變壓器狀態檢修問題的探討

董光銀

摘 要:本文分析了現行電力變壓器檢修方式的弊端,提出了電力變壓器狀態檢修策略,為電力系統的運行和維護提供可靠的決策方案,推進狀態檢修工作的開展。

關鍵詞:變壓器 狀態檢修 檢修策略

電力變壓器主要由干式變壓器和油浸變壓器組成,其結構特點適合狀態檢修。電力變壓器早期實行的是事故維修,即設備故障后再維修,對于大型設備,這種維修方式將造成停電等巨大損失。其后,發展成定期試驗和維修,即預防性維修。按照國家標準規定的大修和小修周期,只要運行滿5年的變壓器就要進行首次大修,首次大修后每運行10年進行一次大修,每年進行一次小修。

但這種維修方式存在明顯的不足之處,如檢修時需停電、維護費用比較高、維修不當易造成設備損壞等等。因此必須發展以狀態監測和故障診斷為基礎的狀態檢修。

狀態檢修的前提是掌握設備的“健康狀況”及其發展趨勢,并以此制定檢修方案。要實現狀態檢修就要打破原來的管理模式,制定出便于執行的變壓器狀態檢修策略,作為未來的檢修方向。由于現階段對設備運行狀態的在線監測技術及評估方法還不是很完善,實施科學狀態檢修還存在一定的困難。本文作者根據多年的經驗提出變壓器的狀態檢修策略,為變壓器的狀態檢修提供有益的嘗試。

1 現行的變壓器檢修方式存在的問題

定期檢修和巡視檢查中缺陷處理是現行變壓器的檢修方式。定期檢修存在一定問題,比如大多數情況下按期檢修發現不了問題,還要支出高額的檢修費用,定期檢修沒過幾年發現變壓器存在缺陷不得不再次進行大修。由于變壓器大修要求工期緊,對檢修工人技能和熟練程度要求比較高,在檢修過程中容易造成變壓器個別部件損壞,檢修完后造成變壓器故障,存在著修還不如不修的現象。有些試驗比如耐壓試驗會對設備絕緣造成損傷,影響變壓器的壽命。

2 變壓器的事故和故障類型

2 . 1 絕緣事故

變壓器的絕緣損壞事故約占總事故的70%～80%,有受機械力或過熱導致絕緣損壞,也有出廠時絕緣強度達不到要求或者絕緣受到了損害使強度降低不能滿足承受能力的要求。分析原因如下。

① 變壓器進水受潮。主要有套管端部密封不嚴進水,水冷卻器漏水,防爆筒內積露,儲油柜內有積水等。水分的存在會使變壓器絕緣油的擊穿強度降低從而造成絕緣事故,導致絕緣事故最多的部位是繞組、引線和圍屏,爬電的發展導致匝間、層間短路。

② 變壓器內殘留的異物。變壓器器身內殘留的金屬導體異物和雜質,因產生局部放電或將絕緣磨損,在發生過電壓時或在正常的工作電壓下引起絕緣擊穿損壞。

③雷擊。變壓器中、低壓側防雷保護的耐雷水平太低和變壓器絕緣結構薄弱造成雷擊時變壓器的接地短路事故。

2 . 2 過熱性故障

有由異常電流引起過熱,如環流和渦流引起的過熱,因導電回路電阻增加形成的過熱,因散熱受阻造成的過熱等。

2 . 3 短路損壞事故

變壓器在運行中遭受的各種短路事故,如單相對地、兩相間或兩相對地、三相之間的短路,其中以出口處短路最為嚴重。

3 變壓器的日常巡視檢查、定期試驗檢修情況

3 . 1 日常巡視檢查

變壓器在運行過程中,要進行日常巡視檢查。主要是檢查變壓器附屬設備(風扇電機、潛油泵、控制箱等)的運行情況是否良好,變壓器溫度是否正常。采取紅外成像儀測量,能夠有效地發現變壓器內部過熱、缺油等一些故障。

3 . 2 定期試驗

主要按照《電力設備交接和預防性試驗規程》進行。一共有35項內容,常規試驗項目有10幾項。有些項目堅持執行能夠有效地發現變壓器的一些故障,及時采取有效措施能夠避免事故擴大,是生產中一種行之有效的手段。

3 . 3 在線檢測技術

3.3.1 局部放電在線監測技術

變壓器內部出現故障或運行條件惡劣,會由于局部場強過高而產生局部放電,對局部放電的檢測,總體上可分為電氣測量法和非電測量法(包括超聲波法、光學法、測分解物法等)。

3.3.2 油中氣體的在線分析技術

長期以來,油浸變壓器油中的氣體成分和含量的氣相色譜分析法一直是判斷變壓器內部狀態的重要手段。其原理是利用所采集的氣體濃度的相對比值,推測出油或油紙絕緣所處的裂解條件。

4 變壓器的狀態檢修策略

關于變壓器的狀態檢修策略有很多觀點,每個單位都應該結合自身的情況進行。對于干式變壓器而言,基本上是免維護的,在此就不詳細論述了。

對于油浸變壓器而言,狀態檢修如何進行？日常的維護消缺和大修如何進行？應該具體問題具體分析。有的變壓器可能20年不用大修,有的變壓器不到10年就必須大修。應該根據具體情況來制定檢修策略。

(1)日常巡視檢查分析變壓器的狀態是否良好。如果有問題,是什么樣的問題,要分析其是否需要大修才能解決。

(2)預防性試驗結果是否正常。有人認為有些試驗應盡量少做,比如交流耐壓試驗,因為這種試驗會對變壓器的絕緣造成傷害,不利于設備的安全運行。關于這個問題,應以《電力設備交接和預防性試驗規程》為準。對于大型變壓器來說,預防性試驗是不會對變壓器的絕緣造成傷害的。例如變壓器油的色譜和微水分析、繞組的直流電阻測量、介質損失測量等,都能夠及時及早的發現設備隱患。這在變壓器的維護實踐中得到了充分的證明。

有些試驗方法、手段是非常有效的,如變壓器油的色譜分析。在變壓器運行中,對變壓器絕緣油中所含氣體進行分析。通過其所含氣體的成分就能夠分析出其存在哪些故障,從而使變壓器的一些早期故障被提前發現,然后通過總的數據分析判斷出變壓器是否堅持帶病運行還是停電檢修。

這種方法在近20年來被廣泛應用。像這樣的試驗方法在今后的狀態檢修中應該被不斷加強而不是被弱化。檢測周期應該從1年1次縮短為1季度1次。一旦變壓器外部發生短路等故障時或者是色譜分析檢測發現異常時,還應該縮短檢測周期。

(3)變壓器所在系統是否發生過短路故障、接地故障、是否受到過過電流、過電壓的沖擊。據國網統計變壓器繞組抗短路強度不夠是造成2004年度變壓器損壞事故的第一大原因,而出口或近區短路是誘發變壓器短路損壞事故的首要原因。2004年度共發生這類損壞事故21臺次,占總損壞事故臺次的39.6%。

這對變壓器來說也是非常重要的環節,具體問題要具體分析。如果變壓器的短路繞組線圈在外側,發生變形的可能性就比較大。如果變壓器不方便停電,就要加強色譜分析試驗并縮短周期,一旦有停電檢修的機會,中型變壓器應吊罩檢查,大型變壓器應放油后進入變壓器罩內檢查。中型變壓器繞組發生變形的可能性非常大。如果變壓器的短路繞組線圈在內側,變壓器繞組發生變形的可能性不大,在停電檢修時應該做變形試驗進行確定。

(4)與廠家及時溝通。了解所用變壓器型式在其他單位的運用情況,出現過什么問題。如果有同類型變壓器出現過設計方面的缺陷,應及早做好大修的準備。

(5)變壓器的狀態監測問題。對于變壓器的狀態監測設備,比如色譜分析儀、局部放電儀等,目前安裝應用還不太廣泛。一是因為這些儀器的檢測項目平時都能做到,比如色譜分析,日常也能做,而且比在線儀器精確度要高很多;二是安裝維護費用也比較高,增加額外投資。本文建議在線監測儀器安裝在帶病運行的變壓器上會更加有效,也比較符合實際。

5 結語

變壓器的狀態檢修至少應該打破原來定期檢修的模式,遵循需要檢修時就修,不需要檢修時就不修的原則,有問題就解決問題。緊緊抓住變壓器狀態檢修策略,既能夠保證變壓器安全運行,又能夠減少不必要的檢修費用。