關于變壓器故障檢修問題的研究分析

江蘇新海石化有限公司 高建濤

為了優化變壓器故障檢測水平的全面優化，要及時準確掌握故障性質和類型，并且結合變壓器故障情況落實更加科學的控制機制，從而減少變壓器故障造成的損失。變壓器是電力系統中重要的應用設備，為了維持變壓器應用效果，針對變壓器故障問題要落實較為全面的故障檢修方案，全面熟悉并掌握內部結構的同時了解外部情況和運行環境，及時實現故障診斷，并從一般性檢修、具體結構檢修、部件檢修等方面落實綜合性較強的檢修流程，及時發現變壓器故障問題并采取相應措施，滿足電力系統對變壓器應用的具體要求，具有廣泛的研究價值。

1 變壓器故障檢修原則

1.1 全面性原則

在變壓器故障檢修工作中，要從變壓器全面應用處理方面出發，不僅要了解變壓器運行的外部情況和環境參數，以便于能分析變壓器運行檢測工序，評估是否出現出口短路、諧波電壓沖擊等情況。并且要在診斷獲取數據后予以對比分析，從而了解故障發生原因和具體發展情況，滿足全面性檢修管控效果。

1.2 對比性原則

為了進一步提升變壓器故障檢測工作的準確性，也要利用秉持對比分析原則落實具體工作。尤其是一臺變壓器運行中發現異常并無法直觀判定故障問題時，無法確定是內部問題還是外部問題，就要依據同一地點的另一臺容量亦或是運行狀態相同的變壓器測試數據予以綜合評估，確保故障評估的準確性。

2 變壓器常見故障

變壓器空載投入勵磁涌流。若是變壓器空載投入操作，可能會存在比正常空載電流超出較大的電流參數，稱為勵磁涌流。本文以單相變壓器為例，空載投入后鐵芯中主磁通表示為φ=-φmcos(ωt+α)+φmcosα：當α=90°，φ=φmsinωt磁通的非周期分量=0，此時表明合閘操作就能實現穩態磁通模式，這種情況下不會出現對應的勵磁涌流，空載電流就是正常數值；當α=0，過渡過程磁通量會達到穩態分量幅值的2倍以上，綜合分析鐵芯磁飽和特性，就說明鐵芯處于深度飽和狀態，在鐵芯磁化曲線情況出現后，對應的勵磁電流會達到空載電流幾十倍，是額定電流的5倍到8倍，此時勵磁涌流出現。

圖1 2φm對應的勵磁涌流示意圖

變壓器不對稱運行。造成變壓器不對稱運行的主要原因就是三相負載的不對稱。

3 變壓器故障檢修的基本流程

為了進一步提升變壓器故障檢修工作的質量水平，要按照標準化要求落實具體工作，確保及時分析故障問題，開展對應的檢修操作，從而維持變壓器運行的合理性和規范性，維持良好的應用效果。具體流程為：判斷變壓器有無故障-判斷故障性質和類型-判斷故障嚴重性。

3.1 判斷變壓器有無故障

要想及時解決變壓器故障問題，評估設備是否存在故障是根本，要從源頭落實評估分析機制[1]。

分析油中氣體含量。在對變壓器故障進行評定的過程中，要對油中氣體含量進行綜合分析，結合基礎指標參數進行注意數值的對比，若是總烴含量、H2含量、CO含量、CO2含量等參數存在一項或者是幾項超出注意數值后，就要引起設備檢修維護工作人員的注意，對含量進行實時性跟蹤評估，從而確保變壓器故障問題得以全面解決。

分析產氣速率。在變壓器故障檢修工作中，要明確具體參數跟蹤分析的要求和要點。一部分設備即使特征氣體數值低于標準數值，但其整體增長速度較快，也會對其安全性產生影響，需操作部門對其予以跟蹤分析，了解氣體變化增速的原因。另外，一部分設備受到影響后氣體含量超出注意數值，卻不能立刻評估是設備故障問題，而要結合資料進行查詢對比，并且設立觀察期，增長率若是低于產氣速率可視為階段性滿足應用要求。

3.2 判斷故障性質和類型

判斷故障類型。對于變壓器故障檢修工作而言，及時判斷故障類型能為后續故障處理和控制提供保障，從而有效維持良好的應用效能。一般而言，不同故障類型亦或是故障能量，會造成變壓器內部產生不同特征的氣體，借助故障氣體特征評估工作就能初步分析變壓器故障的類型，以便于制定更加合理科學的檢修方案。

類型判斷。依據《導則》中的相關規定可知，一般是采取國際電工委員會剔除的特征氣體三比值法完成變壓器等充油電氣設備故障類型評估，從而有效分析故障類型，并且進一步了解故障變化、發展趨勢。充分融合設備歷史運行狀態以及運行檢修效果等參數，全面落實電氣試驗分析工作，就能作出最正確的判斷，為后續電力變壓器故障檢修工作質量的優化提供保障。

判斷故障嚴重性。在已經初步判定變壓器可能存在故障問題后，就要對潛伏性故障、明確故障等進行綜合評估，從而全面分析故障問題的嚴重性。最關鍵的是，要結合故障嚴重性對故障的發展趨勢展開進一步分析和評定，一般采取計算的方式分析產氣速率，以此對比數值參數分析嚴重程度[2]。例如，開放式變壓器總烴類產氣速率為0.25mL/h、密閉式變壓器總烴類產氣速率為0.5mL/h，以此作為標準對變壓器內部總烴類氣體產氣速率予以評估，若是產氣速率每個月超出10%則設定為比較嚴重，需要對其進行跟蹤觀察。若是產氣速率每個月在40μL/L以上，則視為嚴重故障。

4 變壓器故障檢修具體內容

在變壓器故障檢修工作開展的過程中，要結合變壓器的實際情況落實相應的故障分析工作，維持良好的檢修效果。

4.1 變壓器一般性檢修

之所以要開展變壓器的一般性檢修，就是因為變壓器長期運行中會受到電磁振動、氧化作用、熱老化等多元因素的影響，此時會對變壓器部件質量水平產生影響，甚至嚴重制約變壓器運行的安全性和可靠性。因此，要結合國家電網安全運行要求完成缺陷檢修，利用一般性檢修處理方式及時發現問題、消除隱患，并恢復電力變壓器的應用性能，為電力系統安全穩定運行提供保障。

檢修周期：針對電力變壓器的檢修工作中，針對吊罩進行的芯體檢查和檢修，以及故障引起的更換繞組檢修處理稱之為大修，一般會控制在10a/次修理。而對變壓器外部組件開展的檢修稱之為小修，時間間隔為1a/次。

常見故障：電阻不平衡。判斷依據：一般是利用萬用表測量直流電阻參數，評估其是否超出國際標準。故障處理：若是線材引發的引線裝置問題需要重繞；鐵芯多點接地。判斷依據：一般是借助氣相色譜法檢查變壓器油中氣體的基本成分，一旦甲烷氣體、烯烴組分超標并伴有乙炔氣體，就認定為鐵芯間歇性接地。故障處理：若是運行變壓器接地電流參數超出標準，一般是選取臨時性串入限流電阻亦或是交流沖擊法完成多點接地金屬結構的處理工作，并且利用壓力油沖洗雜質[3]；絕緣損傷。故障診斷：測量介損或者是絕緣電阻。故障處理：對繞組進行干燥處理。

4.2 變壓器絕緣和引線檢修

4.2.1 變壓器絕緣分類

內絕緣。分為繞組、引線和開關三個基本內容：繞組。分為主絕緣和縱絕緣。其中，主絕緣包括同相各繞組之間絕緣狀態、異相各繞組之間絕緣狀態、繞組對油箱絕緣、繞組對鐵芯柱絕緣、繞組端部對鐵芯軛。縱絕緣則包括繞組線匝之間、繞組線餅之間、繞組層間絕緣狀態[4]；引線。主絕緣包括引線對地、引線對異相繞組。而縱線絕緣包括同一個繞組不同引線之間絕緣；開關。主絕緣包括開關對地絕緣、異相繞組引線觸頭之間絕緣，縱絕緣包括同相繞組引線觸頭之間的絕緣關系。

外絕緣。主要是套管的絕緣處理，包括套管對接地部位的絕緣效果和各個套管之間的絕緣效果。

4.2.2 檢修方式

針對油浸式變壓器內部開展的檢修工作，一般是采取油、紙、紙板和紙板層壓件等復合絕緣結構進行對應的檢查，而干式變壓器則是依據空氣和絕緣材料結構完成檢修分析。最關鍵的是，不同電壓等級油浸式變壓器對絕緣油的要求存在差異。不同電壓等級油浸式變壓器其絕緣油的油擊穿電壓（kV/2.5mm）分別為：電壓等級≤35kV、油擊穿電壓≥35；電壓等級60～110kV、油擊穿電壓≥40；電壓等級220～330kV、油擊穿電壓≥50。

在實時性檢測分析工作中，運行中的變壓器能借助在線氣體監測和定期取樣等方式完成變壓器性能的評估。一般而言，正常運行的變壓器若是出現老化，則會產生CO氣體或CO2氣體，且相應含量較高，會對其應用效果和處理水平產生嚴重的影響。而對于油紙局部放電現象，油體會裂解產生H2和CH4。故障出現時溫度低于300℃則產生CH4，溫度若是逐漸升高，達到300℃到700℃則產生的氣體是C2H4和C2H6，溫度一旦超出1000℃就會產生C2H2。

4.2.3 分接開關故障檢修

箱蓋密封性不足出現滲漏問題，一般是安裝不當或者是密封材質不好造成的變質問題，若是開關法蘭的盤間漏油問題則要擰緊固定螺母，或者是更換新的密封件；繞組直流電阻測量穩定性不足，在運行中長期處于無電流通過的狀態，表面就會因為氧化膜和油污造成接觸不良等現象。此時多次循環旋轉開關轉軸結構，有效清除氧化膜，保證觸頭接觸電阻能低于500μΩ；有載開關控制器和電動機構不能正常運行，常常會出現有載開關控制器不顯示數字，檔位顯示數值不正確或者是接受指令。此時，要對控制器220V電源是否存在接入保險絲予以綜合檢查，評估電動機構之間電纜連接狀態，從而分析指令選擇是否正確。若是電纜結構無異常，則分析電動機皮帶的適配性。

4.3 變壓器組件檢修

在變壓器正常運行狀態下，一般會借助變壓器的應用情況設置過電壓和防止事故絕緣擴大、熱保護裝置等，以便于能有效建立完整地變壓器組件分析和檢修控制工作，也需要設備管理人員對組件結構進行階段性檢修，從而充分發揮保護設備的應用優勢。一方面，針對起到絕緣保護作用的避雷器、差動繼電器、氣體繼電器、異常電壓吸收器等進行階段性檢修和養護。另一方面，針對熱溫度保護、熱的機械保護的油溫度控制器、過電流繼電器、熔動器等予以規范檢修。

4.4 變壓器的干燥

在變壓器檢修工作完成后，要結合實際應用環境和安全運行標準對其進行適當的干燥操作處理，維持良好的狀態，從而減少不良因素造成的安全隱患。較為常見的干燥方法分為短路干燥處理、零序電流干燥處理、熱風干燥處理、外殼渦流干燥處理、真空熱油噴霧干燥處理等。

4.5 處理變壓器油

一方面，對變壓器油進行過濾，在過濾油操作工序中，要將濾油機的上部出口位置和入口位置進行處理，接通凈油罐和污油罐，維持良好的應用控制狀態，保證過濾操作流程的規范性，并且要配合濾油機將污油罐中的油在過濾處理后直接送至凈油罐位置、再過濾。一般要重復3到4次就能滿足實際應用標準；另一方面，要對變壓器油進行除酸處理。配合完成相應的變壓器油實驗管理控制工作，能為變壓器檢修工作效率的全面優化提供支持。

綜上，電力系統變壓器應用范圍在不斷擴展，為了有效提升其應用質量，就要落實對應的處理措施和檢修方案，一方面完善對應的檢修流程，一方面整合具體故障分析方式，從而發揮檢修工作的價值和意義，優化變壓器運行效率，為經濟效益和社會效益和諧發展予以支持，促進電力工程可持續健康發展。