電力變壓器故障的問(wèn)題探索

江蘇省太湖地區(qū)水利工程管理處 徐克凡 陳佳惠 何 清

1 電力變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

根據(jù)工程的不同性質(zhì)，以及對(duì)于變壓器的不同需求選擇的變壓器種類(lèi)存在不同。在選擇變壓器的種類(lèi)時(shí)，要考慮到工程施工的實(shí)際情況以及對(duì)于變壓器的要求，包括不同的變壓器在不同的工作環(huán)境下能夠呈現(xiàn)的效果。對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展而言，電力系統(tǒng)的供應(yīng)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用，如果電力系統(tǒng)能夠持續(xù)有效的供應(yīng)，那么就能夠?yàn)槲覈?guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供保障。相反，如果電力系統(tǒng)無(wú)法有效地發(fā)揮作用，就會(huì)阻礙我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的進(jìn)程，對(duì)居民的生產(chǎn)生活造成不利影響。在電力系統(tǒng)應(yīng)用的過(guò)程中，對(duì)于變壓器通常使用油浸式電力變壓器，該種類(lèi)的變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。如果能夠充分的了解變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于結(jié)構(gòu)性能的充分分析，方便在發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)地對(duì)故障進(jìn)行檢修。因此，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)做好對(duì)于變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解工作[1]。

2 電力變壓器故障分類(lèi)

2.1 分接開(kāi)關(guān)故障

變壓器在使用的過(guò)程中產(chǎn)生故障的原因有多種，實(shí)踐分析發(fā)現(xiàn)，機(jī)械方面的故障是主要原因。對(duì)于故障產(chǎn)生原因的分析應(yīng)當(dāng)分為兩個(gè)方面：一方面在使用的過(guò)程中，有雜質(zhì)或者是受潮氣的影響，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的性能發(fā)生變化。變壓器內(nèi)部擁有絕緣性能，這是為了保護(hù)變壓器實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。但是，受到外界因素的影響，就會(huì)降低變壓器的性能，使得變壓器在現(xiàn)實(shí)中的安全生產(chǎn)受到影響。另一方面，如果發(fā)生短路，那么也有可能會(huì)造成這一問(wèn)題的出現(xiàn)。

2.2 絕緣故障

對(duì)變壓器的分析而言，實(shí)踐中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)絕緣故障的問(wèn)題，必須及時(shí)解決這一問(wèn)題，避免造成經(jīng)濟(jì)損失，因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行提前預(yù)防工作和及時(shí)的維修養(yǎng)護(hù)管理工作。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，如果出現(xiàn)這些問(wèn)題就會(huì)直接反映到生產(chǎn)實(shí)踐中，工作人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)地進(jìn)行管理工作，同時(shí)反映到上級(jí)。

2.3 鐵芯故障

在正常運(yùn)行的過(guò)程中，鐵芯對(duì)于地面而言，通過(guò)一面的接觸能夠保持正常運(yùn)行。在非正常運(yùn)行狀態(tài)下鐵芯的雙面都會(huì)與地面接觸，如果發(fā)生這種現(xiàn)象，那么就會(huì)導(dǎo)致局部溫度升高。如果溫度及時(shí)下降，那么就能夠保持正常運(yùn)行。相反，如果溫度沒(méi)有及時(shí)下降，就會(huì)使得絕緣紙加速老化，導(dǎo)致變壓器無(wú)法正常運(yùn)行。因此，必須進(jìn)行分析和維護(hù)，避免故障的產(chǎn)生[2]。

2.4 放電故障

2.4.1 受潮

如果變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中，內(nèi)部受到水分的干擾，那么就會(huì)產(chǎn)生放電故障。進(jìn)一步解釋?zhuān)绻娏ψ儔浩髋c水反應(yīng)就會(huì)產(chǎn)生大量的氧氣，導(dǎo)致變壓器無(wú)法正常運(yùn)行產(chǎn)生放電障礙，因此應(yīng)當(dāng)解決這些問(wèn)題。

2.4.2 電弧放電

電弧放電又稱(chēng)高能放電，如果發(fā)生該故障，那么就會(huì)產(chǎn)生較多的甲烷和乙烯。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生這些氣體就會(huì)導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的金屬材料受到影響，可能會(huì)融化或者產(chǎn)生斷裂等現(xiàn)象。不僅如此，可能還會(huì)導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行遭受到影響。設(shè)備大多是由金屬材料制成的，因此變壓器內(nèi)部的變化，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生融化或產(chǎn)生斷裂[3]。

2.4.3 火花放電

火花放電相對(duì)危害較小。與上述兩項(xiàng)內(nèi)容而言，該故障對(duì)于設(shè)備造成的損傷較小。

2.4.4 過(guò)熱故障

變壓器過(guò)熱故障主要是由于系統(tǒng)內(nèi)部局部的溫度過(guò)大導(dǎo)致的，由于溫度過(guò)大出現(xiàn)熱應(yīng)力，一旦溫度超過(guò)預(yù)設(shè)允許值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備等危險(xiǎn)問(wèn)題。對(duì)于變壓器過(guò)熱故障分類(lèi)可以劃分為四類(lèi)，具體見(jiàn)表1。

表1 過(guò)熱故障分類(lèi)

3 措施

3.1 分接開(kāi)關(guān)故障處理

一方面應(yīng)進(jìn)行過(guò)渡電阻的處理工作。在對(duì)變壓器進(jìn)行日常化管理工作的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)將變壓器過(guò)渡電阻。對(duì)電阻的處理，包括對(duì)于原材料的處理工作查看原材料是否存在破損，是否存在松動(dòng)。如果發(fā)現(xiàn)變壓器存在問(wèn)題，要及時(shí)解決問(wèn)題，防止在運(yùn)行的過(guò)程中發(fā)生故障，造成經(jīng)濟(jì)損失[4]。同時(shí)，如果過(guò)渡電阻存在問(wèn)題，那么可能會(huì)導(dǎo)致變壓器的彈簧無(wú)法工作，繼而影響到變壓器的正常運(yùn)行。因此，要對(duì)變壓器進(jìn)行嚴(yán)格的維護(hù)檢修，為變壓器的正常運(yùn)行提供保障。

另一方面，應(yīng)當(dāng)對(duì)觸頭鍍層進(jìn)行處理。在變壓器運(yùn)行的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)檢查每一個(gè)觸頭是否良好，保障觸頭能夠有效的運(yùn)行。如果受到油污的影響，那么觸頭就會(huì)產(chǎn)生接觸不良，進(jìn)而引發(fā)分接開(kāi)關(guān)的故障問(wèn)題

再次，如果分接開(kāi)關(guān)連動(dòng)出現(xiàn)問(wèn)題，那么也會(huì)影響到變壓器的正常運(yùn)行。如果出現(xiàn)這些問(wèn)題，那么可能是順序開(kāi)關(guān)的動(dòng)作指令發(fā)生錯(cuò)誤，在檢查的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)調(diào)整順序，并對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的雜質(zhì)進(jìn)行清理工作。為將上述內(nèi)容減少在實(shí)踐中的發(fā)生概率，因此在對(duì)變壓器進(jìn)行日常化的維修養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)定位塊進(jìn)行日常化的檢查工作。在檢查的過(guò)程中，要對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)清潔，并及時(shí)調(diào)整各種松動(dòng)的零件。如果發(fā)現(xiàn)零件需要更換應(yīng)及時(shí)更換，減少變壓器在后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的各種問(wèn)題，為變壓器的正常運(yùn)行提供保障。

3.2 絕緣故障處理

為做好絕緣防御工作，防止變壓器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)將絕緣防御工作落實(shí)到以下幾個(gè)步驟當(dāng)中。

3.2.1 制造措施

在制造環(huán)節(jié)，要做好變壓器的絕緣故障預(yù)防工作，因此要實(shí)現(xiàn)對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均衡設(shè)計(jì)保障內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作磁場(chǎng)分布不均，而導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)絕緣故障。同時(shí)，由于變壓器可能會(huì)受到外界因素的影響，進(jìn)而發(fā)生故障，因此要確保內(nèi)部結(jié)構(gòu)的干燥性，防止由于變壓器與水分結(jié)合而產(chǎn)生的變壓器故障。在進(jìn)行生產(chǎn)制造的環(huán)節(jié)中，還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格要求真空注油的環(huán)節(jié)。

3.2.2 安裝措施

變壓器從出廠到進(jìn)行安裝的過(guò)程，過(guò)程會(huì)與大氣進(jìn)行接觸，而大氣中含有水分，可能會(huì)使得變壓器內(nèi)部潮濕，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行受到影響。因此，要及時(shí)進(jìn)行干燥工作和注油工作，防止變壓器的性能發(fā)生變化。

3.2.3 檢修措施

在對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部水分較多，那么明顯就是變壓器出現(xiàn)故障的原因。想要保證變壓器內(nèi)部的干燥性，就要使用上述提到的方法進(jìn)行水分的清除工作。在進(jìn)行檢修的過(guò)程中，要嚴(yán)格上述操作流程，清除變壓器內(nèi)的水分。如果變壓器受到水分的影響較大，那么在清除的過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，投入的精力就會(huì)較多。相反，如果變壓器受到水分的影響較小，那么所耗費(fèi)的時(shí)間就會(huì)相應(yīng)縮短，投入的精力也會(huì)相應(yīng)縮小。

3.3 鐵芯故障處理

解決該問(wèn)題可以使用串接限流電阻的方式進(jìn)行處理。同時(shí)，可以通過(guò)在主變鐵芯接地引下排處，安裝一限流電阻暫時(shí)解決這些問(wèn)題，但是這些方法并不能夠?qū)⑦@一問(wèn)題從根本上予以解決。因此，為了從根本上解決這一問(wèn)題應(yīng)當(dāng)使用沖擊放電法。

3.4 放電處理

3.4.1 防塵控制

變壓器在運(yùn)行的過(guò)程中，如果受到粉塵的影響，那么將會(huì)導(dǎo)致局部放電產(chǎn)生，因此做好放電處理工作，防止外界因素對(duì)變壓器的影響。一些生產(chǎn)廠家由于沒(méi)有意識(shí)到這些問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)備在出廠時(shí)就受到了灰塵的影響，在后續(xù)使用的過(guò)程中，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障，對(duì)生產(chǎn)發(fā)展造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失[5]。因此，在生產(chǎn)制造的過(guò)程中，廠商應(yīng)當(dāng)明確這些問(wèn)題，同時(shí)做好防范措施，在進(jìn)行生產(chǎn)制造的過(guò)程中，必須建立防塵廠房。

3.4.2 絕緣件集中加工

對(duì)于絕緣件的生產(chǎn)而言，在進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中，相較于對(duì)于灰塵的嚴(yán)格控制有過(guò)之而無(wú)不及。如果絕緣件受到粉塵的影響，那么必然會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。因此，在生產(chǎn)設(shè)備的過(guò)程中，必須嚴(yán)格把控絕緣件的集中加工處理工作。

3.5 嚴(yán)格控制硅鋼片的加工毛利

在生產(chǎn)變壓器的過(guò)程當(dāng)中，變壓器內(nèi)部的鐵芯片由于存在各種各樣的毛刺，因此會(huì)影響到變壓器的生產(chǎn)運(yùn)行。如果存在毛刺就會(huì)形成鐵片內(nèi)部的短路現(xiàn)象，有時(shí)會(huì)形成內(nèi)部環(huán)流。如果內(nèi)部鐵片較多，那么就會(huì)產(chǎn)生更大的空間損耗。此外，如果貼芯片在運(yùn)行的過(guò)程中，受到外界因素的影響，掉落在內(nèi)部空間中那么就會(huì)產(chǎn)生放電效應(yīng)。因此，必須嚴(yán)格控制加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺，防止在運(yùn)行過(guò)程中受到毛刺的影響造成各種各樣的損失。

3.6 引線采用冷壓端子

為了減少放電現(xiàn)象的產(chǎn)生，可以使用采引線冷壓端子形式實(shí)現(xiàn)對(duì)于局部放電的控制。在清理焊接部分時(shí)，要清理干凈焊接所產(chǎn)生的雜質(zhì)，所以在焊接邊緣區(qū)域應(yīng)當(dāng)使用能夠浸水的石棉繩。通過(guò)這些物質(zhì)能夠有效地隔絕水分對(duì)變壓器可能會(huì)造成的影響。在清理的過(guò)程中，可能會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的水分，如果水分與變壓器結(jié)合，就會(huì)造成不利影響。因此，可以通過(guò)事先放入石棉繩，減少水分可能會(huì)對(duì)變壓器產(chǎn)生的影響。

3.7 工藝改進(jìn)

在變壓器生產(chǎn)的過(guò)程中，對(duì)于端部出線結(jié)構(gòu)變壓器黨政的高壓線圈中的端部出現(xiàn)結(jié)構(gòu)電壓需要保持一致，但是針對(duì)不同電壓等級(jí)的變壓器真空注油真空度而言，需要按照電壓類(lèi)型做好真空度的確定，不同電壓等級(jí)下的變壓器產(chǎn)品真空度要求以及注油時(shí)間見(jiàn)表2。

表2 真空度與注油時(shí)間

在變壓器真空注油的過(guò)程中，要按照注油要求以及真空處理時(shí)間。注油環(huán)節(jié)首先排除氣泡，倘若存在氣泡時(shí)則放慢注油速度或是暫停注油，速度控制在6000L/h左右，油溫控制在45～55℃。對(duì)于大型電壓等級(jí)（550kV）則要控制注油真空度，使其控制133Pa以內(nèi)。

完成真空注油以后，按照從上到下的方式開(kāi)啟放氣塞充分放氣，同時(shí)連接系統(tǒng)管路。需要注意的是在濾油環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)控制出口油溫（45～55℃），同時(shí)觀察其流動(dòng)狀態(tài)是否均勻。最后在對(duì)循環(huán)后變壓器油工藝指標(biāo)進(jìn)行全面檢測(cè)，包含含氣量、介質(zhì)損耗因數(shù)、擊穿電壓、含水量等參數(shù)。在變壓器真空注油和熱循環(huán)處理后，能控制變壓器油內(nèi)氣泡，可以保證變壓器的油和絕緣件首先充分接觸，實(shí)現(xiàn)良好浸油，可以避免變壓器局部放電情況。

4 結(jié)語(yǔ)

總體而言，電力變壓器屬于系統(tǒng)性的一種結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題就會(huì)導(dǎo)致電壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)能力下降，會(huì)影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。因此，在電力變壓器故障處理階段，要了解電力變壓器故障發(fā)生的主要原因，然后根據(jù)原因?qū)ふ页隹茖W(xué)有效的處理技術(shù)，才能夠提高變壓器的運(yùn)行能力。