電力變壓器的維護與檢修研究

劉 華，胡 利，楊 佳，胡玉柱

（阿壩師范學院，四川 阿壩州 623002）

0 引 言

電力變壓器的正常運行是保障整個電網安全的重要前提。在大型發電站中，變壓器的成本很高，當其發生故障時維修相對困難，因此對于變壓器的日常檢修就顯得尤為重要。歷史檢修數據對于變壓器的故障分析及維修都有幫助，不僅方便了對故障問題的研究，而且提高了檢修的效率。

1 變壓器主要部件及其功能

鐵芯是變壓器的磁路部分同時又是變壓器的機械骨架，利用鐵芯疊片還可以作為立柱支持繞組。變壓器中的繞組是變壓器輸入和輸出電能時的電氣回路，是變壓器的導電部分[1]。變壓器繞組的排列方式有同心式，高、低壓繞組同心地套裝在鐵芯上，高壓繞組在外側，低壓繞組在內側。變壓器中的調壓裝置分為無載調壓裝置和有載調壓裝置，其通過調整分接頭增加或減少繞組的匝數比，從而調整電壓比，使電網電壓在合理范圍內變化。

油箱是變壓器的外殼，其內注滿了變壓器油，具有散熱和絕緣作用。冷卻裝置是由散熱器風扇和油泵等組成，當變壓器在運行時，空載損耗和負載損耗會以熱量的形式擴散，從而升高溫度，此時冷卻裝置會將變壓器的運行溫度降低在安全范圍內[2]。

2 電力變壓器常見故障

電力變壓器的故障可分為內部故障和外部故障兩大類，而引起兩大故障的原因又千差萬別。變壓器常見的故障包括變壓器異聲、變壓器跳閘、冷卻系統故障、變壓器熱故障以及變壓器滲油等。在其工作時，能量的輸送過程中大部分能量以電能的形式傳輸，剩余的大多數是作用于變壓器的繞組，鐵芯和金屬結構件中產生焦耳熱以熱量的形式散發。如果在這個過程中產生的熱量大于散發的熱量，那么會使得產熱等于散熱的平衡失調，導致變壓器過熱，出現變壓器熱故障。而冷卻故障是指變壓器冷卻裝置無法使油經散熱器冷卻后流回油箱，降低變壓器的油溫。當冷卻裝置發生故障時，需要根據不同后臺報警信息及現場異常情況對發生故障的原因進行判斷。其中滲油主要是油侵式變壓器的常見故障之一，變壓器出現滲油會嚴重影響變壓器的安全運行。而變壓器滲油的原因是變壓器的運行環境惡劣、零部件質量問題及工作年限超期等[3,4]。

變壓器在正常工作運行時會發出均勻的嗡嗡聲，是一種有規律的振動。當變壓器工作發出的響聲不規律，甚至雜亂，則表明發生故障，此時需要根據不同的異音對變壓器進行檢查并修護。變壓器正常運行時，儲油柜的油位應該位于1/2左右處較為合適，過高或過低都表示變壓器油位異常，其原因可能是漏油或者是變壓器超負荷工作[5]。

3 變壓器常見故障檢修

3.1 變壓器熱故障檢修

紅外診斷技術早已經廣泛應用于人們的日常生活，將紅外成像檢測技術運用于變壓器的熱故障檢修是目前很重要的檢修手段。其原理是利用帶電設備的致熱效應獲取變壓器機身發出的紅外輻射信息，采用圖像法和溫差法來測定變壓器的溫度是否處于正常狀態[6]。變壓器常見的熱故障一般分為內部熱故障和外部熱故障。在進行檢修時一般先對外部熱故障進行分析，外部熱故障主要是由于冷卻管道堵塞、絕緣層老化以及外接頭接觸不良等引起的溫度升高，內部熱故障主要是繞組結構、有載分接開關連接不正確、鐵芯沒有接地以及油箱內壁損耗嚴重出現漏磁現象所引起。以上常見問題可以在日常檢修時解決，當繞組因為結構原因引起發熱時，可以將繞組改為雙螺旋結構，定期檢查螺帽并用水或壓縮空氣清洗冷卻管道，保證鐵芯整體為零點位。變壓器結構復雜，在發熱時可能還有其他部件發熱，在紅外檢修時應當逐個檢查再分析，縮小范圍，找出所有發熱原因。

3.2 變壓器滲油檢修

變壓器滲油會造成諸多危害。首先，變壓器漏油會導致瓦斯保護誤動作。如果變壓器嚴重缺油，那么會使內部繞組暴露，絕緣損壞導致擊穿。其次，當有油滲漏時，其周圍容易存在大量灰塵，導致水分進入使變壓器更容易受潮，而且油滲漏還會造成環境污染。在檢查時，檢查人員應當首先明確容易發生滲漏油的部位，如變壓器結合面、焊縫、砂眼、散熱片、套管以及螺栓等，在確認變壓器滲漏油的具體位置后進而根據檢查結果確定油污點位置，用毛巾將表面油垢擦去，然后用紗布、小扁鏟及鋼絲刷進行深層次清理，用酒精白布清潔，從而找到具體滲油位置，最后對滲漏油位置進行處理。滲油處理一般采用帶油補焊，這種方法簡單快速。但如果出現漏油過多情況則必須考慮吊芯放油空桶進行補焊，這樣才能保證施工安全和補焊質量。閥門比較容易出現漏油現象，在漏油時需要進行及時更換，當出現微小的滲油時只需膠粘即可，在阻止滲油后，應當將油位補充到合適的位置[7-9]。

3.3 變壓器跳閘檢修

若變壓器經檢查不是內部原因造成的跳閘，可能是超負荷、外部短路以及二次回路故障引起的短路，則可以不檢查內部。在處理變壓器跳閘時，應重點關注變壓器的溫度情況，若溫度升高，則可能是超負荷原因導致，這時應該及時處理。很多因素都會導致變壓器跳閘，不同原因導致的跳閘處理方式也不一樣。當主變三側開關跳閘時，可以對設備進行檢查，根據變壓器運行情況進行分析，查看變壓器油是否在正常狀態[10]。根據數據分析，逐步排除故障，再按照相關處理要求對變壓器進行全方位清洗。在判斷主線圈是否故障時，應查看是否出現差動保護，若瓦斯繼電器出現氣體，則應判斷是怎樣的氣體，是否易燃，將故障控制在一定范圍內。只有將故障檢查出來并進行處理，才能徹底解決跳閘問題，保障供電[11]。

3.4 其他故障檢修

冷卻系統是變壓器最重要的組成部分，一旦出現故障，變壓器的溫度就會升高，使得變壓器內部出現故障，進而造成安全事故。冷卻系統故障原因有很多，如冷卻系統的質量不過關、不能和外界進行熱量交換、冷卻器或控制箱體堵塞以及油無法在冷卻系統內循環或者替油泵出現故障等。變壓器在正常工作時，聲音是清晰有規律的，若出現異常，應及時進行處理。假如變壓器出現嗡嗡聲大而嘈雜，還會出現叮當擊打聲，一般是內部結構松動，若變壓器仍能繼續運行，應當對其進行觀察，適當時候可以進行停電檢查。當變壓器聲音變得更大而且比平時音調高，但響聲均勻，此時可能是電源電壓過高導致，可以用電壓表對系統進行綜合判斷。變壓器聲大而且沉重，又無其他雜音，一般原因是超負荷運行導致，這時應當減輕變壓器的負荷，使其在正確范圍內運行。當聲音時高時低，又無雜音，表明其負荷變化大。當變壓器發出像水沸騰的聲音時，這時油位上漲，溫度急劇升高，一般是變壓器繞組短路，嚴重時可能發生巨響，引發火災，這時必須立刻停止使用變壓器，進行檢修。此外，當變壓器發出嘶嘶的聲音時，一般是高壓套管臟污產生的放電或接觸不良，這時也應立刻停用并檢修[12]。

4 變壓器的日常維護

將巡視檢查區域分塊化，設置管理人員并確定分工范圍，定期對變壓器進行巡視檢查，做到定人定責。變壓器重點巡視檢查任務主要內容包括變壓器是否正常運行、電壓表、電流表以及溫度計的值是否在允許范圍內，變壓器是否正常接地，導線接觸與絕緣層是否良好，油溫、油色是否正常以及變壓器內部是否干凈干燥等[13]。

在巡視檢查中如果發現變壓器存在一定的問題，檢修人員及相關人員應當及時采取有效的處理措施，并進行書面記錄與報備。如果變壓器未發出微小且頻率相同的嗡嗡聲或者產生異味，但發生故障，這時應當結合現場條件選取相應方法，查找故障原因并進行解決。值班人員通過觀察電壓表、電流表以及溫度計所測量顯示的數值，判斷變壓器運行是否出現超負荷或者過載運行的情況，發現異常及時上報。若發現接地線中斷，則應及時清潔觸點，擰緊螺栓，檢查電氣間隙，打開電流環，確保變壓器導線相互接觸良好。在油浸式變壓器運行中的頂層油溫不能高于95 ℃，為防止繞組和油劣化過速，油溫不宜超過45 ℃，必要時可采取強制通風措施，從而降低變壓器溫升。定期清理變壓器內部雜物和灰層，巡視人員至少每兩個月打掃一次，此外當變壓器內吸濕器所帶硅膠吸收水分變為粉紅色時，即表面吸濕器已無干燥效果，必須將硅膠進行替換。

5 結 論

隨著我國經濟的發展和科學的進步，用電需求越來越大，電力變壓器是電力系統輸電線路中必不可少的組成部分，對電力變壓器的檢修和維護已經成為電力系統工作人員的日常工作，也是保證變壓器良好運行的重要手段。電力變壓器的檢修和維護不僅具有研究價值，而且還具有一定的經濟價值。