大型電力變壓器常見(jiàn)故障預(yù)防及處理

萬(wàn)新兵

(華能大壩發(fā)電有限責(zé)任公司，寧夏 青銅峽 751607)

作為電力系統(tǒng)中最主要的設(shè)備之一，變壓器對(duì)電能經(jīng)濟(jì)傳輸和靈活調(diào)配具有十分重要的作用，其穩(wěn)定可靠運(yùn)行是維系電網(wǎng)不間斷供電的基本保證。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，大型電力變壓器已廣泛使用，變壓器的異常和故障若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，將嚴(yán)重危及電力系統(tǒng)的安全，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。

1 變壓器內(nèi)部異常聲響

變壓器正常運(yùn)行時(shí)，一般會(huì)發(fā)出均勻的“嗡嗡”電磁聲。若響聲異常或特別大，則說(shuō)明變壓器運(yùn)行不正常或有內(nèi)部故障，應(yīng)立即進(jìn)行檢查判斷。

1.1 原因分析

(1)嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷使變壓器內(nèi)部發(fā)出沉重的“嗡嗡”聲。

(2)由于內(nèi)部接觸不良或有地方被擊穿而發(fā)生放電，使變壓器內(nèi)部發(fā)出“吱吱”或“劈啪”的放電聲。

(3)由于變壓器頂蓋連接螺栓等個(gè)別零件松動(dòng)，變壓器鐵芯未夾緊，造成硅鋼片震動(dòng)，從而發(fā)出強(qiáng)烈噪聲。此外，鐵芯兩側(cè)硅鋼片未夾緊也會(huì)發(fā)出異常聲響。

(4)電網(wǎng)中有接地故障或短路故障時(shí)，繞組中流過(guò)的電流過(guò)大會(huì)發(fā)出強(qiáng)烈的噪音。

(5)變壓器接有大型動(dòng)力設(shè)備或能產(chǎn)生諧波電流的設(shè)備時(shí)，大型動(dòng)力設(shè)備啟動(dòng)或產(chǎn)生諧波的設(shè)備運(yùn)行時(shí)都可能導(dǎo)致變壓器發(fā)出“哇哇”聲。

(6)由于變壓器鐵芯諧振，變壓器發(fā)出忽粗忽細(xì)的異常聲響。

(7)變壓器原邊電壓過(guò)高或不平衡可能導(dǎo)致其發(fā)出異常聲響。

(8)由于存在過(guò)電壓，繞組或引出線對(duì)外殼放電或鐵芯接地線斷開，使鐵芯對(duì)外殼放電，導(dǎo)致變壓器發(fā)出放電聲。

1.2 處理方法

(1)準(zhǔn)確判斷原因。

(2)對(duì)于由過(guò)負(fù)荷或外部原因引起的異常聲響，應(yīng)著重監(jiān)控負(fù)荷，使其不超過(guò)變壓器允許過(guò)負(fù)荷能力，同時(shí)注意油溫和油位的變化，特別要注意接頭處應(yīng)接觸良好，無(wú)火花放電現(xiàn)象。

(3)若變壓器油擊穿或零件松動(dòng)，應(yīng)停電處理。

2 變壓器油位過(guò)高或過(guò)低

正常運(yùn)行時(shí)，變壓器的油位會(huì)隨著油溫的變化而發(fā)生變化。在不正常情況下，由于漏油、油標(biāo)管堵塞等，也會(huì)導(dǎo)致變壓器油位發(fā)生變化。

2.1 原因分析

2.1.1 油位過(guò)高

(1)變壓器長(zhǎng)時(shí)間或嚴(yán)重超負(fù)荷運(yùn)行。

(2)環(huán)境溫度過(guò)高。

(3)冷卻器運(yùn)行故障。

2.1.2 油位過(guò)低

(1)環(huán)境溫度過(guò)低。

(2)變壓器密封不好，發(fā)生漏油。

2.2 處理方法

(1)若變壓器油位過(guò)高，將造成溢油，使變壓器表面臟污。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油位過(guò)高時(shí)，應(yīng)適量放油。

(2)若變壓器油位過(guò)低，則可能造成氣體繼電器誤動(dòng)作，還可能使變壓器內(nèi)部乃至線圈外露，導(dǎo)致內(nèi)部放電；同時(shí)使變壓器內(nèi)油與空氣的接觸面增大，加速油的氧化，使油質(zhì)變壞。因此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)油位過(guò)低時(shí)，可適當(dāng)關(guān)閉散熱器并及時(shí)補(bǔ)油。若變壓器缺油是由漏油造成的，應(yīng)立即查找泄漏點(diǎn)并及時(shí)堵漏；大量漏油時(shí)，應(yīng)申請(qǐng)停電檢修，此時(shí)瓦斯保護(hù)不得退出運(yùn)行。

(3)若油位固定不變或變化規(guī)律與油溫變化不一致，則可能是假油位。假油位一般是由油標(biāo)管、呼吸器或防爆管通氣管堵塞造成的。發(fā)生假油位故障時(shí)，應(yīng)重設(shè)瓦斯改投信號(hào)，防止誤跳閘。

3 油溫突然升高

油浸式電力變壓器采用的絕緣紙、木材、棉紗均為A級(jí)絕緣材料。A級(jí)絕緣材料的最高工作溫度不得超過(guò)150 ℃，因此，變壓器發(fā)熱元件溫度不得超過(guò)105 ℃，繞組溫升不得超過(guò)65 ℃，鐵芯表面溫升不得超過(guò)70 ℃，油箱上層油溫不得超過(guò)95 ℃。為減緩變壓器油變質(zhì)，上層油溫不宜超過(guò)85 ℃。對(duì)于大型變壓器，采用強(qiáng)油風(fēng)冷(或水冷)，正常運(yùn)行中上層油溫不得超過(guò)75 ℃。若運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)變壓器油溫過(guò)高或突升，應(yīng)及時(shí)處理。若環(huán)境溫度、負(fù)荷電流和電壓未發(fā)生變化，運(yùn)行中變壓器油溫突然升高，其原因及處理方法如下。

3.1 變壓器繞組匝間短路或?qū)娱g短路

當(dāng)變壓器繞組匝間短路或?qū)娱g短路時(shí)，會(huì)使油溫上升，導(dǎo)致變壓器油溫升高。其判斷方法如下：

(1)根據(jù)變壓器的聲音進(jìn)行初步判斷，有時(shí)發(fā)生“咕嚕咕嚕”的聲音；

(2)取油樣化驗(yàn)，檢查絕緣油是否變壞；

(3)檢查瓦斯繼電器的輕瓦斯是否動(dòng)作發(fā)信號(hào)、重瓦斯是否動(dòng)作造成跳閘；

(4)停電后測(cè)量繞組直流電阻以便作進(jìn)一步判斷。若確定為變壓器繞組匝間短路或?qū)娱g短路，應(yīng)進(jìn)行大修。

3.2 變壓器分接開關(guān)接觸不良

變壓器分接開關(guān)接觸不良時(shí)，會(huì)使接觸電阻過(guò)大而發(fā)熱或局部放電，導(dǎo)致變壓器油溫升高，其判斷方法如下：

(1)觀察負(fù)荷是否隨溫度升高而增大；

(2)檢查氣體繼電器，觀察輕瓦斯是否頻繁動(dòng)作發(fā)出信號(hào)；

(3)取油樣化驗(yàn)，檢查絕緣油是否變壞，閃點(diǎn)是否下降；

(4)停電后測(cè)量高壓繞組的直流電阻值，分析是否發(fā)生變化。若確定為變壓器分接開關(guān)接觸不良，應(yīng)修理分接開關(guān)；若確定為分接開關(guān)未就位，應(yīng)及時(shí)使其就位。

3.3 變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺桿絕緣損壞

變壓器鐵芯片間絕緣損壞或壓緊螺桿絕緣損壞時(shí)，會(huì)造成鐵心短路，進(jìn)而使渦流損失增大，導(dǎo)致變壓器溫度升高。其判斷方法如下：

(1)檢查瓦斯繼電器，觀察輕瓦斯是否頻繁動(dòng)作發(fā)信號(hào)、是否導(dǎo)致重瓦斯動(dòng)作；

(2)取油樣化驗(yàn)，檢查絕緣油是否變壞，觀察閃點(diǎn)是否下降。若確定變壓器鐵芯短路，應(yīng)吊芯檢查并處理。

3.4 變壓器負(fù)荷過(guò)大且延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡或電壓偏高

變壓器負(fù)荷過(guò)大且延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡或電壓偏高時(shí)，將導(dǎo)致變壓器溫度升高。其判斷方法如下：

(1)根據(jù)變壓器的聲音和儀表指示判斷是過(guò)負(fù)荷還是三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡；

(2)若變壓器過(guò)負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況減小負(fù)荷，并將冷卻器全部投入運(yùn)行；

(3)若電壓過(guò)高導(dǎo)致發(fā)熱增大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低原邊電壓(可降低發(fā)電機(jī)無(wú)功出力或減少無(wú)功補(bǔ)償)，對(duì)于帶有有載調(diào)壓的變壓器可適當(dāng)降低檔位和電壓運(yùn)行。

3.5 冷卻器故障

冷卻器故障會(huì)使變壓器冷卻條件惡化，造成溫度突然升高。其判斷方法如下：

(1)立即就地檢查冷卻器運(yùn)行情況。若冷卻器全停，在查明原因并實(shí)施解決措施后，立即將其投入運(yùn)行。

(2)若原因復(fù)雜、一時(shí)不能查清時(shí)，可適當(dāng)降低變壓器負(fù)荷，采取臨時(shí)冷卻方式，通知檢修人員搶修冷卻器后運(yùn)行。

(3)加強(qiáng)對(duì)變壓器各部分溫度及溫升的監(jiān)控。有備用變壓器時(shí)應(yīng)投備用變壓器；上層油溫達(dá)到高限值且冷卻器未投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)立即停電處理。

4 變壓器鐘罩螺栓過(guò)熱

當(dāng)變壓器鐘罩螺栓過(guò)熱時(shí)，若不及時(shí)有效地消除，將會(huì)造成主變壓器油箱密封橡膠墊局部快速劣化而漏油，甚至迫使變壓器停電檢修。

4.1 原因分析

(1)螺栓安裝不緊，螺栓與法蘭因污垢而接觸不良，引起變壓器漏磁，從而在螺栓上產(chǎn)生渦流導(dǎo)致過(guò)熱。

(2)運(yùn)行中的變壓器漏磁在變壓器鐘罩表面感應(yīng)出較大的電流，此電流通過(guò)變壓器鐘罩螺栓、接地扁鐵等泄放到大地。當(dāng)泄放電流過(guò)大時(shí)，會(huì)引起螺栓過(guò)熱。

4.2 處理方法

(1)對(duì)發(fā)熱嚴(yán)重的螺栓采用外跨接短路環(huán)的辦法進(jìn)行處理，以增加螺栓的受熱面，并起到較好的分流效果。

(2)對(duì)其他與法蘭接觸狀況較差的螺栓進(jìn)行清污，并涂抹增加導(dǎo)電性和防止氧化的電力脂后重新緊固。

(3)在變壓器大修時(shí)，應(yīng)盡量使各螺栓的緊固力相同，并考慮在油箱沿內(nèi)側(cè)增設(shè)屏蔽層，以隔斷漏磁路徑。

5 冷卻器全停

大型變壓器因容量大、參數(shù)高而導(dǎo)致發(fā)熱量特別大，為保證安全運(yùn)行，變壓器裝設(shè)了強(qiáng)迫油風(fēng)冷或強(qiáng)迫油水冷裝置，以加強(qiáng)冷卻效果。一旦冷卻器全停，變壓器冷卻條件惡化，油溫會(huì)很快上升至最高限定值，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞或通風(fēng)保護(hù)動(dòng)作跳閘，使用戶供電中斷。

5.1 原因分析

(1)冷卻器控制柜密封不好，沙塵進(jìn)入到繼電器內(nèi)部，造成控制回路工作不正常。當(dāng)1路工作電源發(fā)生故障失電后，2路工作電源不聯(lián)投，造成冷卻器失電全停。

(2)沒(méi)有完善的設(shè)備定期輪換制度，冷卻器出現(xiàn)1路(2路)電源帶1路(2路)電源接觸器長(zhǎng)期運(yùn)行，從而導(dǎo)致設(shè)備因發(fā)熱、疲勞而發(fā)生故障。同時(shí)，2路(1路)電源接觸器因長(zhǎng)時(shí)間備用，沙塵進(jìn)入接觸器內(nèi)部附著在接觸器觸頭表面，造成聯(lián)投成功率大幅下降。

(3)冬季氣溫低，導(dǎo)致變壓器油溫低、黏度增大，易引起冷卻器油泵熱偶動(dòng)作，造成冷卻器停運(yùn)。

5.2 處理方法

(1)在冷卻器控制柜的前后門的四邊貼密封條，以提高控制柜的密封性。值班人員每次巡檢后應(yīng)及時(shí)將柜門關(guān)好，并定期進(jìn)行清灰。

(2)制定明確的設(shè)備輪換制度，每月對(duì)冷卻器2路工作電源定期切換1次。

(3)冬季運(yùn)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣溫和變壓器的油溫情況，適當(dāng)減少運(yùn)行冷卻器的組數(shù)，將變壓器油溫控制在15 ℃以上。