)

3.1 油浸變壓器表面附件的處理措施

根據(jù)以上分析，我們對(duì)評(píng)估油浸變壓器狀況的措施有了一些了解，因此，根據(jù)這些數(shù)據(jù)對(duì)所獲得的信息進(jìn)行比較。進(jìn)而使?fàn)顟B(tài)評(píng)價(jià)工作可以有效進(jìn)行，以確定油電變壓器組件的使用壽命和正常工作狀態(tài)參數(shù)保持良好。如果有評(píng)估結(jié)果的話，然后選擇一個(gè)比較方法來(lái)確定故障發(fā)生的位置。通常情況下，只要有良好的日常工作，就可以保證正常電力系統(tǒng)的工作，所謂的“正常狀態(tài)”，主要是指其參數(shù)符合相關(guān)要求標(biāo)準(zhǔn)，一般來(lái)說(shuō)只要做好基礎(chǔ)性的維護(hù)工作，保證其可以正常運(yùn)行就可以。因此，相關(guān)檢修人員應(yīng)采取適當(dāng)?shù)目刂乒芾泶胧⒈M可能確保使每個(gè)組件發(fā)生故障后恢復(fù)正常工作的時(shí)間非?？欤诶獾那闆r下，某些構(gòu)成部分的一些職能難以履行，我們必須要確保整個(gè)系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。因?yàn)橐坏┏霈F(xiàn)問(wèn)題這可能影響到電力系統(tǒng)的有效運(yùn)作。所以相關(guān)人員應(yīng)及時(shí)分析異常原因，采取措施使其正常運(yùn)行，如對(duì)嚴(yán)重情況的部分進(jìn)行停機(jī)檢修，更換元件等措施，如果不及時(shí)加以糾正，可能導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)癱瘓，這就是為什么作為檢修人員應(yīng)該非常認(rèn)真地對(duì)待這項(xiàng)工作的原因。

3.2 對(duì)于故障問(wèn)題進(jìn)行分析的診斷方法

3.2.1 內(nèi)部負(fù)載進(jìn)行放電

變壓器中是否存在局部放電誤差，可使用油色譜法確定；通過(guò)這種方法可以暫時(shí)估計(jì)變壓器有低功率、高功率或過(guò)熱等故障問(wèn)題的存在，同時(shí)對(duì)于其故障原因及位置基本上可以確定。

3.2.2 繞組變形誤差所導(dǎo)致的故障

在變壓器輸出端短路的情況下，如果變壓器本身不能短路，繞組就會(huì)變形，因此，在變壓器輸出端短路后，應(yīng)采用油譜分析、短路阻抗試驗(yàn)等控制程序，無(wú)以確定變壓器是否存在有變形缺陷[8]。

3.2.3 變壓器由于絕緣而變得潮濕

為了檢驗(yàn)變壓器絕緣的濕度，研究了絕緣電阻、電介質(zhì)損耗、極化指數(shù)、油中水分含量，變壓器色譜法等一系列的濕度試驗(yàn)。在一些必要的情況下，我們還可以開(kāi)展絕緣特性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)絕緣紙含水量也要進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)。

3.2.4 固體絕緣變得更加老化

為了確定變壓器是否存在大規(guī)模固體絕緣老化問(wèn)題時(shí)，應(yīng)使用色譜法分析的方法來(lái)檢測(cè)變壓器中一氧化碳和二氧化碳含量的變化，并確定糠醛、絕緣材料的含量。

3.3 溶解氣體作業(yè)在線進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作

現(xiàn)在我們把油溶性氣體的分析作為一種先進(jìn)的技術(shù)，主要包括以下內(nèi)容來(lái)確定油浸變壓器中的大部分的內(nèi)部干擾問(wèn)題，首先通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制裝置將溶解氣體實(shí)施在線監(jiān)測(cè)，在變壓器絕緣油分解過(guò)程中，定期取樣可實(shí)時(shí)跟蹤氣體的特性濃度（其中包括H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2），對(duì)變壓器的實(shí)時(shí)故障進(jìn)行診斷。提高處理誤差的效率，減少由于內(nèi)部設(shè)備發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)。

4 變壓器油浸問(wèn)題的解決方法

4.1 加強(qiáng)對(duì)平衡溫度的控制

為了解決目前的溫度平衡問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際的情況，我們可以建立一個(gè)完善的溫度控制系統(tǒng)，加強(qiáng)油浸變壓器溫度的控制和調(diào)節(jié)，完善的控制系統(tǒng)可以對(duì)浸入式變壓器的發(fā)熱點(diǎn)進(jìn)行完整性的控制管理，并定期測(cè)量其溫度。首先我們要及逆行控制溫度工作呢，采用跟蹤和控制技術(shù)保護(hù)電流互感器的質(zhì)量，以滿(mǎn)足電流需求，同時(shí)相關(guān)工作人員也需要不斷改進(jìn)電流測(cè)量系統(tǒng)，為了保證油浸變壓器溫度測(cè)量結(jié)果的良好穩(wěn)定性，必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制和調(diào)節(jié)步驟。如果發(fā)現(xiàn)潛在的安全威脅，必須及時(shí)糾正，還要采取合理的預(yù)防措施，防止溫度異常而導(dǎo)致的安全風(fēng)險(xiǎn)事故。

4.2 對(duì)于35kV油浸變壓器的相關(guān)動(dòng)作問(wèn)題加以解決

為了解決油浸變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作問(wèn)題，工作人員可以進(jìn)行判斷如果釋放的是黑色或灰色的可燃物質(zhì)，它是油質(zhì)出現(xiàn)可問(wèn)題進(jìn)而引起了故障；如果釋放物質(zhì)為黃色不可燃材料，則這是由于木材問(wèn)題造成的故障；如果釋放物質(zhì)為淺灰色同時(shí)還有臭味，則一定是紙質(zhì)出現(xiàn)了問(wèn)題。

4.3 滲漏處理過(guò)程

如果變壓器控制泄漏，則必須有針對(duì)性地處理。其主要工作包括將變壓器的油投放油箱；修理高壓側(cè)德?tīng)柨组T(mén)滲漏點(diǎn)，更換損壞的密封氣墊，擰緊導(dǎo)向桿并擰緊螺母，在確保密封氣體和預(yù)熱強(qiáng)度保持良好之后，對(duì)變壓器油中的氫過(guò)濾，同時(shí)進(jìn)行真空脫氣處理，保證這種現(xiàn)象的有效消除，在進(jìn)行真空脫氣脫水問(wèn)題解決之后，我們必須要處理熱油循環(huán)，以完全去除變壓器油中的氫、一氧化碳和二氧化碳，此外，真空注油的條件是：潤(rùn)滑油正常且色譜顯示符合標(biāo)準(zhǔn)，可停止故障問(wèn)題檢修。

4.4 對(duì)于油浸變壓器導(dǎo)體擊穿問(wèn)題進(jìn)行解決

圖1：35kV 油浸式電力變壓器運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估的工作程序

圖2

擊穿故障是造成油浸變壓器的主要原因。由于變壓器本身的絕緣性能會(huì)受到損害，因此導(dǎo)線也會(huì)受到損害，進(jìn)而常出現(xiàn)導(dǎo)體被擊穿問(wèn)題的發(fā)生，所以在發(fā)生這種情況時(shí)，工作人員應(yīng)采取打磨繞組結(jié)構(gòu)的方式，以更加明智地解決問(wèn)題。同時(shí)，對(duì)繞組接頭進(jìn)行焊接時(shí)必須確保與實(shí)際情況相符，同時(shí)還要必須有效地打磨開(kāi)關(guān)接觸面，以便有效地解除分解開(kāi)關(guān)，雖然受分接開(kāi)關(guān)的類(lèi)型會(huì)受到影響，但自身對(duì)導(dǎo)體擊穿故障問(wèn)題時(shí)，并沒(méi)有發(fā)揮出自身的實(shí)際性作用，如果導(dǎo)體本身接觸得很好，那么可以保證油浸變壓器不受導(dǎo)體擊穿影響，從而正常工作。

5 結(jié)束語(yǔ)

最后應(yīng)當(dāng)指出，在35kV 油浸變壓器運(yùn)行時(shí)，必須做好相應(yīng)的故障診斷工作，以此來(lái)分析故障出現(xiàn)事故的主要原因。在此基礎(chǔ)上使用有針對(duì)性的技術(shù)維護(hù)是很重要的，因?yàn)樗粌H能夠及時(shí)有效地解決內(nèi)部故障問(wèn)題，而且在保持變壓器運(yùn)行方面起著一定作用。因此，為了保證電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定的運(yùn)行，必須完成變壓器故障診斷，掌握必要的修理技術(shù)，同時(shí)相關(guān)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)還要有一定的提升。