電力變壓器的維護(hù)與檢修研究

劉 華，胡 利，楊 佳，胡玉柱

（阿壩師范學(xué)院，四川 阿壩州 623002）

0 引 言

電力變壓器的正常運行是保障整個電網(wǎng)安全的重要前提。在大型發(fā)電站中，變壓器的成本很高，當(dāng)其發(fā)生故障時維修相對困難，因此對于變壓器的日常檢修就顯得尤為重要。歷史檢修數(shù)據(jù)對于變壓器的故障分析及維修都有幫助，不僅方便了對故障問題的研究，而且提高了檢修的效率。

1 變壓器主要部件及其功能

鐵芯是變壓器的磁路部分同時又是變壓器的機械骨架，利用鐵芯疊片還可以作為立柱支持繞組。變壓器中的繞組是變壓器輸入和輸出電能時的電氣回路，是變壓器的導(dǎo)電部分[1]。變壓器繞組的排列方式有同心式，高、低壓繞組同心地套裝在鐵芯上，高壓繞組在外側(cè)，低壓繞組在內(nèi)側(cè)。變壓器中的調(diào)壓裝置分為無載調(diào)壓裝置和有載調(diào)壓裝置，其通過調(diào)整分接頭增加或減少繞組的匝數(shù)比，從而調(diào)整電壓比，使電網(wǎng)電壓在合理范圍內(nèi)變化。

油箱是變壓器的外殼，其內(nèi)注滿了變壓器油，具有散熱和絕緣作用。冷卻裝置是由散熱器風(fēng)扇和油泵等組成，當(dāng)變壓器在運行時，空載損耗和負(fù)載損耗會以熱量的形式擴散，從而升高溫度，此時冷卻裝置會將變壓器的運行溫度降低在安全范圍內(nèi)[2]。

2 電力變壓器常見故障

電力變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩大類，而引起兩大故障的原因又千差萬別。變壓器常見的故障包括變壓器異聲、變壓器跳閘、冷卻系統(tǒng)故障、變壓器熱故障以及變壓器滲油等。在其工作時，能量的輸送過程中大部分能量以電能的形式傳輸，剩余的大多數(shù)是作用于變壓器的繞組，鐵芯和金屬結(jié)構(gòu)件中產(chǎn)生焦耳熱以熱量的形式散發(fā)。如果在這個過程中產(chǎn)生的熱量大于散發(fā)的熱量，那么會使得產(chǎn)熱等于散熱的平衡失調(diào)，導(dǎo)致變壓器過熱，出現(xiàn)變壓器熱故障。而冷卻故障是指變壓器冷卻裝置無法使油經(jīng)散熱器冷卻后流回油箱，降低變壓器的油溫。當(dāng)冷卻裝置發(fā)生故障時，需要根據(jù)不同后臺報警信息及現(xiàn)場異常情況對發(fā)生故障的原因進(jìn)行判斷。其中滲油主要是油侵式變壓器的常見故障之一，變壓器出現(xiàn)滲油會嚴(yán)重影響變壓器的安全運行。而變壓器滲油的原因是變壓器的運行環(huán)境惡劣、零部件質(zhì)量問題及工作年限超期等[3,4]。

變壓器在正常工作運行時會發(fā)出均勻的嗡嗡聲，是一種有規(guī)律的振動。當(dāng)變壓器工作發(fā)出的響聲不規(guī)律，甚至雜亂，則表明發(fā)生故障，此時需要根據(jù)不同的異音對變壓器進(jìn)行檢查并修護(hù)。變壓器正常運行時，儲油柜的油位應(yīng)該位于1/2左右處較為合適，過高或過低都表示變壓器油位異常，其原因可能是漏油或者是變壓器超負(fù)荷工作[5]。

3 變壓器常見故障檢修

3.1 變壓器熱故障檢修

紅外診斷技術(shù)早已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活，將紅外成像檢測技術(shù)運用于變壓器的熱故障檢修是目前很重要的檢修手段。其原理是利用帶電設(shè)備的致熱效應(yīng)獲取變壓器機身發(fā)出的紅外輻射信息，采用圖像法和溫差法來測定變壓器的溫度是否處于正常狀態(tài)[6]。變壓器常見的熱故障一般分為內(nèi)部熱故障和外部熱故障。在進(jìn)行檢修時一般先對外部熱故障進(jìn)行分析，外部熱故障主要是由于冷卻管道堵塞、絕緣層老化以及外接頭接觸不良等引起的溫度升高，內(nèi)部熱故障主要是繞組結(jié)構(gòu)、有載分接開關(guān)連接不正確、鐵芯沒有接地以及油箱內(nèi)壁損耗嚴(yán)重出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象所引起。以上常見問題可以在日常檢修時解決，當(dāng)繞組因為結(jié)構(gòu)原因引起發(fā)熱時，可以將繞組改為雙螺旋結(jié)構(gòu)，定期檢查螺帽并用水或壓縮空氣清洗冷卻管道，保證鐵芯整體為零點位。變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在發(fā)熱時可能還有其他部件發(fā)熱，在紅外檢修時應(yīng)當(dāng)逐個檢查再分析，縮小范圍，找出所有發(fā)熱原因。

3.2 變壓器滲油檢修

變壓器滲油會造成諸多危害。首先，變壓器漏油會導(dǎo)致瓦斯保護(hù)誤動作。如果變壓器嚴(yán)重缺油，那么會使內(nèi)部繞組暴露，絕緣損壞導(dǎo)致?lián)舸?。其次，?dāng)有油滲漏時，其周圍容易存在大量灰塵，導(dǎo)致水分進(jìn)入使變壓器更容易受潮，而且油滲漏還會造成環(huán)境污染。在檢查時，檢查人員應(yīng)當(dāng)首先明確容易發(fā)生滲漏油的部位，如變壓器結(jié)合面、焊縫、砂眼、散熱片、套管以及螺栓等，在確認(rèn)變壓器滲漏油的具體位置后進(jìn)而根據(jù)檢查結(jié)果確定油污點位置，用毛巾將表面油垢擦去，然后用紗布、小扁鏟及鋼絲刷進(jìn)行深層次清理，用酒精白布清潔，從而找到具體滲油位置，最后對滲漏油位置進(jìn)行處理。滲油處理一般采用帶油補焊，這種方法簡單快速。但如果出現(xiàn)漏油過多情況則必須考慮吊芯放油空桶進(jìn)行補焊，這樣才能保證施工安全和補焊質(zhì)量。閥門比較容易出現(xiàn)漏油現(xiàn)象，在漏油時需要進(jìn)行及時更換，當(dāng)出現(xiàn)微小的滲油時只需膠粘即可，在阻止?jié)B油后，應(yīng)當(dāng)將油位補充到合適的位置[7-9]。

3.3 變壓器跳閘檢修

若變壓器經(jīng)檢查不是內(nèi)部原因造成的跳閘，可能是超負(fù)荷、外部短路以及二次回路故障引起的短路，則可以不檢查內(nèi)部。在處理變壓器跳閘時，應(yīng)重點關(guān)注變壓器的溫度情況，若溫度升高，則可能是超負(fù)荷原因?qū)е?，這時應(yīng)該及時處理。很多因素都會導(dǎo)致變壓器跳閘，不同原因?qū)е碌奶l處理方式也不一樣。當(dāng)主變?nèi)齻?cè)開關(guān)跳閘時，可以對設(shè)備進(jìn)行檢查，根據(jù)變壓器運行情況進(jìn)行分析，查看變壓器油是否在正常狀態(tài)[10]。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，逐步排除故障，再按照相關(guān)處理要求對變壓器進(jìn)行全方位清洗。在判斷主線圈是否故障時，應(yīng)查看是否出現(xiàn)差動保護(hù)，若瓦斯繼電器出現(xiàn)氣體，則應(yīng)判斷是怎樣的氣體，是否易燃，將故障控制在一定范圍內(nèi)。只有將故障檢查出來并進(jìn)行處理，才能徹底解決跳閘問題，保障供電[11]。

3.4 其他故障檢修

冷卻系統(tǒng)是變壓器最重要的組成部分，一旦出現(xiàn)故障，變壓器的溫度就會升高，使得變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障，進(jìn)而造成安全事故。冷卻系統(tǒng)故障原因有很多，如冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量不過關(guān)、不能和外界進(jìn)行熱量交換、冷卻器或控制箱體堵塞以及油無法在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)或者替油泵出現(xiàn)故障等。變壓器在正常工作時，聲音是清晰有規(guī)律的，若出現(xiàn)異常，應(yīng)及時進(jìn)行處理。假如變壓器出現(xiàn)嗡嗡聲大而嘈雜，還會出現(xiàn)叮當(dāng)擊打聲，一般是內(nèi)部結(jié)構(gòu)松動，若變壓器仍能繼續(xù)運行，應(yīng)當(dāng)對其進(jìn)行觀察，適當(dāng)時候可以進(jìn)行停電檢查。當(dāng)變壓器聲音變得更大而且比平時音調(diào)高，但響聲均勻，此時可能是電源電壓過高導(dǎo)致，可以用電壓表對系統(tǒng)進(jìn)行綜合判斷。變壓器聲大而且沉重，又無其他雜音，一般原因是超負(fù)荷運行導(dǎo)致，這時應(yīng)當(dāng)減輕變壓器的負(fù)荷，使其在正確范圍內(nèi)運行。當(dāng)聲音時高時低，又無雜音，表明其負(fù)荷變化大。當(dāng)變壓器發(fā)出像水沸騰的聲音時，這時油位上漲，溫度急劇升高，一般是變壓器繞組短路，嚴(yán)重時可能發(fā)生巨響，引發(fā)火災(zāi)，這時必須立刻停止使用變壓器，進(jìn)行檢修。此外，當(dāng)變壓器發(fā)出嘶嘶的聲音時，一般是高壓套管臟污產(chǎn)生的放電或接觸不良，這時也應(yīng)立刻停用并檢修[12]。

4 變壓器的日常維護(hù)

將巡視檢查區(qū)域分塊化，設(shè)置管理人員并確定分工范圍，定期對變壓器進(jìn)行巡視檢查，做到定人定責(zé)。變壓器重點巡視檢查任務(wù)主要內(nèi)容包括變壓器是否正常運行、電壓表、電流表以及溫度計的值是否在允許范圍內(nèi)，變壓器是否正常接地，導(dǎo)線接觸與絕緣層是否良好，油溫、油色是否正常以及變壓器內(nèi)部是否干凈干燥等[13]。

在巡視檢查中如果發(fā)現(xiàn)變壓器存在一定的問題，檢修人員及相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)及時采取有效的處理措施，并進(jìn)行書面記錄與報備。如果變壓器未發(fā)出微小且頻率相同的嗡嗡聲或者產(chǎn)生異味，但發(fā)生故障，這時應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場條件選取相應(yīng)方法，查找故障原因并進(jìn)行解決。值班人員通過觀察電壓表、電流表以及溫度計所測量顯示的數(shù)值，判斷變壓器運行是否出現(xiàn)超負(fù)荷或者過載運行的情況，發(fā)現(xiàn)異常及時上報。若發(fā)現(xiàn)接地線中斷，則應(yīng)及時清潔觸點，擰緊螺栓，檢查電氣間隙，打開電流環(huán)，確保變壓器導(dǎo)線相互接觸良好。在油浸式變壓器運行中的頂層油溫不能高于95 ℃，為防止繞組和油劣化過速，油溫不宜超過45 ℃，必要時可采取強制通風(fēng)措施，從而降低變壓器溫升。定期清理變壓器內(nèi)部雜物和灰層，巡視人員至少每兩個月打掃一次，此外當(dāng)變壓器內(nèi)吸濕器所帶硅膠吸收水分變?yōu)榉奂t色時，即表面吸濕器已無干燥效果，必須將硅膠進(jìn)行替換。

5 結(jié) 論

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科學(xué)的進(jìn)步，用電需求越來越大，電力變壓器是電力系統(tǒng)輸電線路中必不可少的組成部分，對電力變壓器的檢修和維護(hù)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)工作人員的日常工作，也是保證變壓器良好運行的重要手段。電力變壓器的檢修和維護(hù)不僅具有研究價值，而且還具有一定的經(jīng)濟價值。