火電廠變壓器常見故障及處理措施

王紫宏，張云(陜西北元集團(tuán)錦源化工有限公司，陜西 神木 719319)

0 引言

變壓器在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其不僅是火電廠的變電中心也是火電廠的輸電核心樞紐，保持其安全穩(wěn)定性一方面可以避免安全事故的發(fā)生，另一方面可以提高火電廠的生產(chǎn)效率，從而提高火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。所以相關(guān)工作人員要實(shí)時把控變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，一旦變壓器發(fā)生異常現(xiàn)象，要在第一時間判斷出故障所在，并及時解決這些問題。這就需要相關(guān)人員對變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理有清晰的認(rèn)知，對可能發(fā)生的故障了然于心。因此，對火電廠變壓器的故障及處理的研究具有十分深遠(yuǎn)的意義。

1 火電廠變壓器的結(jié)構(gòu)組成

變壓器由鐵芯、繞組、油箱、分接開關(guān)和冷卻裝置等等組成，利用線圈通電產(chǎn)生的電磁感應(yīng)來改變電壓，達(dá)成符合輸電電壓的要求，可以說是電力系統(tǒng)中很重要的一個部件。

1.1 繞組和鐵芯

繞組由外部絕緣層包裹的銅線或鋁線組成，作為變壓器的基礎(chǔ)成分，其工作職責(zé)主要是負(fù)責(zé)電路運(yùn)轉(zhuǎn)。繞組根據(jù)其所承受的電壓不同，可以粗略分為低壓側(cè)繞組、中壓側(cè)繞組和高壓側(cè)繞組。鐵芯作為變壓器的基礎(chǔ)組件，其工作職責(zé)主要是導(dǎo)磁。其由鐵軛和鐵芯柱組成，鐵軛連接鐵芯，鐵芯被繞組覆蓋，從而形成閉合回路達(dá)到導(dǎo)磁的目的。

1.2 分接開關(guān)

分接開關(guān)由開關(guān)控制系統(tǒng)、開關(guān)主體和安全保護(hù)組成，可分為無載調(diào)壓分接開關(guān)和有載調(diào)壓分接開關(guān)兩種。顧名思義，這兩種分接開關(guān)分別有著不同的用途。對于無載調(diào)壓分接開關(guān)來說，其主要是在變壓器斷電沒有負(fù)載的情況下調(diào)節(jié)電壓，這種調(diào)節(jié)電壓的級數(shù)相比有載電壓調(diào)節(jié)級數(shù)少。在其安裝時要選擇電壓運(yùn)轉(zhuǎn)要求不高且電壓穩(wěn)定的地方。而對于有載調(diào)壓分接開關(guān)來說，其特點(diǎn)是調(diào)節(jié)電壓級數(shù)更多，要求在不斷電有負(fù)載的情況下進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，在不同電壓下精準(zhǔn)地對電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.3 油箱和冷卻裝置

油箱作為變壓器的構(gòu)成部分，主要工作職責(zé)是裝載變壓器油、承載附件和冷卻散熱。鐵芯、繞組和其它零件等共同構(gòu)成外部油箱。冷卻裝置要根據(jù)變壓器的冷卻方式來配備，不同的冷卻方式要配備相應(yīng)的冷卻裝置。

2 火電廠變壓器常見的故障及處理措施

變壓器的故障大體上可以分為油箱外部故障和油箱內(nèi)部故障兩種。油箱內(nèi)部故障包括繞組接地短路、匠間短路、相間短路和鐵芯被燒壞等[1]。這些故障會使繞組絕緣遭到破壞，鐵芯被損毀，產(chǎn)生電弧等，嚴(yán)重的還會造成油箱爆炸。油箱外部故障主要是輔助變壓器正常運(yùn)行的設(shè)備出現(xiàn)異常，比如分接開關(guān)故障、油箱或其附件滲漏等等。無論哪種故障都存在著巨大的安全隱患，為保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)對這些故障及時處理。

2.1 火電廠變壓器滲漏油故障及處理措施

變壓器對于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著極為重要的作用。變壓器密封點(diǎn)較多，在長時間運(yùn)行后容易出現(xiàn)滲漏問題。一旦變壓器滲漏油，輕則影響火電廠正常運(yùn)行，重則損壞變壓器，還會影響到周邊環(huán)境。一般來說，容易發(fā)生油滲漏的地方如下：第一，油箱拐角處和接縫處發(fā)生油滲漏，此種情況一般因?yàn)樵谟拖浜附訒r操作不當(dāng)，引發(fā)設(shè)備漏油[2]。第二，高壓套管附件發(fā)生油滲漏。此種情況一般是由膠墊安裝不當(dāng)、密封失效引發(fā)的。第三，低壓側(cè)管部位發(fā)生油泄露。此種情況一般是由低壓側(cè)引線引出長度不夠和母線拉伸導(dǎo)致的。第四，防爆管發(fā)生油滲漏。一旦變壓器發(fā)生內(nèi)部故障，導(dǎo)致其內(nèi)部壓力增大，防爆管容易發(fā)生油滲漏現(xiàn)象。

處理措施：相關(guān)工作人員如發(fā)現(xiàn)變壓器發(fā)生油滲漏現(xiàn)象，要在第一時間維修檢查，盡早解決，避免問題如雪球般越滾越大。對于油箱接縫處漏油可以直接進(jìn)行焊接修復(fù)，焊條最好用細(xì)小的，而且要注意如果油箱內(nèi)有油，不能使用氣焊。對滲漏點(diǎn)要仔細(xì)查找，防止發(fā)生二次滲漏。對高壓套附件發(fā)生油泄露現(xiàn)象，可以使用AB膠封堵或重新安裝膠墊，增強(qiáng)密封性[3]。針對低壓側(cè)管部位發(fā)生的油泄露現(xiàn)象，可以用導(dǎo)電棒進(jìn)行校正，更換舊密封圈，并加裝伸縮接頭。總之，對油滲漏現(xiàn)象要實(shí)時觀察、及時檢查、迅速修復(fù)。

2.2 火電廠變壓器內(nèi)部故障分析和處理措施

目前火電廠可以根據(jù)瓦斯保護(hù)來有效地對內(nèi)部故障原因進(jìn)行分析。一旦變壓器發(fā)生內(nèi)部故障，會產(chǎn)生電弧和故障點(diǎn)電流，局部受熱又會使變壓器油和絕緣材料分解產(chǎn)生氣體。這些氣體會流向枕上部，所以根據(jù)判斷這些氣體的成分，先一步設(shè)置保護(hù)裝置。輕瓦斯發(fā)出信號后，要馬上檢查變壓器和氣體的性質(zhì)，同時取油樣做色譜分析，取樣時要注意將重瓦斯保護(hù)改投信號。但要注意，如果發(fā)生變壓器大量漏油，油溫急劇降低，此時不能將重瓦斯保護(hù)改投信號，要先止漏，之后加油，最后將重瓦斯改投信號。

處理措施：對氣體性質(zhì)進(jìn)行檢測，如果結(jié)果發(fā)現(xiàn)氣體無色、無臭且具有不可燃性，判斷故障性質(zhì)為空氣侵入，可能是變壓器在大修后空氣未放進(jìn)導(dǎo)致，此時變壓器可繼續(xù)運(yùn)行，同時要將瓦斯繼電器進(jìn)行放氣處理，并注意下次動作的時間間隔。若間隔逐漸縮短，應(yīng)及時消除原因，否則變壓器不得長期運(yùn)行。如果發(fā)現(xiàn)氣體是灰色、黑色且具有可燃性，此種情況可能是變壓器內(nèi)鐵芯或油故障；如果發(fā)現(xiàn)氣體是淺灰、具有臭味且可燃，此種情況可能是紙板故障；如果發(fā)現(xiàn)氣體是黃色且不易燃，此種情況可能是變壓器內(nèi)木質(zhì)故障，針對這些故障要進(jìn)一步檢查，并制定相應(yīng)的維修措施。

2.3 火電廠變壓器冷卻系統(tǒng)故障及處理措施

變壓器在進(jìn)行工作時，會產(chǎn)生大量的熱量，熱量過高會引發(fā)各類安全隱患。因此需要借助冷卻系統(tǒng)給變壓器進(jìn)行降溫處理。一旦冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)問題，就會使變壓器溫度急劇升高，因此保證冷卻系統(tǒng)的完好非常重要。造成冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)異常的原因有以下幾點(diǎn)：第一，風(fēng)冷卻系統(tǒng)的元件出現(xiàn)故障。有一些元件因?yàn)轭l繁使用，長期如此就會引發(fā)故障，比如轉(zhuǎn)換開關(guān)、熱繼電器、空氣開關(guān)和交流接觸器等。第二，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)異常。有一些問題是由于長期運(yùn)行自然導(dǎo)致的，比如軸承和葉輪，這種故障一般稱為外部故障。內(nèi)部故障一般涉及到電路，比如絕緣包裹層老化、電阻出現(xiàn)問題等等[4]。

處理措施：對于火電廠變壓器風(fēng)冷卻系統(tǒng)來說，組成的元器件比較多。大部分故障是由長時間運(yùn)行導(dǎo)致使用壽命變短引發(fā)的，所以相關(guān)人員要定期為其檢查和維修，發(fā)現(xiàn)有些元器件可能存在故障隱患就要及時更換，把故障防范于未然，保證風(fēng)冷卻系統(tǒng)能長久穩(wěn)定地運(yùn)行，提高變壓器的工作效率。

2.4 火電廠變壓器接頭過熱故障分析及處理措施

載流接頭作為連接變壓器和其它設(shè)備的橋梁，其能否保持正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的效率。在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)載流接頭過熱的原因有如下幾點(diǎn)：第一，變壓器載流接頭表面被灰塵或其它雜質(zhì)覆蓋，導(dǎo)致熱量不能及時散發(fā)，從而發(fā)生過熱現(xiàn)象。第二，載流接頭由于長時間運(yùn)行導(dǎo)致導(dǎo)電膏鋪膜變薄會使接頭出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。第三，鋁制連接和變壓器前端電位差異常也會引發(fā)過熱現(xiàn)象[5]。

處理措施:在對變壓器接頭過熱現(xiàn)象進(jìn)行處理時，要確保接頭沒有出現(xiàn)連接不良現(xiàn)象。如果因?yàn)槠溆嘣驅(qū)е逻^熱現(xiàn)象，可以考慮用定位套的方式對發(fā)熱套管進(jìn)行固定，從而來使過熱現(xiàn)象在可控程度內(nèi)[6]。對于由銅鋁連接電位差導(dǎo)致的過熱現(xiàn)象，可以考慮用鋁和銅各占一頭來過渡接頭，另外盡量控制環(huán)境不能過于潮濕。

2.5 火電廠變壓器其余故障及處理措施

如果在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)變壓器著火，此時要迅速拉開電源刀閘及各側(cè)開關(guān)，用消防液或沙子進(jìn)行滅火，相關(guān)滅火人員要穿戴好絕緣裝置，不能將消防液噴至帶電設(shè)備上。如果變壓器上蓋著火，此時應(yīng)進(jìn)行放油處理，讓油從底部放油門出來；如果變壓器內(nèi)部著火，應(yīng)將油全部放出。

如果發(fā)現(xiàn)變壓器油溫較高，比同等情況下高出10 ℃以上，或者變壓器沒有超負(fù)荷運(yùn)行，油溫卻逐漸上升，而冷卻裝置正常運(yùn)行，此時要考慮到變壓器內(nèi)部發(fā)生了故障，保護(hù)裝置沒有起到作用。此時，要迅速停止變壓器的運(yùn)行，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查和維修。

3 結(jié)語

保持變壓器運(yùn)行的可靠性可以為火電廠提升產(chǎn)能保駕護(hù)航。因此相關(guān)人員要及時關(guān)注變壓器可能出現(xiàn)的故障，針對這些故障產(chǎn)生的原因，要做到全面了解，一旦發(fā)生故障要能通過表象看到問題的本質(zhì)，還要加強(qiáng)在平時工作中對設(shè)備的日常維修保養(yǎng)力度。本文全面分析了常見故障產(chǎn)生的原因，比如火電廠變壓器滲漏油故障、火電廠變壓器內(nèi)部故障、火電廠變壓器冷卻系統(tǒng)故障、火電廠變壓器接頭過熱故障、變壓器著火、冷卻裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下的油溫異常升高等，并對這些故障的處理措施做了詳細(xì)的闡述。鑒于變壓器的重要性和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，希望有后來者繼續(xù)對此議題展開深入研究。