干式變壓器常見故障分析及處理方法

引言

干式變壓器屬于變流變壓器,由鐵芯和線圈組成,鐵芯材料以硅鋼片為主,線圈材料以環(huán)氧樹脂為主,由環(huán)氧樹脂澆筑而成,環(huán)氧樹脂具有絕緣性和不可燃性,因此變壓器在使用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)漏液、助燃等問(wèn)題,相比其他變壓器維護(hù)工作量較小。在電廠運(yùn)行過(guò)程中,應(yīng)定期維護(hù)干式變壓器,檢查其工作狀態(tài),防止因變壓器長(zhǎng)時(shí)間做功和內(nèi)部零件損壞而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1干式變壓器常見故障、故障原因及處理方式

1.1鐵芯過(guò)熱

以某電廠為例,該電廠干式變壓器24B（參數(shù)如表1所示）于2018年4月投入運(yùn)行,次年4月在進(jìn)行紅外線檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)該變壓器鐵芯存在過(guò)熱現(xiàn)象,當(dāng)時(shí)鐵芯最高溫度達(dá)到111℃。為及時(shí)了解鐵芯溫度變化情況,采取了紅外線跟蹤監(jiān)測(cè),2020年10月調(diào)取紅外線檢測(cè)數(shù)據(jù)（表2）,數(shù)據(jù)顯示鐵芯最高溫度達(dá)137℃。隨后進(jìn)行停電檢查,發(fā)現(xiàn)鐵芯表面絕緣漆破裂,甚至出現(xiàn)脫落情況（圖1）。

1.1.1原因分析

干式變壓器鐵芯過(guò)熱通常由以下幾種原因引起:

(1）變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行摩擦生熱導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱。

(2）硅鋼片質(zhì)量問(wèn)題也是導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱的原因之一,劣質(zhì)的硅鋼片會(huì)使變壓器在工作狀態(tài)時(shí)做功增大,過(guò)度摩擦導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱。

(3）散熱器出現(xiàn)故障,變壓器做功時(shí)無(wú)法正常散熱導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱。

(4）變壓器在設(shè)計(jì)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)設(shè)置額定電壓,若在實(shí)際運(yùn)行中電壓過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱。

根據(jù)以上可能導(dǎo)致鐵芯過(guò)熱的原因進(jìn)行排查,經(jīng)檢驗(yàn),該電廠干式變壓器24B所帶負(fù)荷僅為額定負(fù)荷的75%,不存在超負(fù)荷運(yùn)行情況:針對(duì)干式變壓器材料問(wèn)題,咨詢了硅鋼片的生產(chǎn)廠家,結(jié)果顯示該批次的硅鋼片嚴(yán)格按照干式變壓器制作要求生產(chǎn),材料質(zhì)量等級(jí)較高:后又對(duì)變壓器散熱器進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)散熱器正常運(yùn)行,沒(méi)有出現(xiàn)散熱器不正常運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象:又檢查了干式變壓器銘牌,顯示該變壓器額定電壓為36750V,但電廠運(yùn)行過(guò)程中,變壓器實(shí)際是在最低電壓為37000V的狀態(tài)下運(yùn)行,嚴(yán)重超過(guò)額定電壓,導(dǎo)致變壓器鐵芯飽和度增加,鐵芯耗損加大,從而引起鐵芯過(guò)熱,影響干式變壓器使用壽命。

1.1.2處理措施

綜上所述,導(dǎo)致干式變壓器鐵芯過(guò)熱的原因?yàn)樽儔浩鲗?shí)際運(yùn)行電壓超過(guò)額定電壓。針對(duì)該問(wèn)題,電廠應(yīng)啟動(dòng)備品備件采購(gòu)計(jì)劃,及時(shí)采購(gòu)需要的備件,充分考慮電廠實(shí)際運(yùn)行中的最高電壓情況,對(duì)干式變壓器額定電壓重新進(jìn)行設(shè)計(jì),并試運(yùn)行一段時(shí)間,采用紅外線持續(xù)跟蹤監(jiān)測(cè),觀察鐵芯溫度是否處于正常水平。

1.2聲音異常

聲音異常是干式變壓器運(yùn)行過(guò)程中的常見故障之一,隨著變壓器做功時(shí)間增長(zhǎng)及做功強(qiáng)度加大,變壓器難免超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn),導(dǎo)致其在運(yùn)行過(guò)程中處于疲憊狀態(tài),發(fā)出異常聲音。根據(jù)變壓器不同零件不同程度的受損情況,變壓器也會(huì)發(fā)出不同的聲音。以某電廠電力系統(tǒng)為例,維護(hù)人員在檢查變壓器運(yùn)行過(guò)程中聽見變壓器做功時(shí)出現(xiàn)了多種聲音狀態(tài),說(shuō)明變壓器出現(xiàn)了故障,維護(hù)人員應(yīng)首先判斷異常聲音部位,再根據(jù)異常聲音位置采取對(duì)應(yīng)的解決措施。1.2.1內(nèi)部異常聲音產(chǎn)生原因及處理措施

導(dǎo)致變壓器內(nèi)部聲音異常主要有以下幾方面原因:

(1）干式變壓器分接頭松動(dòng),導(dǎo)致變壓器做功增大,超負(fù)荷做功導(dǎo)致變壓器發(fā)出"吱吱"聲。

(2）鐵芯夾件松動(dòng)。

(3）鐵芯未接地。

(4）套管表面污漬較多,出現(xiàn)"嘶嘶"聲。

根據(jù)以上可導(dǎo)致干式變壓器內(nèi)部聲音異常的原因進(jìn)行逐個(gè)排查,最終發(fā)現(xiàn)該電廠干式變壓器分接頭松動(dòng),未及時(shí)發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致變壓器內(nèi)部聲音出現(xiàn)異常。維修工人應(yīng)先做好自身安全防護(hù)措施,并停電檢查分接頭檔位連接情況以及電阻安全狀況,再根據(jù)檢查結(jié)果恰當(dāng)處理。

1.2.2外部異常聲音產(chǎn)生原因及處理措施

變壓器除內(nèi)部聲音異常外,也會(huì)出現(xiàn)外部聲音異常現(xiàn)象,這就要求維護(hù)人員在判斷變壓器聲音異常故障時(shí),冷靜應(yīng)對(duì),先判斷出異常聲音部位,若為外部聲音異常,需從以下角度進(jìn)行原因分析:

(1）變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,"疲勞"做功,超負(fù)荷運(yùn)行,使得變壓器在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受過(guò)大壓力,進(jìn)而產(chǎn)生異常聲音。

(2）干式變壓器實(shí)際運(yùn)行電壓與額定電壓不符,實(shí)際運(yùn)行電壓過(guò)高容易使變壓器過(guò)勵(lì)磁,導(dǎo)致變壓器不正常運(yùn)轉(zhuǎn),出現(xiàn)外部聲音異?，F(xiàn)象,縮短變壓器使用壽命。

(3）缺相運(yùn)行,這是在變壓器工作狀態(tài)下經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題,會(huì)導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過(guò)勵(lì)磁,讓變壓器在正常做功狀態(tài)下發(fā)出十分尖銳的聲音。

(4）低壓側(cè)短路或接地導(dǎo)致變壓器外側(cè)聲音異常。

(5）懸浮電位并不影響變壓器運(yùn)行,但會(huì)使變壓器工作時(shí)產(chǎn)生異常聲音(在該電力系統(tǒng)中,變壓器各個(gè)零部件包括螺栓、拉板等都用漆噴涂,一定程度上影響了各部件之間的接觸,受漏磁場(chǎng)作用影響,極易導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)懸浮電位）。

(6）變壓器共振,維護(hù)人員應(yīng)檢查變壓器安裝位置,如果變壓器安裝位置不規(guī)范,如變壓器安裝部位地板過(guò)薄等,都會(huì)因?yàn)樽儔浩靼惭b部位空鼓產(chǎn)生共振,出現(xiàn)噪聲。

經(jīng)檢查,導(dǎo)致干式變壓器外部聲音異常的上述原因全部存在,為有效消除干式變壓器外部聲音異?，F(xiàn)象,制訂出如下應(yīng)對(duì)策略:

（1)調(diào)整干式變壓器運(yùn)行負(fù)荷,根據(jù)變壓器的額定電壓適當(dāng)降低變壓器的運(yùn)行負(fù)荷。

（2)根據(jù)該電廠用電情況,適當(dāng)調(diào)整變壓器運(yùn)行電壓,使用萬(wàn)用表測(cè)量低壓側(cè)電壓數(shù)據(jù),觀察低壓側(cè)電壓輸出情況,并與干式變壓器額定電壓相比較,若低壓側(cè)輸出電壓高于變壓器額定電壓,說(shuō)明變壓器存在過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象,導(dǎo)致外部聲音異常,維修人員應(yīng)通過(guò)上調(diào)分接檔位消除過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象,恢復(fù)外部正常聲音,同時(shí)根據(jù)變壓器額定電壓調(diào)整變壓器工作中的實(shí)際電壓。

（3)對(duì)于缺相運(yùn)行的變壓器,使用萬(wàn)用表測(cè)量變壓器低壓側(cè)各電壓輸出值是否在正常范圍,若電壓輸出值不符合規(guī)定,維修人員應(yīng)立即停電檢查,查看變壓器高壓側(cè)電源回路是否斷線,再根據(jù)具體情況采取正確的應(yīng)對(duì)措施,若變壓器高壓側(cè)電源回路斷線,維修人員應(yīng)立即更換電線,使變壓器恢復(fù)正常運(yùn)行。

（4)檢查變壓器低壓側(cè)電壓情況,視低壓側(cè)回路狀況,解決短路問(wèn)題,調(diào)整接地狀態(tài)。

（5)受變壓器零部件表面涂漆影響,隨著變壓器工作時(shí)間增長(zhǎng),各零部件之間會(huì)出現(xiàn)不同程度的松動(dòng)現(xiàn)象,使變壓器各零部件接觸不良,產(chǎn)生懸浮電位。維修人員可以使用刮刀將變壓器零部件的漆刮掉,保證變壓器各零部件接觸良好,消除懸浮電位。

（6)對(duì)于變壓器共振現(xiàn)象,一是檢查變壓器鋼板是否松動(dòng),若存在松動(dòng)情況,需擰緊外殼螺絲,若變壓器外殼鋼板在安裝時(shí)不小心被踩變形,在維修過(guò)程中可適當(dāng)調(diào)整形變部位:二是檢查各風(fēng)機(jī)有無(wú)松動(dòng)現(xiàn)象,視現(xiàn)場(chǎng)情況采取合理的應(yīng)對(duì)措施,通過(guò)緊固風(fēng)機(jī)螺栓幫助恢復(fù)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。若因變壓器其他零部件松動(dòng)導(dǎo)致變壓器共振,需要緊固相應(yīng)零部件。

2干式變壓器運(yùn)行維護(hù)建議

嚴(yán)格按照變壓器安裝規(guī)范操作,將變壓器安裝在合適的位置,并根據(jù)廠家技術(shù)要求進(jìn)行安裝維護(hù),如廠家對(duì)特殊部件有相關(guān)維護(hù)要求,應(yīng)貼上相應(yīng)標(biāo)志,注明情況。

某些大型活動(dòng)場(chǎng)所對(duì)電力系統(tǒng)要求較高,為避免電力系統(tǒng)故障,安排電力系統(tǒng)維護(hù)人員定期檢修變壓器顯得十分重要。應(yīng)根據(jù)大型活動(dòng)場(chǎng)所中不同的環(huán)境狀況,制訂維護(hù)時(shí)間規(guī)劃,對(duì)于人流量較少、整體環(huán)境較為清潔的場(chǎng)地,可以每年檢查一次變壓器:對(duì)于人流量較大、環(huán)境污濁的場(chǎng)地,建議三到六個(gè)月檢查一次變壓器。

固件檢查十分必要,至少每年檢查一次,檢查內(nèi)容包括:

（1)檢查干式變壓器所有零部件,并定期緊固,若螺紋出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象,應(yīng)及時(shí)更換:

（2)考慮到金屬部件易銹蝕問(wèn)題,應(yīng)定期對(duì)干式變壓器金屬部件進(jìn)行檢查,及時(shí)更換銹蝕部件:

（3)檢查絕緣體,查看絕緣體表面絕緣材料有無(wú)脫落現(xiàn)象,并及時(shí)更換老化絕緣部件,保證用電安全,防止發(fā)生觸電事故。

3結(jié)語(yǔ)

干式變壓器廣泛應(yīng)用于各個(gè)場(chǎng)所的電力系統(tǒng),具有方便維護(hù)、防火性能好等優(yōu)勢(shì),但干式變壓器若選型或使用不當(dāng)不僅會(huì)影響變壓器自身使用壽命,更會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的影響。本文通過(guò)分析某電廠干式變壓器常見故障及引發(fā)變壓器故障的原因,提出了針對(duì)性對(duì)策,有利于促進(jìn)電廠電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。