對500kV 變電站主變壓器運行與維護分析

張孟超 王杰 黃云河

摘要：電力供應水平影響著人們的生產生活，關系著社會能否如常運轉。在我國電力需求不斷提高的當下，500kV變電站因容量較大、具備良好的適用性，在電網中得到了大量運用，此情形下關注 500kV變電站主變壓器的運行與維護，確保變壓器安全穩定、高效服務于電網，成為電力企業不容忽視的任務。本文著眼 500kV變電站主變壓器運行要求、梳理日常運維過程中常見故障，提出具有針對性的運維措施，旨在為 500kV變電站主變壓器維護工作的開展提供參考，確保主變壓器穩定、安全運行。

關鍵詞：500kV變電站;主變壓器;運行;維護

在我國電網事業快速發展的大背景下，500kV變電站主變壓器在電網中的數量持續增加，滿足了我國居民在生產、生活兩方面的供電需求，極大促進經濟發展。與此同時經濟發展及國民用電需求又對供電可靠性提出了更高要求，無疑對變電站運行與維護帶來了新的挑戰。本文以南方某500kV變電站為例，針對其 3臺 500kV主變壓器運行要求、常見故障及運維措施進行探討、分析，以加深對 500kV主變壓器運維工作理解，夯實運維基礎，助力電網安全。

1.500kV變電站主變壓器的運行要求

500kV變電站主變壓器的運行要求主要有三點：第一點，主變壓器的運行對運行溫度及溫升有著尤為嚴格的要求，這是因為變壓器使用壽命取決于絕緣材料的溫度，絕緣材料六度法則是指變壓器用的電纜紙在80--140°C的范圍內，溫度每升高 6°C，絕緣壽命將減少一半。也就是說絕緣溫度經常保持在 95°C時，使用年限為 20年;溫度為 105°C，約為 7年;溫度為 120°C，僅為 2年。第二點，主變壓器的運行對所載負荷有著嚴格的要求，變壓器正常過負荷運行的依據是變壓器絕緣等值老化原則。即變壓器在一段時間內正常過負荷運行，其絕緣壽命損失大，在另一段時間內低負荷運行，其絕緣壽命損失小，兩者絕緣壽命損失互補，保持變壓器正常使用壽命不變。而當電力系統發生事故時，為了保證對重要用戶連續供電，允許變壓器短時間內過負荷運行，稱為事故過負荷，此狀態下變壓器將加速老化，壽命降低，故在變壓器運行過程中，應嚴格執行變壓器廠家出具的過負荷能力表，確保變壓器不至損壞。第三點，主變壓器的運行對電源電壓的變化要求較為嚴格，例如當加于變壓器的電壓高于額定值，變壓器鐵芯飽和，勵磁電流將增大，鐵芯會嚴重發熱進而影響變壓器使用壽命。同時，鐵芯飽和，使電壓波形畸變，將嚴重影響用戶供電質量。故正常運行應將電源電壓波動控制在變壓器分接頭限定電壓的上下百分之五以內，目前國內多數 500kV主變壓器均在低壓側配置有 AVC（自動電壓無功控制系統），通過自動投退低壓電容器、低壓電抗器實現無功就地補償，保障電壓波動在合理范圍。

2.500kV變電站主變壓器常見故障

故障一：冷卻系統運行異常，具體包括冷卻風扇電機異響、扇葉卡澀、冷卻器控制回路繼電器老化、節點粘死、潛油泵異響或散熱器閥門被異常關閉等。因#S1主變及#S2主變已分別運行 18年和 16年之久，迎峰度夏期間曾多次出現因控制回路異常、電機或潛油泵異響導致的部分冷卻器停運故障，甚至出現多組同時停運導致不滿足當時負荷、溫度條件下散熱需求，以致于緊急申請轉移負荷的情況發生。根據運維部門關于冷卻系統運行情況的專題分析會，確定以下措施：①、增加風扇電機備品采購，此類故障發生后，應短時完成電機整體更換。②、動態修編運維策略，冷卻器電源及冷卻器輪換試驗由 1次/1月提升至 2次/1月，運維站點應制定冷卻系統故障專項處置預案。③、正在進行的#S3主變擴建工程，冷卻系統控制方式采用 PLC智能控制，避免因控制回路異常導致冷卻器停運故障發生。

故障二：輕、重瓦斯動作，因 2010年#S1主變壓器 B相遭遇雷擊損壞，大修后進行濾油時，濾油機啟停導致油流沖擊重瓦斯動作，所幸當時變壓器三側處于檢修狀態未造成出口等后果。2018年#S1主變壓器 C相本體端子箱雨水進入，導致二次回路短路輕瓦斯誤發信號，氣體繼電器內檢查未發現氣體、本體油色譜分析也未見異常。在對雨水進行清理、端子排更換并箱體干燥后，輕瓦斯保護信號可以復歸。輕、重瓦斯保護作為 500kV主變壓器本體主保護，反映主變壓器本體內部故障，運維過程應保持較高敏感性。目前南方電網公司昀新要求：輕瓦斯（包括本體及分接開關）報警后，應按照緊急缺陷處理流程，申請停電對相關主變壓器進行檢查及處置，在未停電情況下運維人員不得去變壓器現場檢查，嚴防由于突發故障造成人身傷亡事故的發生。

故障三：鐵芯入地電流超標，2014年前后，#S1主變壓器 A相鐵芯入地電流有增大趨勢，處于 130-270mA波動，對主變壓器本體油進行色譜跟蹤發現以 H2和 C2H2為主的總烴含量超過注意值（150uL/L），聯合主變壓器廠家分析，排除受潮原因，判斷為懸浮游絲放電，導致鐵芯間歇性絕緣電阻降低。原因分析：變壓器帶電運行時，繞組周圍存在著交變的磁場，電磁感應的作用，高壓繞組與低壓繞組間、低壓繞組與鐵芯間、鐵芯與外殼間都存在寄生電容。帶電繞組通過寄生電容的耦合作用使鐵芯對地產生懸浮電位，由于鐵芯及其它金屬構件與繞組的距離不同，因此懸浮電位也不同，當兩點間的電位差達到能擊穿其間的絕緣時，便產生局部放電，在兩點電位相同時則停止放電，隨后繼續聚集電荷產生電位差再放電。局部放電的持續昀終可導致兩電極間貫穿性地形成電弧放電，使變壓器油分解產生相應氣體。之后在廠家指導下，通過低壓電容放電的形式對主變壓器鐵芯進行放電，將鐵芯周圍懸浮游絲燒斷，恢復鐵芯絕緣。

此外，還有油溫、繞溫表指示異常、油面過高導致壓力釋放閥滲油、高壓套管導電部分發熱等故障，在異常運行情況發生時對主變壓器本體及各附件既要分系統、分設備區別對待，又要著眼于整體提出控制措施、確定具體運維事項。

3.500kV變電站主變壓器維護措施

一、要做好 500kV主變壓器日常巡維工作，巡維過程中應關注變化及異常發展趨勢，對于油溫、油位、氣體含量等可視讀數進行月度多維度分析，提前發現異常狀態、提出針對性控制措施并做好應急處置工作，將極大減少主變壓器非計劃停運時間。同時應通過技術改造充分利用物聯網、智能終端、在線監測等科技手段，輔助監測主變壓器運行工況及實時狀態，在智能監測系統中設置注意值并據此觸發運維策略、巡視、數據采集周期動態調整，將設備情況及時反映在設備狀態評價及檢修計劃中，直至異常、缺陷完成閉環管理。

二、做好 500kV主變壓器全生命周期管理，可通過管理創新，落實設備主人制，將 500kV主變壓器大修及日常維護責任傳達到個人，細分到專業。大修前后由檢修設備主人負責進行缺陷統計并展開專題分析，對多發、同類型、同設備缺陷提出控制措施及解決方案，在大修過程中查閱國家標準及行業技術規范要求，確保修理過程及工藝要求合格，做到“修必修好、試必試全”，維修結束應編制驗收方案組織多專業協同驗收，確保設備“無傷”投運。運維過程中應由運行設備主人開展日常巡維，對異常情況發起缺陷單并跟蹤流程、督促消缺，如有必要可牽頭組織多專業診斷，對設備狀態關注度做到“始終如一”。

4.結論

綜上，500kV變電站主變壓器的運行與維護直接關系到其能否安全、高效地服務于電網。針對 500kV主變壓器故障類型較多、影響范圍較廣等特點，快速準確識別故障點、提出控制措施并通過檢修、應急處置等方式恢復主變壓器運行尤為重要。運維過程做到“防控結合”，即做好日常巡視、維護工作，將異常情況早發現、早消除，同時科學制定檢修計劃，對主變壓器“頑疾”進行集中整治，可有效維持主變壓器安全運行狀態，保障供電安全。

參考文獻

[1]徐玄浩.220kV變電站主變壓器運行維護要點分析[J].山東工業技術，2018（10）：162.

[2]付凱.對變電站主變壓器運行及其維護的探討[J].科技創新導報，2018，15（36）：19+21.

[3]劉明玉.變壓器運行維護與故障解決方法[J].通信電源技術，2020，37（12）：277-279.

[4]張全元.變電運行現場技術問答[第三版]