電力變壓器運行維護及故障處理的分析

梁 戟，鄧長安，湯鐵軍，胡開慶，朱 皓

（貴州電網有限責任公司六盤水供電局，貴州 六盤水 553000）

0 引 言

在電力系統中，電力變壓器承擔著電壓變換和電能傳輸的重要任務[1]。在實際運行過程中，電力變壓器不可避免地面臨各種故障風險，如造成絕緣老化、短路、過載等情況。一旦發生故障，不僅會影響變壓器的正常運行，還會造成電力系統的安全系數下降。

1 電力變壓器基本原理

1.1 電力變壓器結構

電力變壓器選用干式變壓器，主要由鐵芯、繞組和其他附件組成。鐵芯是干式變壓器中主要的磁路部分，通常由含硅量較高的熱軋或冷軋硅鋼片疊裝或繞制而成，分為鐵心柱和橫片2 部分，其中鐵心柱套有繞組，橫片用于閉合磁路。繞組是干式變壓器的電路部分，由絕緣銅線或鋁線繞制而成，通常作為電流的載體，能夠產生磁通和感應電動勢[2]。干式變壓器的鐵芯結構大致分為心式和殼式2 種類型。心式鐵芯的特點是鐵軛緊貼繞組的上下兩側，并不涵蓋繞組的邊緣地帶；殼式鐵芯是將鐵軛覆蓋至繞組的整塊表面，側面亦包括在內。這2 類結構設計能夠發揮干式變壓器優異的冷卻效能和高度的安全性。干式電力變壓器如圖1 所示。

圖1 干式電力變壓器

1.2 電力變壓器工作原理

當交流電壓施加在一個繞組（稱為初級繞組）上時，會在鐵芯中產生一個交變的磁通。這個磁通會同時穿過初級繞組和另一個繞組（稱為次級繞組），從而在次級繞組中產生感應電動勢。電力變壓器工作原理如圖2 所示。

圖2 電力變壓器工作原理

初級和次級繞組的匝數不同，因此感應出的電壓也不同，借此實現電壓的變換。雖然變壓器改變電壓，不直接傳輸電流，但是當次級繞組連接到負載時，會在該繞組中產生電流。該電流會產生一個與初級繞組中電流產生磁通相反的磁通，從而維持鐵芯中的總磁通不變。

1.3 電力變壓器參數分析

本干式變壓器具備50 Hz/60 Hz 雙頻工作能力，在額定電壓下，次級空載時初級線圈中的電壓值不變。若變壓器絕緣材料在2 000 V 的電壓下持續1 min 內不會被擊穿，則證明絕緣性能良好。絕緣材料具有較高的耐熱性能，能在較高的溫度下長期工作，增強變壓器的過載能力。較高的絕緣電阻意味著較好的絕緣性能，可以防止漏電和短路等故障。

2 電力變壓器運行維護

2.1 電力變壓器運行監測

干式變壓器在運行中會產生熱量，導致各部分溫度升高，需要實時監測變壓器的油溫、繞組溫度等關鍵參數[3]。干式變壓器的上層油溫不應超過85 ℃，最高油溫不得超過95 ℃。對于強制油循環冷卻的變壓器，最高油溫還應更低。通過溫度監測，及時發現變壓器的過熱問題，防止絕緣老化、油質劣化等故障發生。變壓器運行監測數據如表1 所示。

表1 變壓器運行監測數據

由表1的監測數據可知，變壓器的運行狀態良好，但最高油溫已接近上限，建議加強溫度監測，并檢查冷卻系統的運行狀態。

2.2 電力變壓器保養維護

電力變壓器保養維護主要包括4 點。一是每天檢查電力變壓器外觀，從變壓器本體開始，仔細觀察變壓器的外殼和連接件是否有任何明顯的損壞或松動，檢查變壓器是否有滲漏、變形、銹蝕。變壓器運行時，其繞組和鐵芯產生的損耗轉變成熱量，一部分被變壓器各部件吸收使之溫度升高，另一部分則散發到周圍介質中。當散發的熱量與產生的熱量相等時，變壓器各部件的溫度達到穩定，不再升高。二是定期清掃變壓器，清除表面的灰塵、污垢等雜物[4]。三是定期檢查變壓器的油位是否正常，如果油位過低，應及時補充變壓器油。四是定期化驗變壓器油，檢查其絕緣性能是否良好。五是定期檢查變壓器的緊固件，確保其緊固可靠，如果發現有松動現象，應及時緊固。變壓器日常維護和檢查記錄如表2 所示。

表2 變壓器日常維護和檢查記錄表

由表2 可知，變壓器的整體運行狀態良好，但在外觀檢查中發現輕微銹蝕問題，需要及時進行除銹處理。建議繼續加強日常維護和定期檢查工作。干式變壓器的鐵芯暴露在空氣中，極易銹蝕。如果發生大面積鐵芯銹蝕，就會增加變壓器的損耗、導致效率下降。因此，變壓器需要及時發現潛在問題并采取預防措施。針對已發現的銹蝕問題，應該采取專業的除銹措施，徹底清除銹蝕部分并確保表面的光潔度。選擇機械除銹處理銹蝕，除銹后，要對變壓器進行涂層保護。

2.3 電力變壓器故障處理

電力變壓器短路故障處理時，要立即切斷電源，防止故障單位擴大，確保人身安全。隨后，修復或更換短路的繞組，檢查其他繞組是否受損，若有受損也要及時修復。漏油故障同樣需要立即停止變壓器運行，切斷電源[5]。清理漏油后，要及時補充新的絕緣油，并檢查絕緣系統是否受損。同時，要檢查變壓器的密封情況，若有松動或老化，要及時更換密封件，以防再次發生漏油。過熱故障處理時，檢查變壓器的冷卻系統，確保其正常工作。如果負載過大導致過熱，要降低負載，確保變壓器在額定容量內運行。同時，找出導致過熱的具體原因。當存在輸電線路過長、充電電流過大等問題，需要采取相應的解決措施，定期檢測變壓器的溫度，確保其處于正常范圍內。電力變壓器故障處理記錄如表3 所示。

表3 電力變壓器故障處理記錄表

高壓繞組A 相與B 相間發生短路，短路電流高達2 000 A。經過及時處理，繞組被成功修復，并通過絕緣測試。變壓器油箱底部出現了漏油現象，但漏油速率相對較低。經過停止運行、清理漏油、補充新絕緣油以及更換密封墊等步驟，解決漏油問題，絕緣油位恢復到正常范圍。變壓器上層油溫超過正常范圍，達到95 ℃。經過檢查，發現一臺風扇出現故障。風扇被及時修復，負載也降低至80%的額定容量，油溫穩定降至75 ℃。

3 結 論

采用定期監測、預防性維護及快速響應的故障處理策略后，通過安裝傳感器和在線監測系統，實時監控變壓器的運行狀態，從而及時發現潛在問題。結合歷史數據和運行經驗，制定針對性的維護計劃，進一步提升變壓器的穩定性。在故障處理方面，故障診斷技術的應用能夠快速準確地定位故障原因，進一步證實策略的實用性。