配電變壓器運(yùn)行中的運(yùn)行維護(hù)關(guān)鍵點(diǎn)研究

黃為民 邱超

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司鹽城供電分公司 江蘇 鹽城 224005

引言

配電變壓器作為配電網(wǎng)的核心設(shè)備，如果出現(xiàn)故障或運(yùn)行不正常，將對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)秩序和居民生活產(chǎn)生重大影響。本文分析了配電變壓器運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)的故障問題，總結(jié)了現(xiàn)象和故障響應(yīng)關(guān)系，為配電設(shè)備運(yùn)維人員提供了對(duì)配電變壓器故障或異常進(jìn)行快速定性、故障或異常及時(shí)處理的技術(shù)參考。

1 配電變壓器運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)的故障問題

1.1 溫度問題

當(dāng)配電變壓器處于運(yùn)行階段時(shí)，如果專業(yè)工作人員進(jìn)行定期檢查，可能會(huì)出現(xiàn)一些隱藏的問題，如溫度異常問題、配電變壓器在負(fù)荷和冷卻條件或安靜溫度不變的情況下，比原來(lái)運(yùn)行的溫度稍高，溫度有上升趨勢(shì)，就可以判斷其出現(xiàn)溫度異常問題之所以會(huì)出現(xiàn)溫度異常情況，主要是幾方面原因?qū)е拢鐚娱g短路變壓器鐵芯局部發(fā)生短路等，為了能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)配電變壓器溫度出現(xiàn)異常問題，還需要應(yīng)用紅外成像儀[1]。

1.2 變壓器出現(xiàn)異常聲音問題

配電變壓器運(yùn)行時(shí)接通電源會(huì)受到磁場(chǎng)變化和電流等多種因素的影響，內(nèi)部系統(tǒng)和柱子周圍會(huì)發(fā)出嗡嗡聲，但如果過載，聲音非常重的變壓器內(nèi)部包含很多部件，很多部件連接不良等多種問題，那么變壓器在運(yùn)行過程當(dāng)中就會(huì)出現(xiàn)異常聲音若噪聲較大，并且伴隨爆炸聲出現(xiàn)，這種情況極有可能是因?yàn)槠鋬?nèi)部出現(xiàn)問題，例如絕緣擊穿或者是短路情況。

2 配電變壓器運(yùn)行中的運(yùn)維關(guān)鍵點(diǎn)研究

2.1 加大對(duì)配電變壓器巡查、維護(hù)、測(cè)試力度

首先，專業(yè)工作人員對(duì)電力變壓器進(jìn)行仔細(xì)觀察后，進(jìn)入對(duì)油溫的測(cè)試過程，結(jié)合實(shí)際情況，在天氣極差、負(fù)荷變化較大的情況下，增加巡視次數(shù)，尤其是在配電變壓器運(yùn)行過程中，要嚴(yán)格控制最高層油的溫度，將其控制在95℃以下，不要使其溫度升高＞55℃，頂層油的溫度也不宜經(jīng)常＞45℃，因?yàn)檫@樣的情況會(huì)造成油的劣化程度不斷加速。其次，加大對(duì)用電負(fù)荷檢測(cè)的力度尤其是在用電高峰期，需對(duì)每一臺(tái)配電變壓器的負(fù)荷加大測(cè)量力度，結(jié)合實(shí)際情況，增加測(cè)量的次數(shù)，第一時(shí)間對(duì)配電變壓器的三相電流不平衡問題進(jìn)行調(diào)整，防止出現(xiàn)中性線電流過大而燒毀引線問題，保護(hù)更多專業(yè)設(shè)備，為配電變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助最后，配電變壓器上面非常容易出現(xiàn)問題，同時(shí)高低壓管套上面極有可能會(huì)出現(xiàn)大量的灰塵，因此，為了防止管道在惡劣或潮濕的天氣短路，專業(yè)人員必須及時(shí)擦拭和清洗，這可能會(huì)導(dǎo)致高壓保險(xiǎn)絲融化，影響變壓器的正常運(yùn)行。另外，配電變壓器絕緣電阻的各引線是否牢固也是檢查過程中的重要內(nèi)容，工作人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)低壓輸出連接的關(guān)注和重視，重點(diǎn)關(guān)注溫度是否有異常、接觸是否良好等幾個(gè)方面。

2.2 重視變壓器安裝過程管理

很多中小型設(shè)備可以自己安裝，統(tǒng)一運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，大型設(shè)備需要將零部件運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，然后組織二次安裝。運(yùn)輸區(qū)間建議將人工作業(yè)、機(jī)械運(yùn)輸方法、變壓器相關(guān)設(shè)備從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢茫员苊庠O(shè)備運(yùn)輸過程中發(fā)生沖突，影響設(shè)備完整性。開始安裝變壓器之前，施工人員應(yīng)全面檢查要安裝的所有設(shè)備型號(hào)、規(guī)格和外觀，以確保滿足參數(shù)要求且沒有損壞。檢查設(shè)備密封性、儲(chǔ)油柜等其他部件，避免變壓器安裝過程中發(fā)生漏油等問題。吊出設(shè)備中的鐵芯前，施工人員須將油箱內(nèi)的部分油放出，保證后期拆卸頂蓋螺旋栓不會(huì)有漏油等問題發(fā)生。鐵芯吊裝操作過程中，建議利用起重機(jī)這一類設(shè)備。吊裝鐵芯放入油箱中，確保鐵芯可以穩(wěn)定地落至鐵墊腳，同時(shí)油箱須水平放在指定位置，以免作業(yè)期間鐵芯、油箱箱壁之間碰撞，對(duì)施工作業(yè)質(zhì)量造成影響。施工人員利用起重機(jī)吊裝鐵芯，必須將鐵芯捆綁牢固后方可進(jìn)行相應(yīng)操作，此環(huán)節(jié)建議采用鋼絲繩。注意起吊過程中控制好速度，以免和其他物體、設(shè)備等發(fā)生碰撞。通常設(shè)備接線施工，包括一次側(cè)與電源線連接、二次側(cè)與低壓引出線連接、接地連接等工作，施工人員在連接高壓絕緣子套管、母線時(shí)，應(yīng)避免螺栓發(fā)生松動(dòng)，建議運(yùn)用扳手固定好螺母，并且擰緊螺母[2]。連接低壓端、母線的過程中，建議施工人員運(yùn)用橫連、豎連的方法，連接前檢查低壓母線接觸面與規(guī)范相符。接地連接應(yīng)檢查引出線、低壓端中性母線之間相互連接，而且引出線、接地線也須做好連接處理。

2.3 變壓器調(diào)試方法

①送電調(diào)試；輸電調(diào)試是變壓器調(diào)試中非常重要的內(nèi)容之一，調(diào)試方法是評(píng)估變壓器調(diào)試空載運(yùn)行狀態(tài)結(jié)果，分析變壓器可能的故障。例如，變壓器被評(píng)價(jià)為發(fā)出“嗡嗡聲”，表明變壓器沒有故障，可以使用。如果發(fā)出很大的異常聲音，聲音均勻，可能是因?yàn)榧与妷焊撸蝗舭l(fā)出聲音大且雜亂，原因極有可能是芯部牢固性差；若評(píng)估時(shí)發(fā)出爆裂聲響，極有可能芯部已經(jīng)擊穿。為此，按照對(duì)變壓器運(yùn)行過程中所發(fā)出的聲音進(jìn)行判斷，將變壓器潛在故障及時(shí)處理。②半負(fù)荷調(diào)試；工作人員完成變壓器送電調(diào)試之后，還須展開設(shè)備半負(fù)荷調(diào)試。半負(fù)荷調(diào)試過程中，變壓器應(yīng)空載運(yùn)行。按照規(guī)定工作人員可以循序漸進(jìn)地增加變壓器負(fù)荷，當(dāng)設(shè)備已經(jīng)達(dá)到半負(fù)荷狀態(tài)，此時(shí)便無(wú)須繼續(xù)增加負(fù)荷。半負(fù)荷調(diào)試期間，工作人員還須詳細(xì)記錄每一項(xiàng)調(diào)試數(shù)據(jù)，并且按照記錄的數(shù)據(jù)做出分析，判斷變壓器設(shè)備是否存在異常與故障。③滿負(fù)荷調(diào)試；變壓器的半負(fù)荷調(diào)試后開展?jié)M負(fù)荷調(diào)試，調(diào)試人員結(jié)合實(shí)際，確保變壓器投入所有負(fù)荷，且保持持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，待運(yùn)行穩(wěn)定之后，檢查變壓器溫度、油位以及冷卻器等，采集檢測(cè)數(shù)據(jù)，作為變壓器內(nèi)部存在故障分析的依據(jù)。變壓器的所有調(diào)試工作結(jié)束后，必須確認(rèn)每個(gè)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，才能使用。調(diào)試后，如果發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)定，調(diào)試應(yīng)及時(shí)總結(jié)解決變壓器故障，降低變壓器故障率，為輸配電工程的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件。

2.4 變壓器的實(shí)際運(yùn)行方面降低損耗

合理調(diào)整電網(wǎng)運(yùn)行方式，有效減少網(wǎng)絡(luò)損失，保障變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。科學(xué)安裝自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，實(shí)時(shí)跟蹤輸入電壓，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)一步優(yōu)化配電網(wǎng)的工作電壓，防止變壓器過電壓操作，確保輸出電壓穩(wěn)定，最大限度地降低能耗。根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況，合理配置電力補(bǔ)償裝置，在電力分配系統(tǒng)中設(shè)置并聯(lián)變壓器無(wú)功補(bǔ)償元件，采用集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合的方式，加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)。在增設(shè)電容器的同時(shí)還應(yīng)注意，如果安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置過多，電容器的介質(zhì)損耗也會(huì)相應(yīng)增加，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)計(jì)算出投切電容器的負(fù)載臨界點(diǎn)，明確多組電容器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)間，達(dá)到總損耗值最小的目標(biāo)。平衡變壓器的三相負(fù)荷，加強(qiáng)變壓器的巡視檢查，注意變壓器的分接頭三相是否一致，接觸是否良好，及時(shí)調(diào)整三相不平衡電流，降低變壓器損耗。檢查變壓器散熱是否良好，變壓器是否空載或過載運(yùn)行等，確保變壓器健康運(yùn)行。

2.5 在線監(jiān)測(cè)與處理電力系統(tǒng)變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)

為了有效地診斷電力系統(tǒng)中的6kV變壓器短路故障，必須在電力系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)在線監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)。建立變壓器運(yùn)行指標(biāo)，通過電力控制終端和在線監(jiān)測(cè)傳感器對(duì)變壓器運(yùn)行數(shù)據(jù)的反饋，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)行前后的數(shù)據(jù)是否有重要變化。以顯著變化和前后監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為訓(xùn)練集合，對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)分布驗(yàn)證[3]。檢查后，如果數(shù)據(jù)滿足總體反饋信息的正態(tài)分布要求，使用ANOVA工具，進(jìn)行反饋數(shù)據(jù)的分析，計(jì)算數(shù)據(jù)的平均算數(shù)值，判斷算數(shù)值是否存在顯著差異，輸出存在顯著差異的算數(shù)值集合，將其作為監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)。當(dāng)校驗(yàn)后的數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布條件時(shí)，可以使用Kruskal-Wallis方法，計(jì)算反饋數(shù)據(jù)的極差值、方差值、中位值等特征性數(shù)值的分布是否存在差異，當(dāng)存在差異時(shí)，輸出差異數(shù)值，將其作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高精準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)，可在初步完成的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的輸出后，在所選的訓(xùn)練集數(shù)據(jù)中，隨機(jī)進(jìn)行n次數(shù)據(jù)的采樣，采樣后選擇m個(gè)數(shù)據(jù)樣本，生成n個(gè)待訓(xùn)練子集。對(duì)n進(jìn)行訓(xùn)練后得到n 個(gè)決策樹，對(duì)每個(gè)決策樹進(jìn)行分類處理，根據(jù)處理后信息的增益值，選擇訓(xùn)練結(jié)果中的最大值作為樣本特征值，對(duì)其進(jìn)行持續(xù)分裂處理。通過此種方式，可以得到樣本在訓(xùn)練過程中的特征情況，將具有相同特征的樣本數(shù)據(jù)劃分為一類數(shù)據(jù)，輸出a個(gè)樣本特征子集，將其作為監(jiān)測(cè)中得到的異常運(yùn)行數(shù)據(jù)，以完成對(duì)電力系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)獲取與處理等操作。

2.6 電力變壓器的繼電保護(hù)措施

①差動(dòng)保護(hù)：對(duì)于分類，差動(dòng)保護(hù)可分為比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速度切斷保護(hù)兩種類型。一般來(lái)說(shuō)，比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)需要通過斷流判別和磁化勵(lì)磁涌流判定才能出口，從而有效防止區(qū)域外故障造成的保護(hù)誤操作。差動(dòng)速度攔截保護(hù)的主要設(shè)置目的是，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，及時(shí)將故障部分分離到系統(tǒng)外部，保障變壓器及電力系統(tǒng)整體的安全性。②復(fù)壓閉鎖方向：過流保護(hù)復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)通常作為后備保護(hù)而設(shè)置，基本原理在于以過流保護(hù)為基礎(chǔ)，相應(yīng)地加設(shè)復(fù)壓閉鎖功能，以便確保變壓器處于過載狀態(tài)時(shí)不會(huì)引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)作。大體而言，復(fù)壓閉鎖原件由低壓元器件和負(fù)序元器件組成，在其中之一出現(xiàn)動(dòng)作后即可實(shí)現(xiàn)復(fù)壓過流保護(hù)。③零序方向：過流保護(hù)零序方向過流保護(hù)同樣屬于后備保護(hù)，主要用于在變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)作過程中接地出現(xiàn)故障時(shí)進(jìn)行保護(hù)。接地中性點(diǎn)位于線路兩側(cè)，以便確保零序電流保護(hù)可以具備一定的選擇性。

2.7 風(fēng)險(xiǎn)防控，制定故障預(yù)防措施

首先，要重視配電線路的日常巡邏，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行10kV配電線路的巡邏，在巡邏過程中解決故障風(fēng)險(xiǎn)，記錄巡邏數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)異常問題，可以立即處理，最大限度地控制故障損失。其次，電力系統(tǒng)冬夏季節(jié)會(huì)迎來(lái)用電高峰期，在該階段10kV配電線路的壓力增加、電流過大。相關(guān)人員應(yīng)強(qiáng)化配電線路負(fù)荷的監(jiān)測(cè)力度，提前分析線路負(fù)荷需求，必要時(shí)可更換變電器，確保配電線路處于穩(wěn)定運(yùn)作狀態(tài)。最后，日常運(yùn)維管理中，相關(guān)人員還應(yīng)不定期監(jiān)測(cè)電纜線路溫度的變化，溫度過高、過低時(shí)應(yīng)及時(shí)檢修電路電纜，或?qū)ε潆娋€路進(jìn)行保溫處理，從而減少溫度對(duì)配電線路造成的不利影響。此外，配電線路檢修、安全管理時(shí)，還應(yīng)注意預(yù)防“線纜腐蝕”風(fēng)險(xiǎn)[4]。對(duì)于部分腐蝕現(xiàn)象突出的地區(qū)，還應(yīng)通過增加外層保護(hù)裝置的方式預(yù)防電線腐蝕，保障配電線路運(yùn)行的安全性。

2.8 提升運(yùn)維工作人員的綜合素養(yǎng)與工作能力

提高運(yùn)維人員的綜合素養(yǎng)和工作能力是非常重要和重要的。也就是說(shuō)，定期對(duì)配電變壓器進(jìn)行伏安測(cè)試，進(jìn)行紅外測(cè)溫等具有預(yù)防特性的實(shí)驗(yàn)是非常重要的。只有這樣才能及時(shí)發(fā)現(xiàn)配電變壓器運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，以后通過定期檢修。調(diào)整抽頭等有效方法，幫助配電變壓器在良好的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中同時(shí)，供電部門還需要將自己的作用全部發(fā)揮出來(lái)，為運(yùn)維工作人員普及最專業(yè)的配電變壓器知識(shí)和原理，強(qiáng)調(diào)安全風(fēng)險(xiǎn)控制的重要性，幫助工作人員掌握更多配電變壓器管理的方法以及技巧。

3 結(jié)束語(yǔ)

簡(jiǎn)而言之，要真正實(shí)現(xiàn)配電變壓器有序、平穩(wěn)的運(yùn)行，運(yùn)維工作人員要發(fā)揮自己的全部作用，重視運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，制定完善的方法，妥善解決問題，加大維護(hù)和維護(hù)的力度，首次發(fā)現(xiàn)問題，降低事故發(fā)生的可能性和概率，保證配電網(wǎng)在運(yùn)行過程中可以更加穩(wěn)定還需要應(yīng)用科學(xué)的方法，提高運(yùn)維工作人員的綜合素養(yǎng)與工作能力，以定時(shí)定期的方法為其進(jìn)行培訓(xùn)，并且在培訓(xùn)的過程中將理論與實(shí)際相結(jié)合，才能夠讓配電變壓器日常運(yùn)行維護(hù)工作向著更加規(guī)范的方向發(fā)展和前進(jìn)，保證配電變壓器正常穩(wěn)定運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。