500kV變壓器故障類型和故障原因探索

周毅聰

摘? 要：在不同運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障，分析變壓器故障原因，以便及時(shí)檢修，降低故障損失，保障變壓器正常運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中，500kV變壓器作為常見電氣設(shè)備，是故障發(fā)生幾率最高的設(shè)備之一，而變壓器運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系著電網(wǎng)安全。對(duì)此，保障500kV變壓器穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)電力企業(yè)運(yùn)維具有重要作用。本文探討了500kV變壓器常見故障，并對(duì)故障原因深入探索，以供參考。

關(guān)鍵詞：500kV變壓器? 故障類型? 故障原因? 電力企業(yè)

中圖分類號(hào)：TM407? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）08（c）-0006-03

Abstract： In different operating states， the inspection of the transformer can find the transformer failure in time and analyze the cause of the transformer failure， so as to repair in time， reduce the failure loss， and ensure the normal operation of the transformer. In the power system， as a common electrical equipment， 500kV transformer is one of the equipments with the highest probability of failure， and the operating state of the transformer is directly related to the safety of the power grid. In this regard， ensuring the stable operation of 500kV transformers plays an important role in the operation and maintenance of power companies. The article discusses the common faults of 500kV transformers and explores the causes of the faults in depth for reference.

Key Words： 500kV transformer; Fault type; Fault cause; Power enter? prise

在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，變壓器能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，關(guān)系著電力企業(yè)的供電穩(wěn)定性，若變壓器故障頻繁發(fā)生，將直接影響電力系統(tǒng)運(yùn)行效果，電能輸送質(zhì)量與效率難以保障，影響了客戶生產(chǎn)生活。500kV變壓器作為電力系統(tǒng)常用變壓器，若出現(xiàn)故障，將直接影響電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，影響客戶滿意度，阻礙電力企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。并且，當(dāng)變壓器故障發(fā)生，復(fù)雜性較強(qiáng)，需要較長(zhǎng)時(shí)間修復(fù)[1]。對(duì)此，及時(shí)檢測(cè)500kV變壓器，了解其運(yùn)行狀況，提前發(fā)現(xiàn)故障并快速排查，將故障扼殺在萌芽期，對(duì)電力系統(tǒng)可靠性提升具有重要作用。本文對(duì)500kV變壓器故障展開探討。

1? 500kV變壓器故障類型和故障原因

1.1 滲油漏油故障

在500kV變壓器運(yùn)行時(shí)，滲漏油故障較為常見，而該類故障引發(fā)因素較多，某些因素明顯，能夠快速處理，而某些因素較為隱蔽，難以查找。如：焊縫處出現(xiàn)滲漏油故障，大都是因?yàn)楹附舆^程存在脫焊、虛焊，焊縫存在砂眼等。若密封件出現(xiàn)滲漏油，大多是因密封接頭處理不當(dāng)，安裝不嚴(yán)密等。若螺栓或者管子螺紋出現(xiàn)滲漏油故障，大多是因出廠加工不精細(xì)，密封不良等原因?qū)е?。?duì)于這些故障，首先應(yīng)檢查配電變壓器，確定故障具體位置后，依照部位差異選擇適宜處理方式。若配電變壓器出現(xiàn)螺絲松動(dòng)，直接利用工具將螺絲擰緊即可。若變壓器油變質(zhì)，可凈化或者更換油，以此解決故障。

1.2 分接開關(guān)故障

500kV變壓器在運(yùn)行中，若油箱發(fā)出吱吱放電聲，電流表擺動(dòng)，瓦斯保護(hù)發(fā)出信號(hào)，油絕緣下降，大多是由分接開關(guān)故障導(dǎo)致。通常，分接開關(guān)故障造成原因多是：其一，分接開關(guān)的觸頭若出現(xiàn)彈簧壓力欠缺、滾輪壓力均勻性不達(dá)標(biāo)，觸頭接觸面積不足，或者因鍍層機(jī)械強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致鍍層嚴(yán)重磨損，都會(huì)引發(fā)分接開關(guān)故障，甚至導(dǎo)致開關(guān)燒毀。其二，分接開關(guān)的接頭若出現(xiàn)接觸不良，或者無法承受短路電流沖擊，也會(huì)發(fā)生故障。其三，在分接開關(guān)切換時(shí)，若分頭位置的切換出現(xiàn)錯(cuò)誤，也會(huì)導(dǎo)致開關(guān)燒毀[3]。其四，若絕緣性能下降，絕緣臨近距離不達(dá)標(biāo)，在過電壓下，導(dǎo)致開關(guān)短路。對(duì)此，技術(shù)人員應(yīng)依照故障原因及時(shí)判斷故障位置，解決問題，保障變壓器穩(wěn)定運(yùn)用。如：若分接開關(guān)接觸不良，應(yīng)及時(shí)檢查絕緣板，必要情況下，絕緣板可直接拆除，重新焊接。

1.3 噪聲故障

在500kV變壓器處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，若變壓器發(fā)出嗡嗡聲，且聲音輕微均勻，征明變壓器運(yùn)行良好。若聲響出現(xiàn)變化，表示變壓器可能出現(xiàn)故障。對(duì)此，在對(duì)500kV變壓器維護(hù)檢修時(shí)，可通過聽聲音檢查是否故障。在故障原因探查時(shí)，通過絕緣拉桿，將一端固定于500kV變壓器，由另一端聽變壓器聲音，判斷是否有雜音，如：若檢修人員聽到噼啪聲響，表示變壓器運(yùn)行中產(chǎn)生鐵芯故障。若噪聲沉重，聲音偏大，表示500kV變壓器的負(fù)荷電流較大。若噪聲的聲調(diào)較高且伴隨尖銳聲響，表示鐵芯過飽和，電源電壓較高。如此，工作人員可依靠多年經(jīng)驗(yàn)，通過噪聲聲響判斷故障，及時(shí)確定故障所在地，有效解決故障。

1.4 繞組故障

500kV變壓器產(chǎn)生繞組故障，產(chǎn)生原因多與鐵芯故障產(chǎn)生因素相同。繞組在長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)下、絕緣老化、出口短路、線圈處于潮濕環(huán)境等，都可能致使繞組故障。繞組故障外在表現(xiàn)主要有：過熱、短路與斷路。繞組短路，大多是因在500kV變壓器裝設(shè)與檢修過程中，周圍環(huán)境濕度較高，干燥不徹底，絕緣受潮，絕緣性能降低，一旦絕緣被擊穿，變壓器內(nèi)部將局部放電，繞組產(chǎn)生故障。繞組斷路，主要是因500kV變壓器內(nèi)繞組焊接不良，繞組質(zhì)量下降，導(dǎo)致繞組故障。另外，繞組短路和過熱，也會(huì)產(chǎn)生斷路。

1.5 500kV變壓器油溫不斷升高故障

通常來講，電力系統(tǒng)所用絕緣體都選擇耐熱性強(qiáng)、抗老化功能佳的材料，絕緣體至少能承擔(dān)105℃的高溫壓力。而在變壓器運(yùn)行中，上層油溫不可超出95℃，強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷卻裝置中，主變壓器的上層油溫不可超出85℃。然而，當(dāng)500kV變壓器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，鐵芯發(fā)熱致使油溫升高，渦流致使鐵芯長(zhǎng)期過熱，最終導(dǎo)致鐵芯內(nèi)絕緣體在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中損壞，油溫逐漸升高，油劣質(zhì)化速度加快。而在500kV變壓器電壓轉(zhuǎn)換過程中，電力負(fù)荷極易超出運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，致使電壓器損壞。此時(shí)，變壓器內(nèi)冷卻裝置也呈現(xiàn)出不良狀態(tài)。詳細(xì)檢查故障原因發(fā)現(xiàn)，變壓器線路裝置繞組存在局部短路，內(nèi)部線路接點(diǎn)故障，致使電阻接觸面逐漸擴(kuò)大，在二次線路也發(fā)現(xiàn)電阻短路?？梢姡鲜龆喾N因素都會(huì)導(dǎo)致油溫升高。

2? 500kV變壓器故障的預(yù)防措施

2.1 加強(qiáng)變壓器的日常監(jiān)測(cè)

為保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行，在500kV變壓器日常運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)，做好設(shè)備清潔工作，因?yàn)椋糇儔浩鞯谋砻娉恋泶罅炕覊m，電流泄漏量增大，為變壓器帶來一定影響。同時(shí)，對(duì)變壓器內(nèi)的油變化實(shí)施檢測(cè)，油色譜分析，同時(shí)通過觀測(cè)油位、油溫，掌握油的實(shí)際情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，工作人員能夠及時(shí)解決，降低滲漏油故障發(fā)生。同時(shí)，每?jī)赡觊g，對(duì)500kV變壓器進(jìn)行油耐壓測(cè)試，若測(cè)試不達(dá)標(biāo)，應(yīng)及時(shí)對(duì)油凈化處理或者直接更換，避免油被污染，影響變壓器差動(dòng)保護(hù)[4]。另外，不僅要對(duì)變壓器的運(yùn)行巡視，還要做好設(shè)備與元件的檢查工作，觀察外觀、聽聲音，若出現(xiàn)異常，應(yīng)及時(shí)檢查是否存在故障。如此，全方位降低故障發(fā)生，保障500kV變壓器正常運(yùn)行，為電力系統(tǒng)提供充足支持。

2.2 做好變壓器的濕度檢測(cè)

由上文可知，在500kV變壓器運(yùn)行階段，若周圍濕度較高，而變壓器密封性不嚴(yán)，極易導(dǎo)致絕緣受潮，引發(fā)變壓器故障。對(duì)此，若變壓器裝設(shè)在濕度較高的區(qū)域，應(yīng)選擇高密封性變壓器。在變壓器裝設(shè)中，大都是廠家專業(yè)人員直接安裝并調(diào)試，安裝質(zhì)量可以保障，但是，在油箱注油時(shí)，需要工作人員進(jìn)行，應(yīng)嚴(yán)格依照程序?qū)τ拖渥⒂停婵仗幚?，若發(fā)現(xiàn)不合格配件，應(yīng)及時(shí)更換，以此保證變壓器密封性，避免空氣水分進(jìn)入500kV變壓器內(nèi)部，降低繞組故障發(fā)生[6]。

2.3 積極引進(jìn)新技術(shù)

其一，振動(dòng)分析技術(shù)，該技術(shù)能夠通過振動(dòng)信號(hào)對(duì)500kV變壓器檢測(cè)分析，獲得變壓器故障時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，為故障確定提供參考依據(jù)。其二，紅外線熱像檢測(cè)技術(shù)，能夠通過接受變壓器產(chǎn)生的紅外線，放大處理，轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蜃R(shí)別的圖像，依照熱量分布情況，判斷 變壓器故障因素[6]。

3? 結(jié)語

總而言之，在我國(guó)電力網(wǎng)中，500kV輸電線路已經(jīng)成為整個(gè)骨干網(wǎng)絡(luò)，500kV變壓器作為電力網(wǎng)絡(luò)重要設(shè)備，變壓器的正常運(yùn)行直接影響著整個(gè)電力網(wǎng)的可靠性。然而，在500kV變壓器實(shí)際運(yùn)行中，受到各種因素影響，變壓器常出現(xiàn)各種故障，如：滲漏油故障、繞組故障等。對(duì)此，加強(qiáng)變壓器的日常監(jiān)測(cè)，做好變壓器的濕度檢測(cè)，積極引進(jìn)新技術(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并解決，提高變壓器的可靠性，為電力網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 史傳有，張華.淺析500kV變壓器故障類型和故障原因[J].工程技術(shù)：引文版，2017（1）：203-204.

[2] 陳曉，王群鋒，連進(jìn)燦，等.淺議500千伏變壓器常見故障分析及防治措施[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（17）：44.

[3] 常冀閆.500kV統(tǒng)一潮流控制器電磁暫態(tài)建模與故障過電壓仿真研究[D].北京：中國(guó)電力科學(xué)研究院，2018.

[4] 王剛，王銳.變壓器故障類型及保護(hù)措施分析[J].科技風(fēng)，2019（35）：87.

[5] 計(jì)榮榮，葉海明，鄒暉，等.斷路器故障引起500kV變壓器跳閘的原因分析及解決方案[J].浙江電力，2018，37（12）：62-65.

[6] 金瀟.基于聲信號(hào)的配電變壓器故障診斷方法研究[D].武漢：武漢大學(xué)，2017.