變壓器運行中異常現象檢修及維護技術分析

周海寶

（唐山不銹鋼有限責任公司，河北 唐山 063100）

變壓器是鋼鐵企業的重要構成，變壓器能轉化不同級別的電壓并輸出到各個負載中，從而滿足其生產需求。但是，受到自身原因和外界隱患的影響，造成變壓器的運行產生異常，可能會中斷供電，甚至大面積停電。為確保變壓器的正常運轉，電氣設備維護人員應做好變壓器的維護檢修工作。

1 變壓器結構組成和主要部件的作用

變壓器主要由保護裝置（呼吸器、氣體繼電器、溫度計及安全氣道）、鐵芯、繞組、器身、冷卻裝置、變壓器油、調壓裝置和油箱等組成，其中鐵芯和繞組是關鍵組成。鐵芯是由導磁性能良好的硅鋼片疊裝構成的閉合磁路，繞組作為變壓器的閉合磁路部分，其主要由導電率較高的銅導線或鋁導線繞制而成，變壓器主要分為低壓側繞組和高壓側繞組，也就是一次、二次繞組。

2 變壓器運行中的異常現象

2.1 油浸變壓器油位油溫異常

在油浸變壓器運行中，絕緣油必不可少，但其極易受到外界的影響，如絕緣油會吸收空氣中的水分，因此要確保其密封性，防止和空氣接觸，避免氧化物的生成。如果出現這種情況，則會增加其損耗，滋生安全隱患，嚴重影響變壓器的正常運轉。變壓器油位異常指的是油位低于正常值的情況，究其原因，主要是因為變壓器本身滲油、漏油或管道阻塞，應對其密封性進行定期檢修。在變壓器運行中，油液有散熱的效果，為了讓設備溫度處于正常水平，其能發散銅和鐵損耗產生的熱能。油浸變壓器故障原因主要如下：第一，變壓器出現放電和短路的情況。第二，受到外界的影響，如變壓器溫度異常或負荷過大則造成油箱不能正常散熱。

2.2 變壓器過電壓異常

變壓器內外部過電壓出現異常則會導致設備產生故障。外部產生過電壓可能是受到系統內其他電氣設備、線路故障短路以及雷擊等的影響，內部產生過電壓主要是因為電力系統的特定參數改變，滋生電磁場振蕩的情況，上述問題直接影響到變壓器的正常運行。

2.3 變壓器絕緣材料老化

絕緣材料在變壓器運行中尤為重要，長期超負荷運行，過高的溫度會加速絕緣老化，誘發安全隱患，因此要定期對變壓器絕緣性能進行試驗。

2.4 變壓器噪聲異常

變壓器在工作時會產生聲響，主要是線路中交流電和線圈組間相互影響，造成設備出現震動響聲。在出現異常聲音后，通常提示設備出現問題，并需要及時解決。究其原因，導致變壓器噪聲異常的主要因素如下：自身的冷卻風扇產生故障、輸出電流值超負荷、變壓器匝間短路等。

3 維護檢修策略

3.1 操作規范

變壓器作為鋼鐵企業的重要組成部分，其提供的電壓能滿足日常的工作需要。當前，人們越來越重視變壓器運行中的安全性，這不僅決定了鋼鐵企業的健康發展，更關系到人們的日常工作是否能安全高效開展。操作規范能最大限度防止變壓器受到人為的破壞，減少其故障和異常，確保其安全運行。通常來講，相關人員在變壓器運轉前應認真檢查，看設備是否符合要求，并定期測試，避免短路。整體來看，應嚴格參考變壓器運行的標準，防止因操作不當而損壞變壓器。

3.2 科學安裝

變壓器的科學安裝是其安全運行的保障，所以要考慮安裝條件和環境因素的影響，更要結合設備自身的標準，選擇最佳的安裝位置，減少不必要因素的影響，保證變壓器的正常運行，同時要把變壓器的負載控制在正常范圍內。

3.3 定期檢修

因變壓器內部問題造成的變壓器異常所占比例較大，因此應強化對變壓器的定期檢修，并且找出其中潛在的問題，并及時修復，這能避免變壓器在運行中突發故障，從而把人力、物力等方面的損失降到最低。具體的檢修如下：第一，油箱中油液的檢測。變壓器運行中因不同故障會產生不同氣體，這些氣體會不同程度溶解在變壓器油中，檢修時可以用在線檢測裝置或取油樣離線檢測方式，對其溶解的氣體成分和含量進行檢測，并分析其故障的主要原因，同時也能借助粘稠度、pH值等分析問題。第二，關于絕緣吸收比和直流電阻數據的檢測。第三，變壓器繞組、套管介損參數檢測及避雷設備是否有效接地檢測，看其是否符合要求。伴隨時代的發展，當前的監控技術日益完善，其能對變壓器進行全面監控，如果產生異常的話，則能及時告知相關人員，最大限度保證了變壓器的正常運行。

3.4 日常維護

日常維護在變壓器的運行中必不可少，進行科學的維護管理能有效減少變壓器的故障發生率，如灰塵、污垢等會影響變壓器的正常運轉，不利于變壓器絕緣層的運作，需對其及時清理。同時，應檢查變壓器中的分接開關功能，對電氣連接器進行加固，提高機械轉動的準確性，有效解決螺栓松動而產生的變壓器異常情況。另外，如果在油液冷卻系統中出現生銹、管道阻塞等問題，則會影響變壓器的安全運行，所以應做好相關檢查工作。

4 建議

氣相色譜分析法在軍事、化工、醫學和電力等行業得到了廣泛應用。在鋼鐵企業的應用實踐中，為了更好診斷變壓器的內部異常，色譜分析能按照設備歷史運行狀況、特征氣體的含量等使用不同的分析模型，看其是否存在潛在故障。色譜法又稱“層析法”，其是一種物理分離技術，其中一相是不動的，稱之為“固定相”，另一個是促進混合物流過此固定相的物體，稱為“流動相”。在變壓器出現異常時，分解氣體會在變壓器油中溶解，如果故障嚴重時，則會聚集成游離氣體。不同的故障會誘發不同的特征氣體，這些故障氣體的含量和故障種類有緊密關聯，通過分析在油液中溶解的氣體，能及時找出設備內部中存在的潛在威脅，并對故障的發展狀況實施密切監視。變壓器油在熱故障或電的影響下，能讓C-C鍵或C-H鍵斷裂，同時伴隨少量的氫原子和不穩定的碳氫化合物自由基，這些自由基會通過復雜的化學反應重新化合，形成低分子類氣體，如CH4、C2H4、C2H6、C2H2等。電力變壓器的內部故障主要分為放電性、絕緣受潮和過熱性等種類。過熱性故障主要是因為設備的絕緣性能惡化造成的，主要分為裸金屬過熱和固體絕緣過熱兩類。二者的區別主要以CO、CO2的含量為主，前者含量比較低，后者含量較高。放電性故障指的是設備內部出現放電情況，造成設備的絕緣性能惡化。

在判斷變壓器設備是否有故障時，首先應把氣體分析結果中的CO、CO2、H2等指標和色譜分析導則中規定的注意值實施對比。如果某一項含量超出注意值，則應予以重視。同時，應和歷史數據進行對比，如沒有歷史數據，則要明確其檢測周期實施追蹤分析，甚至檢查其內部，把負荷控制在合理范圍內。如果變壓器油液中含有氫，但沒有超過注意值，且氣體含量穩定，沒有蔓延趨勢，則認定為變壓器正常。值得注意的是，應注意CO、CO2含量的比值。變壓器在運行中固體絕緣老化會產生CO、CO2。另外，油液中CO、CO2的含量和變壓器的使用時間相關，同時也和運行負荷、設備結構和溫度等因素相關，因此至今尚沒有規定統一的注意值。在開放式的變壓器中，CO含量小于300μl/L，CO、CO2的比值在7左右，則認定為正常。如氫超標，一般超過150μl/L要引起注意，要及時分析原因，加以處理。在不銹鋼公司1580區域對變壓器油取樣檢測時，一臺ZSF-12600/35整流變壓器絕緣油中溶解氣體與水份檢測結果為H2含量為325.09μl/L、O2含量0μl/L、CO含量1447.77μl/L、CO2含量15131.54μl/L、CH4含 量430.36μl/L、C2H6含 量163.88μl/L、C2H4含 量1432.55μl/L、C2H2含量11.27μl/L，總烴含量2037.98μl/L、水份0mg/L。經與以往相關維護、檢測試驗記錄進行比對，綜合分析判斷，變壓器器可能存在高溫過熱、分接開關接觸不良、引線夾件螺絲松動局部短路、層間絕緣不良等故障，繼續運行存在重大隱患，為保證生產安全穩定及時將該變壓器進行了替換，進行離線維護，避免了變壓器故障給企業連續穩定生產帶來損失。

5 結語

綜上所述，在變壓器的運行過程中，異常情況在所難免，只有定期維修檢查才能把損耗降到最低。鑒于此，在具體的工作實踐中，工作人員應不斷提高自身的應變能力，樹立良好的故障預防意識，定期檢修設備，處理安全隱患，為鋼鐵企業的運轉提供重要支持。只有這樣，才能充分發揮變壓器在鋼鐵企業的作用，從而實現經濟效益和社會效益的最大化。