淺談礦用變壓器的運行方式及維護

海育旺

淺談礦用變壓器的運行方式及維護

海育旺①

(西山煤電集團物資供應公司)

介紹了變壓器的運行方式及在運行過程中出現的一些異常現象,分析了變壓器故障征兆異常現象發生的原因,提出了變壓器檢修與維護措施。

變壓器;運行方式;運行條件;運行維護;故障處理

1 變壓器的運行方式

變壓器的運行方式分兩種：額定運行方式和允許運行方式。額定運行是指額定容量下的運行。所謂額定容量是在銘牌上規定的冷卻方式,環境溫度和額定電壓、電流、頻率等條件下,變壓器輸出功率的能力。變壓器的額定容量和負荷能力是兩個不同的概念。實際上,在非額定條件下,變壓器在一定范圍內也允許運行,這便是允許運行方式。此時變壓器的輸出能力即為負荷能力。

2 變壓器允許運行方式的條件

1)上層油溫運行中,變壓器中的電能和磁能損耗都轉變為熱能,使各部分的溫度升高,變壓器的絕緣受熱逐漸失去其機械強度和絕緣能力。變壓器在運行中,是間接地限制頂層油溫來限制繞組最熱點溫度的,對自然油循環,繞組的平均溫度高于頂層油溫約10℃,為防止變壓器的絕緣劣化過速,規定頂層油溫不得超過95℃,這樣上層油溫不得經常超過85℃。對于經改進結構或改善冷卻方式的變壓器,應通過溫升試驗來確定其負荷能力;對于安裝地點的海拔高度和冷卻方式不同的變壓器,應按有關標準修正。

2)外施電壓。變壓器的空載損耗隨外施電壓的近似平方增減。在外施電壓不高于額定電壓的105%時,變壓器允許滿負荷運行。如果外施電壓過高,將使鐵心磁飽和,空載損耗將大幅度增加,此時必須控制負荷電流以降低負載損耗,或改變分接開關的位置以適應電網電壓的變化。如果電網電壓波動范圍較大,應采用有載調壓變壓器。

3)過負荷情況。變壓器允許在一定的條件下過負荷運行。變壓器的過負荷有正常過負荷與事故過負荷2種：正常過負荷是經常性的,可根據負荷曲線、冷卻介質及環境溫度、過負荷前所帶的負荷情況等因素來確定允許過負荷的時間;事故過負荷是短暫的,必須嚴格控制。

4)三相負荷不平衡程度。變壓器允許在非短路引起的三相負荷不對稱的情況下運行。若負荷電路中的負序電流值不超過正序電流值的5%,則認為三相電流是平衡的,此時允許滿負荷運行;否則應根據引起不對稱的原因適當降低變壓器的可用容量。對于Y0聯接的三相變壓器,其中性線流過的電流不允許超過繞組額定電流的25%。

5)負荷變化情況。變壓器在運行中負荷是經常變化的。高峰時可能過負荷,絕緣壽命損失將增加,而輕負荷時絕緣壽命損失將減少。允許的正常過負荷是按照全天輕、重負荷時兩者相互補償,不增加壽命損失來確定的。夏季油溫過高,絕緣壽命損失增加,而在冬季油溫降低,絕緣壽命損失減少,故當按年等值環境溫度運行時,變壓器的絕緣壽命損失冬季、夏季自然補償而不降低變壓器的正常使用壽命。在夏季,若變壓器的最高負荷低于額定容量,則每低1%可允許冬季過負荷1%,但以累計過負荷15%為限。變壓器在過負荷運行前,應投入全部工作冷卻器,必要時應投入備用冷卻器。如果事先不知道負荷率,則可按查出允許的過負荷倍數和允許的時間。

6)受潮：如有洪水,管道泄漏,頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。

7)沒有進行正確的維護保養。

3 變壓器運行中常見故障分析及處理措施

1)繞組的主絕緣和匝間絕緣故障。變壓器繞組的主絕緣和匝間絕緣是容易發生故障的部位。主要原因是：由于長期過負荷運行、或散熱條件差、或使用年限長,使變壓器繞組絕緣老化脆裂,抗電強度大大降低;變壓器多次受到短路沖擊,使繞組受力變形,隱藏著絕緣缺陷,一旦遇有電壓波動就有可能將絕緣擊穿;變壓器油中進水使絕緣強度大大降低而不能承受允許的電壓,造成絕緣擊穿;在高壓繞組加強段處或低壓繞組部位,由于絕緣膨脹,使油道阻塞,影響了散熱,使繞組絕緣由于過熱而老化,發生擊穿短路;由于防雷設施不完善,在大氣過電壓作用下,發生絕緣擊穿。

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2)變壓器套管故障。主要是套管閃絡和爆炸,變壓器高壓側一般使用電容套管,由于套管瓷質不良或者有砂眼和裂紋,套管密封不嚴,有漏油現象;套管積垢太多等都有可能造成閃絡和爆炸。

3)鐵心絕緣故障。變壓器鐵芯由硅鋼片疊裝而成,硅鋼片之間有絕緣漆膜。由于硅鋼片緊固不好,使漆膜破壞產生渦流而發生局部過熱。同理,夾緊鐵心的穿心螺絲、壓鐵等部件,若絕緣損壞也會發生過熱現象。此外,若變壓器內殘留有鐵屑或焊渣,使鐵芯兩點或多點接地,都會造成鐵芯故障。

4)分接開關故障。變壓器分接開關是變壓器常見故障之一。由于開關長時間靠壓力接觸,會出現彈簧壓力不足,使開關連接部分的有效接觸面積減小,以及接觸部分鍍銀層磨損脫落,引起分接開關在運行中發熱損壞。分接開關接觸不良,經受不住短路電流的沖擊造成分接開關燒壞而發生故障;在有載調壓的變壓器,分接開關的油箱與變壓器油箱一般是互不相通的。若分接開關油箱發生嚴重缺油,則分接開關在切換中會發生短路故障,使分接開關燒壞。

5)瓦斯保護故障。瓦斯保護是變壓器的主保護,輕瓦斯作用于信號,重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護動作的原因及處理辦法：

a)輕瓦斯保護動作后發出信號。其原因是：變壓器內部有輕微故障;變壓器內部存在空氣;二次回路故障等。運行人員應立即檢查,如未發現異常現象,應進行氣體取樣分析。b)瓦斯保護動作跳閘時,可能變壓器內部產生嚴重故障,引起油分解,分解出大量氣體,也可能是二次回路故障等。出現瓦斯保護動作跳閘,應先投備用變壓器,然后進行外部檢查。檢查油枕防爆門,各焊接縫是否裂開,變壓器外殼是否變形;最后檢查氣體的可燃性。

6)變壓器自動跳閘的處理。當變壓器各側斷路器自動跳閘后,首先將跳閘斷路器的控制開關操作至跳閘后的位置,并迅速投入備用變壓器,調整運行方式和負荷分配,維持運行系統和設備處于正常狀態。再檢查保護動作情況,進行外部檢查。經檢查不是內部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人員誤動作等引起的,則可不經內部檢查即可投入送電。如屬差動、重瓦斯、速斷等主保護動作,應對該保護范圍內的設備進行全部檢查。在未查清原因前,禁止將變壓器投入運行。

7)變壓器著火也是一種危險事故。由于變壓器套管的破損或閃絡,使油在油枕油壓的作用下流出,并在變壓器頂蓋上燃燒;變壓器內部發生故障,使油燃燒并使外殼破裂等。因變壓器有許多可燃物質,不及時處理可能引起爆炸或使火災擴大。發生這類事故時,變壓器保護動作使斷路器斷開。若因故斷路器未斷開,應手動立即斷開斷路器,拉開可能通向變壓器電源的隔離開關,并迅速投入備用變壓器,恢復供電,停止冷卻設備的運行,進行滅火。變壓器滅火時,最好用泡沫式滅火器或者干粉滅火器,必要時可用沙子滅火。

4 變壓器的正常運行的巡視

為了解變壓器的運行狀態,應定期檢查變壓器的運行情況,以便在變壓器有異常情況發生時能及早發現、及時處理。變壓器的巡視檢查項目有：1)檢查變壓器聲音是否正常。2)檢查油枕和充油套管的油位、油色是否正常,各部位有無滲漏油現象。3)變壓器的上層油溫是否正常。變壓器冷卻方式不同,其上層油溫也不同,但上層油溫不應超過規定值。運行人員巡視檢查時,除應注意上層油溫不超過規定值以外,還應根據當時的負荷情況、環境溫度及冷卻裝置投入情況,與以往數據進行比較,以判明溫度升高的原因。4)檢查變壓器套管是否清潔,有無破損、裂紋和放電痕跡。5)檢查引線接頭接觸是否良好。各引線接頭應無變色、無過熱、發紅等現象。接頭接觸處的示溫片應無溶化現象。用紅外線測溫儀測試,接觸處溫度不得超過70℃。6)檢查呼吸器是否正常完好,硅膠是否有變色現象,如果硅膠失效應及時更換。7)防爆隔膜應完好,無破裂。8)變壓器的冷卻器應運行正常。投入的冷卻器數目是否正確,油泵和風扇運行是否正常,有無異音,油流指示器是否指示在“流動位置”。9)檢查氣體繼電器。10)檢查變壓器鐵芯接地線和外殼接地線,接地應良好,無斷線。11)檢查調壓分接頭位置是否正確。12)天氣有變化時,應重點進行特殊檢查。大風時,檢查引線有無劇烈擺動,變壓器頂蓋、套管引線處應無雜物;大雪天,各部觸點在落雪后,不應立即融化或有放電現象;大霧天,各部有無火花放電現象等。

5 變壓器日常的維護工作

變壓器日常的維護工作包括：1)檢查套管和磁裙的清潔程度并及時清理,保持磁套管及絕緣子的清潔,防止發生閃絡。2)冷卻裝置運行時,應檢查冷卻器進、出油管的蝶閥在開啟位置;散熱器進風通暢,入口干凈無雜物;檢查潛油泵轉向正確,運行中無異音及明顯振動;風扇運轉正常;冷卻器控制箱內分路電源自動開關閉合良好,無振動及異常聲音;冷卻器無滲漏油現象。3)保證電氣連接的緊固可靠。4)定期檢查分接開關,并檢查觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉動靈活性及接觸的定位。5)每3年應對變壓器的線圈、套管以及避雷器進行檢測。6)每年檢查避雷器接地的可靠性,避雷器接地必須可靠,而引線應盡可能短。旱季應檢測接地電阻,其值不應超過5Ω。7)更換呼吸器的干燥劑和油浴用油。8)定期試驗消防設施。

6 變壓器工作中需要注意的問題

1)滲漏處理。變壓器的滲漏分油側滲漏和氣側滲漏兩種,通常所說的滲漏油,是油箱(或套管)內的油向大氣中滲漏,屬于油側滲漏;大氣向油箱或套管內滲漏,則為氣側滲漏。凡是充有油的部分,均可能發生油側滲漏。油側滲漏的特征是滲漏處出現殘油痕跡,污染變壓器的外觀形象。當滲漏處的油壓大于油溶液(污染了的油)的滲透壓時,大氣中的水分、氣體和其他雜質不能侵入油箱內部;當滲漏處的油壓小于油溶液的滲透壓時,發生分子間的互相滲透,大氣中的水分、氣體和其他雜質便可能侵入油箱內部。氣側滲漏發生在變壓器內存有氣體的部位,如高壓套管穿纜銅管的上端、安全氣道的油面以上部分,帶油運輸變壓器頂部留的氣腔,儲油柜油室的上部,強油循環的負壓區,套管儲油柜的上部。氣側滲漏的特點是由于存留氣體的熱脹冷縮,在滲漏處進行“呼吸”。在吸進大氣時把大氣中的水分、氣體和其他雜質吸進油箱或套管的內部。特別是雨雪天氣,一次就可能吸進許多水分,引起絕緣局部受潮,使絕緣的耐壓強度下降,導致擊穿放電。由于氣體滲漏不像滲漏油那樣留有痕跡,肉眼不能發現,所以引發事故的幾率很大,后果特別嚴重。變壓器或套管的油紙絕緣,是被密封后與大氣隔離的絕緣。由于“它的電氣強度和大氣條件無關”,所以屬于“內部絕緣”。當發生氣側滲漏或油側滲漏,其電氣強度和大氣條件有關。因此變壓器或套管的滲漏,是對內部絕緣的一種破壞。滲漏引起的絕緣強度下降,甚至喪失,則是對內部絕緣更為嚴重的破壞。

2)膠袋密封油枕的維護。為了減緩變壓器油的氧化,在油枕的油面上放置一個隔膜或膠囊(又稱膠袋),膠囊的上口與大氣相通,而使油枕的油面與大氣完全隔離,膠囊的體積隨油溫的變化增大或減小。在油枕加油時,應盡量將膠囊外面與油枕內壁間的空氣排盡,否則,會造成假油位及瓦斯繼電器動作,故應全密封加油。油枕加油時,應注意油量及進油速度要適當,防止油速太快,油量過多時,可能造成防爆管噴油,壓力釋放器發信號或噴油。

3)凈油器的運行維護。在變壓器箱殼的上部和下部,各有一個法蘭接口,在此兩法蘭接口之間裝有一個盛滿硅膠或活性氧化鋁的金屬桶。其維護工作主要有：變壓器運行時,檢查凈油器上下閥門在開啟位置,保持油在其間的通暢流動。凈油器內的硅膠較長時間使用后應進行更換,換上合格的硅膠。凈油器投入運行時,先打開下部閥門,使油充滿凈油器,并打開凈油器上部排氣小閥,使其內空氣排出,當小閥門溢油時,即可關閉小閥門,然后打開凈油器上閥門。

7 結 語

變壓器能否正常運行不但取決于變壓器結構設計和制造工藝,而且與日常的運行、維護管理等方面有很大關系,變壓器故障對電網系統的運行危害極大,為避免事故的發生,應加強日常運行巡視管理和制訂有效的維護措施,以保證變壓器的安全穩定運行。

TD612

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1672-0652(2010)增刊 -0035-03

海育旺 男 1978年出生 1999年畢業于山西省煤校 助理工程師 太原 030053

2010-04-17