顏光前

中海石油(中國)有限公司天津分公司 天津 300450

引言

干式變壓器在海洋石油平臺電力系統(tǒng)中廣泛應用，干式變壓器通常由鐵芯、繞組、附屬裝置組成。其中鐵芯通常由硅鋼片組成，繞組通常采用環(huán)氧樹脂澆注的方法，干式變壓器通常配有散熱風機、溫度控制器、有載調壓器等附件。干式變壓器具有結構簡單、維護工作量小等優(yōu)點。與油浸式變壓器相比干式變壓器沒有漏油的風險，在火災、爆炸、污染環(huán)境等方面的風險較低。

海洋環(huán)境具有高鹽霧、高濕度、夏季高溫等特點，因此在海洋石油平臺中使用的設備多要求具備防鹽霧、防濕熱、防腐蝕的要求。通常情況下干式變壓器被安裝在海洋石油平臺的上的房間內，房間通常產用通風換熱。干式變壓器雖然沒有直接處于海洋環(huán)境下，但風機使房間內部仍與外界環(huán)境保持互通，干式變壓器仍處于高鹽霧、高濕度的狀態(tài)。干式變壓器處于較為特殊的海洋環(huán)境，為了保證設備的穩(wěn)定運行，變壓器的運行監(jiān)測、故障預測等方面工作在設備的全周期生命管理中較為重要。

1 干式變壓器的常見故障

在海洋石油工業(yè)實際運行過程中，干式變壓器主要在鐵芯多點接地、接頭過熱、表面受潮、表面污染、內部異物、調壓器分接頭、內置風機及溫度控制器等方面出現故障。

1.1 鐵芯多點接地 變壓器鐵芯一般能一點接地，不允許多點接地。變壓器運行過程中，低壓繞組與鐵芯之間、鐵芯與變壓器夾具之間存在電容。此部分電容可引起爬電或局部放電，甚至破壞變壓器絕緣。為了消除此部分電容所以鐵芯需要可靠接地。但若鐵芯多點接地，在接地點間會產生環(huán)流，進而引起局部高溫或加速絕緣老化。

1.2 接頭過熱故障 在變壓器運行過程中，接線端子處由于虛接等原因產生大量熱量或發(fā)生局部放電，甚至嚴重損壞變壓器。接頭過熱的原因主要有端子松動、銅鋁連接、表面雜質、導電膏稀薄等。變壓器繞組引出端為銅質，銅鋁連接在潮濕的鹽霧環(huán)境下會發(fā)生電化學腐蝕，進而引發(fā)導電不良，造成接頭過熱。在安裝制造過程中，銅鋁不可以直接連接。

1.3 表面受潮與污染 干式變壓器不同于油浸式變壓器，干式變壓器不需要密封處理，因此干式變壓器在運行過程中會積累灰塵。在變壓器停運檢查的過程中應當對內部灰塵積累情況進行檢查，若灰塵積累過多應進行處理。干式變壓器內部灰層過多造成表面污染，將會影響設備散熱，造成局部高溫，甚至引起變壓器局部放電故障。表面受潮將會引發(fā)絕緣不良、爬電、局部放電等問題，且發(fā)生的位置不同將引起不同程度的危害。在海洋高濕度、高鹽霧的環(huán)境下，表面受潮問題發(fā)生的風險較高。在變壓器長期停運后，應當先進行充分干燥再投入運行。通常情況下，表面受潮與污染同時發(fā)生。

1.4 內部異物 在變壓器初次運行或檢修后，易發(fā)生內部異物故障。變壓器內部處于高磁場狀態(tài)，內部金屬異物受電磁感應用作將發(fā)熱，或者造成局部絕緣不良、局部放電、局部振動異常等問題。異物也有可能劃傷繞組表面，造成絕緣破壞等問題。在變壓器安裝檢修過程中，需要避免遺落工具、備件等物品。通常在進入變壓器外殼前，應當清理隨身物品，清點攜帶工具。在檢修完畢后，再次清點工具物料，避免遺漏。在安裝檢修過程中拆卸或使用的螺栓等小型備件，也應進行妥善保管。

1.5 附件異常 在海洋石油平臺中，干式變壓器普遍配置溫控器、內部散熱風機等附件。溫度探頭斷線、跳變等問題將造成斷路器誤動作等問題。內部散熱風機故障將造成干式變壓器高溫。通常大型干式變壓器內置6個散熱風機，若單個風機故障，將使單相繞組或局部溫度異常。一般可以通過變壓器溫度控制器進行判斷。由于風機、探頭、溫度控制器等附屬裝置的存在，使干式電力變壓器內部存在控制回路，控制回路的端子虛接也將影響變壓器的正常運行。

對海洋石油油田群電力組網中的升壓變壓器，通常配置有載調壓器，有載調壓器的接頭及檔位連接點等處也成為故障發(fā)生的風險點，應保持對其的檢查與維護。隨著，附屬裝置的增多，若裝置故障不牢將產生振動，影響變壓器的運行聲音，附件的固定裝置脫落也有產生內部異物故障的風險。

2 干式變壓器運行監(jiān)測的主要參數

為了能夠預測干式變壓器故障，海洋石油平臺通常配備變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測變壓器運行溫度、振動、局部放電等參數。在運行維護過程中，結合配電柜中的變壓器綜合保護裝置，能夠更為全面的監(jiān)測變壓器的運行狀態(tài)。

2.1 溫度監(jiān)測 變壓器高壓側繞組溫度，低壓側繞組溫度，鐵芯溫度是變壓器溫度監(jiān)測的重點。干式變壓器溫度控制系統(tǒng)中能夠顯示較為全面的溫度數據，結合環(huán)境溫度、濕度、變壓器帶載情況、及風機運行情況，能夠分析變壓器溫度變化趨勢，變壓器溫度趨勢是預測變壓器運行狀態(tài)的一種方法。通常情況，變壓器內部鐵芯溫度最高。干式變壓器低壓側繞組位于繞組內圈，靠近鐵芯，且低壓側繞組電流大于高壓側繞組，低壓側繞組溫度一般高于高壓側繞組溫度。三相繞組溫度基本均衡，通常中間相溫度略高。變壓器內置風機的運行，受溫度探頭反饋數據控制。通常溫度控制器設置高溫報警與超溫跳閘信號，溫度控制器的報警信息也是溫度監(jiān)測的關鍵。

2.2 振動監(jiān)測 變壓器振動監(jiān)測由變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)中的溫度探頭采集數據，振動探頭通常位于干式變壓器外殼內側。根據振動探頭布置的位置及數量不同，其監(jiān)測的范圍也不同。通常由于干式變壓器可能發(fā)生振動的部位較多，振動探頭難以完全準備覆蓋。當振動探頭發(fā)生報警時，應及時進行全面的檢查與緊固。通常在變壓器墊塊、端子、夾塊、外殼螺栓處易發(fā)生松動，此部分振動排查的重點。

2.3 局部放電監(jiān)測 局部放電數據的監(jiān)測是由變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)中的局部放電探頭采集數據，局部放電探頭均勻布置在變壓器外殼內部。通過分析局部放電探頭數據，結合局部放電探頭布置位置，能夠初步判斷局部放電發(fā)生的位置。在變壓器運行監(jiān)測過程中，應注意局部放電參數的變化趨勢。當變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)出局部放電報警時，應及時分析并進一步加強關注。

2.4 運行電流監(jiān)測 運行電流是干式變壓器日常監(jiān)測的基礎數據，通常通過干式變壓器高壓側、低壓側對應斷路器柜上的多功能表或綜合保護裝置讀取。干式變壓器正常運行狀態(tài)下，三相電流相互平衡，高壓側與低壓側電流按繞組變比變化。一般情況下，干式變壓器的運行電流、電壓數據發(fā)生明顯異常時，代表變壓器已出現嚴重故障。此時配電系統(tǒng)中的綜合保護裝置能后及時進行保護動作。干式變壓器運行電流在日常監(jiān)測中，只要用于分析確定變壓帶載情況，配合分析變壓器溫度變化趨勢。對于電網調度人員，運行電流用于參考調度方案的調整，避免形成變壓器過載故障。

2.5 差動電流監(jiān)測 變壓器差動電流用于計算與判斷變壓器差動保護，差動保護是變壓器的主保護。差動保護由綜合保護裝置實現，變壓器差動保護可以反應干式變壓器繞組間故障及接地故障?？梢栽诰C合保護裝置上查看，變壓器差動電流。正常情況下，變壓器差動電流為零。在變壓器初次投用或檢修后投用，應重點關注變壓器差動保護電流。但變壓器繞組間故障往往是發(fā)生較快，現場人員難以預測與干預。差動電流由綜合保護裝置實時監(jiān)測，現場運維人員的監(jiān)測通常作為變壓器升級管理的一項內容。

2.6 零序電流監(jiān)測 零序電流的監(jiān)測與差動電流基本一致，零序電流主要用于接地保護。但與差動保護不同，在特殊情況下，零序電流是逐漸增大至保護動作值，觀察與監(jiān)測零序電流的變化趨勢也是變壓器升級管理的一項內容。

3 干式變壓器的全壽命周期管理

基于對干式變壓器常見故障的分析與預測，結合干式變壓器運行關鍵參數變化趨勢的分析，實現干式變壓器的全壽命周期管理。

3.1 維護保養(yǎng)

3.2.1 日常運行檢查 在干式變壓器的日常檢查中，重點關注運行監(jiān)測參數，注重數據的準確性與可對比性。數據的可對比性即是在數據記錄盡可能保持在每日的相同時間段，以便于對比數據變化趨勢，此外如環(huán)境溫度等相關的干擾參數也應該納入記錄。

3.2.2 周期性預防維護 干式變壓器的周期性預防性維護主要分為月檢、季檢、年檢、大修。月度與季度的維護保養(yǎng)在參數記錄的基礎上注重使用點溫槍、熱成像儀、局部放電監(jiān)測儀等專業(yè)工具進行測量，月度與季度維護保養(yǎng)通常保持變壓器的原有運行狀態(tài)。年檢、大修注重在變壓器退出運行狀態(tài)下的檢查維護，主要包括灰塵清潔、端子緊固等。變壓器的日常檢查、月檢、季檢、年檢、大修逐級強化檢查，又是相符相成的。日常檢查發(fā)現的趨勢在后續(xù)檢查中得以進一步確認及處理，細化檢查中的問題又指導日常檢查的重點方向。

3.2 設備資料管理

3.2.1 關鍵設備資料 設備資料是變壓器的全壽命記錄，關鍵記錄主要包括：技術參數、廠家說明書、調試報告、相關證書、維護保養(yǎng)記錄、故障維修報告等。

3.2.2 資料管理的意義 對于海洋環(huán)境下干式變壓器的檢查與管理是基本統(tǒng)一的，但是對每一臺單獨變壓器，其檢查關注的側重點又會有所不同。不同點主要在于此變壓器曾經發(fā)生的故障、隱患等，此方面內容正是設備全周期資料的主要意義。此外，設備資料在設備更換、改造等方面也有重要意義。

4 結語

在高溫、高濕、高鹽霧的海洋環(huán)境下，對干式變壓器的運行管理有著較高的要求，基于變壓器常見故障分析預測及仔細的參數監(jiān)測，結合維護保養(yǎng)與資料管理能夠更好的對變壓器進行全壽命周期維護。