郝文康，楊 彬

（國網(wǎng)寧夏電力有限公司超高壓公司，寧夏 銀川 750000）

0 引 言

我國目前已步入經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展階段，智慧化水平不斷提升，區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及民眾日常生活均對(duì)電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性提出了更高的要求，因此電力系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行成為當(dāng)前一大重要研究議題。變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)電力系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行起著決定性作用。目前，我國廣泛使用變壓器類型為35 kV 油浸電力變壓器，因此研究電力系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行需要探討35 kV 油浸電力變壓器的故障診斷與檢修問題。在35 kV 油浸電力變壓器故障診斷與檢修工作中，需要根據(jù)實(shí)際情況選擇適宜的檢修手段及適宜的瓦斯保護(hù)措施。因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部存在油狀物質(zhì)與氣狀物質(zhì)，所以有必要針對(duì)此類物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化采取有效的控制手段，以準(zhǔn)確判斷變壓器的運(yùn)行狀態(tài)。若發(fā)現(xiàn)存在瓦斯動(dòng)作異常狀態(tài)，工作人員需要及時(shí)采取針對(duì)性措施，避免安全事故的發(fā)生?；诖耍恼绿接懥?5 kV 油浸電力變壓器的故障診斷分析及檢修策略。

1 35 kV 油浸電力變壓器的常見故障類型

變壓器是電力系統(tǒng)的電壓與能量傳輸系統(tǒng)，按照冷卻方式的差異，主要分為油浸式變壓器與干式變壓器，其中油浸式變壓器的應(yīng)用較為廣泛。油浸式變壓器為室外工作，因此易受自然災(zāi)害的影響，從而導(dǎo)致運(yùn)行異常問題的出現(xiàn)。35 kV 油浸式電力變壓器的故障主要分為4 類，分別為熱干擾性質(zhì)故障、電氣干擾故障、人為故障以及重瓦斯保護(hù)措施。

1.1 熱干擾性質(zhì)故障

熱干擾性質(zhì)故障指變壓器因過熱而導(dǎo)致的故障類型。變壓器由絕緣材料包裹而成，而絕緣材料可以起到保護(hù)線圈組、鐵芯與油箱的作用。如果變壓器過熱，則會(huì)導(dǎo)致絕緣液等絕緣材料在達(dá)到特定溫度以后因?yàn)闊嵝?yīng)而出現(xiàn)老化問題，導(dǎo)致保護(hù)作用失效，變壓器的內(nèi)部損壞[1]。熱干擾性質(zhì)故障可以根據(jù)故障的表現(xiàn)情況分為2 類，一類為以發(fā)熱異常為主的發(fā)熱型故障，另一類為以散熱異常為主的散熱型故障。2 類故障的主要誘發(fā)原因大多與金屬零件接觸有關(guān)，例如內(nèi)部金屬部件之間接觸不良，導(dǎo)致接觸位置過熱，進(jìn)而引起鐵芯局部過熱故障[2]。

1.2 電氣干擾故障

電氣干擾故障主要表現(xiàn)為電氣電壓老化故障以及絕緣材料老化故障，按照能量密度差異可將電氣干擾故障進(jìn)一步劃分為電弧放電故障、火花放電故障以及局部放電故障等。通常情況下，電弧放電故障的能量密度最高，為高能放電類故障，主要組成包括線圈與層間絕緣，主要表現(xiàn)為分接開關(guān)飛弧、對(duì)地閃絡(luò)故障等。上述故障出現(xiàn)以后，會(huì)大大加速變壓器的氣體排放速度，從而導(dǎo)致整體氣體排放量增加，從而形成高能放電?；鸹ǚ烹姽收系哪芰肯鄬?duì)較低，此類故障出現(xiàn)的主要原因?yàn)榉纸娱_關(guān)故障或接地鐵芯基礎(chǔ)不良。此外，變壓器內(nèi)部不同部分間不存在隔離，因此此類故障所釋放的氣體主要為乙炔和氫氣，前者釋放的能量相對(duì)溫和，而后者總含量相對(duì)較低，因此不會(huì)導(dǎo)致釋放的能量過高[3]。局部放電故障通常由于放電的嚴(yán)重差異而出現(xiàn)不同的氣體特征，主要產(chǎn)生的氣體成分為甲烷和氫氣。如果局部放電故障較為嚴(yán)重，還會(huì)釋放少量乙炔，氣體含量隨著放電嚴(yán)重程度的加劇而提升，但一般在碳?xì)浠衔锟偤恐械恼急容^低，不超過2%[4]。因此，當(dāng)變壓器發(fā)生故障以后，首先需要檢查絕緣部分是否完好，一旦發(fā)生故障，就需要消耗較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行相關(guān)檢修與維護(hù)工作，還會(huì)損壞到很多內(nèi)部部件以及絕緣材料，因此需要建立有效的預(yù)防性檢修手段，以避免相關(guān)故障的發(fā)生與影響擴(kuò)散。

1.3 人為故障

35 kV 油浸式電力變壓器的日常運(yùn)行與檢修保護(hù)非常重要，如果相關(guān)工作人員專業(yè)素質(zhì)過硬，完全按照相關(guān)流程規(guī)范開展變壓器日常運(yùn)行與檢修工作，那么可以有效避免很多變壓器故障的發(fā)生。然而，部分工作人員消極怠工、專業(yè)水平不足、崗位意識(shí)較差，在工作開展中無法正確按照相關(guān)流程規(guī)范開展工作，且在日常檢修工作中，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器設(shè)備的外觀、指示器、線路以及元件的故障情況。同時(shí)，即使發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)，也存在不立即進(jìn)行排查和專業(yè)性知識(shí)不足而沒有辦法進(jìn)行排查的情況，從而導(dǎo)致變壓器故障的發(fā)生。

1.4 重瓦斯保護(hù)措施

35 kV油浸式電力變壓器出現(xiàn)繞組短路問題以后，內(nèi)部滑油分解速度將大大加快，導(dǎo)致大量可燃?xì)怏w逸出，并大量堆積于變壓器油箱內(nèi)部，從而導(dǎo)致油箱中的油消耗加快，甚至出現(xiàn)漏油問題。此時(shí)，如果沒有第一時(shí)間更換變壓器的絕緣物質(zhì)，變壓器絕緣物質(zhì)會(huì)加速老化，并進(jìn)一步造成大量物質(zhì)在過熱和氣體釋放條件下出現(xiàn)降解現(xiàn)象。如果是鐵芯發(fā)生故障，還會(huì)導(dǎo)致油箱機(jī)油溫度的升高，并導(dǎo)致油箱中的油被大量蒸發(fā)[5]。在出現(xiàn)上述故障表現(xiàn)以后，均有可能出現(xiàn)跳閘情況，若是第二回路接地或者出現(xiàn)觸點(diǎn)故障，此時(shí)便可能出現(xiàn)瓦斯保護(hù)動(dòng)作。此外，若是第二回路本身接地，而變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)可判斷為氣體保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行故障。

2 35 kV 油浸電力變壓器故障診斷

35 kV 油浸電力變壓器的檢修工作需要采集設(shè)備工作數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析判斷，設(shè)備檢修隊(duì)伍應(yīng)由一線操作員、專業(yè)技術(shù)人員和管理人員共同組成。檢修工作開展前需要制定詳細(xì)的工作計(jì)劃，包含詳細(xì)的具體人員責(zé)任內(nèi)容和檢修作業(yè)計(jì)劃，通過檢修前專項(xiàng)培訓(xùn)提高專業(yè)技能水平，檢修作業(yè)中技術(shù)人員應(yīng)對(duì)操作員提供專業(yè)的技術(shù)指導(dǎo)，管理人員負(fù)責(zé)檢修文件審批工作，并負(fù)責(zé)人力和物力資源的調(diào)配管理，保證檢修工作可以在多部門協(xié)同下順利開展。

2.1 預(yù)防性檢修策略

在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下，35 kV 油浸電力變壓器會(huì)出現(xiàn)磨損老化的故障問題，日常使用中由于保養(yǎng)管理工作不到位，會(huì)間接影響設(shè)備的使用壽命。通常情況下，機(jī)電設(shè)備的故障維修工作會(huì)由檢測(cè)站對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面的拆卸檢修操作，在獲得檢修報(bào)告后才會(huì)開展相關(guān)的維修管理工作，傳統(tǒng)工作流程中維修與檢修工作的分離容易對(duì)機(jī)電設(shè)備造成二次傷害，且浪費(fèi)大量的時(shí)間和人力，不僅影響35 kV 油浸電力變壓器的正常使用，還會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本。35 kV 油浸電力變壓器的故障類型多，因此對(duì)設(shè)備進(jìn)行全部拆卸檢修不合理，為了提高故障維修效率，需要在設(shè)備故障處理前及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生位置，明確故障原因，方便維修工作人員根據(jù)故障情況迅速處理。在35 kV 油浸電力變壓器使用中，存在著使用操作不規(guī)范，沒有根據(jù)機(jī)電設(shè)備使用說明要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性維護(hù)與磨損檢查，盲目地進(jìn)行檢修容易對(duì)設(shè)備造成不可逆的損傷。

為了滿足35 kV 油浸電力變壓器的使用要求，需要開展預(yù)防性檢修，詳細(xì)記錄設(shè)備的日常使用情況，按照設(shè)備使用說明進(jìn)行定期維護(hù)，減少故障發(fā)生率。此外，預(yù)防性檢修中要根據(jù)35 kV 油浸電力變壓器的設(shè)備特性進(jìn)行專項(xiàng)檢修，有效消除設(shè)備中的安全隱患和故障。預(yù)防性檢修中根據(jù)故障情況可劃分為大檢修、中檢修和小檢修。在基礎(chǔ)性檢修流程全部操作完畢后，需要根據(jù)檢修流程操作指南進(jìn)行逐一核對(duì)，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)操作人員的維修情況進(jìn)行檢查指導(dǎo)，管理人員負(fù)責(zé)預(yù)防性檢修簽字。工作結(jié)束后應(yīng)對(duì)工作質(zhì)量的總體情況進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，并進(jìn)行及時(shí)記錄。如果在檢修過程中發(fā)現(xiàn)35 kV 油浸電力變壓器存在特殊問題，則應(yīng)第一時(shí)間向管理人員報(bào)告，做好事后維修報(bào)備工作，并將檢修數(shù)據(jù)上交至維保管理部門。

2.2 故障分類檢修策略

明確35 kV 油浸電力變壓器檢修計(jì)劃后，設(shè)備技術(shù)操作人員需要根據(jù)機(jī)電設(shè)備故障分類標(biāo)準(zhǔn)分類處理故障檢修情況。根據(jù)故障檢修工作環(huán)境差異，可分為停電檢修和通電檢修2 種不同的故障檢修類型。35 kV油浸電力變壓器的停電檢修工作環(huán)境比較安全，能夠充分保障檢修工作技術(shù)人員的生命安全，但停電后檢修工作難度較大，對(duì)于設(shè)備故障類型、故障位置和設(shè)備故障影響情況無法進(jìn)行全面細(xì)分處理。通電檢修環(huán)境下，可以根據(jù)35 kV 油浸電力變壓器的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)維護(hù)變壓器，同時(shí)操作人員可以準(zhǔn)確判斷出故障類型，并根據(jù)故障的發(fā)生情況分析可能造成的影響后果。實(shí)際操作中，根據(jù)故障情況可對(duì)變壓器設(shè)備進(jìn)行整體檢修、局部檢修和直接性檢修。

其中，不同故障程度下檢修類型的差異性比較明顯，整體性檢修需要完全關(guān)閉35 kV 油浸電力變壓器電源進(jìn)行相關(guān)操作。按照檢修流程完成操作后，不能直接使用主電源進(jìn)行供電，而需要先通過備用電源進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行測(cè)試，從而保證設(shè)備故障后的運(yùn)行安全。局部檢修類型操作相對(duì)比較簡(jiǎn)單，檢修工作中需要率先確定設(shè)備的故障位置，準(zhǔn)確判斷35 kV 油浸電力變壓器設(shè)備中的故障部件，通過部件拆解更換即可完成局部故障的處理。該故障處理方法不僅具有較高的操作安全性，還保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，具有較高的應(yīng)用效率。此外，機(jī)電設(shè)備的直接性檢修具有較高的針對(duì)性，整體檢修操作技術(shù)要求也較高，直接性檢修對(duì)設(shè)備中的受損元器件會(huì)進(jìn)行直接替換處理，從而提高機(jī)電設(shè)備的檢修效率，確保35 kV 油浸電力變壓器的正常運(yùn)行。

2.3 變壓器在線檢修策略

變壓器在線檢修技術(shù)以局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和油中氣體分析技術(shù)為主。

局部放電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)主要用于對(duì)35 kV 油浸電力變壓器中油位計(jì)堵塞、膠圈老化和接觸不良問題進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。變壓器在長(zhǎng)期工作中容易出現(xiàn)諸多損壞問題，但導(dǎo)致此類型故障的原因問題比較復(fù)雜，無法通過單一的檢修手段發(fā)現(xiàn)故障原因。由操作人員組成的檢修管理隊(duì)伍在故障處理中主要負(fù)責(zé)外部檢修工作，但對(duì)于35 kV 油浸電力變壓器內(nèi)部的各類問題無法準(zhǔn)確定位，借助局部放電技術(shù)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的故障隱患，準(zhǔn)確判斷出故障所在點(diǎn)位，有利于節(jié)省人工檢修費(fèi)用。例如，在35 kV 油浸電力變壓器檢修中可使用局部放電監(jiān)測(cè)技術(shù)檢測(cè)分析膠墊的老化現(xiàn)象，具體檢測(cè)方法如表1 所示。

表1 變壓器膠墊檢測(cè)方法

油中氣體檢測(cè)分析技術(shù)主要利用了變壓器能夠溶解油中氣體的特性。在變壓器檢修中可使用此項(xiàng)技術(shù)對(duì)氣體進(jìn)行分析，得出相應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果，通過結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)異常值，從而發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)部的故障位置，并對(duì)故障原因進(jìn)行合理分析。按照油中氣體分析進(jìn)行檢修時(shí)，需要根據(jù)分析結(jié)果制定相應(yīng)的故障維修處理方案，方案本身與35 kV 油浸電力變壓器故障具有較高的針對(duì)性，同時(shí)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器的工作狀態(tài)情況，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行中的油氣滲入量進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，并通過人工監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比進(jìn)行故障詳細(xì)核查，從根本上解決35 kV 油浸電力變壓器的故障問題。

3 結(jié) 論

智慧化水平的不斷提高對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性提出了更高的要求，35kV 油浸電力變壓器作為常見變壓器，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的決定性作用。因此，加大對(duì)35 kV 油浸電力變壓器的故障診斷分析及檢修工作力度，確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)促進(jìn)電力系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在實(shí)際工作開展中，相關(guān)工作人員必須準(zhǔn)確判斷具體故障類型及故障發(fā)生的原因，針對(duì)性采取有效的維護(hù)手段有效預(yù)防變壓器故障的發(fā)生，保障變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。