馬騰 閆飛

摘 要：變電站變壓器安全運(yùn)行管理是電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的重要基礎(chǔ)，是提升電網(wǎng)管理科學(xué)化水平的可行方法，也是電力設(shè)備及生產(chǎn)未來(lái)發(fā)展的主要方向之一。文章介紹了變壓器常見(jiàn)故障的狀態(tài)量，包括聲音異常、油面異常、三相電壓失衡等，從多個(gè)方面解讀出現(xiàn)故障問(wèn)題的成因，以提升變壓器安全運(yùn)行水平為目標(biāo)，探究幾點(diǎn)可行方法，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：變電站;變壓器;安全運(yùn)行;故障分析;措施探究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM732文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-1064（2021）06-025-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.012

隨著我國(guó)電力工業(yè)建設(shè)規(guī)模不斷拓展，智能變電站成為我國(guó)電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的重要趨向之一。很多變電站應(yīng)用了單臺(tái)大容量變壓器，比如，銀川東750kV采用了單向相、三相容量，分別達(dá)到700MVA、2100MVA的變壓器，成為電力系統(tǒng)內(nèi)的重要設(shè)備類(lèi)型，其作用不僅是承擔(dān)750kV電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換、配置與傳輸電能資源，而且提供優(yōu)質(zhì)電能電力服務(wù)。但是，受到主客觀(guān)因素的影響，變壓器在運(yùn)行階段出現(xiàn)故障問(wèn)題在所難免，相關(guān)部門(mén)應(yīng)主動(dòng)落實(shí)責(zé)任，加強(qiáng)變壓器安全運(yùn)行管理，及時(shí)解除故障問(wèn)題。

1 變壓器常見(jiàn)故障的狀態(tài)量

1.1 聲音異常

變壓器通電后，因勵(lì)磁電流及磁力線(xiàn)出現(xiàn)一定改變，導(dǎo)致鐵芯、繞組振動(dòng)，對(duì)外發(fā)出持續(xù)平穩(wěn)的“嗡嗡”聲，被稱(chēng)為交流聲。當(dāng)啟動(dòng)大容量動(dòng)力裝置時(shí)，負(fù)荷波動(dòng)性較大，增大了變壓器的聲響。電弧爐、整流器等負(fù)荷作用在變壓器時(shí)，因形成了諧波分量，造成變壓器聲音增大。一些內(nèi)置零部件松動(dòng)時(shí)，會(huì)使變壓器形成劇烈且不均勻的“噪聲”。

1.2 油面異常

當(dāng)溫度升高而導(dǎo)致油面高出規(guī)定時(shí)，應(yīng)盡早放油，使油面保持適當(dāng)高度，以規(guī)避外溢問(wèn)題。油面降低通常是由容器滲漏油或氣溫明顯降低收縮造成的。如果確定原因是前者，可以在停電狀態(tài)下進(jìn)行檢修;如果原因是后者，則要及時(shí)加油[1]。

1.3 三相電壓失衡

中性點(diǎn)位置發(fā)生偏移，最后導(dǎo)致三相電壓失衡。電力系統(tǒng)營(yíng)運(yùn)階段突發(fā)鐵磁諧振情況，繞組局部出現(xiàn)匝間和層間短路等，都是這種故障問(wèn)題的誘因。

2 變壓器故障的原因分析

2.1 制造工藝與運(yùn)維管理的缺陷

設(shè)計(jì)欠缺合理性，例如選擇劣質(zhì)材料，沒(méi)有進(jìn)行精細(xì)加工，安裝過(guò)程不規(guī)范等檢修水平不夠等，很可能造成變壓器故障修復(fù)不到位，加速其老化進(jìn)程。變電站內(nèi)變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中，受熱、電、機(jī)械應(yīng)力與環(huán)境客觀(guān)因素等因素的影響，會(huì)出現(xiàn)部分不可逆的改變，造成絕緣老化。當(dāng)設(shè)備突發(fā)異常狀況時(shí)，絕緣老化進(jìn)度加速，在短時(shí)間內(nèi)便會(huì)出現(xiàn)故障[2]。

2.2 絕緣故障

變壓器內(nèi)部絕緣質(zhì)量是影響其運(yùn)行安全性、可靠性的主要因素之一。絕緣失效的表現(xiàn)主要有絕緣破損、介電過(guò)度損耗等。針對(duì)絕緣介質(zhì)損害形成的超重問(wèn)題，其基本不會(huì)干擾變壓器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。但當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，可能會(huì)造成局部放電或輕度過(guò)熱，以致局部短路，故障進(jìn)一步蔓延會(huì)損害繞組絕緣部件，比如硬質(zhì)合金。

2.3 分接開(kāi)關(guān)故障

分接開(kāi)關(guān)內(nèi)部驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，頻繁進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作，一旦發(fā)生故障問(wèn)題將直接影響變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。在高溫絕緣油的影響下，分接開(kāi)關(guān)表面容易氧化，形成氧化膜。在這樣的工況下，電阻之間的接觸面積擴(kuò)增，高溫條件會(huì)造成接觸不良、接觸式燃燒等。齒輪局部破損等其失效的主要表現(xiàn)形式。

3 750kV變電站變壓器安全運(yùn)行措施

3.1 科學(xué)落實(shí)常規(guī)檢查

3.1.1 常規(guī)外部檢查

常規(guī)外部檢查對(duì)象主要有變壓器的油枕、潛油泵、調(diào)壓分接頭油箱、閥門(mén)聯(lián)通管等位置是否出現(xiàn)滲油、漏油、油位與油色異常;變壓器套管外部的潔凈度、是否出現(xiàn)破損與裂紋、是否有放電及其他現(xiàn)象;變壓器各位置油溫是否處于正常范圍中，不同散熱器溫度是否實(shí)現(xiàn)了均勻;變壓器是否出現(xiàn)了“嗡嗡”聲及其他新的音調(diào);各個(gè)導(dǎo)線(xiàn)銜接位置是否有個(gè)別電纜頭出現(xiàn)發(fā)熱、變色外皮掉落及局部滲油等情況[3]。

3.1.2 惡劣天氣條件下的特殊檢查項(xiàng)目

惡劣天氣條件下的特殊檢查項(xiàng)目主要指在大風(fēng)天氣下，檢查是否有引線(xiàn)嚴(yán)重?cái)[動(dòng)和松脫現(xiàn)象，頂部、套管及匯流排理應(yīng)沒(méi)有吸附風(fēng)吹落物;雷雨天氣過(guò)后，檢查各位置放電是否形成痕跡，引線(xiàn)連接位置是否有水汽形成，督導(dǎo)檢查人員細(xì)致記錄避雷器的雷擊頻次與具體時(shí)間段;大雪或暴雪天氣過(guò)后，要確保套管和導(dǎo)線(xiàn)連接位置落雪量小，雪停后融化與產(chǎn)熱，并且不能形成冰溜;氣溫及負(fù)荷劇烈改變時(shí)，應(yīng)盡早檢查檢測(cè)油枕及充油套管各自的油位，溫度改變情況等。

3.1.3 加大設(shè)備監(jiān)控力度

應(yīng)用便攜式遠(yuǎn)紅外熱像儀等紅外線(xiàn)測(cè)溫裝置能夠精準(zhǔn)地檢測(cè)出設(shè)備導(dǎo)體過(guò)流過(guò)熱、銜接處及儲(chǔ)油設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況（比如油位、油溫等），盡早探查與防控在停電試驗(yàn)中沒(méi)有征兆、但在過(guò)負(fù)荷及老化發(fā)展階段滋生出的嚴(yán)重?fù)p害變壓器正常運(yùn)行的問(wèn)題。

固體絕緣老化是變壓器老化的基礎(chǔ)，糠醛含量反映了變壓器固體絕緣的聚合度改變和主變運(yùn)行壽命之間的相關(guān)性。開(kāi)展糠醛含量試驗(yàn)?zāi)軌騾f(xié)助運(yùn)維人員更精準(zhǔn)地掌握當(dāng)下設(shè)備的老化情況，并科學(xué)預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)[4]。

測(cè)試變壓器繞組變形，具體是采用頻率響應(yīng)法給變壓器建設(shè)繞組指紋檔案，投產(chǎn)之前檢測(cè)變壓器的頻響特性。如果其在近區(qū)發(fā)生了短路故障，在動(dòng)、熱穩(wěn)定性的影響作用下，繞組的頻響曲線(xiàn)會(huì)出現(xiàn)改變，與指紋檔案上的內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)性對(duì)比分析，快速掌握繞組的形變、破損情況。

此外，要做好設(shè)備的巡檢工作，每日巡檢變壓器設(shè)備的外觀(guān)表征及運(yùn)行情況，如果在定期檢查中發(fā)現(xiàn)變壓器存在某些較為嚴(yán)重的缺陷，則要將其作為巡檢重點(diǎn)，加大監(jiān)控巡檢力度。

3.2 主變壓器的防火

實(shí)施防火是變壓器實(shí)現(xiàn)安全運(yùn)行的重要途徑之一。如果變壓器在運(yùn)行階段出現(xiàn)過(guò)載或短路，在高溫或電火花作用下，絕緣材料或絕緣油兩者會(huì)分解、膨脹甚至氣化，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部壓力快速增長(zhǎng)，增加設(shè)備外殼炸裂的風(fēng)險(xiǎn)，以致很多絕緣油外噴后燃燒，油流過(guò)程中火災(zāi)的波及范圍會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。對(duì)此，在日常工作中應(yīng)落實(shí)以下幾方面工作[5]：一是防控變壓器的過(guò)載運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載運(yùn)行會(huì)造成線(xiàn)圈快速升溫與發(fā)熱，誘導(dǎo)絕緣逐漸老化過(guò)程，引起短路;二是時(shí)常檢測(cè)檢驗(yàn)絕緣油質(zhì)，定期化驗(yàn)油質(zhì)的成分，及時(shí)更換質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的油品，或應(yīng)用其他輔助方法;三是防控鐵芯絕緣出現(xiàn)老化、破損問(wèn)題，鐵芯長(zhǎng)時(shí)間處于發(fā)熱狀態(tài)，便會(huì)加速自身絕緣、老化問(wèn)題;四是檢查維修過(guò)程中不能對(duì)絕緣造成損傷，若探查到形成了擦破傷，則要及時(shí)進(jìn)行修復(fù)處理。

變壓器運(yùn)行階段，在變電站中增設(shè)了“SP”合成型泡沫噴霧滅火系統(tǒng)，常規(guī)巡檢中測(cè)得其氮?dú)鈫?dòng)源壓力<4MPa，而其氮?dú)鈩?dòng)力源壓力應(yīng)≥8MPa。如果氮?dú)鈮毫?15MPa，則應(yīng)盡快拆掉測(cè)壓表，放松減壓閥手柄進(jìn)行排氣處理，直到使壓力值降到規(guī)定范圍，防止由于壓力過(guò)高使噴霧系統(tǒng)誤動(dòng)，也要認(rèn)真檢測(cè)主變水霧蓬頭內(nèi)是否有異物滯留。

3.3 規(guī)范工作程序

嚴(yán)格落實(shí)《交接班制度》，交接雙方要在交接班之前依照崗位責(zé)任，切實(shí)落實(shí)分工巡回檢查工作，參與現(xiàn)場(chǎng)交接班活動(dòng)時(shí)，要高度集中注意力，做到“五清楚”（查看、講解、詢(xún)問(wèn)、檢查、清點(diǎn)清楚）及“四交接”（到位、圖板、現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)物交接）。交班人員要對(duì)接班人員詳細(xì)講述變壓器的主要運(yùn)行狀況，接班人員結(jié)合巡回設(shè)備檢查實(shí)況，翻閱既往記錄，傾聽(tīng)當(dāng)班人員闡述內(nèi)容，消除疑慮之后才可以簽名交接[6]。

悉心保管好各種記錄本，做到及時(shí)填寫(xiě)、整理。在750kV變電站改擴(kuò)建過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)修正、補(bǔ)充各種圖紙與技術(shù)資料，確保其內(nèi)容完整并和現(xiàn)實(shí)情況相吻合。要時(shí)常檢查運(yùn)行方式，判斷運(yùn)行方式的合理性及潮流分布狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解除問(wèn)題，真正做到隨時(shí)確保變壓器運(yùn)行方式的可靠性。

“安全無(wú)小事”，整體提升運(yùn)行值班人員的素質(zhì)，在日常工作中既要態(tài)度端正、操作行為規(guī)范，還應(yīng)具備處理突發(fā)事故的應(yīng)變能力，處理事故時(shí)要做到果斷、準(zhǔn)確、快速。

4 結(jié)語(yǔ)

在電力系統(tǒng)運(yùn)行階段，任何不規(guī)范行為都可能對(duì)變壓器設(shè)備運(yùn)行安全性、可靠性構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時(shí)釀成大事故。為此，相關(guān)人員應(yīng)積極了解750kV變電站的運(yùn)行狀態(tài)，總結(jié)常見(jiàn)故障類(lèi)型，分析問(wèn)題具體原因，在此基礎(chǔ)上探究有效的檢測(cè)、管理與維護(hù)方法等，真正提升變電站運(yùn)行管理的科學(xué)化水平，為變電站的穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)保駕護(hù)航。

參考文獻(xiàn)

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