大型電力變壓器過熱性故障診斷與處理

王延勤

【摘 要】 變壓器作為重要電力設(shè)備，在電網(wǎng)運行之中發(fā)揮重要作用。但從近些年大型電力變壓器運行實際情況來看，變壓器容易出現(xiàn)過熱性故障，導(dǎo)致變壓器的穩(wěn)定性和功能性大大削弱，進(jìn)而影響電網(wǎng)運行效果。基于此，本文將結(jié)合實例案例，就大型電力變壓器過熱性故障診斷及處理予以詳細(xì)的分析和探討。

【關(guān)鍵詞】 電力變壓器 過熱性故障 故障診斷 處理對策

變壓器內(nèi)部過熱是變壓器運行中多發(fā)性故障。由于變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，變壓器內(nèi)部過熱存在的部位、表現(xiàn)形式都存在多樣性特點，這給變壓器和電網(wǎng)運行帶來了結(jié)構(gòu)、器件、系統(tǒng)方面的嚴(yán)重威脅。在當(dāng)前我國電力領(lǐng)域積極建設(shè)高效化、自動化、智能化電網(wǎng)的情況下，應(yīng)當(dāng)對大型電力變壓器過熱性故障進(jìn)行詳細(xì)的診斷，并提出切實有效的處理對策，有效解決問題，從而保障變壓器，使其可以支持電網(wǎng)安全的、穩(wěn)定的、高效的運行。所以，切實有效的處理大型電力變壓器過熱性故障，利于更好的建設(shè)電網(wǎng)。

1 變壓器過熱性故障的原因分析

結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及筆者工作經(jīng)驗，確定造成變壓器過熱性故障的原因有多種，具體表現(xiàn)為：

1.1 變壓器繞組過熱

變壓器繞組過熱是引起變壓器過熱性故障發(fā)生的原因之一。基于對繞組過熱引發(fā)變壓器過熱性故障問題的分析，確定繞組材料質(zhì)量不高是引起變壓器運行中繞組過熱的關(guān)鍵。因為一些生產(chǎn)企業(yè)，為了解決變壓器銅損問題，在制作變壓器繞組的過程中，使用換位導(dǎo)線統(tǒng)包絕緣線，如此在變壓器運行的過程中，絕緣線將會膨脹，換位線脫離，進(jìn)而堵塞變壓器內(nèi)部油路，導(dǎo)致油路不暢，且變壓器繞組局部發(fā)熱。

1.2 變壓器引線發(fā)熱

變壓器引線發(fā)熱，引發(fā)變壓器過熱性故障，主要是因為在變壓器運行的過程中，導(dǎo)引線分流，致使套管產(chǎn)生電流熱效應(yīng)，且集中在接頭處，容易出現(xiàn)放電或閃絡(luò)現(xiàn)象，致使變壓器穩(wěn)定性降低。

1.3 變壓器漏磁引發(fā)過熱

通常情況下，變壓器由原邊繞組勵磁安匝所產(chǎn)生的磁通，不會全部貫穿副邊繞組，其中貫穿副邊繞組的磁通被稱之為主磁通，沒有貫穿副邊繞組的磁通被稱之為漏磁通。一些變壓器磁通的設(shè)置并不嚴(yán)謹(jǐn)，其中漏磁通的設(shè)置較多，進(jìn)而使得鐵芯上或下夾件拉桿等部位處集中漏磁通，那么在變壓器運行的過程中容易出現(xiàn)漏磁通過熱現(xiàn)象，進(jìn)而影響變壓器的穩(wěn)定性和功能性[1]。

1.4 變壓器冷卻裝置異常

冷卻裝置是變壓器良好運行不可或缺的重要裝置之一。但是，在一些情況下冷卻裝置的使用卻給變壓器帶來了負(fù)面影響，即變壓器過熱性故障發(fā)生。經(jīng)過詳細(xì)的檢查與分析，確定在變壓器冷卻裝置風(fēng)路堵塞、風(fēng)扇電源缺失、風(fēng)扇反轉(zhuǎn)、風(fēng)扇啟動值設(shè)置錯誤等情況下，造成冷卻裝置異常，進(jìn)而造成變壓器溫度過高，使變壓器運行效果不佳。

1.5 變壓器鐵芯多點接地引發(fā)過熱

之所以說，變壓器鐵芯多點接地會使變壓器過熱性故障發(fā)生，是因為在鐵芯多點接地的情況下，鐵芯會產(chǎn)生渦流，鐵芯損耗增大，進(jìn)而造成鐵芯溫度升高，與之相連接的繞組溫度也會增加，油紙也會受到影響，最終導(dǎo)致變壓器運行效果不佳。

2 基于案例分析大型電力變壓器過熱性故障診斷與處理

2.1 案例說明

150MVA、220kV的有載調(diào)壓變壓器投運，運行方式為高壓、中壓測并列運行及低壓側(cè)分列運行。在投入使用的第四年，對此變壓器運行情況予以檢測，負(fù)荷檢測，確定高壓側(cè)各月的平均負(fù)荷在80MVA～120MVA；色譜檢測，后確定乙烯含量從20.15升至91.54，二氧化碳含量從1450升至5400；運行溫度檢測，確定變壓器運行后繞組溫度和油面溫度均比正常溫度高處10℃；變壓器油顏色檢測，確定變壓器油顏色已經(jīng)變質(zhì)，呈黃色。

2.2 初步診斷與原因分析

2.2.1 變壓器初步故障診斷

基于以上變壓器運行檢測所獲得的信息，相關(guān)技術(shù)人員初步分析，判斷變壓器內(nèi)部可能存在兩種故障：（1）對色譜檢測做進(jìn)一步分析，確定變壓器內(nèi)部溫度可能接近700℃，過熱點在引線處。另外，從變壓器負(fù)荷檢測來看，變壓器長時間處于超負(fù)荷的狀態(tài)。由此可以初步診斷變壓器內(nèi)部存在過熱性故障。（2）在以上分析的基礎(chǔ)上，對色譜組進(jìn)行比對與分析，確定變壓器內(nèi)部還可能存在固體絕緣材料老化的現(xiàn)象。

2.2.2 變壓器返廠檢查

為了能夠相對準(zhǔn)確的了解變壓器故障情況，以便有針對性的修復(fù)變壓器，對變壓器進(jìn)行返廠檢查。在變壓器返廠檢修過程中通過溫升試驗和絕緣試驗等，初步確定變壓器內(nèi)部存在過熱部位和老化部位。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分變壓器溫度試驗數(shù)據(jù)，確變壓器油面溫升大，且高壓、中壓、低壓繞組溫升都已經(jīng)超過國家標(biāo)準(zhǔn)；而油色譜數(shù)據(jù)分析，二氧化碳含量變化較大，與此同時一氧化碳、甲烷、乙烯含量也發(fā)生了變化，進(jìn)而確定變壓設(shè)備內(nèi)部存在過熱故障[2]。但是，在本次診斷中還存在一些疑點沒有得到確切的解答，如若貿(mào)然進(jìn)行故障處理，可能存在一些差錯。對此，需要進(jìn)行二次診斷。

2.3 二次診斷與原因分析

2.3.1 二次診斷

（1）拆卸冷卻裝置，對冷卻裝置進(jìn)行詳細(xì)的檢查，確定冷卻裝置是否出現(xiàn)異常。（2）對主變本體進(jìn)行真空脫油處理，確油路是否被堵塞。（3）再次進(jìn)行溫升試驗和長時間空載試驗，詳細(xì)了解變壓器溫升情況等相關(guān)方面的內(nèi)容[3]。

2.3.2 變壓器本體拆卸檢查

為了能夠詳細(xì)的了解變壓器過熱性故障情況，并確定引發(fā)故障的原因及部位，還需要對變壓器本體進(jìn)行拆卸和檢查。經(jīng)過一系列的變壓器本體拆卸后，確定上部絕緣件引出線絕緣破損，有放電現(xiàn)象；而靜電屏和第一餅線圈的絕緣紙變黃、變黑。

2.3.3 原因分析

經(jīng)過以上的變壓器故障診斷及變壓器拆卸檢查，確定變壓器過熱性故障發(fā)生的主要原因是：（1）線圈設(shè)計結(jié)構(gòu)和制作工藝存在缺陷，使得變壓器運行的過程中，引出線會出現(xiàn)局部過熱的情況，容易使變壓器過熱性故障發(fā)生。（2）經(jīng)典絕緣包扎不夠緊密，且在上部壓板壓緊線圈時松動的絕緣紙堵塞油道一部分，使得部分油道變小。此種情況下，在變壓器運行的過程中容易引起線圈與靜電屏處過熱，加之油道容易堵塞，必然會影響變壓器的穩(wěn)定性和功能性。（3）變壓器引出線絕緣破損，引發(fā)放電現(xiàn)象，導(dǎo)致油色譜異常。

2.3.4 修復(fù)方案

（1）按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，重新規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化繞制高壓線圈。（2）基于變壓器正常運行需要，將老化的或拆卸中損壞的絕緣體予以更換，安裝完好的高壓線圈三相靜電屏。（3）為了避免后續(xù)變壓器運行過程中在此出現(xiàn)過熱性故障，還需要對冷卻裝置予以檢查與維修，保證冷卻裝置完好。（4）為了避免絕緣紙未緊固，影響繞組及油道的使用，在此還需要根據(jù)變壓器的緊固件及密封件的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，選用適合的、適用的緊固件與密封件，替換，從而保障變壓器設(shè)置完好，以便其可以有效的、合理的應(yīng)用[4]。

3 大型電力變壓器過熱診斷技術(shù)應(yīng)用分析

基于以上案例及相關(guān)資料的分析，確定目前用于大型電力變壓器過熱性故障的診斷技術(shù)有多種。結(jié)合變壓器過熱故障實際情況，科學(xué)、合理的運用過熱診斷技術(shù)，可以有效修復(fù)變壓器，使變壓器運行良好。

3.1 變壓器氣相色譜分析技術(shù)

變壓器氣相色譜分析技術(shù)是利用變壓器油中短鏈烴的烴類物質(zhì)預(yù)熱會揮發(fā)的特點，進(jìn)而確定變壓器內(nèi)部是否過熱及過熱部位。通常情況下，通過色譜分析變壓器運行中乙烷和乙烯氣體來確定變壓器是否出現(xiàn)過熱的情況，在此基礎(chǔ)上分析其他氣體，如一氧化碳、二氧化碳等，確定具體的過熱部位。

3.2 變壓器液相色譜分析技術(shù)

從原理角度來看，此種技術(shù)與氣相色譜分析技術(shù)很是相似。但不同的是變壓器液相色譜分析技術(shù)是通過測定和分析變壓器優(yōu)質(zhì)的糠醛含量來確定變壓器是否存在過熱性故障，同時還能夠測定變壓器內(nèi)部是否存在老化現(xiàn)象[5]。

4 結(jié)語

在當(dāng)前我國電力事業(yè)發(fā)展良好的情況下，為了滿足廣大人民群眾生產(chǎn)生活用電需求，電力行業(yè)積極進(jìn)行高效化、自動化、智能化的電網(wǎng)建設(shè)。但是，從近些年大型電力變電器實際應(yīng)用情況來，變壓器過熱性故障的頻頻發(fā)生，不僅影響了變壓器的正常運行，還阻礙了電網(wǎng)建設(shè)。對此，影響詳細(xì)的分析可能引發(fā)變壓器過熱性故障的原因，正確把握變壓器過熱診斷技術(shù)，合理安排，優(yōu)化設(shè)置變壓器，提高變壓器的可靠性、穩(wěn)定性、功能性，以便更好的支持電網(wǎng)建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]胡業(yè)華，呂斌，張書韜，等.電力變壓器內(nèi)部過熱故障簡析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014（15）：35-35.

[3]馬宏忠，李崢.電力變壓器過熱故障及其綜合診斷[J].高電壓技術(shù)，2011（4）：9-11.

[4]白濤.110kV變壓器內(nèi)部過熱故障的分析及處理[J].寧夏工程技術(shù)，2012（3）：258-260.

[5]羅紅濤.油浸式電力變壓器過熱故障的診斷與處理[J].技術(shù)與市場，2013（7）：99-100.