變壓器廠家研發基于變壓器的運行維護和故障處理方案
電力變壓器在電廠有著很重要的作用, 然而, 由于其結構、工藝以及運行維護等多方面的原因, 變壓器故障在電廠頻繁發生, 大大影響了電廠的正常生產。因此, 加強變壓器的定期維護, 采取切實有效的措施防止變壓器故障的發生, 對確保變壓器的安全穩定運行有重要的意義。
1 變壓器常見的故障現象分類及原因
( 1) 變壓器本身出廠時就存在的問題。如端頭松動、墊塊松動、焊接不良、鐵心絕緣不良、抗短路強度不足等。
( 2) 線路干擾。線路干擾在造成變壓器事故的所有因素中屬于最重要的。主要包括: 合閘時產生的過電壓, 在低負荷階段出現的電壓峰值,線路故障, 由于閃絡以及其他方面的異常現象等。這類故障在變壓器故障中占有很大的比例。因此, 必須定期對變壓器進行沖擊保護試驗, 檢測變壓器抗勵磁涌流的強度。
( 3) 由于使用不當造成的變壓器絕緣老化的速度加快。一般變壓器的平均壽命只有17.8 年, 大大低于預期為35～40 年的壽命。
( 4) 遭雷擊造成過電壓。
( 5) 過負荷。過負荷是指變壓器長期處于超過銘牌功率工作狀態下的變壓器。過負荷經常會發生在發電廠持續緩慢提升負荷的情況下, 冷卻裝置運行不正常, 變壓器內部故障等等, 最終造成變壓器超負荷運行。由此產生過高的溫度則會導致絕緣的過早老化, 當變壓器的絕緣紙板老化后, 紙強度降低。因此, 外部故障的沖擊力就可能導致絕緣破損, 進而發生故障。
( 6) 受潮: 如有洪水、管道泄漏、頂蓋滲漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及絕緣油中存在水分等。
( 7) 沒有進行正確的維護。
2 變壓器運行中常見故障分析及處理措施
( 1) 繞組的主絕緣和匝間絕緣故障。變壓器繞組的主絕緣和匝間絕緣是容易發生故障的部位。主要原因是: 由于長期過負荷運行、或散熱條件差、或使用年限長, 使變壓器繞組絕緣老化脆裂, 抗電強度大大降低;變壓器多次受到短路沖擊, 使繞組受力變形, 隱藏著絕緣缺陷, 一旦遇有電壓波動就有可能將絕緣擊穿; 變壓器油中進水使絕緣強度大大降低而不能承受允許的電壓, 造成絕緣擊穿; 在高壓繞組加強段處或低壓繞組部位, 由于絕緣膨脹, 使油道阻塞, 影響了散熱, 使繞組絕緣由于過熱而老化, 發生擊穿短路; 由于防雷設施不完善, 在大氣過電壓作用下, 發生絕緣擊穿。
( 2) 變壓器套管故障。主要是套管閃絡和爆炸, 變壓器高壓側一般使用電容套管, 由于套管瓷質不良或者有沙眼和裂紋, 套管密封不嚴, 有漏油現象; 套管積垢太多等都有可能造成閃絡和爆炸。
( 3) 鐵心絕緣故障。變壓器鐵芯由硅鋼片疊裝而成, 硅鋼片之間有絕緣漆膜。由于硅鋼片緊固不好, 使漆膜破壞產生渦流而發生局部過熱。同理, 夾緊鐵心的穿心螺絲、圧鐵等部件, 若絕緣損壞也會發生過熱現象。此外, 若變壓器內殘留有鐵屑或焊渣, 使鐵芯兩點或多點接地, 都會造成鐵芯故障。
( 4) 分接開關故障。變壓器分接開關是變壓器常見故障之一。由于開關長時間靠壓力接觸, 會出現彈簧壓力不足, 使開關連接部分的有效接觸面積減小, 以及接觸部分鍍銀層磨損脫落, 引起分接開關在運行中發熱損壞。分接開關接觸不良, 經受不住短路電流的沖擊而造成分接開關燒壞而發生故障; 在有載調壓的變壓器, 分接開關的油箱與變壓器油箱一般是互不相通的。若分接開關油箱發生嚴重缺油, 則分接開關在切換中會發生短路故障, 使分接開關燒壞。
( 5) 瓦斯保護故障。瓦斯保護是變壓器的主保護, 輕瓦斯作用于信號, 重瓦斯作用于跳閘。下面分析瓦斯保護動作的原因及處理辦法: 第一, 輕瓦斯保護動作后發出信號。其原因是: 變壓器內部有輕微故障; 變壓器內部存在空氣; 二次回路故障等。運行人員應立即檢查, 如未發現異常現象, 應進行氣體取樣分析。第二, 瓦斯保護動作跳閘時, 可能變壓器內部產生嚴重故障, 引起油分解出大量氣體, 也可能二次回路故障等。出現瓦斯保護動作跳閘, 應先投備用變, 然后進行外部檢查。檢查油枕防爆門, 各焊接縫是否裂開, 變壓器外殼是否變形; 最后檢查氣體的可燃性。
( 6) 變壓器自動跳閘的處理。當變壓器各側斷路器自動跳閘后, 首先將跳閘斷路器的控制開關操作至跳閘后的位置, 并迅速投入備用變壓器, 調整運行方式和負荷分配, 維持運行系統和設備處于正常狀態。再檢查保護動作情況, 進行外部檢查。經檢查不是內部故障而是由于外部故障( 穿越性故障) 或人員誤動作等引起的, 則可不經內部檢查即可投入送電。如屬差動、重瓦斯、速斷等主保護動作, 應對該保護范圍內的設備進行全部檢查。在未查清原因前, 禁止將變壓器投入運行。
( 7) 變壓器著火也是一種危險事故。由于變壓器套管的破損或閃絡,使油在油枕油壓的作用下流出, 并在變壓器頂蓋上燃燒; 變壓器內部發生故障, 使油燃燒并使外殼破裂等。因變壓器有許多可燃物質, 不及時處理可能引起爆炸或使火災擴大。發生這類事故時, 變壓器保護應動作使斷路器斷開。若因故斷路器未斷開, 應手動立即斷開斷路器, 拉開可能通向變壓器電源的隔離開關, 并迅速投入備用變, 恢復供電, 停止冷卻設備的運行, 進行滅火。變壓器滅火時, 最好用泡沫式滅火器或者干粉滅火器, 必要時可用沙子滅火。
3 變壓器的正常運行的巡視
為了解變壓器的運行狀態, 應定期檢查變壓器的運行情況, 以便在變壓器有異常情況發生時能及早發現、及時處理。變壓器的巡視檢查項目有: 第一, 檢查變壓器聲音是否正常。第二, 檢查油枕和充油套管的油位、油色是否正常, 各部位有無滲漏油現象。第三, 變壓器的上層油溫是否正常。變壓器冷卻方式不同, 其上層油溫也不同, 但上層油溫不應超過規定值。運行人員巡視檢查時, 除應注意上層油溫不超過規定值以外, 還應根據當時的負荷情況、環境溫度及冷卻裝置投入情況, 與以往數據進行比較, 以判明溫度升高的原因。第四, 檢查變壓器套管是否清潔, 有無破損、裂紋和放電痕跡。第五, 檢查引線接頭接觸是否良好。各引線接頭應無變色、無過熱、發紅等現象。接頭接觸處的示溫片應無溶化現象。用紅外線測溫儀測試, 接觸處溫度不得超過70 ℃。第六, 檢查呼吸器是否正常完好, 硅膠是否有變色現象, 如果硅膠失效應及時更換。第七, 防爆隔膜應完好無破裂。第八, 變壓器的冷卻器應運行正常。投入的冷卻器數目是否正確, 油泵和風扇運行是否正常, 有無異音, 油流指示器是否指示在“流動位置”。第九, 檢查氣體繼電器。第十, 檢查變壓器鐵芯接地線和外殼接地線, 接地應良好, 無斷線。第十一, 檢查調壓分接頭位置是否正確。第十二, 天氣有變化時, 應重點進行特殊檢查。大風時, 檢查引線有無劇烈擺動, 變壓器頂蓋、套管引線處應無雜物; 大雪天, 各部觸點在落雪后, 不應立即融化或有放電現象; 大霧天,各部有無火花放電現象等。
4 變壓器日常的維護工作
變壓器日常的維護工作包括: 第一, 檢查套管和磁裙的清潔程度并及時清理, 保持磁套管及絕緣子的清潔, 防止發生閃絡。第二, 冷卻裝置運行時, 應檢查冷卻器進、出油管的蝶閥在開啟位置; 散熱器進風通暢,入口干凈無雜物; 檢查潛油泵轉向正確, 運行中無異音及明顯振動; 風扇運轉正常; 冷卻器控制箱內分路電源自動開關閉合良好, 無振動及異常聲音; 冷卻器無滲漏油現象。第三, 保證電氣連接的緊固可靠。第四, 定期檢查分接開關, 并檢查觸頭的緊固、灼傷、疤痕、轉動靈活性及接觸的定位。第五, 每3 年應對變壓器的線圈、套管以及避雷器進行檢測。第六, 每年檢查避雷器接地的可靠性, 避雷器接地必須可靠, 而引線應盡可能短。旱季應檢測接地電阻, 其值不應超過5 Ω。第七, 更換呼吸器的干燥劑和油浴用油。第八, 定期試驗消防設施。
5 變壓器工作中需要注意的問題
( 1) 滲漏處理。變壓器的滲漏分油側滲漏和氣側滲漏兩種, 通常所說的滲漏油, 是油箱( 或套管) 內的油向大氣中滲漏, 屬于油側滲漏; 大氣向油箱或套管內滲漏, 則為氣側滲漏。凡是充有油的部分, 均可能發生油側滲漏。油側滲漏的特征是滲漏處出現殘油痕跡, 污染變壓器的外觀形象。當滲漏處的油壓大于油溶液( 污染了的油) 的滲透壓時, 大氣中的水分、氣體和其他雜質不能侵入油箱內部; 當滲漏處的油壓小于油溶液的滲透壓時, 發生分子間的互相滲透, 大氣中的水分、氣體和其他雜質便可能侵入油箱內部。氣側滲漏發生在變壓器內存有氣體的部位, 如高壓套管穿纜銅管的上端、安全氣道的油面以上部分, 帶油運輸變壓器頂部留的氣腔, 儲油柜油室的上部, 強油循環的負壓區, 套管儲油柜的上部。氣側滲漏的特點是由于存留氣體的熱脹冷縮, 在滲漏處進行“呼吸”。在吸進大氣時把大氣中的水分、氣體和其他雜質吸進油箱或套管的內部。特別是雨雪天氣, 一次就可能吸進許多水分, 引起絕緣局部受潮, 使絕緣的耐壓強度下降, 導致擊穿放電。由于氣體滲漏不像滲漏油那樣留有痕跡, 肉眼不能發現, 所以引發事故的幾率很大, 后果特別嚴重。變壓器或套管的油紙絕緣, 是被密封后與大氣隔離的絕緣。由于“它的電氣強度和大氣條件無關”, 所以屬于“內部絕緣”。當發生氣側滲漏或油側滲漏, 其電氣強度和大氣條件有關。因此變壓器或套管的滲漏, 是對內部絕緣的一種破壞。滲漏引起的絕緣強度下降, 甚至喪失, 則是對內部絕緣更為嚴重的破壞。
( 2) 膠袋密封油枕的維護。為了減緩變壓器油的氧化, 在油枕的油面上放置一個隔膜或膠囊( 又稱膠袋) , 膠囊的上口與大氣相通, 而使油枕的油面與大氣完全隔離, 膠囊的體積隨油溫的變化增大或減小。在油枕加油時, 應注意盡量將膠囊外面與油枕內壁間的空氣排盡, 否則, 會造成假油位及瓦斯繼電器動作, 故應全密封加油。油枕加油時, 應注意油量及進油速度要適當, 防止油速太快, 油量過多時, 可能造成防爆管噴油, 壓力釋放器發信號或噴油。
( 3) 凈油器的運行維護。在變壓器箱殼的上部和下部, 各有一個法蘭接口, 在此兩法蘭接口之間裝有一個盛滿硅膠或活性氧化鋁的金屬桶。其維護工作主要有: 變壓器運行時, 檢查凈油器上下閥門在開啟位置, 保持油在其間的通暢流動。凈油器內的硅膠較長時間使用后應進行更換,換上合格的硅膠。凈油器投入運行時, 先打開下部閥門, 使油充滿凈油器, 并打開凈油器上部排氣小閥, 使其內空氣排出, 當小閥門溢油時, 即可關閉小閥門, 然后打開凈油器上閥門。
6 結語
變壓器能否正常運行不但取決于變壓器結構設計和制造工藝, 而且與日常的運行、維護管理等方面有很大關系, 變壓器故障對電網系統的運行危害極大, 為避免事故的發生, 應加強日常運行巡視管理和制訂有效的維護措施, 以保證變壓器的安全穩定運行。
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