配電變壓器應(yīng)用與日常運行維護(hù)的問題分析

馬寧

（云南源盛電力工程有限公司，云南 蒙自 661100）

0 引言

配電變壓器是電力消耗環(huán)節(jié)中最關(guān)鍵、最常用的設(shè)備。為了保證配電變壓器長期安全運行，對配電變壓器的正常運行維護(hù)和管理也非常關(guān)鍵的。本文根據(jù)平時的實際工作，對部分配電變壓器的運行維護(hù)進(jìn)行了探討，以供參考。

1 配電變壓器的結(jié)構(gòu)

變壓器保護(hù)箱是整個配電變壓器的外殼，維護(hù)著變壓器的整體結(jié)構(gòu)。箱體內(nèi)裝有變壓器油，可將變壓器內(nèi)部繞組溫度和鐵芯與箱體絕緣。變壓器油的另一個功能是散熱[1]。當(dāng)配電變壓器的環(huán)境溫度過高時，可以有效地將環(huán)境溫度降低到標(biāo)準(zhǔn)高度以下，利用分接開關(guān)調(diào)節(jié)高壓繞組的匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)二次側(cè)電流的目的，連接柱用于串聯(lián)變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的出線，由瓷套管保護(hù)。

繞組是變壓器的電路元件，而鐵芯是變壓器的磁路元件。按照電磁感應(yīng)原理，會有一個一次繞組與一個二次繞組繞在封閉的鐵芯柱上，當(dāng)一次繞組的溫度增加到交流電源的壓力時，一次繞組的電流將產(chǎn)生交流工作電壓和磁勢。在磁勢的影響下，鐵芯內(nèi)部會形成交變的主磁特性，主磁特性可以同時通過整個鐵芯。當(dāng)一次繞組和二次繞組閉合在一起時，或由于電磁傳感器的影響，在一次繞組和二次繞組中所各自形成的感應(yīng)電動勢相等時，就會產(chǎn)生由感應(yīng)電流所形成的磁能，這將阻礙循環(huán)磁能的變化。當(dāng)原始磁性增加時，感應(yīng)電流形成的磁能與原始磁能相反，低壓繞組中形成的感應(yīng)磁能與原始繞組中形成的主磁能相反，因此，在二次繞組中會形成較低水平的交流電。

2 配電變壓器的運行與維護(hù)措施分析

2.1 合理分配運行負(fù)載

變壓器功率的消耗一般分為兩類，即實際工作負(fù)載消耗和空載損耗。空載消耗通常是恒定的，即使當(dāng)變壓器的實際工作負(fù)載發(fā)生變化時，空載消耗也不變化，而其負(fù)荷消耗則是按照變壓器的實際工作負(fù)荷確定的。為使變壓器順利經(jīng)濟(jì)地運行，并合理分擔(dān)變壓器負(fù)荷的工作負(fù)載。假設(shè)在控制系統(tǒng)中，同時工作的二個變壓器之間容量不同，則變壓器工作方式又可分成串聯(lián)工作與獨立運行。假設(shè)在供電系統(tǒng)中，同時工作的二個變壓器之間容量也不同，則變壓器工作方法又可分成串聯(lián)工作與獨立運行。

當(dāng)其中一臺變壓器獨立工作時，負(fù)載為s，當(dāng)兩臺變壓器的實際容量分別為Sa和Sb，損耗為Pa和Pb；在并聯(lián)運行或單獨運行的情況下，如果臨界負(fù)荷大于實際負(fù)荷，大容量變壓器就可以獨立工作；而如果臨界負(fù)荷低于實際負(fù)荷時，這兩臺變壓器才能串聯(lián)工作[2]。如果配電網(wǎng)中同時運行的兩臺變壓器擁有同樣的容量，在正常運行時便可發(fā)生兩個并排運轉(zhuǎn)或其中一臺獨立運轉(zhuǎn)的情形。若僅有一臺變壓器在正常工作狀態(tài)，則需要臨時轉(zhuǎn)換至另外兩臺并列工作的狀態(tài)，變壓器功率損耗約為P2T；但若是其中一臺變壓器帶出了另外一臺的負(fù)荷，帶出負(fù)荷后，必須將其中一臺停掉，或讓另外一臺成為備用變壓器，則此時的變壓器功率消耗值即為P1T。為了使P1T 和P2T 相等，且有兩臺處在并列運行狀態(tài)的變壓器時，需要將兩臺變壓器的臨界負(fù)荷調(diào)整為S1，將實際負(fù)荷調(diào)整為s。如果調(diào)整后的臨界負(fù)荷小于實際負(fù)荷，則需要將兩臺變壓器并列運行；如果調(diào)整后的臨界負(fù)荷大于實際負(fù)荷，可以選擇一臺變壓器獨自帶所有負(fù)荷的運行模式。

2.2 定期巡視檢查

配電變壓器在工作過程中，因為外部環(huán)境或者內(nèi)部原因會產(chǎn)生部分的本體問題，如外皮腐蝕、存在瓷套開裂、端子接觸不良、繞組匝間短路、密封墊老化等問題。所以，在配電變壓器上必須定期維護(hù)。而且運維人員也要每隔一段時間都要對其進(jìn)行巡視檢測，以確保配電變壓器的正常安全運行。

在具體實施過程中，除了常規(guī)的外觀檢查，對配電變壓器的二次側(cè)電壓與電流也可采用鉗形電流表及配電變壓器上的負(fù)載端子檢測，以判斷電壓是否合格，三相負(fù)荷是否平衡。通過紅外熱象儀能夠確定內(nèi)外銜接點之間和內(nèi)部的環(huán)境溫度差有無過高，有經(jīng)驗的運行和維修技術(shù)人員還能夠通過變壓器工作的響聲確定變壓器能否正常工作，根據(jù)配電變壓器的聲音判斷是否存在內(nèi)部匝間短路、絕緣強度下降、內(nèi)部零件松動等現(xiàn)象。如有必要，可對配電變壓器進(jìn)行斷電維護(hù)試驗，包括添加變壓器油、調(diào)整抽頭、測量三相繞組電阻、絕緣耐壓試驗、更換連接件和密封墊圈、緊固螺栓等。

2.3 平衡三相負(fù)載

應(yīng)定期測試變壓器三相負(fù)載電流的平衡和數(shù)值。如果發(fā)現(xiàn)電流不平衡，應(yīng)立即調(diào)整負(fù)載[3]。此外，三相電流值應(yīng)盡可能一致。如有偏差，應(yīng)控制在10%以內(nèi)，尤其是在夏季。必須避免負(fù)載變壓器的負(fù)載超限。如果出現(xiàn)負(fù)載超限，應(yīng)通過分流和旋轉(zhuǎn)功率傳輸進(jìn)行控制和調(diào)整。如果長期超限，應(yīng)考慮變壓器擴(kuò)容改造。

2.4 提升運維人員專業(yè)素質(zhì)

配電變壓器的日常運行維護(hù)需要定期監(jiān)測和管理，因此提高運行維護(hù)人員的專業(yè)素質(zhì)尤為重要。變壓器接入配電技術(shù)后，定期檢查變壓器的電壓和配電狀態(tài)，定期檢查變壓器的電流分配技術(shù)，以保持變壓器接入配電技術(shù)后的良好狀態(tài)。電力監(jiān)管部門還必須向運行維護(hù)人員普及配電變壓器的相關(guān)原理和基本知識，重視運行維護(hù)中的安全風(fēng)險管理，培養(yǎng)運行維護(hù)人員管理配電變壓器的經(jīng)驗和技能。

3 配電變壓器的常見故障分析

3.1 日常維護(hù)不到位

從調(diào)查中可以看出，配電變壓器的日常保障工作在以下4 個方面還存在不足，需要進(jìn)一步完善：①清潔。因為配電變壓器大都設(shè)置在露天的地方，變壓器本身的高低壓瓷瓶容易受到塵土、霧和雨水的影響而變得非常臟，導(dǎo)致泄漏電壓升高。這就需要在高壓停電時，對變壓器進(jìn)行及時擦拭，以維護(hù)變壓器的整潔。②必須對變壓器內(nèi)吸濕器中的干燥劑的顏色進(jìn)行定期檢測，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)變色，就必須立即進(jìn)行更換，防止繞組受潮。③漏電保護(hù)器的投用率太低。為了省錢，部分電工會將變壓器的漏電保護(hù)器拆掉，所以，一旦在低壓側(cè)發(fā)生接地或短路問題時，無法立即切斷電源，從而危及變壓器的安全[4]。因此，人們需要安裝和保護(hù)好變壓器的漏電保護(hù)器。④強化管理，定期檢查。在巡檢過程中，我們不但要看到變壓器的正常運行，還要聽到正常運行的聲間。一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況，應(yīng)盡快解決，這對使用期限已經(jīng)很長的配電變壓器十分重要。此外，還必須對電工的業(yè)務(wù)工作做好技術(shù)培訓(xùn)，不要由于對電工作業(yè)的不熟悉，或是在平時對變壓器的操作保養(yǎng)不嚴(yán)格，而造成配電變壓器的損傷。同時必須提高電工的職業(yè)責(zé)任心，避免因個人原因而造成了配電變壓器損壞。

3.2 配電變器環(huán)境變化導(dǎo)致的故障

配電變壓器對安裝周邊的環(huán)境有著非常嚴(yán)格的要求。因此，應(yīng)裝配電變壓器安置在安全和受保護(hù)的環(huán)境中，在配電變壓器安裝時，還要對現(xiàn)場的防護(hù)工作做到位，并且必須將配電變壓器安置在離地面有一定距離的地方。然而，在配電變壓器的正常運行過程中常因受到安裝周邊環(huán)境內(nèi)多種因素的影響，導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)故障。最常見的故障原因便是受潮，而且，因為使用功率的局限，導(dǎo)致安裝配電變壓器時不會對小于10kV 的電路配備除濕裝置，導(dǎo)致因受潮問題引發(fā)的配電變壓器故障問題仍有安全隱患。

3.3 鐵芯問題引發(fā)的配電變壓器故障

配電變壓器中的鐵芯是變壓器的核心部件，通常采用氣動翻轉(zhuǎn)立起來的方式進(jìn)行配電變壓器上鐵芯的安裝過程，但是，由于鐵心很容易造成配電變壓器工作過程中的故障問題出現(xiàn)[5]。所以，在配電變壓器上固定的鐵心，通常采用的都是以疊加的方式進(jìn)行安裝，而立柱鐵與槽鋼板間的緊固方式則用夾件進(jìn)行安裝。一旦夾件有松動的跡象，鐵芯邊緣與穿孔螺栓間就會產(chǎn)生沖撞，使鐵芯的工作溫度迅速升高，進(jìn)而造成鐵芯被毀壞。若鐵芯出現(xiàn)裂紋，配電變壓器就會發(fā)生短路，從而導(dǎo)致配電變壓器損壞。

4 配電變壓器日常運行維護(hù)方法

4.1 重視數(shù)據(jù)支持

為制定配電變壓器更好的科學(xué)維護(hù)方案，必須經(jīng)過對配電變壓器運行中的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和分析才可得出。首先，必須簡化計算公式的方法，在配電變壓器運行過程中，額定電流的計算是必不可少的，為了降低計算額定電流的難度，可以直接選擇依據(jù)經(jīng)驗公式進(jìn)行計算，即按照配電變壓品高壓額定電流=額定容量×0.577，配電變壓品低壓額定電流=額定容量×1.5 的公式計算。其次，還可以選用數(shù)據(jù)定量的計算方法，對配電變壓器高壓側(cè)的保護(hù)，所選用的熔斷裝置通常為跌落型，而用于變壓器低壓側(cè)保護(hù)的熔斷器大多為低壓閘刀式或羊角式。此外，熔斷器選擇的熔斷絲類型也將對配電變壓器的日常安全運行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，在日常變壓器維護(hù)過程中，將規(guī)定配電變壓器一次和二次熔斷絲的額定容量。如果該值在100kVA 以內(nèi)，高壓側(cè)保護(hù)熔斷器熔絲的選擇可根據(jù)變壓器總?cè)萘康?~3 倍額定電流計算。一旦超過100kVA，高壓側(cè)保護(hù)熔斷器熔絲的選擇，應(yīng)當(dāng)按照變壓器總?cè)萘康囊稽c五至二倍額定電流計算。但是，關(guān)于變壓器低壓側(cè)的保護(hù)熔斷器熔絲的選擇，只需要按照變壓器低壓側(cè)的額定量流加以計算和選擇。

4.2 設(shè)備損耗處理

隨著大量的配電變壓器投入使用，自然就會有損耗的情況出現(xiàn)，設(shè)備使用的時間越長，設(shè)備的損耗就會越多，這會對變壓器供電的穩(wěn)定性造成負(fù)面影響，甚至還會波及到供電質(zhì)量的優(yōu)劣。因此，在開展配電變壓器運行的日常維護(hù)工作時，需要針對設(shè)備損耗的問題及時實施相關(guān)措施和處理辦法。若損失太嚴(yán)重，就必須進(jìn)行大換新，從而避免因設(shè)備損耗較大，而嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。此外，由于配電變壓器屬高消耗的產(chǎn)品，因此必須及時按照實際用電要求，合理選用設(shè)備型號，設(shè)備型號的符合可以大大降低設(shè)備在后期運行過程中的損耗問題，從而延長設(shè)備的使用時間。

4.3 變壓器油位控制

配電變壓器操作保養(yǎng)的重要內(nèi)容中還涉及對油位的管理，尤其是相對于油浸式的設(shè)備來說更需嚴(yán)管控制。因為電力負(fù)載以及環(huán)境溫度等的因素都會對油位的變化產(chǎn)生很大影響，而一旦油位不能滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，將會對變壓器裝置的正常工作帶來重大安全隱患。在開展日常油位檢查時，首先必須確認(rèn)油位達(dá)到油箱箱體油標(biāo)的2/3。一旦變壓器在遇到高溫，或是在負(fù)荷超載的狀況下工作時，其油位應(yīng)該會比正常偏高，因為這樣會大大增加配電變壓器的工作壓力，而此時若再出現(xiàn)密閉不嚴(yán)的問題，就會導(dǎo)致油箱漏油。所以，變壓器維護(hù)人員不僅需要進(jìn)行日常的油位檢查，還要做好詳細(xì)記錄，一旦出現(xiàn)油位過低的狀況，就必須馬上關(guān)閉電源并實施加油措施，以確保油位被限制在標(biāo)準(zhǔn)的位置。此外，還應(yīng)格外小心變壓器內(nèi)使用油的品質(zhì)能否合格。并做好儲存措施，以避免因受潮而影響變壓器內(nèi)部的絕緣性能。

4.4 建立專業(yè)隊伍

成立專門的維修團(tuán)隊，對日常供電變壓器的維修管理工作進(jìn)行專門管理。且需要按照已經(jīng)制訂好的計劃，定期檢測電壓、電流等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并在第一時間找到隱患的出現(xiàn)及時向上級報告，然后立即處理解決。同時，還要對分接開關(guān)和負(fù)載電流的大小作出有效調(diào)節(jié)，以確保變壓器裝置的正常工作條件得以滿足。此外，企業(yè)還應(yīng)該多給維修技術(shù)人員提供培訓(xùn)的機(jī)會，使其進(jìn)一步豐富自身的技術(shù)知識，特別是在應(yīng)對新型的機(jī)械設(shè)備時，必須要熟練掌握配電變壓器的結(jié)構(gòu)特征及其工作特性，才可以針對各種工況判斷出現(xiàn)的問題，減少或避免運行故障的出現(xiàn)，從而降低損失，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的供電服務(wù)。

5 結(jié)語

現(xiàn)階段，具備電氣領(lǐng)域維護(hù)技術(shù)與經(jīng)驗的技術(shù)人員數(shù)量不足，導(dǎo)致不少問題在發(fā)生的第一時間未被及時發(fā)現(xiàn)，可能一些很小的問題因拖延時間過長而變成大問題，導(dǎo)致配電變壓器必須大修，甚至整個元器件都要進(jìn)行更換，這嚴(yán)重影響配電變壓器的正常維護(hù)和檢修工作，使得配電系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障頻發(fā)甚至導(dǎo)致設(shè)備損壞，對日常的正常供電產(chǎn)生了負(fù)面影響。所以，為了確保配電變壓器的平穩(wěn)工作，供電單位一定要做好平時的監(jiān)視檢測工作，努力提高職工的專業(yè)素養(yǎng)，并定時開展檢測，同時也要認(rèn)真嚴(yán)格的進(jìn)行檢查工作，以確保變壓器的正常工作，為人民的日常生活工作提供最基本的供電保障。