大型電力變壓器冷卻系統常見故障與技術改進

張文祥，鄒 娟

（青海鹽湖鎂業有限公司，青海 格爾木 816000）

如果大型電力變壓器在工作中發生故障而不進行及時地處理，不僅會影響電力系統的正常工作，而且會給國民經濟造成嚴重的損失。大型電力變壓器在運行過程中會產生大量的熱量，如果不對變壓器進行及時地的降溫，將會導致變壓器出現故障，從而會發生安全事故。大型電力變壓器冷卻系統的主要功能是將變壓器產生的熱量交換到外界，降低變壓器自身的溫度，由此可見變壓器冷卻系統的重要性，所以對變壓器冷卻系統的常見故障進行分析就顯得尤為重要[1]。

1 大型電力變壓器常見的故障

大型電力變壓器常見的故障類型有很多，根據它們發生故障時的現象可以分為五大種，分別是變壓器內部異常聲響、變壓器油位過高或過低、油位突然升高、變壓器終罩螺旋過熱以及冷卻器全停。如果大型電力變壓器在運行過程中會出異常聲響，或者變壓器發生的聲音過大，那么就可以判斷電壓器發生了故障。電壓器的負荷過大、內部接觸不良、電壓器內部有的地方被擊穿、電網中有接地故障或斷路故障、電壓器鐵芯諧振、電壓器原邊電壓過高等都會導致變壓器內部發生異常聲響。如果變壓器長時間超負荷運行、周圍環境的溫度過高，或者冷卻器發生故障，就會導致變壓器油位過高。如果變壓器周圍環境過低，或者發生漏油現象，那么將會油位過低。油位突然升高的原因有很多，比如變壓器繞組匝間斷路或層間斷路、變壓器的開關接觸不良、變壓器鐵芯片間絕緣損壞、變壓器符合過大、冷卻器故障等。變壓器終罩螺旋過熱是一項十分嚴重的故障，如果不及時地進維修，那么將會導致變壓器油箱漏油，以至于工作人員不得不停電進行維修，導致變壓器終罩螺旋過熱的主要原因有螺栓安裝不緊和泄放電流過大。冷卻器是變壓器正常運行的重要保障，如果冷卻器全停，那么將會導致電力系統不能正常運行，導致冷卻器全停的主要原因有冷卻器控制柜密封不好、沒有完善的設備定期輪換制度等等。

通過對大型電力變壓器常見的故障的分析，我們可以看出冷卻器是電力變壓器的重要組成部分，并且對電力系統的正常運行有著直接影響，但是冷卻系統是導致變壓器發生故障的一個重要原因，下面將主要探討大型電力變壓器冷卻系統常見故障。

2 大型電力變壓器冷卻系統的概念

大型電力變壓器在運行過程中會產生能量損耗，因此會釋放大量的熱量，而冷卻系統的主要作用是將變壓器產生的熱量與外界進行交換，從而降低變壓器的問題，保證變壓器的正常運行。由于制冷方式的不同，電壓器常常可以分為三種工作模式，第一種是油浸制冷方式，該方式沒有攜帶制冷設備，它的工作原理是和外界空氣進行熱量換而實現降溫。第二種工作模式是油浸風制冷模式，該模式攜帶特殊的制冷設備，通過風機的轉動來給變壓器降溫，這就像我們夏天用的電風扇一樣。第三種工作模式比較特殊，它是利用油的循環進行降溫，如果那里溫度高，油就會被抽出，然后運輸到指定位置，降溫完成之后，再把油運輸到油箱[2]。

3 大型電力變壓器冷卻系統常見的故障

冷卻系統是大型電力變壓器的重要組成部分，隨著變壓器的使用年限的增長以及工作人員在日常工作隊檢修變壓器工作疏忽，變壓器發生故障的頻率也會增大。冷卻系統一旦出現故障，就會使得變壓器的溫度升高，從而使得變壓器出現故障，甚至會發生安全事故，導致冷卻系統無法起到制冷作用的原因有很多，首先，繞組熱量超高會產生變壓器過熱的現象。繞組熱量過高的原因有很多，比如絕緣的外部受熱量的影響會變松動，疏油的管道如果在使用過程中發生堵塞的現象，會導致冷卻系統無法制冷、匝絕緣如果不能得到制冷，那么它將會提前變質，最終脫落，另外繞組自身的質量不過關也是繞組熱量過高的原因。其次，如果開關接觸不良，電路無法正常工作或者引線斷裂、不能正常分流，都會導致大型電力變壓器冷卻系統產生過熱的現象。第三，冷卻系統安裝的風扇制冷器不能正常工作、風扇制冷器的風扇不轉、反向轉動或者硅膠脫落，硅膠進入油箱而致使油無法正常流動等都會引起變壓器過熱。冷卻系統自身出現故障的原因有很多，首先，可能是冷卻系統的密封質量不過關，出現輕瓦斯的保護，以至于導致冷卻系統無法和外界進行熱量交換，以至于變壓器會產生過熱的現象。其次就是冷卻系統內部的主要組成部分出現故障，比如控制箱體或者冷卻器發生堵塞現象，如果冷卻系統的控制箱體或者冷卻器發生堵塞，就會導致油無法在冷卻系統內正常循環，從而無法起到冷卻的作用。最后就是潛油泵出現問題會導致冷卻系統無法正常工作，并且潛油泵出現故障也是經常遇到的問題[3]。

4 大型電力變壓器冷卻系統的技術改進

4.1 冷卻系統硬件改進

在對冷卻系統硬件的改進過程中，我們可以根據冷熱系統的工作原理以及經常發生故障的原因設計一個油溫度檢測模塊。油溫度檢測模塊的主要作用是檢測變壓器正常工作中油的問題，并且也會給油的正常溫度設置一個指標，如果檢測出的油的溫度高于正常指標，那么就必須對其進行制冷，如果檢測出的油的溫度低于正常指標，那么冷卻系統停止工作。在了冷卻系統中設計一個油溫度檢測模塊不僅可以節約能源，而且可以延長變壓器的使用年限。另外，我們也可以采用分組的思想，對不同的油溫采用不同的投入冷卻模式。這樣不僅可以實現控制報警，而且可以采集設備的數據，從而幫助工作人員判斷電力變壓器的運行狀態是否良好。

4.2 溫度采集舉例

如果變壓器的工作模式是利用風扇進行冷卻，那么我們可以設計一個溫度采集和溫度處理模塊，第一步要做的是采集上層油溫。采集上層油溫這個過程通常需要利用溫度控制器來完成，溫度控制器由三部分組成，分別是鉑電極、傳感器以及變送器，它的主要作用是將溫度控制器采集到的溫度轉換為電壓信號，并且根據電壓信號判斷是否需要進行冷卻。從變壓器的安裝位置上考慮應該設置一定距離，但是設置的距離也不能過大，否則將會由于電流信號偏弱而導致無法正常工作。

4.3 潛油泵的改進

通過我們對阻力的計算，我們可以發生改造前后主變到集中支架之間的管道油流量為每小時80立方米，并且改造前的管道阻力大約為11.5千帕，改造后的管道阻力大約為5.6千帕。通過對比我們可以發現，改造前的管道阻力要比改造后的阻力大很大，而這一現象的主要原因是因為管道系統中存在著兩個直角彎管。根據阻力特性曲線我們可以得出，使用6PB135—4.5/2.2V油泵時，油流量為沒小時85.8立方米，使用6PB135—4.6/3V油泵時，油流量為沒小時99.1立方米，我們發現6PB135—4.5/2.2V油泵的油流量比較低，如果考慮內部阻力，它會更低，因此不能很好地起到制冷效果，而6PB135—4.6/3V油泵才能更好的起到制冷效果。

5 結語

綜上所述，冷卻系統的正常工作是變壓器以及電力系統穩定運行的重要保障，為了防止冷卻系統因使用年限過程而經常發生故障，我們必須對冷卻系統進行技術上的改進，比如冷卻系統硬件改進、溫度采集舉例等，并且相關人員也要做好對變壓器的日常檢修工作，只有這樣才能真正提高冷卻系統的性能。