750kV變電站變壓器安全運行措施研究

馬騰 閆飛

摘 要：變電站變壓器安全運行管理是電力系統(tǒng)實現(xiàn)自動化的重要基礎(chǔ)，是提升電網(wǎng)管理科學(xué)化水平的可行方法，也是電力設(shè)備及生產(chǎn)未來發(fā)展的主要方向之一。文章介紹了變壓器常見故障的狀態(tài)量，包括聲音異常、油面異常、三相電壓失衡等，從多個方面解讀出現(xiàn)故障問題的成因，以提升變壓器安全運行水平為目標(biāo)，探究幾點可行方法，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：變電站;變壓器;安全運行;故障分析;措施探究

中圖分類號：TM732文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1674-1064（2021）06-025-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.012

隨著我國電力工業(yè)建設(shè)規(guī)模不斷拓展，智能變電站成為我國電網(wǎng)未來發(fā)展的重要趨向之一。很多變電站應(yīng)用了單臺大容量變壓器，比如，銀川東750kV采用了單向相、三相容量，分別達到700MVA、2100MVA的變壓器，成為電力系統(tǒng)內(nèi)的重要設(shè)備類型，其作用不僅是承擔(dān)750kV電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換、配置與傳輸電能資源，而且提供優(yōu)質(zhì)電能電力服務(wù)。但是，受到主客觀因素的影響，變壓器在運行階段出現(xiàn)故障問題在所難免，相關(guān)部門應(yīng)主動落實責(zé)任，加強變壓器安全運行管理，及時解除故障問題。

1 變壓器常見故障的狀態(tài)量

1.1 聲音異常

變壓器通電后，因勵磁電流及磁力線出現(xiàn)一定改變，導(dǎo)致鐵芯、繞組振動，對外發(fā)出持續(xù)平穩(wěn)的“嗡嗡”聲，被稱為交流聲。當(dāng)啟動大容量動力裝置時，負荷波動性較大，增大了變壓器的聲響。電弧爐、整流器等負荷作用在變壓器時，因形成了諧波分量，造成變壓器聲音增大。一些內(nèi)置零部件松動時，會使變壓器形成劇烈且不均勻的“噪聲”。

1.2 油面異常

當(dāng)溫度升高而導(dǎo)致油面高出規(guī)定時，應(yīng)盡早放油，使油面保持適當(dāng)高度，以規(guī)避外溢問題。油面降低通常是由容器滲漏油或氣溫明顯降低收縮造成的。如果確定原因是前者，可以在停電狀態(tài)下進行檢修;如果原因是后者，則要及時加油[1]。

1.3 三相電壓失衡

中性點位置發(fā)生偏移，最后導(dǎo)致三相電壓失衡。電力系統(tǒng)營運階段突發(fā)鐵磁諧振情況，繞組局部出現(xiàn)匝間和層間短路等，都是這種故障問題的誘因。

2 變壓器故障的原因分析

2.1 制造工藝與運維管理的缺陷

設(shè)計欠缺合理性，例如選擇劣質(zhì)材料，沒有進行精細加工，安裝過程不規(guī)范等檢修水平不夠等，很可能造成變壓器故障修復(fù)不到位，加速其老化進程。變電站內(nèi)變壓器在長期運行中，受熱、電、機械應(yīng)力與環(huán)境客觀因素等因素的影響，會出現(xiàn)部分不可逆的改變，造成絕緣老化。當(dāng)設(shè)備突發(fā)異常狀況時，絕緣老化進度加速，在短時間內(nèi)便會出現(xiàn)故障[2]。

2.2 絕緣故障

變壓器內(nèi)部絕緣質(zhì)量是影響其運行安全性、可靠性的主要因素之一。絕緣失效的表現(xiàn)主要有絕緣破損、介電過度損耗等。針對絕緣介質(zhì)損害形成的超重問題，其基本不會干擾變壓器的正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)。但當(dāng)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)故障時，可能會造成局部放電或輕度過熱，以致局部短路，故障進一步蔓延會損害繞組絕緣部件，比如硬質(zhì)合金。

2.3 分接開關(guān)故障

分接開關(guān)內(nèi)部驅(qū)動結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，頻繁進行開關(guān)動作，一旦發(fā)生故障問題將直接影響變壓器的運行狀態(tài)。在高溫絕緣油的影響下，分接開關(guān)表面容易氧化，形成氧化膜。在這樣的工況下，電阻之間的接觸面積擴增，高溫條件會造成接觸不良、接觸式燃燒等。齒輪局部破損等其失效的主要表現(xiàn)形式。

3 750kV變電站變壓器安全運行措施

3.1 科學(xué)落實常規(guī)檢查

3.1.1 常規(guī)外部檢查

常規(guī)外部檢查對象主要有變壓器的油枕、潛油泵、調(diào)壓分接頭油箱、閥門聯(lián)通管等位置是否出現(xiàn)滲油、漏油、油位與油色異常;變壓器套管外部的潔凈度、是否出現(xiàn)破損與裂紋、是否有放電及其他現(xiàn)象;變壓器各位置油溫是否處于正常范圍中，不同散熱器溫度是否實現(xiàn)了均勻;變壓器是否出現(xiàn)了“嗡嗡”聲及其他新的音調(diào);各個導(dǎo)線銜接位置是否有個別電纜頭出現(xiàn)發(fā)熱、變色外皮掉落及局部滲油等情況[3]。

3.1.2 惡劣天氣條件下的特殊檢查項目

惡劣天氣條件下的特殊檢查項目主要指在大風(fēng)天氣下，檢查是否有引線嚴重擺動和松脫現(xiàn)象，頂部、套管及匯流排理應(yīng)沒有吸附風(fēng)吹落物;雷雨天氣過后，檢查各位置放電是否形成痕跡，引線連接位置是否有水汽形成，督導(dǎo)檢查人員細致記錄避雷器的雷擊頻次與具體時間段;大雪或暴雪天氣過后，要確保套管和導(dǎo)線連接位置落雪量小，雪停后融化與產(chǎn)熱，并且不能形成冰溜;氣溫及負荷劇烈改變時，應(yīng)盡早檢查檢測油枕及充油套管各自的油位，溫度改變情況等。

3.1.3 加大設(shè)備監(jiān)控力度

應(yīng)用便攜式遠紅外熱像儀等紅外線測溫裝置能夠精準(zhǔn)地檢測出設(shè)備導(dǎo)體過流過熱、銜接處及儲油設(shè)備運轉(zhuǎn)情況（比如油位、油溫等），盡早探查與防控在停電試驗中沒有征兆、但在過負荷及老化發(fā)展階段滋生出的嚴重損害變壓器正常運行的問題。

固體絕緣老化是變壓器老化的基礎(chǔ)，糠醛含量反映了變壓器固體絕緣的聚合度改變和主變運行壽命之間的相關(guān)性。開展糠醛含量試驗?zāi)軌騾f(xié)助運維人員更精準(zhǔn)地掌握當(dāng)下設(shè)備的老化情況，并科學(xué)預(yù)測其發(fā)展趨勢[4]。

測試變壓器繞組變形，具體是采用頻率響應(yīng)法給變壓器建設(shè)繞組指紋檔案，投產(chǎn)之前檢測變壓器的頻響特性。如果其在近區(qū)發(fā)生了短路故障，在動、熱穩(wěn)定性的影響作用下，繞組的頻響曲線會出現(xiàn)改變，與指紋檔案上的內(nèi)容進行相關(guān)性對比分析，快速掌握繞組的形變、破損情況。

此外，要做好設(shè)備的巡檢工作，每日巡檢變壓器設(shè)備的外觀表征及運行情況，如果在定期檢查中發(fā)現(xiàn)變壓器存在某些較為嚴重的缺陷，則要將其作為巡檢重點，加大監(jiān)控巡檢力度。

3.2 主變壓器的防火

實施防火是變壓器實現(xiàn)安全運行的重要途徑之一。如果變壓器在運行階段出現(xiàn)過載或短路，在高溫或電火花作用下，絕緣材料或絕緣油兩者會分解、膨脹甚至氣化，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部壓力快速增長，增加設(shè)備外殼炸裂的風(fēng)險，以致很多絕緣油外噴后燃燒，油流過程中火災(zāi)的波及范圍會進一步擴大。對此，在日常工作中應(yīng)落實以下幾方面工作[5]：一是防控變壓器的過載運行，長時間的過載運行會造成線圈快速升溫與發(fā)熱，誘導(dǎo)絕緣逐漸老化過程，引起短路;二是時常檢測檢驗絕緣油質(zhì)，定期化驗油質(zhì)的成分，及時更換質(zhì)量不達標(biāo)的油品，或應(yīng)用其他輔助方法;三是防控鐵芯絕緣出現(xiàn)老化、破損問題，鐵芯長時間處于發(fā)熱狀態(tài)，便會加速自身絕緣、老化問題;四是檢查維修過程中不能對絕緣造成損傷，若探查到形成了擦破傷，則要及時進行修復(fù)處理。

變壓器運行階段，在變電站中增設(shè)了“SP”合成型泡沫噴霧滅火系統(tǒng)，常規(guī)巡檢中測得其氮氣啟動源壓力<4MPa，而其氮氣動力源壓力應(yīng)≥8MPa。如果氮氣壓力>15MPa，則應(yīng)盡快拆掉測壓表，放松減壓閥手柄進行排氣處理，直到使壓力值降到規(guī)定范圍，防止由于壓力過高使噴霧系統(tǒng)誤動，也要認真檢測主變水霧蓬頭內(nèi)是否有異物滯留。

3.3 規(guī)范工作程序

嚴格落實《交接班制度》，交接雙方要在交接班之前依照崗位責(zé)任，切實落實分工巡回檢查工作，參與現(xiàn)場交接班活動時，要高度集中注意力，做到“五清楚”（查看、講解、詢問、檢查、清點清楚）及“四交接”（到位、圖板、現(xiàn)場、實物交接）。交班人員要對接班人員詳細講述變壓器的主要運行狀況，接班人員結(jié)合巡回設(shè)備檢查實況，翻閱既往記錄，傾聽當(dāng)班人員闡述內(nèi)容，消除疑慮之后才可以簽名交接[6]。

悉心保管好各種記錄本，做到及時填寫、整理。在750kV變電站改擴建過程中，應(yīng)及時修正、補充各種圖紙與技術(shù)資料，確保其內(nèi)容完整并和現(xiàn)實情況相吻合。要時常檢查運行方式，判斷運行方式的合理性及潮流分布狀況，及時發(fā)現(xiàn)與解除問題，真正做到隨時確保變壓器運行方式的可靠性。

“安全無小事”，整體提升運行值班人員的素質(zhì)，在日常工作中既要態(tài)度端正、操作行為規(guī)范，還應(yīng)具備處理突發(fā)事故的應(yīng)變能力，處理事故時要做到果斷、準(zhǔn)確、快速。

4 結(jié)語

在電力系統(tǒng)運行階段，任何不規(guī)范行為都可能對變壓器設(shè)備運行安全性、可靠性構(gòu)成威脅，嚴重時釀成大事故。為此，相關(guān)人員應(yīng)積極了解750kV變電站的運行狀態(tài)，總結(jié)常見故障類型，分析問題具體原因，在此基礎(chǔ)上探究有效的檢測、管理與維護方法等，真正提升變電站運行管理的科學(xué)化水平，為變電站的穩(wěn)定、持續(xù)運轉(zhuǎn)保駕護航。

參考文獻

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