變壓器電氣維修與故障排除技術

賈勁泉

[摘 ? ?要]現代社會發(fā)展中電能已經成為最為重要的能源之一，變壓器是電能輸送和供給的核心設備。如果變壓器發(fā)生故障，那么必然會對電力的正常供應造成影響，嚴重的還可能引發(fā)電網癱瘓，給人們的生活和生產帶來不利影響。所以，在電力系統(tǒng)運維工作中，需要深入分析變壓器故障發(fā)生的原因，不斷總結經驗，提升電力變壓器的故障排除能力以及日常檢修技術水平，為電力系統(tǒng)的正常運行奠定良好基礎。

[關鍵詞]變壓器;電氣維修;故障排除

[中圖分類號]TM72 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）03–00–02

[Abstract]Electric energy has become one of the most important energy sources in the development of modern society. Transformer is the core equipment of electric energy transmission and supply. If the transformer fails， it will inevitably affect the normal supply of electricity， and may cause the power grid to be paralyzed seriously， which will bring adverse effects to people's life and production. Therefore， in the operation and maintenance of power system， the staff need to deeply analyze the causes of transformer failures， constantly sum up experience， improve the troubleshooting ability of power transformers and the technical level of daily maintenance. Lay a good foundation for the normal operation of power system.

[Keywords]transformer; electrical maintenance; troubleshooting

變壓器屬于電力系統(tǒng)中的一次設備，設備較為特殊，運行期間可能受多方因素影響產生多種問題，如果處理不當將威脅到電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性和安全性。因此，應充分契合電力一次設備特性，加強變壓器的檢修和維護，尋求合理措施及時解決設備故障問題，延長變壓器使用壽命，帶來更大的經濟效益和社會效益。

1 電力變壓器故障的原因

1.1 電力變壓器絕緣材料磨損、老化

變壓器在運行期間，伴隨時間推移絕緣材料會出現不同程度的磨損、老化，導致設備運行性能下降，存在故障隱患。如果超過使用期限，絕緣材料需要及時更換，但是很多情況下變壓器日常運行中，受到諸多因素影響需要長時間負載運行，未達到使用壽命即發(fā)生老化;絕緣材料老化情況發(fā)現不及時，仍然使用老化絕緣材料，威脅到電力變壓器正常運行，增加設備故障發(fā)生概率。

1.2 電力變壓器過電壓

變電站中的變壓器運行中，由于裝置自身特性，雷擊概率較高，加之雷電電位高，裝置外部可能誘發(fā)過電壓情況。由于電力系統(tǒng)參數變化，變壓器內部會出現電磁振蕩情況，產生過電壓。無論是變壓器內外部過電壓，都可能導致電力變壓器受損，增加設備故障概率，為后續(xù)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行埋下一系列安全隱患。

1.3 電力變壓器絕緣油劣化

電力變壓器長時間運行中，絕緣油占據重要地位，但是伴隨時間推移，絕緣油受到環(huán)境因素和設備運行特點，長時間與空氣接觸，吸收空氣的中水分加劇設備腐蝕，絕緣油油質劣化加劇資源損耗，在一定程度上增加擊穿、閃絡事故發(fā)生概率。

2 變壓器檢修和維護內容

變壓器檢修和維護是一項專業(yè)性較強的工作，涵蓋內容多樣，需要借助前沿技術手段進行變壓器檢修，在加深數據挖掘處理技術認知基礎上，為后續(xù)的設備檢修和維護提供支持。電力自動化變壓器檢修中，數據庫占據重要地位，可以為后續(xù)的檢修和維護工作，開展夯實基礎。選擇前沿技術綜合評估變壓器使用性能和使用壽命，了解變壓器內外部情況，以此為依據對重點位置檢測和評估，獲取精準可靠的檢測結果，持續(xù)提升檢測技術水平，第一時間解決變壓器故障問題。

2.1 變壓器中繞組故障檢修

分析變壓器設備繞組外層有無圍屏，檢修圍屏繞組時，可以直接看到圍屏，但是卻無法發(fā)現繞組。檢修重點是圍屏有無發(fā)熱、變形和發(fā)電情況，檢查圍屏清潔程度，綁扎是否牢固。對于沒有圍屏繞組，檢查高壓繞組外圍情況，是否發(fā)生變形情況，墊塊是否松動，同時檢查高壓繞組絕緣情況，有無破損和過熱情況，及時更換。所以，繞組有無圍屏，均要檢查壓釘緊壓繞組情況，常見故障有繞組變形、繞組短路和繞組絕緣擊穿等事故。

2.2 變壓器油箱故障檢修

油箱是變壓器檢修的重點所在，檢查油箱是否存在漏油和油箱漏磁發(fā)熱情況，應及時對油箱密封面、底部和管路清洗干凈。油箱由于材質特性，使用時間越久，漏油概率越高，此類情況多選擇焊接方式進行處理，減少油箱漏油情況出現。對于變壓器油箱漏磁發(fā)熱情況，多通過磁屏蔽方式幫助設備散熱，減少油箱故障問題出現概率。

2.3 冷卻裝置故障檢修

冷卻裝置是保障變壓器安全穩(wěn)定運行的主要裝置之一。日常檢修和維護中，包括對裝置油泵、密封情況和運行工況進行檢查，一旦發(fā)現問題應針對性處理。如果冷卻裝置密封性較差，可以通過焊接方式處理，而風扇運行故障，根據實際情況檢修和更換。

2.4 變壓器鐵芯故障檢修

檢查變壓器的鐵芯，主要內容包括鐵芯夾緊程度、漏磁發(fā)熱和絕緣性能，基于兆歐表進行測量，可以有效把握鐵芯短路或絕緣情況，應及時處理。磁屏蔽和接地屏的鐵芯，檢查鐵芯接地和絕緣情況，螺栓是否緊固。檢查結構件是否存在漏磁發(fā)熱問題，鐵芯外表是否平整，絕緣膜有無脫落，確保鐵芯具備較強的絕緣性能。變壓器運行中，鐵芯通常只有一點接地，兩點接地可能受到電磁感應現象影響出現環(huán)流情況，鐵芯發(fā)熱或損壞，影響到變壓器的安全穩(wěn)定運行。因此，檢修人員在檢修期間發(fā)現鐵芯多點接地，根據實際情況選擇電焊機沖擊法或是電容沖擊法將鐵芯接地斷開。檢修人員如果發(fā)現鐵芯多點接地，應契合具體情況串入限流電阻，通過此種方式減小環(huán)流，實現鐵芯接地斷開。如果發(fā)現鐵芯片間短路，可以對硅鋼片涂漆處理;鐵芯裝配工藝精細度不足，或是磁場有磁滯伸縮情況，是誘發(fā)鐵芯噪音問題的主要因素之一，對此技術人員需要牢固擰緊鐵芯夾件，噪音仍然未消失，則將鐵芯取出重新安裝。

2.5 變壓器分接開關檢修

電壓器負荷中心電壓是否可以維持穩(wěn)定，控制無功電流大小變化、聯(lián)絡點網等方式、均無法實現調整變壓器電壓的作用?；谡{節(jié)器無級調壓導致低電壓和小容量;通過調整增壓變壓器、發(fā)電機勵磁靜電電容調壓也會受到不同程度的影響。無線功率充足下，基于分接開關調整電壓，此種方式較為便捷、可靠。變壓器某一繞組安裝分接頭，變化時部分分線匝可能增加或減少，在不改變其他繞組的情況下，變壓器繞組匝數比發(fā)生變化。由于繞組匝數變化，相應的導致電壓隨之變化，以此來實現電壓調整目的。通常情況下，高壓繞組應選擇合適分接頭，高壓繞組經常是在外面，所以便于引出分接頭。高壓側的電流較小。分接引線和分接開關截流面積小，更容易解決后期的開關問題。

調壓方式多是有勵磁調壓和無勵磁調壓兩種形式，其中使用無勵磁調壓方式，變壓器各側與電網斷開，無勵磁下變化繞組分接頭;另一種情況是變壓器不中斷負載下變化繞組分接頭，檢查分解開關中需要全面考量各部件是否完整，有無松動部件或是缺少零件的情況，如果有露電、接觸不良的情況，要第一時間安裝彈簧片解決;材料老化、磨損，導致性能下降，及時更換新的零件;操動機構不靈敏，無法分接變換，可以通過拆卸操動機構重新安裝操動感，或是調節(jié)動觸頭的方式解決此類問題。

3 電力變壓器故障檢測方法

3.1 三比值分析法

變壓器故障點產生的氣體特征會因為故障類型和故障能量的級別以及接觸材料不同而有區(qū)別。在變壓器故障點溫度升高的過程中，乙炔和乙烷所占比例則不斷增加，甲烷氣體所占比例會不斷減少，嚴重時則會產生乙炔。根據氣體成分變化可以采用三比值法，即用C2H2、C2H4、C2H6、CH4、H2的三比值判斷變壓器的故障性質，從而快速、準確發(fā)現變壓器內部存在的潛伏性故障，為檢修工作人員對變壓器異常情況作出分析并提供準確的操作依據。

3.2 產氣速率判定方法

變壓器內部故障涉及到固體絕緣時，會產生CO、CO2，但依據氣體含量的判斷并沒有明顯的界限，因此僅通過含量并不能有效判別缺陷的嚴重性。隨著故障的嚴重，進一步考慮氣體產生速率，可以判斷故障的發(fā)展趨勢。

3.3 油液氣體色譜分析法

變壓器絕緣發(fā)生故障過程中會產生氣體，采用油中氣體色譜分析法可以準確分析運行中變壓器的絕緣狀況，具有檢測速度快、準確度高、敏銳度高、維修量少等優(yōu)點，通過確定換流變壓器油色譜分析判斷原則，從而建立詳細的油色譜分析與絕緣故障的關系。比如氣體組分為CH4、C2H4，通常是油過熱。首先提取變壓器中的油樣進行油氣分離形成色譜柱，將各種氣體按時分順序進行分離。然后利用AD轉換將檢測信號送往DSP中進行數據分析，實現對變壓器油中氣體含量的在線監(jiān)測。

3.4 人工智能異常檢測法

變壓器故障的各種試驗方法和測試儀器在研究中起到提取變壓器運行狀態(tài)信息的作用，而根據這些信息做出正確判斷則必須要依靠豐富的運行維護經驗，采用人工智能技術開發(fā)智能化的故障診斷系統(tǒng)就顯得很有實際意義。運用油中溶解氣體的含量、產氣速率、油樣信息、包括變壓器容量、電壓等級、絕緣性能、工作環(huán)境、運行歷史等狀態(tài)數據構建深度學習網絡，提取變壓器健康狀態(tài)下的模式。診斷結果輸出包括故障類型、診斷結果的可信度、復檢時間、維護建議、指導變壓器的維護和檢修信息。

3.5 電氣試驗檢測法

為了能夠快速、準確實現變壓器異常檢測，可以采用電氣試驗方式。通常電氣試驗包括直流電阻試驗、絕緣電阻試驗、交流耐壓試驗。絕緣電阻試驗主要是在絕緣體的臨界點壓力以下，施加直流電壓U。然后測量電導電流，運用絕緣電阻與吸收比來綜合分析判斷變壓器故障產生的原因。根據試驗接線情況，分別測量各個繞組對地的絕緣，根據在相同電壓下，絕緣設備之間的差異性會導致電流隨時間變化而發(fā)生變化，可以快速判別有缺陷的絕緣體，實現異常的檢測判別。

4 電力變壓器檢修和維護方式

隨著電網大規(guī)模發(fā)展，變壓器的故障與運行狀態(tài)檢測變得越來越重要。當前對電力變壓器故障檢測主要是基于氣體、溫度、油液方面以及人工智能檢測方法。

4.1 預防性檢修

變壓器類型多樣，不同類型變壓器檢修中需要借助不同技術設備支持，檢修方式有定期檢修和預防性檢修兩種。變壓器使用情況處于同一水平，多選擇定期檢修方式，但不使用規(guī)模較大的變壓器，可能在實際情況中有一定的不足。選擇定期檢修方式要把握變壓器具體使用情況和檢修周期，編制合理的檢修方案，提升檢修結果有效性。推行預防性檢修方式，充分把握變壓器運行情況，選擇合理有效的檢修技術進行預防檢修，針對可能出現的問題有效防控，規(guī)避故障發(fā)生。

4.2 故障檢修

一旦變壓器發(fā)生功能障礙，要求編制對應的故障檢修方案，按部就班的進行。由于預見性檢修方式可能會出現維修費增加的情況，浪費資源，會影響到電力企業(yè)的經濟效益。因此，電力工業(yè)化進程逐步加快下，應重點加強變電設備檢修和維護，積極推動檢修模式創(chuàng)新改進，檢測設備故障情況。

4.3 針對性檢修

針對變壓器具體故障、損壞原因，立足實際情況針對性檢修變壓器故障問題，分析變壓器故障產生原因，在此基礎上尋求合理措施予以處理。針對性檢修方式應用效果顯著，對于變壓器檢修工作質量意義深遠，需要高度重視，憑借專業(yè)能力較強的檢修人員來維護變壓器。此外，可以建立電力自動化變壓器檢修系統(tǒng)，減少人為因素的影響，提升設備檢修效率和質量，維護變壓器安全穩(wěn)定運行。

5 結論

變壓器作為電力系統(tǒng)的一次設備，在長時間運行中，由于超負荷運行會加劇裝置老化，增加設備運行故障概率，影響電力系統(tǒng)安全運行。故此，應做好變壓器檢修和維護，依據實際情況把握檢修內容，靈活選擇檢修方式，提升檢修質量。

參考文獻

[1] 劉明玉.變壓器運行維護與故障解決方法[J].通信電源技術，2020（12）：283-285.