水電站500kV主變壓器故障分析及處理措施研究

摘 要：變壓器的安全運(yùn)營管理工作是水力發(fā)電廠日常工作的重點(diǎn)，我們通過對變壓器異常情況以及常見故障的分析進(jìn)行提高變壓器的使用效率和高效性，在出現(xiàn)故障時及時采取有效措施確保設(shè)備的安全運(yùn)行。近幾年，為適應(yīng)國家用電需求，發(fā)展了一批新型、優(yōu)質(zhì)的配電變壓器，使配電網(wǎng)絡(luò)的變壓器裝備更趨先進(jìn)，供電更可靠，用電更趨低價。近年發(fā)展的配電變壓器的損耗在不斷下降，尤其空載損耗值下降更多，這主要?dú)w功于磁性材料導(dǎo)磁性能的改進(jìn)，其次是導(dǎo)磁結(jié)鐵型式的多樣化。如較薄高導(dǎo)磁硅鋼片或非晶合金的應(yīng)用，階梯接縫全斜結(jié)構(gòu)鐵心、卷鐵心（平面型、立體型）、退火工藝的應(yīng)用等。在降低損耗的同時也注意噪聲水平的降低。在干式配電變壓器方面又將局部放電試驗列為例行試驗，用戶又對局部放電量有要求，作為干式配電變壓器運(yùn)行可靠性的一項考核指標(biāo)，這比國際分工委員會規(guī)定的現(xiàn)行要求要嚴(yán)格。因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上預(yù)測我國各類配電變壓器的發(fā)展趨勢，推動配電變壓器進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)是一件比較重要工作。本文對于500kV主變壓器出現(xiàn)故障原因進(jìn)行分析，闡述故障持續(xù)對變壓器的危害，提出預(yù)防措施，以期對同類問題的分析與處理有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：500kv；變壓器；故障；解決辦法

在電氣設(shè)備和無線電路中，變壓器常用作升降電壓、匹配阻抗、安全隔離等。在發(fā)電機(jī)中，不管是線圈運(yùn)動通過磁場或磁場運(yùn)動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)、變換電壓、電流和阻抗的器件。變壓器的功能主要有：電壓變換、電流變換、阻抗變換、隔離、穩(wěn)壓（磁飽和變壓器）、自耦變壓器、高壓變壓器（干式和油浸式）等，變壓器常用的鐵芯形狀一般有E型和C型，XED型，ED型，CD型鐵芯。變壓器在運(yùn)行過程中，需要注意很多方方面面的事情，例如：防止變壓器過載運(yùn)行、防止變壓器鐵芯絕緣老化損壞、防止檢修不慎破壞絕緣。

近年來，變壓器使用越來越廣泛，數(shù)據(jù)見下圖

500kv變壓器在發(fā)電廠及電力系統(tǒng)中都有使用，而且都是大型變壓器。廣泛使用的500kv變壓器有獨(dú)立繞組變壓器與自耦合變壓器兩種，前者廣泛使用在作為發(fā)動機(jī)變壓器，后者使用在變電站中作為連接兩個及以上不同電壓等級的電力系統(tǒng)，相互傳輸電能。500kv變壓器的內(nèi)部多采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻結(jié)構(gòu)，外部大都采用低噪聲風(fēng)冷卻器作為冷卻原件，容量較小的自耦變壓器也可采用片式散熱器作為冷卻原件，只有一部分在水電站采用水冷卻器。

1、500kv主變冷卻控制裝置故障分析

本小節(jié)將對500kv主變壓器冷卻控制裝置在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析。當(dāng)前無功補(bǔ)償存在的關(guān)鍵技術(shù)問題：主變壓器是電網(wǎng)中的核心設(shè)備，在升、降壓過程中，能否安全運(yùn)行，關(guān)系到電網(wǎng)的安危。運(yùn)行時，由于變壓器的空載損耗和負(fù)載損耗會產(chǎn)生大量的熱量，變壓器的油溫會隨著變壓器負(fù)載和環(huán)境溫度的增加而上升，為保證變壓器油溫不超過變壓器絕緣所允許的溫度，必須采取有效的方式進(jìn)行冷卻。當(dāng)冷卻系統(tǒng)（指風(fēng)扇、潛油泵、冷卻水系統(tǒng)等）發(fā)生故障而被迫要求停用冷卻裝置設(shè)備時，應(yīng)進(jìn)行一下處理：當(dāng)變壓器控制盤上顯示出“冷卻裝置工作電源故障”或“備用電源故障”等有光亮的字的提示時，或者出現(xiàn)“冷卻水中斷”提醒，應(yīng)立即查明原因，使變壓器恢復(fù)工作。

2、500kv變電站主變壓器冷風(fēng)設(shè)置跳閘的原因

500kv變壓器冷風(fēng)設(shè)置跳閘故障出現(xiàn)時，有以下幾種情況：（1）警鈴、喇叭響，變壓器各側(cè)斷路器位置紅燈滅、綠燈閃光，相應(yīng)電流、有、無功功率表指示為0。（2）主控屏“差動保護(hù)動作”、“瓦斯保護(hù)動作”、“冷控電源消失”、“掉牌未復(fù)歸”等光字亮。（3）備自投裝置正常，自動投入備用設(shè)備。

3、500kv主變壓器保護(hù)動作分析

本部分基于繼電保護(hù)展開，繼電保護(hù)系統(tǒng)是高度智能化和自動化的模式，在工作中能夠自動、高效地將出現(xiàn)故障的元件從電力系統(tǒng)中隔離出來避免造成進(jìn)一步的損失和傷害，使得500kv變壓器中其他沒有出現(xiàn)故障的元件不受影響的正常運(yùn)行。反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件而出現(xiàn)反應(yīng)的信號，這樣一來，更加有利于值班人員及時做出應(yīng)急措施并處理，或者是說，由裝置自動進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會引起損壞或者可能發(fā)生危險的電氣設(shè)備切斷聯(lián)系。（此時一般不會對于保護(hù)動作要求迅速，而是根據(jù)危害程度進(jìn)行一定的延時處理，以免造成不必要的干擾。）

4、變壓器空載損耗

變壓器空載損耗主要是指原邊電流繞過銅或者是鐵等原邊繞組所產(chǎn)生的損耗值，通常空載損耗與磁材料以及磁通密度有關(guān)。設(shè)備在運(yùn)行的過程中產(chǎn)生損耗是非常常見的情況，通常變壓器的空載損耗屬性將對設(shè)備的使用壽命以及使用效果都有一定程度的影響。

變壓器在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中扮演著重要的角色，設(shè)想一下如果從發(fā)電廠生產(chǎn)出來的電流不經(jīng)過變壓器處理直接應(yīng)用到電器設(shè)備中去，那么不穩(wěn)定的電壓會電器會造成巨大的沖擊甚至造成電器嚴(yán)重?fù)p壞。空載損耗是屬于變壓器一個異常重要的屬性，為了確保變壓器的安全平穩(wěn)運(yùn)行應(yīng)重視起該屬性。通常變壓器的空載損耗影響因素較多，因此不能對該屬性值進(jìn)行簡單的判定。

結(jié)束語

500kv變壓器是發(fā)電廠和變電站的主要設(shè)備之一，本文結(jié)合500kv變壓器經(jīng)，對輸配電系統(tǒng)中變壓器常見的故障進(jìn)行分析，并對相應(yīng)故障的處理方法進(jìn)行了總結(jié)，對確保變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行有一定的參考意義。以上內(nèi)容是針對500kv變壓器的聲音、溫度、油位、外觀及其他現(xiàn)象的故障的初的歸納和分析，由于變壓器故障并非某單一因素的反應(yīng)，而是涉及到各種各樣的原因，甚至假象。因此，在有必要時必須進(jìn)行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準(zhǔn)確、可靠的找出故障的原因，判斷故障性質(zhì)，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運(yùn)行。

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作者簡介：

孫開封（1990-），男，河南商丘，本科，助理工程師，項目總工程師，主要負(fù)責(zé)水電站機(jī)組安裝的技術(shù)質(zhì)量管理工作。