宋念達

(江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210024)

220kV電力變壓器監(jiān)理抽檢控制關(guān)鍵點研究

宋念達

(江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司， 江蘇 南京 210024)

摘 要：從電力變壓器常見故障出發(fā)，通過對多次電力變壓器監(jiān)理抽檢后反饋的問題進行分析，提出電力變壓器抽檢過程中應(yīng)加強控制的關(guān)鍵點，并最終提高電力變壓器抽檢質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：變壓器；監(jiān)理；抽檢；關(guān)鍵點

0 引 言

電力變壓器是整個變電站中最核心的電氣設(shè)備，對電網(wǎng)安全運行具有重要影響。抽檢是甲方委托設(shè)備監(jiān)理對電力變壓器質(zhì)量控制的一種重要方式。各級電力公司一直重視變壓器抽檢工作。筆者長期從事江蘇省內(nèi) 220 kV 變壓器監(jiān)理抽檢，2012 年至 2013 年期間，共發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題共計 700 余條，信息量龐大。通過對抽檢過程中發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量問題統(tǒng)計分析，并對抽檢控制點進行研究，提出電力變壓器抽檢控制關(guān)鍵點改進方法，將對提高電力變壓器抽檢質(zhì)量具有十分重要的意義。

1 監(jiān)理抽檢整體情況

抽檢通常分為三個步驟。第一步對產(chǎn)品進行隨機抽樣并現(xiàn)場封樣，每個參檢企業(yè)抽取 3 臺變壓器樣品，1 臺進行電氣試驗、1 臺進行密封試驗和外觀檢查、1 臺進行吊心檢查。第二步按照工作合同和工作細(xì)則的要求對樣品進行例行試驗、型式試驗、密封試驗及外觀和吊芯檢查，并形成完整的試驗、檢查記錄，經(jīng)相關(guān)各方簽字后密封存檔。第三步對試驗、檢查記錄進行綜合歸納得出最終結(jié)論。

參檢的企業(yè)共 7 家，其中江蘇 4 家，浙江 1 家，重慶 1家，山東 1 家。一定程度上反映了目前江蘇電網(wǎng)所用變壓器生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)狀，且具有一定的代表性。2012 年至 2013 年抽檢的 73 臺樣品中，全部電氣試驗結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)的有 68臺，達標(biāo)率為 93%；全部電氣試驗結(jié)果符合用戶技術(shù)協(xié)議的有 59 臺，達標(biāo)率為 80%?？傮w來看，目前 220 kV 變壓器生產(chǎn)企業(yè)在電氣絕緣性能等方面做得比較好，但在節(jié)能指標(biāo)、密封性能和加工工藝等方面有待進一步提高。

2 主要質(zhì)量問題原因分析

220 kV 變壓器供應(yīng)商制造水平較配變高，產(chǎn)品指標(biāo)性能方面存在問題相對較少。抽檢發(fā)現(xiàn)問題主要是工藝控制和原材料—組部件問題。

2.1 電氣性能試驗分析

2.1.1 局部放電測量

局部放電測量是 220 kV 變壓器產(chǎn)品的例行試驗。變壓器產(chǎn)品在長期掛網(wǎng)運行過程中，其內(nèi)部絕緣的某些薄弱部位在高場強作用下發(fā)生局部放電，從而導(dǎo)致絕緣性能下降，直至造成擊穿，影響電網(wǎng)安全運行。

抽檢的 73 臺樣品中僅有 1 臺變壓器產(chǎn)品的局部放電指標(biāo)不符合國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議要求，另有 1 臺變壓器局部放電試驗未能一次順利通過，但經(jīng)過簡單處理后通過。

2.1.2 空載損耗測量

空載損耗是變壓器不帶負(fù)載時產(chǎn)生的損耗，主要與鐵心硅鋼片的磁滯損耗和渦流損耗有關(guān)。本次檢測空載損耗以國家標(biāo)準(zhǔn)考核，所有樣品都符合要求，達標(biāo)率為 100%。

以技術(shù)協(xié)議進行考核，不符合要求的樣品共有 10 臺，占14%。從對 7 家企業(yè)樣品用戶技術(shù)協(xié)議的統(tǒng)計來看，用戶制定的空載損耗要求值比國家標(biāo)準(zhǔn)平均低 23%。本次檢測空載損耗實測值比國家標(biāo)準(zhǔn)要求的損耗值平均低 31%，比技術(shù)協(xié)議要求的損耗值平均低 7.6%。

2.1.3 負(fù)載損耗測量

負(fù)載損耗是指變壓器在額定電流下通過繞組電阻產(chǎn)生熱效應(yīng)而導(dǎo)致的損耗和漏磁場產(chǎn)生的各種附加損耗。本次檢測負(fù)載損耗以國家標(biāo)準(zhǔn)考核，不符合標(biāo)準(zhǔn)的樣品有 2 臺，占3%。以技術(shù)協(xié)議進行考核，不符合要求的樣品有 7 臺，占10%。從對 7 家企業(yè)樣品用戶技術(shù)協(xié)議的統(tǒng)計來看，用戶制定的負(fù)載損耗要求值比國家標(biāo)準(zhǔn)平均低 4%。本次檢測負(fù)載損耗實測值比國家標(biāo)準(zhǔn)要求的損耗值平均低 3.1%，比技術(shù)協(xié)議要求的損耗值平均低 1.2%。

2.1.4 絕緣試驗

220 kV 電力變壓器的絕緣試驗項目包括工頻耐壓試驗、感應(yīng)耐壓試驗和雷電沖擊試驗(全波和截波)。這些試驗是確定變壓器能否承受操作過電壓和大氣過電壓的主要指標(biāo)，絕緣試驗不合格的產(chǎn)品不可以掛網(wǎng)運行。所有的抽檢樣品均一次性通過所有的絕緣試驗項目。

2.2 溫升試驗

變壓器的溫升直接關(guān)系到變壓器的超銘牌容量運行能力和運行壽命，是電力變壓器一項重要的型式試驗項目。在 7家參檢企業(yè)產(chǎn)品中，有 31 臺產(chǎn)品的技術(shù)協(xié)議溫升值較國家標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，占受檢產(chǎn)品的 42%。檢測結(jié)果顯示，所有參檢企業(yè)的溫升測量值均符合國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)議要求。

2.3 密封試驗

變壓器油滲漏會造成變壓器油的加速老化，影響變壓器運行壽命，污染環(huán)境。本次檢測按國家標(biāo)準(zhǔn)要求施加 50 kPa壓力，72 h 內(nèi)不應(yīng)有任何滲漏。檢測結(jié)果為 1 家企業(yè)的產(chǎn)品有滲漏油現(xiàn)象，占 14.3%，其他企業(yè)的產(chǎn)品都達到國家標(biāo)準(zhǔn)要求。本次檢測密封試驗不符合要求的主要原因是企業(yè)外購的法蘭密封圈存在質(zhì)量缺陷，導(dǎo)致滲漏。

2.4 外觀及吊芯檢查分析

吊芯和外觀檢查對變壓器安全運行起著非常重要的作用。本次檢測發(fā)現(xiàn)有 2 家企業(yè)的樣品油箱或器身上存在金屬異物；另外，7 家企業(yè)的樣品普遍存在螺母或膠木螺母松動、螺桿與螺母配合有效螺紋不夠、繞組墊塊松動、鐵心墊塊松動以及絕緣件松動等缺陷。

3 抽檢的常見問題檢測方法

3.1 檢查和檢測變壓器異常的一般方法

(1)聽：有無機械響聲，叮當(dāng)、呼呼聲，叭、叭爆裂聲，吱、吱聲，轟轟聲，尖叫聲，咕嘟聲等。

(2)觀：負(fù)荷電流的大小及擺動幅度，三相電流是否均勻；油色的變化；外表有無異常情況。

(3)測：測量三相直流電阻值；測試三相電流的平衡度及大??；測試絕緣電阻值。

3.2 變壓器聲音異常

變壓器發(fā)出的異常聲音因素很多，故障部位也不盡相同，只有不斷地積累經(jīng)驗，才能作出準(zhǔn)確判斷，進行處理。用木棒的一端頂在變壓器的油箱上，另一端貼近耳邊仔細(xì)聽，據(jù)其異常聲音可判斷故障。

(1)變壓器發(fā)出很高而且沉重的“嗡嗡”聲，這是由于過負(fù)荷引起的，可以從電流表判斷出來。

(2)變壓器發(fā)出“叮叮當(dāng)當(dāng)”的敲擊聲或“呼……呼……”的吹風(fēng)聲以及“吱啦吱啦”的如磁鐵吸動小墊片的聲音，而變壓器的電壓、電流和溫度卻正常，絕緣油的顏色、溫度與油位也無大變化。可能是個別零件松動如鐵芯的穿芯螺絲夾得不緊或有遺漏零件在鐵芯上，這時應(yīng)停止變壓器運行，進行檢查。

(3)變壓器發(fā)出“咕嚕咕?！钡拈_水沸騰聲。可能是繞組有較嚴(yán)重的故障，分接開關(guān)的接觸不良而局部點有嚴(yán)重過熱或變壓器匝間短路，使其附近的零件嚴(yán)重發(fā)熱而油氣化。應(yīng)立即停止變壓器運行，進行檢修。

(4)變壓器發(fā)出“噼啪”或“吱吱”既大又不均勻的聲，可能是變壓器的內(nèi)部接觸不良，或絕緣有擊穿現(xiàn)象。應(yīng)將變壓器停止運行，進行檢修。

(5)變壓器發(fā)出“嘶嘶”或“哧哧”的聲音，可能是變壓器高壓套管臟污，在氣候惡劣或夜間時，還可見到藍(lán)色、紫色的小火花，此時，應(yīng)清理套管表面的臟污，再涂上硅油或硅脂等涂料。

(6)變壓器發(fā)出像青蛙的“唧哇唧哇”的叫聲，外部線路斷線或短路；變壓器發(fā)出“轟轟”的聲音，低壓線路發(fā)生接地或出現(xiàn)短路事故；變壓器發(fā)出像老虎的吼叫聲，短路點較近。

(7)變壓器發(fā)出連續(xù)的、有規(guī)律的撞擊或摩擦聲，可能是變壓器某些部件因鐵芯振動而造成機械接觸，或是因為靜電放電引起的異常響聲，而各種測量表計指示和溫度均無反應(yīng)，這類聲音雖然異常，但對運行無大危害，不必立即停止運行，可在計劃檢修時予以排除。

(8)變壓器發(fā)出的聲音較平常尖銳，可能是電網(wǎng)發(fā)生單相接地或產(chǎn)生諧振過電壓。應(yīng)該隨時監(jiān)測。

(9)變壓器瞬間發(fā)出“哇哇”聲或“咯咯”間歇聲，此時有大容量的動力設(shè)備起動，負(fù)荷變化較大，使變壓器聲音增大。

(10)變壓器發(fā)出“噼啪”噪音，嚴(yán)重時將會有巨大轟鳴聲，系統(tǒng)可能有短路或接地。

3.3 分接開關(guān)故障

變壓器油箱上有“吱吱”的放電聲，電流表隨聲音發(fā)生擺動，瓦斯保護可能發(fā)出信號，油的閃點降低，都可能是分接開關(guān)故障。故障原因如下。

(1)分接開關(guān)觸頭彈簧壓力不足，使有效接觸面積減少以及嚴(yán)重磨損等引起分接開關(guān)燒毀。

(2)分接開關(guān)接觸不良，經(jīng)受不起短路電流的沖擊而發(fā)生故障。

(3)切換分接開關(guān)時，由于分頭位置切換錯誤，引起開關(guān)燒壞。

(4)相間距離不夠或絕緣材料性能降低，在過電壓作用下短路。

測量分接頭的直流電阻，若完全不通，是分接頭全部燒壞；若分接頭直流電阻不平衡，是個別觸頭燒壞。分接頭全部燒壞時，應(yīng)及時更換。

3.4 三相電壓不平衡

(1)三相負(fù)載不平衡引起中性點位移。

(2)系統(tǒng)發(fā)生鐵磁諧振。

(3)繞組局部發(fā)生匝間和層間短路。

4 監(jiān)理抽檢關(guān)鍵點建議

220 kV 變壓器供應(yīng)商技術(shù)水平較配變和低電壓等級變壓器高，但由于大型電力變壓器需求量大，造價要求高，對供應(yīng)商的技術(shù)水平和管理水平都提出了更高的要求。變壓器作為電網(wǎng)的核心設(shè)備之一，抽檢作為出廠前用戶的事前把關(guān)顯得非常重要。針對抽檢發(fā)現(xiàn)的問題提出關(guān)鍵點設(shè)置建議如下。

4.1 局放試驗檢測關(guān)鍵點

(1)檢查變壓器器身存放環(huán)境，存放時間較長導(dǎo)致變壓器器身受潮。

(2)檢查安裝作業(yè)規(guī)范性，檢查安裝過程中是否由于真空處理不到位造成變壓器油中存在氣泡。

(3)檢查變壓器油產(chǎn)品合格證，質(zhì)保書，并確保變壓器油中無異物。

4.2 空載損耗測試關(guān)鍵點

由于抽檢結(jié)果顯示，檢測的空載損耗實測值普遍比國家標(biāo)準(zhǔn)要求的損耗值低，在技術(shù)協(xié)議中應(yīng)特別注明設(shè)備的空載損耗指標(biāo)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。在抽檢中也更應(yīng)關(guān)注也能指標(biāo)要求，而目前國內(nèi) 220 kV 變壓器廠家的制造能力完全可以達到此要求。

4.3 負(fù)載損耗測試關(guān)鍵點

(1)與駐廠監(jiān)理溝通，防止生產(chǎn)企業(yè)為了節(jié)約材料成本而導(dǎo)致負(fù)載損耗不合格。

(2)考慮產(chǎn)品設(shè)計裕度，并考慮原材料及生產(chǎn)工藝的偏差。

(3)對測試系統(tǒng)進行了解，防止測試系統(tǒng)精度不高或試驗人員對試驗方法理解不全面，導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，對抽檢人員造成誤導(dǎo)。

4.4 密封試驗關(guān)鍵點

變壓器的密封性是經(jīng)常出問題的一個環(huán)節(jié)，而密封問題常出現(xiàn)在變壓器本體與附件連接處及外購附件處。根據(jù)抽檢結(jié)果，應(yīng)重點檢查散熱器、蝶閥、密封圈及法蘭等。

4.5 外觀及吊芯檢查關(guān)鍵點

(1)外絕緣距離與圖紙是否要求相符。

(2)鐵心片角應(yīng)沒有損傷。

(3)避免繞組圍屏絕緣破損、端圈變形、壓板或墊塊撞傷及引線包扎絕緣損傷等問題。

(4)絕緣螺母或絕緣緊固件不應(yīng)松動。

(5)油箱內(nèi)或器身上是否存在金屬異物。

(6)不應(yīng)有油箱或散熱器表面存在撞痕、脫漆和漆瘤，銘牌信息不全或文字書寫不規(guī)范等問題。

5 結(jié) 語

本文的抽檢數(shù)據(jù)來自于江蘇省電力公司 2012 年至 2013年度對 220 kV 電力變壓器進行的抽檢活動。這些數(shù)據(jù)基本能反映江蘇省內(nèi)近期新建 220 kV 變電站主變的制造水平。總體變壓器制造質(zhì)量水平滿足要求，但在產(chǎn)品外觀和吊芯檢查方面還有待進一步提升。在今后的抽檢工作中應(yīng)結(jié)合之前抽檢經(jīng)驗，對現(xiàn)期常見問題重點關(guān)注，持續(xù)改進，進一步提升變壓器制造水平。

中圖分類號：TU712

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1007-4104(2014)12-0058-03

收稿日期：2014-10-10

通信地址：江蘇省南京市北京西路22號 江蘇省宏源電力建設(shè)監(jiān)理有限公司。