500kV變電站主變壓器的運行和維護討論

蔡永錦

（國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司）

500kV變電站主變壓器的運行和維護討論

蔡永錦

（國網(wǎng)福建省電力有限公司檢修分公司）

電力系統(tǒng)是一個龐大而又復雜的系統(tǒng)，在這樣一個系統(tǒng)中，各元件之間通過電路或是電磁效應相互聯(lián)系，并協(xié)同完成整個電力的輸送?，F(xiàn)階段隨著我國市場經(jīng)濟體系的不斷完善，我國不同行業(yè)對于電力的需求也越來越大，而在這樣一個的電力需求不斷增長的背景下，變壓器作為電力系統(tǒng)中重要的設(shè)備，開始彰顯出重要的應用價值。本文基于此，以500kV變電站主變壓器為例，分析了溫度異常、聲音異常、差動保護裝置等常見的運行異常情況，并結(jié)合實際情況提出了相應的維護及預防措施，望對相關(guān)人員提供一定的幫助。

500kV變電站；主變壓器；異常情況分析；維護措施

1 引言

變壓器是變電站中極其關(guān)鍵的設(shè)備，其不僅承擔著電壓變換、電能分配等一系列功能，還對整個電力系統(tǒng)的安全運行有著至關(guān)重要的影響。一旦變電站中的變壓器發(fā)生故障，勢必會影響電力系統(tǒng)的輸電能力，嚴重將導致電力系統(tǒng)大規(guī)模斷電，進而給給國民經(jīng)濟和人民日常生活造成巨大的損失。隨著我國經(jīng)濟體系的不斷完善，我國的電力工業(yè)正在向著超大電網(wǎng)、超大容量和特高電壓的方向不斷發(fā)展，500kV的特高壓變電站更是不斷興起。考慮到500kV的超高壓變電站主變壓器的運行情況與主干電網(wǎng)的安全運行息息相關(guān)，故進一步提升這類大型變壓器的行維護和技術(shù)管理水平，對常見故障采取一定的預防措施，是現(xiàn)階段電力系統(tǒng)發(fā)展的必經(jīng)之路。

2 500kV變電站主變壓器運行溫度異常情況分析

2.1 變壓器運行溫度控制要求

500 kV變電站主變壓器在實際運行過程中，由于各線圈電流的流動和空氣中電磁場之間產(chǎn)生的電磁效應，將會產(chǎn)生負載損耗、空載損耗和附加損耗等一系列電能損耗。雖然大型變壓器的運行效率在99%以上，但由于自身不是做功主體且轉(zhuǎn)換功率巨大，往往會使得所產(chǎn)生的損耗達到數(shù)百甚至上千瓦，這些損耗都將轉(zhuǎn)換成熱能以傳導、對流和輻射的形式在變壓器的不同部位傳遞開來，引起變壓器運行溫度升高。因此，溫度過高是特高壓變電站主變壓器最常出現(xiàn)的問題。根據(jù)國家標準《電力變壓器》（GB1094.2-1996）規(guī)定，500kV變電站主變壓器運行環(huán)境溫度不得超過40℃，最高熱月平均溫度不得超過30℃，油浸式變壓器在連續(xù)額定容量下頂層油溫溫升極限為60K。

2.2 鐵心多點接地引起過熱

一般情況下，為了避免變壓器鐵心的電位和流過的電流超出額定值，整個變壓器鐵心只允許選擇一個接地點作為正常接地點，否則將會導致鐵心和夾件等金屬構(gòu)件處于多個接地點和帶電的繞組共同形成的電場之間，進而在在工作磁通周圍形成短路環(huán)，產(chǎn)生較大的短路電流流過鐵心引起鐵心局部過熱。嚴重情況下，短路電流過熱還會使得局部鐵心硅鋼片和相鄰硅鋼片間的絕緣漆膜損毀，導致變壓器內(nèi)部產(chǎn)生大量的可燃性氣體，引起重瓦斯動作而使變壓器開關(guān)跳閘停止對外供電。

2.3 導電回路故障引起過熱

發(fā)生導電回路故障的幾率取決于流經(jīng)變壓器的負載電流以及變壓器導電回路的焊接情況。當變壓器負載電流超出正常值時，或是變壓器導線回路接頭焊接不良，根據(jù)損耗功率P=IR2，將造成接頭處的溫度嚴重過熱。產(chǎn)生這類情況時，過高的溫度又會使得觸頭的氧化腐蝕和機械變形加重，局部電阻進一步增大，情況加劇，最終燒掉接頭，引起變壓器停電事故。

2.4 嚴重漏磁引起油箱、箱蓋等發(fā)熱

變壓器正常工作情況下，鐵心是處于不飽和狀態(tài)的，繞組所形成的磁通經(jīng)過的回路全部是鐵磁材料，不會引起局部過熱。但如果變壓器存在漏磁情況，漏磁通會在繞組周圍的空間通過，當其經(jīng)過油箱或繞組壓板等金屬件時，會產(chǎn)生渦流，引起局部過熱。隨著變壓器容量的上升，這一情況出現(xiàn)的更為明顯。

2.5 散熱條件惡劣引起過熱

如果主變壓器所處的運行環(huán)節(jié)通風不良，或是變壓器間或?qū)ㄖ锏纳峋嚯x不足，那么會使得大型變壓器正常工作時所產(chǎn)生的熱量無法有效傳遞，導致變壓器運行環(huán)境溫度過高，引起線圈導體電阻增大，損耗進一步增大，形成惡性循環(huán)，引起溫度異常升高。

2.6 溫度異常的預防與維護措施

正是由于500kV這類特高壓變電站主變壓器的溫度異常相當常見，故變壓器維護人員需要對此高度重視，相應的預防和維護措施可考慮從以下幾個方面著手：①做好變壓器運行溫度的監(jiān)視和測量工作。在高溫、高負荷等惡劣條件下，應開展主變壓器特巡工作，檢查內(nèi)容包括變壓器負載是否對應，鐵心接地點情況是否正常、變壓器運行電壓是否處于正常狀態(tài)下，運行環(huán)境散熱條件是否良好等。②定期開展500kV變電站主變壓器的遠紅外測溫工作，選擇變壓器正常運行狀態(tài)的典型部位檢測溫度參數(shù)變化，結(jié)合狀態(tài)檢修工作做好溫度異?？刂婆c維護。

3 500kV變電站主變壓器發(fā)出異常聲音情況分析

500 kV變電站主變壓器在正常運行過程中，高壓交流電流通過主變壓器的繞組產(chǎn)生交變磁通，進而在鐵芯的接逢與疊層之間因電磁力反復作用引起細微的“嗡嗡”聲。常見的發(fā)出異常聲音情況闡述如下：

3.1 過電壓引起聲音異常

過電壓指的是電力系統(tǒng)在運行的過程中因雷擊、故障、諧振、操作等一系列原因引起的電氣設(shè)備電壓高于額定工作電壓的現(xiàn)象。當變壓器運行過程中出現(xiàn)過電壓時，變壓器的聲音會變得較為尖銳。

3.2 電流變化過大引起聲音異常

電力系統(tǒng)中啟動大容量的動力設(shè)備時，電網(wǎng)負荷會在短時間內(nèi)有較大變化，使得變壓器內(nèi)部聲音增大?？紤]到特高壓變電站主變壓器往往還配備電弧爐、可控硅整流器等負荷，在諧波分量的影響下，短時間變化的負荷會使得變壓器內(nèi)部電流變化率大，使得變壓器發(fā)出短促的“咯咯”間歇聲。

3.3 內(nèi)部零件松動引起聲音異常

變壓器內(nèi)部部分零件松動，如鐵芯的穿芯螺絲夾得不緊、零件脫落于鐵芯上等情況，會使得繞組線圈所產(chǎn)生的磁通量不夠均勻，使得變壓器發(fā)出強烈而不均勻的噪音。

3.4 絕緣擊穿引起聲音異常

變壓器內(nèi)部接觸不良或絕緣有擊穿時，變壓器發(fā)出“吱吱”聲，且此聲音隨距離故障點遠近而變化。

3.5 聲音異常的預防與維護措施

相較于溫度異常而言，500kV變電站主變壓器發(fā)出異常聲音往往能夠更早發(fā)現(xiàn)，但相關(guān)的故障預防措施同樣必不可少，相關(guān)的維護措施可考慮從以下幾個方面著手：①針對過電壓引起的聲音異常，應當定期檢查變壓器的避雷器動作記錄器并做好動作次數(shù)記錄，發(fā)現(xiàn)避雷器誤動作后應當及時進行故障排除，避免雷雨天氣雷擊引起的過電壓導致變壓器故障。②在外界環(huán)境和天氣變化時，應當及時對變壓器進行特殊檢查，如大風天氣下檢查變壓器連接導線和零件是否存在松動情況，變壓器頂蓋、套管引線處是否按照要求未放置雜物，雨雪天各部分觸點在落雨落雪后是否存在虛接或短路現(xiàn)象。③經(jīng)常檢查變壓器的防爆膜、安全釋壓閥等保護設(shè)備，防止其與空氣直接連通造成變壓器的油中水份含量增大，進而導致變壓器絕緣基礎(chǔ)引起變壓器故障。

4 500kV變電站主變壓器差動保護故障情況分析

4.1 保護定值整定不當引起差動保護故障

差動保護是500kV變電站主變壓器的重要保護裝置，隨著微機變壓器差動保護裝置的應用，因保護定值整定不當引起差動保護故障的情況開始增多。究其原因，大部分是差動平衡系數(shù)計算錯誤所引起的。一般特高壓變電站主變壓器的保護定值往往設(shè)計到動電流啟動值、差動電流速斷值、平衡系數(shù)、二次諧波制動系數(shù)、比率制動系數(shù)及拐點電流等等，對于這類故障，相關(guān)的維護人員需要對主變額定容量、繞組接法、電流互感器二次接線方式有更進一步的了解，確保所得到相關(guān)參數(shù)具有較高的精確性，從而避免在保護定值計算時出現(xiàn)措施，導致保護定值整定不當。

4.2 TA二次接線錯誤引起差動保護故障

由TA二次接線存在問題引起主變差動保護誤動作是特高壓變電站常出現(xiàn)的問題，經(jīng)過分析主要原因包括電流互感器接線的相序、極性和接地問題以及二次線接線松動導致TA二次斷線問題。實際上根據(jù)規(guī)定，變壓器送點運行后需要進行一、二次電流向量帶負荷測量工作，從而確保變壓器差動保護正常工作。但在實際施工過程中，由于現(xiàn)場條件的制約或是缺少相關(guān)技術(shù)人員作為指導，變壓器各側(cè)電流互感器二次接線常常出現(xiàn)錯誤連接，進而導致差動保護故障。因此，為了盡可能避免這類溫度產(chǎn)生，可考慮在特高壓變電站的變壓器上配備能夠直觀顯示變壓器各側(cè)電流量的相對相位角度與幅值的電子顯示設(shè)備，使得在安裝過程中，現(xiàn)場的繼電保護工作人員能夠通過直接觀察顯示設(shè)備上各側(cè)電流量和差流情況對變壓器各側(cè)電流量有更進一步的了解，從而避免TA二次接線錯誤的情況產(chǎn)生。

5 結(jié)束語

變壓器作為電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，是保證供電可靠性的基礎(chǔ)，也是電力安全生產(chǎn)的根本保證。因此，了解變電站變壓器中產(chǎn)生故障的原因，并懂得采取針對性的預防和維護措施，具有極大的社會價值和經(jīng)濟效益。

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1004-7344（2016）13-0099-02

2016-4-16