王巍 崔麗麗 彭娜

摘 要：本文介紹了錦屏水電站變壓器的結(jié)構(gòu)以及關(guān)鍵組部件，對變壓器日常巡檢和維護提出建議，并對常見的變壓器故障進行了分析。

關(guān)鍵詞：變壓器；運行；維護

在綠色能源發(fā)展中，清潔能源的主要方式——水力發(fā)電得到了快速發(fā)展，發(fā)電機變壓器作為水力發(fā)電、輸電的關(guān)鍵設(shè)備之一，也在不斷向高電壓、大容量發(fā)展。特變電工沈陽變壓器集團有限公司為雅礱江錦屏水電站提供了19臺（含1臺備用相）DSP-234000/500產(chǎn)品，現(xiàn)已投運多年。對變壓器進行運行中的日常檢查、維護是保證電力變壓器安全運行的重要措施，通過對變壓器運行情況的監(jiān)測可以及時有效地發(fā)現(xiàn)問題，避免異常情況的擴大。本文對變壓器運行期間的維護、檢查做簡要介紹，提出對常見故障的分析。

1 變壓器技術(shù)參數(shù)和結(jié)構(gòu)

1.1 基本參數(shù)

產(chǎn)品型號：DSP-234000/500

額定容量：234000 kVA

額定電壓和分接范圍：（550/√3-2×2.5%）/20 kV

聯(lián)接組標(biāo)號：I，I0

冷卻方式：ODWF

額定頻率：50 Hz

短路阻抗：15%

空載損耗：90 kW

負載損耗：440 kW

噪聲：≤75 dB（2m）

油頂溫升：≤55 K

油箱熱點溫升：≤73 K

1.2 運行環(huán)境

最高氣溫：40 ℃

最低氣溫：0 ℃

24h相對濕度的平均值：≤95%

地震基本烈度：VII度

海拔高度：1646.9 m

1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

鐵心：變壓器采用單相四柱結(jié)構(gòu)，兩柱套線圈、兩柱為旁軛，鐵心采用拉帶夾緊結(jié)構(gòu)，鐵心、夾件分別引出接地。

線圈：兩柱高壓線圈串聯(lián)、兩柱低壓線圈并聯(lián)；高壓線圈采用中部進線，內(nèi)屏連續(xù)式結(jié)構(gòu)，使用換位導(dǎo)線；低壓線圈采用自粘性換位導(dǎo)線；

油箱：采用鐘罩式、箱沿焊死結(jié)構(gòu)，油箱設(shè)置兩處人孔，每個低壓升高座設(shè)置手孔；

1.4 關(guān)鍵組部件

高壓套管：油/sf6氣環(huán)氧樹脂浸紙電容式套管，RTKG 550-1800/2000，ABB制造；

中性點套管：油/空氣油紙電容式套管，ETA-40.5/ 1250-3，撫順傳奇制造；

低壓套管：油/空氣環(huán)氧樹脂浸紙大電流電容式套管，RTXF?_36-200/26000，ABB制造；

水冷卻器：DW-315-V-W，保定多田制造；

開關(guān)：DUI1000-123-06030ME，德國MR制造；

油色譜在線監(jiān)測：MGA2000-6H，寧波理工制造

油面溫度計：0TI3450112TD111，AKM制造

繞組溫度計：WTI3450112TD111，AKM制造

壓力釋放閥：208-60U，QUALITROL制造

2 變壓器的日常巡檢和維護

變壓器運行期間進行的巡視檢查是保障變壓器安全可靠運行的基礎(chǔ)性工作和重要措施。通過狀態(tài)檢查可以為變壓器正常運行提供可靠的技術(shù)和理論依據(jù)，同時也是正確診斷、正確處理變壓器故障的可靠依據(jù)。

對變壓器巡視檢查除記錄表計數(shù)值和外觀檢查外，還應(yīng)注意以下幾點。

2.1 變壓器的聲音

變壓器正常運行時，一般有清晰、均勻的嗡嗡聲，是鐵芯在交變磁通作用下因振動而發(fā)出的聲音。當(dāng)變壓器的負荷變動或運行出現(xiàn)異常以及發(fā)生事故時，將產(chǎn)生異常聲音：（1）當(dāng)變壓器負荷增大，其聲音也將增大，并變得低沉；但無雜音。（2）當(dāng)變壓器系統(tǒng)短路或接地，因通過大量短路電流，使用時變壓器發(fā)出很大的噪聲。（3）由于鐵磁諧振，使變壓器發(fā)出粗細不勻的噪聲。（4）當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常時，變壓器會發(fā)出強烈的噪聲，甚至因接觸不良、絕緣擊穿，發(fā)出放電聲。

2.2 變壓器的溫度

對變壓器油頂層溫度的檢查需要將油面溫度控制器和水銀溫度計數(shù)值相結(jié)合，同時需要注意環(huán)境溫度、變壓器負荷以及油面高度等變化情況。如油溫突然增高，則應(yīng)檢查冷卻裝置是否正常，如冷卻裝置的各部溫度有明顯變化，可能是油循環(huán)管路中有堵塞；油溫突然增高，冷卻裝置又正常，可判斷變壓器內(nèi)部是否有故障。

2.3 變壓器的油位和吸濕器

利用儲油柜上的油位表來觀測儲油柜內(nèi)的油面高度，油面高度應(yīng)與對應(yīng)曲線相一致，如油面過低，應(yīng)檢查變壓器各密封處是否漏油，是否因環(huán)境溫度或負荷減少導(dǎo)致的溫度降低而造成的；如油面過高，應(yīng)檢查冷卻裝置的投入情況，以及負荷是否增大，以判斷是否有內(nèi)部故障。為排除油位表和膠囊故障可以利用紅外溫度掃描儀確定儲油柜中的油面高度與油位表指示相對比。檢查儲油柜的同時應(yīng)檢查吸濕器的硅膠顏色和呼吸情況：（1）吸濕器的玻璃管應(yīng)無破損；（2）底罩內(nèi)的絕緣油應(yīng)達到油面線，正常的油色應(yīng)當(dāng)是透明且微帶黃色，呼吸均勻；（3）變色硅膠在干燥狀態(tài)下呈鈷藍色，當(dāng)吸收潮氣后則變?yōu)闇\紅色，說明硅膠已失去吸濕功能，必須予以更換。

2.4 變壓器的冷卻器

變壓器為強迫油循環(huán)結(jié)構(gòu)，使用水冷器。所以，巡檢時應(yīng)注意檢查油、水、溫度、壓力、流量是否符合規(guī)定，潛油泵電動機運行必須正常。水冷器中油壓應(yīng)比水壓高1～1.5個大氣壓，對冷卻用水也應(yīng)定期檢測，水內(nèi)不得有雜質(zhì)及對銅、鐵有害的化學(xué)腐蝕成分，水量充足并流量穩(wěn)定，水壓控制在冷卻器銘牌要求的最高許用水壓數(shù)值以下。出水中不應(yīng)有油，若有油，則說明冷油器有漏油現(xiàn)象。

2.5 氣體繼電器

在變壓器的日常巡視中，應(yīng)注意檢查氣體繼電器（集氣盒）內(nèi)有無氣體；為確保氣體繼電器的可靠性，應(yīng)定期進行信號回路、跳閘回路的可靠性檢查以及設(shè)定情況的確認。

2.6 因變壓器處在地下廠房內(nèi)，環(huán)境潮濕

巡視時應(yīng)注意檢查零部件是否銹蝕、變形或損壞，油箱、鐵芯和夾件等接地及保護設(shè)備是否良好，以及配套的通風(fēng)孔、照明燈是否完好。

2.7 巡檢應(yīng)確定巡檢路線、巡檢步驟，并對應(yīng)制定完善的巡檢記錄表格，避免漏檢

巡檢時做好記錄存檔并注意與前期測量情況進行比較，同一組不同相間進行比較，不能僅以不超過標(biāo)準(zhǔn)為考核依據(jù)，應(yīng)同時與以往所記錄的數(shù)據(jù)進行比較，注意偏差及變化情況。

3 運行中的常見故障

變壓器運行中出現(xiàn)的常見故障是繞組、套管和電壓分接開關(guān)故障，而鐵芯、油箱及其他附件故障較少。下面將常見幾種主要故障分述如下。

3.1 繞組故障

繞組故障主要有匝間短路、繞組間短路、斷線及接頭開焊等。產(chǎn)生這些故障的原因有以下幾點：

（1）變壓器出口多次短路，使繞組受力變形，從而使匝間絕緣受到損害。

（2）在運行中因長期超負荷、散熱不良或運行年久，從而導(dǎo)致溫度高、絕緣老化造成匝間短路。

（3）水分進入變壓器內(nèi)，破壞原有的絕緣結(jié)構(gòu)。嚴(yán)重者導(dǎo)致絕緣擊穿。

一旦發(fā)生絕緣損傷，甚至絕緣擊穿，就會造成繞組短路或接地故障。輕微匝間短路可以引起瓦斯保護動作；嚴(yán)重時差動保護或電源側(cè)過流保護也會動作。油中特征氣體也會增加，繞組的直流電阻也將變化。

3.2 套管故障

常見套管故障現(xiàn)象是引線連接板過熱、套管外套炸裂和漏油。主要原因有：

（1）密封不良，因進水而使絕緣受潮損壞；

（2）套管引線接點發(fā)紅或嚴(yán)重過熱；

（3）套管的電容芯子制造不良，內(nèi)部放電；

（4）套管積垢嚴(yán)重，造成閃絡(luò)。

3.3 分接開關(guān)故障

常見分接開關(guān)故障是觸頭表面熔化與灼傷，各接頭間放電。主要原因有：

（1）連接螺絲松動；

（2）開關(guān)內(nèi)絕緣板絕緣不良；

（3）開關(guān)接頭焊錫不滿，接觸不良，觸頭彈簧壓力不足；

（4）油中酸價過高，導(dǎo)致分接開關(guān)觸頭接觸面被腐蝕。

3.4 鐵芯故障

鐵芯故障大部分都體現(xiàn)為過熱，變壓器油分解劣化。主要原因有：

（1）鐵芯內(nèi)結(jié)構(gòu)件的絕緣結(jié)構(gòu)破損造成兩點連接，出現(xiàn)環(huán)流引起局部過熱；

（2）鐵芯硅鋼片間因毛刺或異物引起局部片間短路，產(chǎn)生渦流過熱，有時因過熱引起迭片間絕緣層損壞，進一步擴大過熱面積。

3.5 二次保護設(shè)備的報警或動作處理

變壓器已經(jīng)裝設(shè)有氣體繼電器、壓力釋放閥、突發(fā)壓力繼電器、溫度計、油位表和油色譜在線監(jiān)測等二次保護設(shè)備，當(dāng)上述部件發(fā)出報警或動作信號時，應(yīng)首先排除部件本身、二次回路是否存在問題。如為正確報警，則需要排查清楚報警原因，并排除故障：

（1）氣體繼電器是變壓器主保護，輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于跳閘。輕瓦斯保護動作后發(fā)出信號。其原因是：變壓器內(nèi)部有低能量放電和過熱等輕微故障；變壓器中出現(xiàn)一定量值氣體，需要立即進行油樣分析，檢查氣體繼電器中氣體的可燃性（如為可燃氣體必須立即停運），并檢查變壓器是否存在異?，F(xiàn)象，嚴(yán)密注視變壓器運行情況。重瓦斯保護動作跳閘時，變壓器內(nèi)部可能發(fā)生嚴(yán)重故障，引起油分解出大量氣體，此時必須先將變壓器退出運行，同時對變壓器進行全面檢查，未查明故障性質(zhì)和原因前，不準(zhǔn)試送電。

（2）壓力釋放閥是變壓器主保護，作用于跳閘。當(dāng)壓力釋放閥發(fā)出跳閘信號時，必須先將變壓器退出運行，同時對變壓器進行全面檢查，注意檢查氣體繼電器中氣體量值和氣體成分，判斷是否為變壓器內(nèi)部故障；檢查油箱等外部情況，判斷是否存在連帶損傷；檢查吸濕器呼吸是否正常，判斷是否因油路堵塞、呼吸不暢造成變壓器內(nèi)部壓力升高。未查明故障性質(zhì)和原因前，不準(zhǔn)試送電。

（3）油色譜在線監(jiān)測是應(yīng)用較為廣泛的變壓器在線監(jiān)測裝置，在變壓器投運初期應(yīng)連續(xù)對比油色譜在線監(jiān)測裝置與人工取樣的測量結(jié)果，注意總結(jié)兩者的差異；運行期間注意關(guān)注油色譜在線監(jiān)測裝置測量結(jié)果的變化情況，如油色譜在線監(jiān)測發(fā)出報警應(yīng)立即人工取樣以判斷事故情況。

一旦變壓器出現(xiàn)事故，為正確處理事故，應(yīng)及時收集、掌握如下情況：

（1）系統(tǒng)運行方式，變壓器負荷情況；

（2）系統(tǒng)有無操作、系統(tǒng)或變壓器附近有無故障；

（3）變壓器周圍有無檢修及其他工作；

（4）變壓器各保護裝置的動作情況，相應(yīng)地記錄數(shù)值；

（5）變壓器最近一次停電檢修時間、檢修內(nèi)容等情況；

（6）變壓器油色譜、直流電阻、變比、絕緣電阻、鐵芯和夾件接地情況。

4 變壓器維護的智能化提升

目前，錦屏二級水電站主變壓器已經(jīng)加裝有了氣體繼電器、壓力釋放閥、突發(fā)壓力繼電器、溫度計、油位表和油色譜在線監(jiān)測等二次保護設(shè)備。隨著監(jiān)測保護技術(shù)的發(fā)展，對變壓器監(jiān)測保護的手段也越來越豐富。目前，技術(shù)比較成熟、已經(jīng)開始應(yīng)用的新型保護監(jiān)測設(shè)備有：

（1）鐵芯、夾件接地電流監(jiān)測裝置，可以實時測量接地電流值，具有就地讀數(shù)和后臺實時監(jiān)測功能，并可根據(jù)設(shè)置實現(xiàn)限流電阻的自動投切、故障信息的記錄。

（2）局部放電在線監(jiān)測系統(tǒng)，對變壓器局部放電水平進行實時在線監(jiān)測，可利用超高頻、超聲波等檢測方式監(jiān)測變壓器內(nèi)部局部放電量值，并配合定位。

（3）SF6氣體密度及微水在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)視密封容積器中SF6氣體密度，輸出氣體密度信號，供監(jiān)控使用。

（4）免維護吸濕器，利用內(nèi)置到吸濕器中的濕度傳感器連續(xù)測量空氣濕度，當(dāng)濕度超過預(yù)設(shè)值時，啟動內(nèi)部加熱器將硅膠重新烘干，無須定期更換干燥劑。

（5）帶遠傳輸出的油位計，利用傳感器將機械式的指示轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電流信號，供監(jiān)控使用。

（6）繞組光纖測溫裝置，將傳感器預(yù)埋在繞組中。傳感器直接接觸繞組導(dǎo)線，傳感器通過光纖連接至采集器，實時顯示監(jiān)測溫度，具有數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)記錄、趨勢追蹤、報警信號燈的功能。

（7）儲油柜膠囊泄露監(jiān)測裝置，利用檢測裝置實時監(jiān)測膠囊內(nèi)部滲漏情況，并傳出信號供監(jiān)控使用。

（8）套管介損及等效電容監(jiān)測，實時周期性地利用高性能的電流傳感器測量套管的介損、等效電容或泄露電流等參數(shù)，以此判斷、預(yù)測套管絕緣的狀況。

可以根據(jù)需要加裝在變壓器上，通過豐富變壓器的監(jiān)測手段，既能減少日常工作人員運行檢查的工作量，又能及時有效地發(fā)現(xiàn)問題，為將來的維護、維修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

參考文獻

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