張蒙

（保定天威順達(dá)變壓器有限公司 河北省保定市 071000）

在我國(guó)電力工程系統(tǒng)當(dāng)中，干式變壓器是其中十分重要的組成部分。在發(fā)電廠等單位當(dāng)中，針對(duì)干式變壓器的應(yīng)用往往占據(jù)到了比較高的比例，因此，作為電力行業(yè)配電系統(tǒng)工作人員來(lái)說(shuō)，針對(duì)干式變壓器實(shí)用原理進(jìn)行了解，掌握其基本結(jié)構(gòu)特征，熟悉干式變壓器在應(yīng)用過(guò)程中的常見(jiàn)故障，并能夠在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)這些故障進(jìn)行排除，便成為其必須要關(guān)注的重要課題。

1 干式變壓器的概念與結(jié)構(gòu)特征

1.1 干式變壓器的概念

所謂干式變壓器，是鐵芯與繞組不浸泡在油脂當(dāng)中，使用空氣作為冷卻介質(zhì)的變壓器設(shè)備。其冷卻形式主要有自然冷卻與主動(dòng)控制等方式。其中在自然冷卻的過(guò)程中，能夠在標(biāo)準(zhǔn)容量下實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)；主動(dòng)控制冷卻時(shí)，其輸出容量能夠增強(qiáng)50%以上，適合在斷續(xù)高功率狀態(tài)下或者緊急狀態(tài)下使用這一模式。因?yàn)楦哓?fù)荷模式時(shí)負(fù)載損耗與阻抗電壓大幅提升，其經(jīng)濟(jì)效益無(wú)法達(dá)到最高，因此對(duì)于干式變壓器來(lái)講，不應(yīng)當(dāng)使其長(zhǎng)期處于連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)之下。

1966年，沈陽(yáng)變壓器廠便成功研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一款干式變壓器ZSG-1800/10H 制導(dǎo)風(fēng)冷級(jí)干式變壓器，在后續(xù)五十多年的發(fā)展歷史當(dāng)中，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，干式變壓器在我國(guó)的應(yīng)用也變得越來(lái)越成熟，特別是在配電系統(tǒng)變壓器當(dāng)中，針對(duì)干式變壓器的應(yīng)用開(kāi)始逐步提高，數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)干式變壓器使用量占據(jù)國(guó)內(nèi)配電變壓器總量一半以上，從產(chǎn)量角度進(jìn)行分析，中國(guó)在成功召開(kāi)1989年第二次城市電網(wǎng)優(yōu)化工作會(huì)議以后，變壓器生產(chǎn)總量有了明顯的提升，截至2018年，我國(guó)干式變壓器總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了4億MVA，這一增速，在全球范圍內(nèi)也是絕無(wú)僅有的，同時(shí)，通過(guò)對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比后不難發(fā)現(xiàn)，中國(guó)目前已經(jīng)成為了全球干式變壓器產(chǎn)量和銷(xiāo)量最大的國(guó)家之一，不管是在生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模、生產(chǎn)產(chǎn)品平均容量、電壓等方面，都處于國(guó)際領(lǐng)先地位。

1.2 干式變壓器的使用特點(diǎn)

因?yàn)楦墒阶儔浩髟谑褂眠^(guò)程中，表現(xiàn)出抗短路能力強(qiáng)、日常保養(yǎng)維護(hù)工作量較低、運(yùn)行效率高、體積較小、噪音小等優(yōu)勢(shì)，常用在對(duì)防火、防爆要求較為嚴(yán)格的區(qū)域。并且在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，體現(xiàn)出如下特點(diǎn)。

（1）安全性優(yōu)秀，具有防火能力強(qiáng)、對(duì)周?chē)h(huán)境造成污染程度較低、能夠直接在負(fù)荷中心使用；

（2）經(jīng)過(guò)不斷優(yōu)化改良，國(guó)產(chǎn)干式變壓器已經(jīng)涵蓋諸多國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，機(jī)械強(qiáng)度好、抗短路能力優(yōu)秀、局部放電小、熱穩(wěn)定性優(yōu)秀、可靠性優(yōu)秀、整體使用壽命遠(yuǎn)高于其他類(lèi)型變壓器；

（3）干式變壓器在使用過(guò)程中損耗極低，噪聲較小、節(jié)能效果顯著，后期維護(hù)方便；

（4）同其他類(lèi)型變壓器進(jìn)行對(duì)比，干式變壓器具有更加優(yōu)秀的散熱能力和超負(fù)荷運(yùn)行能力，在采用強(qiáng)迫空氣冷卻方式時(shí)，運(yùn)行容量能夠提升50%以上；

（5）同其他類(lèi)型變壓器進(jìn)行對(duì)比，干式變壓器具有更加優(yōu)秀的防潮能力，可以在高濕度或者更為惡劣的環(huán)境中保持更長(zhǎng)的使用時(shí)間；

（6）可以設(shè)置較為健全的氣溫測(cè)量與設(shè)備防護(hù)機(jī)制，使用智能化信息氣溫控制設(shè)備，能夠自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)機(jī)，同時(shí)還有報(bào)警、跳閘等功能配置；

（7）同其他類(lèi)型變壓器進(jìn)行對(duì)比，干式變壓器重量更輕、體積更小、安裝費(fèi)用更低。

另外值得注意的是，就國(guó)產(chǎn)的干式變壓器來(lái)說(shuō)，其重要部件鐵芯使用了優(yōu)質(zhì)冷軋晶粒取向硅鋼片，硅鋼使用45 度接縫設(shè)計(jì)模式，讓磁通線在使用環(huán)節(jié)可以順著接縫線路通過(guò)。

2 多發(fā)故障以及處理措施

干式變壓器在實(shí)踐運(yùn)用中會(huì)產(chǎn)生一些故障問(wèn)題，給干式變壓器的運(yùn)行性能、效率和安全帶來(lái)影響?；诖?，就需要有效認(rèn)識(shí)一些常見(jiàn)的故障問(wèn)題，然后采取合理的對(duì)策，確保干式變壓器能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.1 干式變壓器絕緣電阻降低

2.1.1 故障原因

對(duì)于澆注型干式變壓器來(lái)說(shuō)，其繞組基本上都采用的樹(shù)脂澆注模式形成，將導(dǎo)體材料密封于其中，所以導(dǎo)致干式變壓器絕緣性能降低的常見(jiàn)原因是繞組表面存在有水汽、灰塵、絕緣材料受潮導(dǎo)致，詳細(xì)來(lái)說(shuō)，可以歸納為以下幾種：

（1）高低壓繞組均是由環(huán)氧樹(shù)脂澆注形成，若發(fā)生絕緣電阻下降的情況，通常是繞組表面水蒸氣、灰塵雜物聚集導(dǎo)致的；

（2）在干式變壓器的低壓導(dǎo)線部分，通常不會(huì)進(jìn)行澆注，穩(wěn)固低壓繞組使用的環(huán)氧板也容易因?yàn)槭艹睂?dǎo)致其絕緣電阻降低，在進(jìn)行就位變壓器安裝的過(guò)程中，低壓繞組內(nèi)部與鐵芯柱之間落入雜物也容易導(dǎo)致干式變壓器整體絕緣能力受到影響，在使用兆歐表對(duì)鐵芯對(duì)地絕緣進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，也經(jīng)常出現(xiàn)絕緣下降的情況，一般需要考量是否存在多點(diǎn)接地現(xiàn)象或者鐵芯表層漆的絕緣性能是否完好。

2.1.2 處理方式

需要對(duì)繞組表面進(jìn)行清潔，對(duì)于表面水蒸氣，可以使用干布進(jìn)行反復(fù)擦拭，之后進(jìn)行自然風(fēng)干。還可以使用白熾燈、加熱器、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行處理。

2.2 多點(diǎn)接地

2.2.1 故障原因

整體來(lái)說(shuō)，造成干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地的原因大致可以劃分成內(nèi)部因素與外部因素兩個(gè)方面。

（1）外部因素，一般是指外界因素導(dǎo)致的干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地。常見(jiàn)有地理環(huán)境因素、人為錯(cuò)誤操作因素導(dǎo)致干式變壓器鐵芯發(fā)生接地故障。現(xiàn)場(chǎng)施工安裝過(guò)程中，因?yàn)槭┕と藛T的麻痹大意，造成金屬物在施工現(xiàn)場(chǎng)遺落，螺母、鐵屑等金屬物質(zhì)使得鐵芯發(fā)生多點(diǎn)接地現(xiàn)象。鐵芯絕緣鐵軛，鐵芯穿心絕緣筒等絕緣材質(zhì)，因?yàn)橹車(chē)h(huán)境造成的凝露或受潮的問(wèn)題，導(dǎo)致絕緣能力受到較大影響，發(fā)生低電阻性絕緣接地。變壓器在日常運(yùn)行過(guò)程中鐵芯出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象導(dǎo)致附近空間存在有弱磁性，吸引了大量周?chē)慕饘俜勰┡c粉塵，若長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有對(duì)其開(kāi)展維護(hù)清掃，也可能導(dǎo)致鐵芯出現(xiàn)多點(diǎn)接地的現(xiàn)象。因?yàn)獒槍?duì)干式變壓器的運(yùn)行維護(hù)工作不當(dāng)，導(dǎo)致干式變壓器長(zhǎng)期處在高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

（2）內(nèi)在因素，一般是指變壓器內(nèi)部絕緣材料缺陷、設(shè)計(jì)缺陷以及安裝技術(shù)不合理等原因?qū)е伦儔浩麒F芯產(chǎn)生多點(diǎn)接地故障。在制造變壓器或者對(duì)鐵芯進(jìn)行大修（更換）時(shí)，使用的硅鋼片質(zhì)量存在問(wèn)題，若硅鋼片表面較為粗糙、存在有比較嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象、絕緣漆出現(xiàn)老化脫落等，可能發(fā)生短路現(xiàn)象，發(fā)生多點(diǎn)接地。硅鋼片加工技術(shù)不科學(xué)，如毛刺超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，剪切時(shí)沒(méi)有對(duì)硅鋼片進(jìn)行正確放置，疊片之間存在有細(xì)小的金屬顆?；蛘哂操|(zhì)非金屬異物，把其壓出坑部，同時(shí)另外一邊產(chǎn)生了出現(xiàn)凸點(diǎn)，完成后造成相關(guān)配件絕緣能力受損，使得片間短路，硅鋼片疊片疊張時(shí)壓強(qiáng)過(guò)高，導(dǎo)致片間絕緣損壞。

因?yàn)樽儔浩麒F芯多點(diǎn)接地內(nèi)在原因?qū)儆谑请[性問(wèn)題，出廠或者現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)不容易發(fā)現(xiàn)，因此需要對(duì)故障內(nèi)在原因進(jìn)行理性判定和處理。

2.2.2 處理方式

根據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容介紹，針對(duì)干式變壓器鐵芯多點(diǎn)接地這一故障的處理方式并沒(méi)有統(tǒng)一有效的專(zhuān)業(yè)性和針對(duì)性處理方式，所采用的處理方式均為一種探索性方法，但是從維護(hù)層面來(lái)講，可以劃分為以下兩個(gè)步驟。

（1）按照現(xiàn)場(chǎng)干式變壓器的實(shí)際情況，判定處理外部因素導(dǎo)致的多點(diǎn)接地故障，干式變壓器因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間未使用或未密封、積灰、受潮等因素導(dǎo)致多點(diǎn)接地的，通常需對(duì)鐵芯表層開(kāi)展清理后使用多個(gè)白熾燈對(duì)鐵軛進(jìn)行烘烤，使用白熾燈對(duì)鐵軛加熱讓鐵芯與鐵軛之間的絕緣件受熱后蒸發(fā)水分，但這一方法需要消耗較多時(shí)間，在條件允許的情況下，可使用空載法進(jìn)行烘焙。需要做好安全防護(hù)工作，將其變壓器高壓側(cè)開(kāi)路，低壓側(cè)通過(guò)額定電壓，所消耗時(shí)間較少。若排除絕緣件受潮影響原因，如果其絕緣電阻仍然為0，可以使用交流試驗(yàn)裝置對(duì)鐵芯進(jìn)行加壓處理，若故障接地點(diǎn)不牢固，在電壓上升的過(guò)程中會(huì)形成放電點(diǎn)，可以基于放電點(diǎn)的所處位置開(kāi)展處理。若在實(shí)驗(yàn)裝置電流逐漸上升同時(shí)不能升壓，也沒(méi)有放電現(xiàn)象，則代表故障點(diǎn)接地牢固，因此需要從內(nèi)部因素考量故障原因并處理。

（2）若排除外部因素，則需要考量是否為內(nèi)在因素造成的鐵芯接地故障。一般使用直流、交流法對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地故障點(diǎn)進(jìn)行找尋，但針對(duì)干式變壓器來(lái)說(shuō)，找尋故障點(diǎn)存在有一定難度。從變壓器構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)識(shí)，多點(diǎn)接地現(xiàn)象一般出現(xiàn)在上下夾件、穿心螺桿以及鐵芯拉板等位置。因?yàn)樯舷聤A件與拉板在鐵芯同側(cè)是組成一體的，所以上下夾件是相連的，因此在開(kāi)展故障檢測(cè)的過(guò)程中需要從上夾件開(kāi)始，去除螺桿后測(cè)量鐵芯地面電阻。若故障未在穿心螺桿位置，需要對(duì)夾件上的緊固螺桿進(jìn)行拆除，讓夾件和鐵芯分離后再進(jìn)行測(cè)試，以此判定故障點(diǎn)。因?yàn)樽儔浩饔蓨A件承載，若需要拆卸夾件測(cè)量絕緣電阻，則難度較高，同時(shí)對(duì)大容量干式變壓器拆夾件現(xiàn)場(chǎng)檢修條件不滿足，為了避免對(duì)其進(jìn)行返廠處理，對(duì)該故障建議采取電容放電沖擊的方法進(jìn)行排除。

2.3 干式變壓器繞組過(guò)熱

2.3.1 故障原因

變壓器在使用過(guò)程中，將不可避免存在有負(fù)載損耗和空載損耗等情況，這些損耗源自于干式變壓器繞組，鐵芯與金屬結(jié)構(gòu)件當(dāng)中，損耗轉(zhuǎn)換成熱量以后，一部分用于提升繞組、鐵芯以及結(jié)構(gòu)件的溫度，另外一部分熱量會(huì)向周邊空氣散失，在各部分溫度差達(dá)到平衡后，各部件的溫度就不會(huì)再出現(xiàn)變化；相反，在變壓器繞組中無(wú)法實(shí)現(xiàn)發(fā)熱與散熱在要求的范圍內(nèi)的平衡，就出現(xiàn)了繞組過(guò)熱的情況，變壓器繞組過(guò)熱可以劃分成散熱異常、運(yùn)行異常以及發(fā)熱異常三種類(lèi)型。

對(duì)于發(fā)熱異常來(lái)說(shuō)，一般是干式變壓器制造質(zhì)量方面的原因，若繞組換位不科學(xué)，發(fā)生漏磁現(xiàn)象，造成繞組在導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)出現(xiàn)差異，所存在的電位差就會(huì)形成環(huán)流，環(huán)流與工作電流在部分導(dǎo)體中疊加，部分導(dǎo)體中相減，被疊加導(dǎo)體會(huì)發(fā)生電流過(guò)高，產(chǎn)生過(guò)多熱量。值得注意的是，繞組匝間若存在有細(xì)小毛刺、漏銅點(diǎn)等配件質(zhì)量問(wèn)題，盡管匝間不存在有完全短路的情況，但是仍然可能會(huì)出現(xiàn)緩慢發(fā)熱，在一些高溫環(huán)境下，仍然可能產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象；散熱異常一般原因是配電室內(nèi)通風(fēng)不佳、干式變壓器本身積灰較多、所處環(huán)境溫度較高等多種因素導(dǎo)致；異常運(yùn)行過(guò)熱一般是干式變壓器長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致干式變壓器的使用壽命受到影響。

2.3.2 故障處理

針對(duì)繞組過(guò)熱這一問(wèn)題，配電企業(yè)首先需要考慮對(duì)現(xiàn)有的負(fù)荷運(yùn)載模式進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，降低負(fù)載過(guò)高的干式變壓器的負(fù)載，并對(duì)一些重要節(jié)點(diǎn)上的干式變壓器繞組上的問(wèn)題變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤記錄；其次，電力企業(yè)需要對(duì)配電室內(nèi)的通風(fēng)效果進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，科學(xué)降低環(huán)境溫度，讓干式變壓器在運(yùn)行過(guò)程中可以得到有效散熱。在檢修的過(guò)程中需要使用吹塵器對(duì)變壓器繞組和鐵芯上的灰塵進(jìn)行清除，保障干式變壓器在使用的過(guò)程中，一直具有良好的散熱功能；最后通過(guò)技術(shù)優(yōu)化調(diào)整，對(duì)干式變壓器繞組等重要位置進(jìn)行冷卻設(shè)備的加裝，依靠溫控儀等設(shè)備來(lái)對(duì)配電室內(nèi)的通風(fēng)等進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，讓配電室內(nèi)干式變壓器的溫度一直保持在合理范圍區(qū)間，盡可能提升設(shè)備的使用年限。

以上便是干式變壓器在使用過(guò)程中常出現(xiàn)的一些故障和處理方式。實(shí)際上，目前所總結(jié)的處理方法，都是基于之前處理問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)之上，仍然存在有很大的優(yōu)化創(chuàng)新空間，應(yīng)當(dāng)需要對(duì)此進(jìn)行重視。

3 結(jié)束語(yǔ)

整體來(lái)講，同其他類(lèi)型變壓器相比，干式變壓器在使用的過(guò)程中具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，因此在國(guó)內(nèi)配電工程中，一直占據(jù)有較高的比例，但與此同時(shí)，針對(duì)干式變壓器的使用和維護(hù)，也應(yīng)當(dāng)是一項(xiàng)系統(tǒng)且長(zhǎng)期性的工作，相關(guān)從業(yè)人員必須要深刻了解干式變壓器的工作原理以及結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)識(shí)當(dāng)前較為常見(jiàn)的干式變壓器運(yùn)行故障，掌握相關(guān)的故障排除技術(shù)，只有這樣，才能讓干式變壓器在我國(guó)使用的過(guò)程中發(fā)揮自身最大的價(jià)值，并且還能夠有效提升干式變壓器的使用壽命，為我國(guó)電力企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。