配電變壓器運行中的運行維護關(guān)鍵點研究

黃為民 邱超

國網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司 江蘇 鹽城 224005

引言

配電變壓器作為配電網(wǎng)的核心設(shè)備，如果出現(xiàn)故障或運行不正常，將對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會秩序和居民生活產(chǎn)生重大影響。本文分析了配電變壓器運行過程中容易出現(xiàn)的故障問題，總結(jié)了現(xiàn)象和故障響應(yīng)關(guān)系，為配電設(shè)備運維人員提供了對配電變壓器故障或異常進行快速定性、故障或異常及時處理的技術(shù)參考。

1 配電變壓器運行過程中容易出現(xiàn)的故障問題

1.1 溫度問題

當配電變壓器處于運行階段時，如果專業(yè)工作人員進行定期檢查，可能會出現(xiàn)一些隱藏的問題，如溫度異常問題、配電變壓器在負荷和冷卻條件或安靜溫度不變的情況下，比原來運行的溫度稍高，溫度有上升趨勢，就可以判斷其出現(xiàn)溫度異常問題之所以會出現(xiàn)溫度異常情況，主要是幾方面原因?qū)е拢鐚娱g短路變壓器鐵芯局部發(fā)生短路等，為了能夠第一時間發(fā)現(xiàn)配電變壓器溫度出現(xiàn)異常問題，還需要應(yīng)用紅外成像儀[1]。

1.2 變壓器出現(xiàn)異常聲音問題

配電變壓器運行時接通電源會受到磁場變化和電流等多種因素的影響，內(nèi)部系統(tǒng)和柱子周圍會發(fā)出嗡嗡聲，但如果過載，聲音非常重的變壓器內(nèi)部包含很多部件，很多部件連接不良等多種問題，那么變壓器在運行過程當中就會出現(xiàn)異常聲音若噪聲較大，并且伴隨爆炸聲出現(xiàn)，這種情況極有可能是因為其內(nèi)部出現(xiàn)問題，例如絕緣擊穿或者是短路情況。

2 配電變壓器運行中的運維關(guān)鍵點研究

2.1 加大對配電變壓器巡查、維護、測試力度

首先，專業(yè)工作人員對電力變壓器進行仔細觀察后，進入對油溫的測試過程，結(jié)合實際情況，在天氣極差、負荷變化較大的情況下，增加巡視次數(shù)，尤其是在配電變壓器運行過程中，要嚴格控制最高層油的溫度，將其控制在95℃以下，不要使其溫度升高＞55℃，頂層油的溫度也不宜經(jīng)常＞45℃，因為這樣的情況會造成油的劣化程度不斷加速。其次，加大對用電負荷檢測的力度尤其是在用電高峰期，需對每一臺配電變壓器的負荷加大測量力度，結(jié)合實際情況，增加測量的次數(shù)，第一時間對配電變壓器的三相電流不平衡問題進行調(diào)整，防止出現(xiàn)中性線電流過大而燒毀引線問題，保護更多專業(yè)設(shè)備，為配電變壓器的穩(wěn)定運行提供幫助最后，配電變壓器上面非常容易出現(xiàn)問題，同時高低壓管套上面極有可能會出現(xiàn)大量的灰塵，因此，為了防止管道在惡劣或潮濕的天氣短路，專業(yè)人員必須及時擦拭和清洗，這可能會導(dǎo)致高壓保險絲融化，影響變壓器的正常運行。另外，配電變壓器絕緣電阻的各引線是否牢固也是檢查過程中的重要內(nèi)容，工作人員應(yīng)加強對低壓輸出連接的關(guān)注和重視，重點關(guān)注溫度是否有異常、接觸是否良好等幾個方面。

2.2 重視變壓器安裝過程管理

很多中小型設(shè)備可以自己安裝，統(tǒng)一運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，大型設(shè)備需要將零部件運輸?shù)浆F(xiàn)場，然后組織二次安裝。運輸區(qū)間建議將人工作業(yè)、機械運輸方法、變壓器相關(guān)設(shè)備從現(xiàn)場運輸?shù)街付ㄎ恢茫员苊庠O(shè)備運輸過程中發(fā)生沖突，影響設(shè)備完整性。開始安裝變壓器之前，施工人員應(yīng)全面檢查要安裝的所有設(shè)備型號、規(guī)格和外觀，以確保滿足參數(shù)要求且沒有損壞。檢查設(shè)備密封性、儲油柜等其他部件，避免變壓器安裝過程中發(fā)生漏油等問題。吊出設(shè)備中的鐵芯前，施工人員須將油箱內(nèi)的部分油放出，保證后期拆卸頂蓋螺旋栓不會有漏油等問題發(fā)生。鐵芯吊裝操作過程中，建議利用起重機這一類設(shè)備。吊裝鐵芯放入油箱中，確保鐵芯可以穩(wěn)定地落至鐵墊腳，同時油箱須水平放在指定位置，以免作業(yè)期間鐵芯、油箱箱壁之間碰撞，對施工作業(yè)質(zhì)量造成影響。施工人員利用起重機吊裝鐵芯，必須將鐵芯捆綁牢固后方可進行相應(yīng)操作，此環(huán)節(jié)建議采用鋼絲繩。注意起吊過程中控制好速度，以免和其他物體、設(shè)備等發(fā)生碰撞。通常設(shè)備接線施工，包括一次側(cè)與電源線連接、二次側(cè)與低壓引出線連接、接地連接等工作，施工人員在連接高壓絕緣子套管、母線時，應(yīng)避免螺栓發(fā)生松動，建議運用扳手固定好螺母，并且擰緊螺母[2]。連接低壓端、母線的過程中，建議施工人員運用橫連、豎連的方法，連接前檢查低壓母線接觸面與規(guī)范相符。接地連接應(yīng)檢查引出線、低壓端中性母線之間相互連接，而且引出線、接地線也須做好連接處理。

2.3 變壓器調(diào)試方法

①送電調(diào)試；輸電調(diào)試是變壓器調(diào)試中非常重要的內(nèi)容之一，調(diào)試方法是評估變壓器調(diào)試空載運行狀態(tài)結(jié)果，分析變壓器可能的故障。例如，變壓器被評價為發(fā)出“嗡嗡聲”，表明變壓器沒有故障，可以使用。如果發(fā)出很大的異常聲音，聲音均勻，可能是因為加電壓高；若發(fā)出聲音大且雜亂，原因極有可能是芯部牢固性差；若評估時發(fā)出爆裂聲響，極有可能芯部已經(jīng)擊穿。為此，按照對變壓器運行過程中所發(fā)出的聲音進行判斷，將變壓器潛在故障及時處理。②半負荷調(diào)試；工作人員完成變壓器送電調(diào)試之后，還須展開設(shè)備半負荷調(diào)試。半負荷調(diào)試過程中，變壓器應(yīng)空載運行。按照規(guī)定工作人員可以循序漸進地增加變壓器負荷，當設(shè)備已經(jīng)達到半負荷狀態(tài)，此時便無須繼續(xù)增加負荷。半負荷調(diào)試期間，工作人員還須詳細記錄每一項調(diào)試數(shù)據(jù)，并且按照記錄的數(shù)據(jù)做出分析，判斷變壓器設(shè)備是否存在異常與故障。③滿負荷調(diào)試；變壓器的半負荷調(diào)試后開展?jié)M負荷調(diào)試，調(diào)試人員結(jié)合實際，確保變壓器投入所有負荷，且保持持續(xù)運行狀態(tài)，待運行穩(wěn)定之后，檢查變壓器溫度、油位以及冷卻器等，采集檢測數(shù)據(jù)，作為變壓器內(nèi)部存在故障分析的依據(jù)。變壓器的所有調(diào)試工作結(jié)束后，必須確認每個指標符合標準狀態(tài)，才能使用。調(diào)試后，如果發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定，調(diào)試應(yīng)及時總結(jié)解決變壓器故障，降低變壓器故障率，為輸配電工程的穩(wěn)定運行創(chuàng)造條件。

2.4 變壓器的實際運行方面降低損耗

合理調(diào)整電網(wǎng)運行方式，有效減少網(wǎng)絡(luò)損失，保障變壓器經(jīng)濟運行。科學安裝自動電壓調(diào)節(jié)器，實時跟蹤輸入電壓，動態(tài)調(diào)節(jié)，進一步優(yōu)化配電網(wǎng)的工作電壓，防止變壓器過電壓操作，確保輸出電壓穩(wěn)定，最大限度地降低能耗。根據(jù)電網(wǎng)運行情況，合理配置電力補償裝置，在電力分配系統(tǒng)中設(shè)置并聯(lián)變壓器無功補償元件，采用集中補償和分散補償相結(jié)合的方式，加強無功補償，提高功率因數(shù)。在增設(shè)電容器的同時還應(yīng)注意，如果安裝無功補償裝置過多，電容器的介質(zhì)損耗也會相應(yīng)增加，應(yīng)結(jié)合實際情況科學計算出投切電容器的負載臨界點，明確多組電容器的經(jīng)濟運行區(qū)間，達到總損耗值最小的目標。平衡變壓器的三相負荷，加強變壓器的巡視檢查，注意變壓器的分接頭三相是否一致，接觸是否良好，及時調(diào)整三相不平衡電流，降低變壓器損耗。檢查變壓器散熱是否良好，變壓器是否空載或過載運行等，確保變壓器健康運行。

2.5 在線監(jiān)測與處理電力系統(tǒng)變壓器運行數(shù)據(jù)

為了有效地診斷電力系統(tǒng)中的6kV變壓器短路故障，必須在電力系統(tǒng)運行的同時在線監(jiān)測變壓器運行數(shù)據(jù)。建立變壓器運行指標，通過電力控制終端和在線監(jiān)測傳感器對變壓器運行數(shù)據(jù)的反饋，可以實時檢測運行前后的數(shù)據(jù)是否有重要變化。以顯著變化和前后監(jiān)測數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集合，對這部分數(shù)據(jù)進行正態(tài)分布驗證[3]。檢查后，如果數(shù)據(jù)滿足總體反饋信息的正態(tài)分布要求，使用ANOVA工具，進行反饋數(shù)據(jù)的分析，計算數(shù)據(jù)的平均算數(shù)值，判斷算數(shù)值是否存在顯著差異，輸出存在顯著差異的算數(shù)值集合，將其作為監(jiān)測結(jié)果數(shù)據(jù)。當校驗后的數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布條件時，可以使用Kruskal-Wallis方法，計算反饋數(shù)據(jù)的極差值、方差值、中位值等特征性數(shù)值的分布是否存在差異，當存在差異時，輸出差異數(shù)值，將其作為監(jiān)測數(shù)據(jù)。為了保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的高精準優(yōu)勢，可在初步完成的監(jiān)測數(shù)據(jù)的輸出后，在所選的訓(xùn)練集數(shù)據(jù)中，隨機進行n次數(shù)據(jù)的采樣，采樣后選擇m個數(shù)據(jù)樣本，生成n個待訓(xùn)練子集。對n進行訓(xùn)練后得到n 個決策樹，對每個決策樹進行分類處理，根據(jù)處理后信息的增益值，選擇訓(xùn)練結(jié)果中的最大值作為樣本特征值，對其進行持續(xù)分裂處理。通過此種方式，可以得到樣本在訓(xùn)練過程中的特征情況，將具有相同特征的樣本數(shù)據(jù)劃分為一類數(shù)據(jù)，輸出a個樣本特征子集，將其作為監(jiān)測中得到的異常運行數(shù)據(jù)，以完成對電力系統(tǒng)的在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)獲取與處理等操作。

2.6 電力變壓器的繼電保護措施

①差動保護：對于分類，差動保護可分為比率制動差動保護和差動速度切斷保護兩種類型。一般來說，比率制動差動保護需要通過斷流判別和磁化勵磁涌流判定才能出口，從而有效防止區(qū)域外故障造成的保護誤操作。差動速度攔截保護的主要設(shè)置目的是，在保護范圍內(nèi)發(fā)生嚴重故障時，及時將故障部分分離到系統(tǒng)外部，保障變壓器及電力系統(tǒng)整體的安全性。②復(fù)壓閉鎖方向：過流保護復(fù)壓閉鎖方向過流保護通常作為后備保護而設(shè)置，基本原理在于以過流保護為基礎(chǔ)，相應(yīng)地加設(shè)復(fù)壓閉鎖功能，以便確保變壓器處于過載狀態(tài)時不會引發(fā)保護誤動作。大體而言，復(fù)壓閉鎖原件由低壓元器件和負序元器件組成，在其中之一出現(xiàn)動作后即可實現(xiàn)復(fù)壓過流保護。③零序方向：過流保護零序方向過流保護同樣屬于后備保護，主要用于在變壓器中性點接地運作過程中接地出現(xiàn)故障時進行保護。接地中性點位于線路兩側(cè)，以便確保零序電流保護可以具備一定的選擇性。

2.7 風險防控，制定故障預(yù)防措施

首先，要重視配電線路的日常巡邏，嚴格按照有關(guān)規(guī)定進行10kV配電線路的巡邏，在巡邏過程中解決故障風險，記錄巡邏數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)異常問題，可以立即處理，最大限度地控制故障損失。其次，電力系統(tǒng)冬夏季節(jié)會迎來用電高峰期，在該階段10kV配電線路的壓力增加、電流過大。相關(guān)人員應(yīng)強化配電線路負荷的監(jiān)測力度，提前分析線路負荷需求，必要時可更換變電器，確保配電線路處于穩(wěn)定運作狀態(tài)。最后，日常運維管理中，相關(guān)人員還應(yīng)不定期監(jiān)測電纜線路溫度的變化，溫度過高、過低時應(yīng)及時檢修電路電纜，或?qū)ε潆娋€路進行保溫處理，從而減少溫度對配電線路造成的不利影響。此外，配電線路檢修、安全管理時，還應(yīng)注意預(yù)防“線纜腐蝕”風險[4]。對于部分腐蝕現(xiàn)象突出的地區(qū)，還應(yīng)通過增加外層保護裝置的方式預(yù)防電線腐蝕，保障配電線路運行的安全性。

2.8 提升運維工作人員的綜合素養(yǎng)與工作能力

提高運維人員的綜合素養(yǎng)和工作能力是非常重要和重要的。也就是說，定期對配電變壓器進行伏安測試，進行紅外測溫等具有預(yù)防特性的實驗是非常重要的。只有這樣才能及時發(fā)現(xiàn)配電變壓器運行過程中出現(xiàn)的問題，以后通過定期檢修。調(diào)整抽頭等有效方法，幫助配電變壓器在良好的運行狀態(tài)當中同時，供電部門還需要將自己的作用全部發(fā)揮出來，為運維工作人員普及最專業(yè)的配電變壓器知識和原理，強調(diào)安全風險控制的重要性，幫助工作人員掌握更多配電變壓器管理的方法以及技巧。

3 結(jié)束語

簡而言之，要真正實現(xiàn)配電變壓器有序、平穩(wěn)的運行，運維工作人員要發(fā)揮自己的全部作用，重視運行過程中出現(xiàn)的問題，制定完善的方法，妥善解決問題，加大維護和維護的力度，首次發(fā)現(xiàn)問題，降低事故發(fā)生的可能性和概率，保證配電網(wǎng)在運行過程中可以更加穩(wěn)定還需要應(yīng)用科學的方法，提高運維工作人員的綜合素養(yǎng)與工作能力，以定時定期的方法為其進行培訓(xùn)，并且在培訓(xùn)的過程中將理論與實際相結(jié)合，才能夠讓配電變壓器日常運行維護工作向著更加規(guī)范的方向發(fā)展和前進，保證配電變壓器正常穩(wěn)定運行，最終實現(xiàn)穩(wěn)定供電。