電力變壓器異常情況簡析與維護(hù)

左學(xué)奎

（重慶永榮長河煤電有限公司，重慶 400900）

1 正確解讀變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)的意義

由于環(huán)境條件和電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的變化，變壓器在日常運(yùn)行中會出現(xiàn)各類異常情況。為維持變壓器正常運(yùn)行，對運(yùn)行中的參數(shù)變化做出正確分析和判斷，并及時準(zhǔn)確地處理所出現(xiàn)的異常情況就顯得尤其重要。正確解讀變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)，對增強(qiáng)變壓器運(yùn)行可靠性和延長其使用壽命至關(guān)重要。

在日常檢查和周期性測試中獲取的數(shù)據(jù)可以客觀真實(shí)地反映變壓器的運(yùn)行狀況。通過仔細(xì)核查變壓器運(yùn)行維護(hù)記錄，就能洞悉其運(yùn)行狀態(tài)的變化趨勢，將有助于維護(hù)工作的順利開展。通過及時更換問題部件或調(diào)整運(yùn)行工況，就能減少變壓器故障數(shù)次，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，防止事故發(fā)生，避免突發(fā)事故帶來的各類經(jīng)濟(jì)損失甚至是人身傷害。如遇變壓器已經(jīng)發(fā)生事故，能根據(jù)事故現(xiàn)象，正確判斷事故原因和性質(zhì)，以便正確處理事故，防止事故擴(kuò)大。下面將從聲響、箱體溫度、油位及油溫4方面闡述變壓器的異常情況及其維護(hù)工作。

2 變壓器運(yùn)行中的異常情況判定及維護(hù)

2.1 聲響

不管是干式還是油浸式變壓器，其運(yùn)行中均有均勻的嗡嗡電磁聲響。聲響的大小取決于變壓器采用的材質(zhì)和初級繞組中的電壓和匝數(shù)的比率（或者是負(fù)載電流的變形程度）。同時在某種程度上也取決于鐵芯和線圈纏繞的緊密程度以及外部箱體的結(jié)構(gòu)。

如果變壓器聲響的變化不是由負(fù)載變化導(dǎo)致的，首先需要檢查的是輸入和輸出電壓的變化情況，因?yàn)檫@兩個電壓的變化將直接導(dǎo)致聲響的變化。如果電壓變高，其聲響也會變高。

如果發(fā)生了電壓升高的情況，首先需要檢查電壓是否在變壓器銘牌額定的抽頭電壓范圍之內(nèi)。電壓持續(xù)超過抽頭電壓5%，變壓器處于過勵狀態(tài)，必須停運(yùn)且重新選擇抽頭。按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的變壓器可以在高于5%的過壓狀態(tài)下運(yùn)行，但是其聲響將明顯增大。

如果電壓值在額定范圍之內(nèi)，變壓器聲響的變化又不可解釋，則有可能存在內(nèi)部繞組短路導(dǎo)致初級繞組中的匝數(shù)變少的情況，這將導(dǎo)致有效匝數(shù)減少，從而提高了每一匝的電壓和聲響。如遇電磁聲不均勻，則有可能是鐵芯的穿心螺栓松動，應(yīng)立即將該變壓器停運(yùn)進(jìn)行可用性檢查。對于油浸式變壓器，如果可用性檢查不是必須的并且其不可替換，可以提取變壓器持續(xù)30天的油中溶解氣體檢測直到確定是否是內(nèi)部繞組故障。

聲響增大也可能是由諧波導(dǎo)致負(fù)載電流變形引起的。因此，也必須對所有負(fù)載進(jìn)行檢查。在日常工作中，常常發(fā)現(xiàn)由于負(fù)載的隱形故障導(dǎo)致變壓器負(fù)載電流變形情況。帶有大量諧波負(fù)載電流，會導(dǎo)致磁芯或繞組中的溫度超過設(shè)計(jì)范圍。如果發(fā)現(xiàn)存在諧波導(dǎo)致聲響增大的情況，必須采取措施減少變壓器負(fù)載。

2.2 箱體溫度

對于油浸式或全封閉的干式變壓器而言，需要注意變壓器箱體溫度的變化。如果接頭出現(xiàn)了斷裂或短路，將會導(dǎo)致箱體溫度升高而出現(xiàn)油漆變色甚至是出現(xiàn)氣泡。這樣的故障將使得電流路徑發(fā)生變化，導(dǎo)致在箱體帶電。當(dāng)出現(xiàn)箱體發(fā)燙的情況，首先必須立刻停止變壓器運(yùn)行，并且進(jìn)行電氣測試，包括繞組阻值和阻抗。

對于油浸式變壓器而言，還可以進(jìn)行油中溶解氣體的檢測。如果出現(xiàn)持續(xù)發(fā)燙現(xiàn)象或者油中溶解氣體的分析顯示可燃?xì)怏w過限，則必須進(jìn)行內(nèi)部檢查以排除故障。如果發(fā)現(xiàn)其中的油已經(jīng)變色渾濁到無法看清內(nèi)部零件的程度，則變壓器必須停運(yùn)進(jìn)行進(jìn)一步的檢查。

2.3 油位

對于油浸式變壓器而言，油位隨著上層油溫的變化而發(fā)生改變。如出現(xiàn)油位變化與上層油溫變化不一致的現(xiàn)象，需要檢查是否漏油。如果不存在漏油情況，則可以在更換變壓器油的時候檢查一下油位計(jì)量儀是否工作正常。

油位必須位于變壓器規(guī)定的下限和上限之間，如果油位計(jì)顯示出現(xiàn)油位異常情況，則必須按照操作手冊的規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，并盡快進(jìn)行油位檢查。如果油位持續(xù)低于最低下限，變壓器必須停止運(yùn)行，檢查保證所有部件都沒有暴露在空氣中。由于補(bǔ)充變壓器油的方法千差萬別，加油的時候必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行。

2.4 油溫

變壓器在運(yùn)行中，由于存在銅損和鐵損，這些損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑥亩棺儔浩鞯蔫F芯和繞組發(fā)熱，使整臺設(shè)備發(fā)熱。對于油浸式自然空氣冷卻的電力變壓器來說，鐵芯和繞組產(chǎn)生的熱量一部分使自身溫度升高，其余部分則傳遞給變壓器油，再由變壓油傳遞到油箱和散熱器向四周空氣散熱，空氣介質(zhì)溫度與變壓器溫度溫差愈大，向外散熱就愈快，最后達(dá)到熱穩(wěn)定。規(guī)程規(guī)定油浸式變壓器頂層油溫一般不超過表1規(guī)定（制造廠有規(guī)定的按制造廠規(guī)定）。當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度較低時，頂層油溫也相應(yīng)降低。自然冷卻變壓器一般不宜經(jīng)常超過85℃。

表1 油浸變壓器頂層油溫一般規(guī)定值

變壓器長期超溫運(yùn)行，則會使變壓器絕緣老化，溫度愈高，老化得愈快，當(dāng)絕緣老化到一定程度時，由于在運(yùn)行中受到振動會使絕緣層破壞，便很容易被高電壓擊穿而造成故障。因而過高的運(yùn)行溫度表明其鐵芯和繞組部件本身存在故障，或者是鐵芯和繞組部件與空氣的熱交換出了故障。絕大多數(shù)油浸式變壓器的工作溫度為高于環(huán)境溫度55～65℃，這個工作溫度指的是繞組的溫度。由于繞組溫度不方便測量，計(jì)量器上測量溫度指的是上層油溫或者是模擬的繞組溫度。

值得注意的是，銘牌上標(biāo)注的溫升并不是變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時溫度計(jì)顯示的溫度。它們之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系比較復(fù)雜，但是在變壓器運(yùn)行正常情況下，它們之間存在近似的關(guān)聯(lián)。由于設(shè)計(jì)的不同，上層油溫和繞組溫度的關(guān)系各不相同，但通常情況下，上層油溫比繞組的溫度低5～10℃，測量出來的溫度減去環(huán)境溫度就是銘牌上標(biāo)注的正常的溫度范圍。

另一個困擾溫度分析的問題是存在于負(fù)載變化、環(huán)境溫度變化和變壓器溫度變化之間的延時滯后。特別是使用環(huán)境條件差的企業(yè)（如礦山井下作業(yè)）的日常工作中，這種延時可以長達(dá)4 h以上。因此，必須同時比較以上3方面的因素，并且假設(shè)3個因素的變化是同時產(chǎn)生的。

減去環(huán)境溫度后，如果溫度在相同負(fù)載的情況下增加，變壓器內(nèi)部就有可能發(fā)生了故障，這就必須進(jìn)行一系列的可用性檢查，包括繞組阻值檢測和油中的氣體檢測。

3 結(jié)語

企業(yè)在電力系統(tǒng)管理工作中都將變壓器穩(wěn)定運(yùn)行和延長變壓器使用壽命作為日常工作要點(diǎn)和重點(diǎn)研究的課題。本文從聲響、箱體溫度、油位及油溫等方面對變壓器運(yùn)行中異常情況判定以及維護(hù)進(jìn)行了探討，做好這幾方面的巡檢工作并對異常情況及時處理，可大大降低變壓器停機(jī)率，減少由此帶來的各種損失。

［1］趙靜月.變壓器制造工藝［M］.北京：中國電力出版社，2009

［2］變壓器制造技術(shù)叢書編審委員會.變壓器繞組制造工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

［3］魏春華.變壓器鐵心制造工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999

［4］熊觀銀.變壓器油箱制造工藝［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004

［5］DL/T1102—2009 配電變壓器運(yùn)行規(guī)程［S］