江蘇新海石化有限公司 高建濤

為了優(yōu)化變壓器故障檢測(cè)水平的全面優(yōu)化，要及時(shí)準(zhǔn)確掌握故障性質(zhì)和類型，并且結(jié)合變壓器故障情況落實(shí)更加科學(xué)的控制機(jī)制，從而減少變壓器故障造成的損失。變壓器是電力系統(tǒng)中重要的應(yīng)用設(shè)備，為了維持變壓器應(yīng)用效果，針對(duì)變壓器故障問題要落實(shí)較為全面的故障檢修方案，全面熟悉并掌握內(nèi)部結(jié)構(gòu)的同時(shí)了解外部情況和運(yùn)行環(huán)境，及時(shí)實(shí)現(xiàn)故障診斷，并從一般性檢修、具體結(jié)構(gòu)檢修、部件檢修等方面落實(shí)綜合性較強(qiáng)的檢修流程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障問題并采取相應(yīng)措施，滿足電力系統(tǒng)對(duì)變壓器應(yīng)用的具體要求，具有廣泛的研究?jī)r(jià)值。

1 變壓器故障檢修原則

1.1 全面性原則

在變壓器故障檢修工作中，要從變壓器全面應(yīng)用處理方面出發(fā)，不僅要了解變壓器運(yùn)行的外部情況和環(huán)境參數(shù)，以便于能分析變壓器運(yùn)行檢測(cè)工序，評(píng)估是否出現(xiàn)出口短路、諧波電壓沖擊等情況。并且要在診斷獲取數(shù)據(jù)后予以對(duì)比分析，從而了解故障發(fā)生原因和具體發(fā)展情況，滿足全面性檢修管控效果。

1.2 對(duì)比性原則

為了進(jìn)一步提升變壓器故障檢測(cè)工作的準(zhǔn)確性，也要利用秉持對(duì)比分析原則落實(shí)具體工作。尤其是一臺(tái)變壓器運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)異常并無法直觀判定故障問題時(shí)，無法確定是內(nèi)部問題還是外部問題，就要依據(jù)同一地點(diǎn)的另一臺(tái)容量亦或是運(yùn)行狀態(tài)相同的變壓器測(cè)試數(shù)據(jù)予以綜合評(píng)估，確保故障評(píng)估的準(zhǔn)確性。

2 變壓器常見故障

變壓器空載投入勵(lì)磁涌流。若是變壓器空載投入操作，可能會(huì)存在比正?？蛰d電流超出較大的電流參數(shù)，稱為勵(lì)磁涌流。本文以單相變壓器為例，空載投入后鐵芯中主磁通表示為φ=-φmcos(ωt+α)+φmcosα：當(dāng)α=90°，φ=φmsinωt磁通的非周期分量=0，此時(shí)表明合閘操作就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)磁通模式，這種情況下不會(huì)出現(xiàn)對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁涌流，空載電流就是正常數(shù)值；當(dāng)α=0，過渡過程磁通量會(huì)達(dá)到穩(wěn)態(tài)分量幅值的2倍以上，綜合分析鐵芯磁飽和特性，就說明鐵芯處于深度飽和狀態(tài)，在鐵芯磁化曲線情況出現(xiàn)后，對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流會(huì)達(dá)到空載電流幾十倍，是額定電流的5倍到8倍，此時(shí)勵(lì)磁涌流出現(xiàn)。

圖1 2φm對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁涌流示意圖

變壓器不對(duì)稱運(yùn)行。造成變壓器不對(duì)稱運(yùn)行的主要原因就是三相負(fù)載的不對(duì)稱。

3 變壓器故障檢修的基本流程

為了進(jìn)一步提升變壓器故障檢修工作的質(zhì)量水平，要按照標(biāo)準(zhǔn)化要求落實(shí)具體工作，確保及時(shí)分析故障問題，開展對(duì)應(yīng)的檢修操作，從而維持變壓器運(yùn)行的合理性和規(guī)范性，維持良好的應(yīng)用效果。具體流程為：判斷變壓器有無故障-判斷故障性質(zhì)和類型-判斷故障嚴(yán)重性。

3.1 判斷變壓器有無故障

要想及時(shí)解決變壓器故障問題，評(píng)估設(shè)備是否存在故障是根本，要從源頭落實(shí)評(píng)估分析機(jī)制[1]。

分析油中氣體含量。在對(duì)變壓器故障進(jìn)行評(píng)定的過程中，要對(duì)油中氣體含量進(jìn)行綜合分析，結(jié)合基礎(chǔ)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行注意數(shù)值的對(duì)比，若是總烴含量、H2含量、CO含量、CO2含量等參數(shù)存在一項(xiàng)或者是幾項(xiàng)超出注意數(shù)值后，就要引起設(shè)備檢修維護(hù)工作人員的注意，對(duì)含量進(jìn)行實(shí)時(shí)性跟蹤評(píng)估，從而確保變壓器故障問題得以全面解決。

分析產(chǎn)氣速率。在變壓器故障檢修工作中，要明確具體參數(shù)跟蹤分析的要求和要點(diǎn)。一部分設(shè)備即使特征氣體數(shù)值低于標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，但其整體增長(zhǎng)速度較快，也會(huì)對(duì)其安全性產(chǎn)生影響，需操作部門對(duì)其予以跟蹤分析，了解氣體變化增速的原因。另外，一部分設(shè)備受到影響后氣體含量超出注意數(shù)值，卻不能立刻評(píng)估是設(shè)備故障問題，而要結(jié)合資料進(jìn)行查詢對(duì)比，并且設(shè)立觀察期，增長(zhǎng)率若是低于產(chǎn)氣速率可視為階段性滿足應(yīng)用要求。

3.2 判斷故障性質(zhì)和類型

判斷故障類型。對(duì)于變壓器故障檢修工作而言，及時(shí)判斷故障類型能為后續(xù)故障處理和控制提供保障，從而有效維持良好的應(yīng)用效能。一般而言，不同故障類型亦或是故障能量，會(huì)造成變壓器內(nèi)部產(chǎn)生不同特征的氣體，借助故障氣體特征評(píng)估工作就能初步分析變壓器故障的類型，以便于制定更加合理科學(xué)的檢修方案。

類型判斷。依據(jù)《導(dǎo)則》中的相關(guān)規(guī)定可知，一般是采取國(guó)際電工委員會(huì)剔除的特征氣體三比值法完成變壓器等充油電氣設(shè)備故障類型評(píng)估，從而有效分析故障類型，并且進(jìn)一步了解故障變化、發(fā)展趨勢(shì)。充分融合設(shè)備歷史運(yùn)行狀態(tài)以及運(yùn)行檢修效果等參數(shù)，全面落實(shí)電氣試驗(yàn)分析工作，就能作出最正確的判斷，為后續(xù)電力變壓器故障檢修工作質(zhì)量的優(yōu)化提供保障。

判斷故障嚴(yán)重性。在已經(jīng)初步判定變壓器可能存在故障問題后，就要對(duì)潛伏性故障、明確故障等進(jìn)行綜合評(píng)估，從而全面分析故障問題的嚴(yán)重性。最關(guān)鍵的是，要結(jié)合故障嚴(yán)重性對(duì)故障的發(fā)展趨勢(shì)展開進(jìn)一步分析和評(píng)定，一般采取計(jì)算的方式分析產(chǎn)氣速率，以此對(duì)比數(shù)值參數(shù)分析嚴(yán)重程度[2]。例如，開放式變壓器總烴類產(chǎn)氣速率為0.25mL/h、密閉式變壓器總烴類產(chǎn)氣速率為0.5mL/h，以此作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)變壓器內(nèi)部總烴類氣體產(chǎn)氣速率予以評(píng)估，若是產(chǎn)氣速率每個(gè)月超出10%則設(shè)定為比較嚴(yán)重，需要對(duì)其進(jìn)行跟蹤觀察。若是產(chǎn)氣速率每個(gè)月在40μL/L以上，則視為嚴(yán)重故障。

4 變壓器故障檢修具體內(nèi)容

在變壓器故障檢修工作開展的過程中，要結(jié)合變壓器的實(shí)際情況落實(shí)相應(yīng)的故障分析工作，維持良好的檢修效果。

4.1 變壓器一般性檢修

之所以要開展變壓器的一般性檢修，就是因?yàn)樽儔浩鏖L(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)受到電磁振動(dòng)、氧化作用、熱老化等多元因素的影響，此時(shí)會(huì)對(duì)變壓器部件質(zhì)量水平產(chǎn)生影響，甚至嚴(yán)重制約變壓器運(yùn)行的安全性和可靠性。因此，要結(jié)合國(guó)家電網(wǎng)安全運(yùn)行要求完成缺陷檢修，利用一般性檢修處理方式及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、消除隱患，并恢復(fù)電力變壓器的應(yīng)用性能，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

檢修周期：針對(duì)電力變壓器的檢修工作中，針對(duì)吊罩進(jìn)行的芯體檢查和檢修，以及故障引起的更換繞組檢修處理稱之為大修，一般會(huì)控制在10a/次修理。而對(duì)變壓器外部組件開展的檢修稱之為小修，時(shí)間間隔為1a/次。

常見故障：電阻不平衡。判斷依據(jù)：一般是利用萬用表測(cè)量直流電阻參數(shù)，評(píng)估其是否超出國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。故障處理：若是線材引發(fā)的引線裝置問題需要重繞；鐵芯多點(diǎn)接地。判斷依據(jù)：一般是借助氣相色譜法檢查變壓器油中氣體的基本成分，一旦甲烷氣體、烯烴組分超標(biāo)并伴有乙炔氣體，就認(rèn)定為鐵芯間歇性接地。故障處理：若是運(yùn)行變壓器接地電流參數(shù)超出標(biāo)準(zhǔn)，一般是選取臨時(shí)性串入限流電阻亦或是交流沖擊法完成多點(diǎn)接地金屬結(jié)構(gòu)的處理工作，并且利用壓力油沖洗雜質(zhì)[3]；絕緣損傷。故障診斷：測(cè)量介損或者是絕緣電阻。故障處理：對(duì)繞組進(jìn)行干燥處理。

4.2 變壓器絕緣和引線檢修

4.2.1 變壓器絕緣分類

內(nèi)絕緣。分為繞組、引線和開關(guān)三個(gè)基本內(nèi)容：繞組。分為主絕緣和縱絕緣。其中，主絕緣包括同相各繞組之間絕緣狀態(tài)、異相各繞組之間絕緣狀態(tài)、繞組對(duì)油箱絕緣、繞組對(duì)鐵芯柱絕緣、繞組端部對(duì)鐵芯軛。縱絕緣則包括繞組線匝之間、繞組線餅之間、繞組層間絕緣狀態(tài)[4]；引線。主絕緣包括引線對(duì)地、引線對(duì)異相繞組。而縱線絕緣包括同一個(gè)繞組不同引線之間絕緣；開關(guān)。主絕緣包括開關(guān)對(duì)地絕緣、異相繞組引線觸頭之間絕緣，縱絕緣包括同相繞組引線觸頭之間的絕緣關(guān)系。

外絕緣。主要是套管的絕緣處理，包括套管對(duì)接地部位的絕緣效果和各個(gè)套管之間的絕緣效果。

4.2.2 檢修方式

針對(duì)油浸式變壓器內(nèi)部開展的檢修工作，一般是采取油、紙、紙板和紙板層壓件等復(fù)合絕緣結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢查，而干式變壓器則是依據(jù)空氣和絕緣材料結(jié)構(gòu)完成檢修分析。最關(guān)鍵的是，不同電壓等級(jí)油浸式變壓器對(duì)絕緣油的要求存在差異。不同電壓等級(jí)油浸式變壓器其絕緣油的油擊穿電壓（kV/2.5mm）分別為：電壓等級(jí)≤35kV、油擊穿電壓≥35；電壓等級(jí)60～110kV、油擊穿電壓≥40；電壓等級(jí)220～330kV、油擊穿電壓≥50。

在實(shí)時(shí)性檢測(cè)分析工作中，運(yùn)行中的變壓器能借助在線氣體監(jiān)測(cè)和定期取樣等方式完成變壓器性能的評(píng)估。一般而言，正常運(yùn)行的變壓器若是出現(xiàn)老化，則會(huì)產(chǎn)生CO氣體或CO2氣體，且相應(yīng)含量較高，會(huì)對(duì)其應(yīng)用效果和處理水平產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。而對(duì)于油紙局部放電現(xiàn)象，油體會(huì)裂解產(chǎn)生H2和CH4。故障出現(xiàn)時(shí)溫度低于300℃則產(chǎn)生CH4，溫度若是逐漸升高，達(dá)到300℃到700℃則產(chǎn)生的氣體是C2H4和C2H6，溫度一旦超出1000℃就會(huì)產(chǎn)生C2H2。

4.2.3 分接開關(guān)故障檢修

箱蓋密封性不足出現(xiàn)滲漏問題，一般是安裝不當(dāng)或者是密封材質(zhì)不好造成的變質(zhì)問題，若是開關(guān)法蘭的盤間漏油問題則要擰緊固定螺母，或者是更換新的密封件；繞組直流電阻測(cè)量穩(wěn)定性不足，在運(yùn)行中長(zhǎng)期處于無電流通過的狀態(tài)，表面就會(huì)因?yàn)檠趸ず陀臀墼斐山佑|不良等現(xiàn)象。此時(shí)多次循環(huán)旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，有效清除氧化膜，保證觸頭接觸電阻能低于500μΩ；有載開關(guān)控制器和電動(dòng)機(jī)構(gòu)不能正常運(yùn)行，常常會(huì)出現(xiàn)有載開關(guān)控制器不顯示數(shù)字，檔位顯示數(shù)值不正確或者是接受指令。此時(shí)，要對(duì)控制器220V電源是否存在接入保險(xiǎn)絲予以綜合檢查，評(píng)估電動(dòng)機(jī)構(gòu)之間電纜連接狀態(tài)，從而分析指令選擇是否正確。若是電纜結(jié)構(gòu)無異常，則分析電動(dòng)機(jī)皮帶的適配性。

4.3 變壓器組件檢修

在變壓器正常運(yùn)行狀態(tài)下，一般會(huì)借助變壓器的應(yīng)用情況設(shè)置過電壓和防止事故絕緣擴(kuò)大、熱保護(hù)裝置等，以便于能有效建立完整地變壓器組件分析和檢修控制工作，也需要設(shè)備管理人員對(duì)組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行階段性檢修，從而充分發(fā)揮保護(hù)設(shè)備的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一方面，針對(duì)起到絕緣保護(hù)作用的避雷器、差動(dòng)繼電器、氣體繼電器、異常電壓吸收器等進(jìn)行階段性檢修和養(yǎng)護(hù)。另一方面，針對(duì)熱溫度保護(hù)、熱的機(jī)械保護(hù)的油溫度控制器、過電流繼電器、熔動(dòng)器等予以規(guī)范檢修。

4.4 變壓器的干燥

在變壓器檢修工作完成后，要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用環(huán)境和安全運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍锊僮魈幚恚S持良好的狀態(tài)，從而減少不良因素造成的安全隱患。較為常見的干燥方法分為短路干燥處理、零序電流干燥處理、熱風(fēng)干燥處理、外殼渦流干燥處理、真空熱油噴霧干燥處理等。

4.5 處理變壓器油

一方面，對(duì)變壓器油進(jìn)行過濾，在過濾油操作工序中，要將濾油機(jī)的上部出口位置和入口位置進(jìn)行處理，接通凈油罐和污油罐，維持良好的應(yīng)用控制狀態(tài)，保證過濾操作流程的規(guī)范性，并且要配合濾油機(jī)將污油罐中的油在過濾處理后直接送至凈油罐位置、再過濾。一般要重復(fù)3到4次就能滿足實(shí)際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，要對(duì)變壓器油進(jìn)行除酸處理。配合完成相應(yīng)的變壓器油實(shí)驗(yàn)管理控制工作，能為變壓器檢修工作效率的全面優(yōu)化提供支持。

綜上，電力系統(tǒng)變壓器應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)展，為了有效提升其應(yīng)用質(zhì)量，就要落實(shí)對(duì)應(yīng)的處理措施和檢修方案，一方面完善對(duì)應(yīng)的檢修流程，一方面整合具體故障分析方式，從而發(fā)揮檢修工作的價(jià)值和意義，優(yōu)化變壓器運(yùn)行效率，為經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益和諧發(fā)展予以支持，促進(jìn)電力工程可持續(xù)健康發(fā)展。