大型水電站500kV主變壓器故障診斷分析及處理

姜小燕

摘 要：水利發電廠日常工作的重點是確保變壓器的安全運營，我們通過對變壓器異常情況以及常見故障的分析進行提高變壓器的使用效率和高效性，在出現故障時及時采取有效措施確保設備的安全運行。近幾年，為適應國家用電需求，發展了一批新型、優質的變壓器，使輸變電網絡的變壓器裝備更趨先進，供電更可靠，用電更趨低價。鑒于此，本文就大型水電站500kV主變壓器故障診斷分析及處理展開探討，以期為相關工作起到參考作用。

關鍵詞：水電站；變壓器；中溫過熱

1 500kV主變常見故障分析

1.1 500kV主變冷卻控制裝置故障分析

對500kV主變壓器冷卻控制裝置在運行過程中出現的故障進行分析。當前無功補償存在的關鍵技術問題：主變壓器是電網中的核心設備，在升、降壓過程中，能否安全運行，關系到電網的安危。運行時，由于變壓器的空載損耗和負載損耗會產生大量的熱量，變壓器的油溫會隨著變壓器負載和環境溫度的增加而上升，為保證變壓器油溫不超過變壓器絕緣所允許的溫度，必須采取有效的方式進行冷卻。當冷卻系統（指風扇、潛油泵、冷卻水系統等）發生故障而被迫要求停用冷卻裝置設備時，應進行以下處理：當變壓器控制盤上顯示出“冷卻裝置工作電源故障”或“備用電源故障”等有光亮的字的提示時，或者出現“冷卻水中斷”提醒，應立即查明原因，使變壓器恢復工作。

1.2 500kV變電站主變壓器運行保護措施

500kV變電站的日常保護要做好以下幾個方面：一是溫度監控措施。設備在運行時會伴隨著產生很多熱能，提升了設備的溫度，若不能控制好設備的實時溫度變幅，其工作性能可能大打折扣，甚至影響到變電站的安全性能。要時刻監測好變電站主變壓器的溫度、變壓器上層油的溫度變化、基礎線圈的溫差。要根據設備說明書，嚴格控制好變壓器上層油溫，避免其大于85℃，一旦超過，就立刻產生警報。二是變壓器工作風險防范機制。變壓器故障的發生，可能會導致電力安全事故。要總結變壓器可能會產生的故障以及相應的解決辦法，最小化可能帶來的損失，保證變電站的穩定運行。選擇將電路快速切斷是對基礎變壓器最好最快的保護方式。當出現超負荷的過電流時，則可以不切斷電流，但要保證及時將情況匯報給相關工作人員，做好相應的工作準備。溫度繼電器在溫度出現超限時作用巨大，可以完成信號輸送。三是要使變壓器在其適宜的條件下進行工作，嚴格控制其工作功率在額定容量范圍內。因此，要對變壓器進行集中式調度，確保其穩定額度，另外，要確保其運行電壓相比于相應分接頭的實際額定電壓數值，要小于百分之五。

1.3 500kV主變壓器保護動作分析

本部分基于繼電保護展開，繼電保護系統是高度智能化和自動化的模式，在工作中能夠自動、高效地將出現故障的元件從電力系統中隔離出來避免造成進一步的損失和傷害，使得500kV變壓器中其他沒有出現故障的元件不受影響的正常運行。反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件而出現反應的信號，這樣一來，更加有利于值班人員及時做出應急措施并處理，或者是說，由裝置自動進行調整，或將那些繼續運行就會引起損壞或者可能發生危險的電氣設備切斷聯系。

1.4 變壓器空負載故障分析以及注意事項

斷開變壓器，退出變壓器本體保護等，將變壓器各繞組接地放電，對大容量變壓器應充分放電（5min以上），放電時應用絕緣棒等工具進行。拆除或斷開對外的一切連緣。搭接試驗電源，需先用萬用表測量，確定其試驗電源電壓為220V或380V，并用頻率表測量試驗電的測量表計。并用專用欄將試驗場地隔離，并向外懸掛“止步、高壓危險”標示牌。

注意事項：

（1）試驗應在額定分接頭下進行，要求施加的電壓為正弦波形和額定頻率的額定電壓。

（2）試驗電壓應保持穩定。

（3）接線時必須注意功率表電流線圈和電壓線圈的極性，功率表的指示可能是正值也可能是負值。

（4）空負荷試驗時互感器的極性必須連接正確，一、二次連接相對應、二次端子與表計極性的連接相對應。還須注意，互感器的二次端子中有一個應安全接地，對三相互感器或三只單相互感器，應是同名端、同一接地點接地。

（5）為了使測量結果準確，連接導線應有足夠的截面，電流線不小于2.5mm2、電壓線不小于1.5mm2，且接觸良好。當被試變壓器本身損耗較小時，應將測量的損耗值減去試驗儀表本身的損耗。

（6）三相變壓器分相空負荷試驗時，使用的短路線不小于2.5mm2，在短路時不要與變壓器外殼連接。

（7）若發觀表計指示異常，被試變壓器有放電聲、異響、冒煙、噴油等異常情況，立即斷開電源停止試驗，查明原因，加以處理，否則不能繼續試驗。

（8）在進行低電壓空負荷試驗時，應放在絕緣電阻、泄漏電流測量之前進行測量。由于變壓器的絕緣電阻、泄漏電流測量施加的是直流電壓，無論如何放電，它都會在變壓器鐵芯中產生剩磁，在進行低電壓空負荷試驗時會影響測量結果，使試驗人員發生誤判斷，發生這種情況時應將試驗電壓升高，以抵消剩磁的影響。

2 預防500kV主變故障采取的措施

2.1 控制變壓器油溫

對于正常運行強迫油循環的變壓器，上層油溫控制在85℃，自冷或風冷變壓器上層油溫控制在95℃；對于限制運行強迫油循環變壓器，上層油溫控制在75℃，自冷或風冷變壓器上層油溫控制在85℃。

2.2 合理分配負荷

避免單一變壓器長期保持高負荷運行，保證冷卻系統正常運行，冷卻器能夠正常散熱，如在夏季高負荷到來前對風冷系統進行水沖洗，確保散熱器工作正常，增大散熱效率。

2.3 控制變壓器外部短路

變壓器三側選擇質量可靠的斷路器，低壓側采取絕緣化措施。

2.4 采用半硬自粘導線

早期變壓器大部分未采用半硬自粘導線，建議結合設備大修和故障處理情況，將未采用半硬自粘導線的變壓器更換為半硬自粘導線；對新訂貨變壓器明確要求繞組采用半硬自粘導線。

2.5 加強帶電檢測和在線監測

除定期檢修預試項目外，還要加強帶電檢測和在線監測，包括油色譜、微水測試，鐵心及夾件接地電流測試、接地導通試驗、紅外測試、紫外成像、超聲局放測試等，及時掌握設備運行狀態。

2.6 開展繞組變形測試

利用頻率響應分析法（FRA）、超聲檢測法、低壓脈沖法（LVI）、阻杭電壓法、視頻窺視檢測法等，進行繞組變形測試。

2.7 嚴格控制監造和運輸

加大對變壓器生產企業的監造力度，確保變壓器不存在制造工藝及設計方面的重大缺陷。為防止運輸沖撞或由于繞組的機械強度太差，造成繞組損傷，除要求在結構設計中使用可靠的器身定位裝置外，在運輸過程中還應作好相應的安全措施避免在運輸中發生位移。

3 結語

500kV變壓器是發電廠和變電站的主要設備之一，本文結合500kV變壓器經對輸變電系統中變壓器常見的故障進行分析，并對相應故障的處理方法進行了總結，對確保變壓器的安全穩定運行有一定的參考意義。由于變壓器故障并非某單一因素的反應，而是涉及到各種各樣的原因，甚至假象。因此，在有必要時必須進行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準確、可靠的找出故障的原因，判斷故障性質，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運行。

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