基于变压器的运行维护和故障处理方案

电力变压器在电厂有着很重要的作用,然而,由于其结构、工艺以及运行维护等多方面的原因,变压器故障在电厂频繁发生,大大影响了电厂的正常生产。因此,加强变压器的定期维护,采取切实有效的措施防止变压器故障的发生,对确保变压器的安全稳定运行有重要的意义。
1变压器常见的故障现象分类及原因
(1)变压器本身出厂时就存在的问题。如端头松动、垫块松动、焊接不良、铁心绝缘不良、抗短路强度不足等。

(2)线路干扰。线路干扰在造成变压器事故的所有因素中属于最重要的。主要包括:合闸时产生的过电压,在低负荷阶段出现的电压峰值,线路故障,由于闪络以及其他方面的异常现象等。这类故障在变压器故障中占有很大的比例。因此,必须定期对变压器进行冲击保护试验,检测变压器抗励磁涌流的强度。

(3)由于使用不当造成的变压器绝缘老化的速度加快。一般变压器的平均寿命只有17.8年,大大低于预期为35～40年的寿命。

(4)遭雷击造成过电压。

(5)过负荷。过负荷是指变压器长期处于超过铭牌功率工作状态下的变压器。过负荷经常会发生在发电厂持续缓慢提升负荷的情况下,冷却装置运行不正常,变压器内部故障等等,最终造成变压器超负荷运行。由此产生过高的温度则会导致绝缘的过早老化,当变压器的绝缘纸板老化后,纸强度降低。因此,外部故障的冲击力就可能导致绝缘破损,进而发生故障。

(6)受潮:如有洪水、管道泄漏、顶盖渗漏、水分沿套管或配件侵入油箱以及绝缘油中存在水分等。

(7)没有进行正确的维护。

2变压器运行中常见故障分析及处理措施
(1)绕组的主绝缘和匝间绝缘故障。变压器绕组的主绝缘和匝间绝缘是容易发生故障的部位。主要原因是:由于长期过负荷运行、或散热条件差、或使用年限长,使变压器绕组绝缘老化脆裂,抗电强度大大降低;变压器多次受到短路冲击,使绕组受力变形,隐藏着绝缘缺陷,一旦遇有电压波动就有可能将绝缘击穿;变压器油中进水使绝缘强度大大降低而不能承受允许的电压,造成绝缘击穿;在高压绕组加强段处或低压绕组部位,由于绝缘膨胀,使油道阻塞,影响了散热,使绕组绝缘由于过热而老化,发生击穿短路;由于防雷设施不完善,在大气过电压作用下,发生绝缘击穿。

(2)变压器套管故障。主要是套管闪络和爆炸,变压器高压侧一般使用电容套管,由于套管瓷质不良或者有沙眼和裂纹,套管密封不严,有漏油现象;套管积垢太多等都有可能造成闪络和爆炸。

(3)铁心绝缘故障。变压器铁芯由硅钢片叠装而成,硅钢片之间有绝缘漆膜。由于硅钢片紧固不好,使漆膜破坏产生涡流而发生局部过热。同理,夹紧铁心的穿心螺丝、R铁等部件,若绝缘损坏也会发生过热现象。此外,若变压器内残留有铁屑或焊渣,使铁芯两点或多点接地,都会造成铁芯故障。

(4)分接开关故障。变压器分接开关是变压器常见故障之一。由于开关长时间靠压力接触,会出现弹簧压力不足,使开关连接部分的有效接触面积减小,以及接触部分镀银层磨损脱落,引起分接开关在运行中发热损坏。分接开关接触不良,经受不住短路电流的冲击而造成分接开关烧坏而发生故障;在有载调压的变压器,分接开关的油箱与变压器油箱一般是互不相通的。若分接开关油箱发生严重缺油,则分接开关在切换中会发生短路故障,使分接开关烧坏。

(5)瓦斯保护故障。瓦斯保护是变压器的主保护,轻瓦斯作用于信号,重瓦斯作用于跳闸。下面分析瓦斯保护动作的原因及处理办法:第一,轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是:变压器内部有轻微故障;变压器内部存在空气;二次回路故障等。运行人员应立即检查,如未发现异常现象,应进行气体取样分析。第二,瓦斯保护动作跳闸时,可能变压器内部产生严重故障,引起油分解出大量气体,也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸,应先投备用变,然后进行外部检查。检查油枕防爆门,各焊接缝是否裂开,变压器外壳是否变形;最后检查气体的可燃性。

(6)变压器自动跳闸的处理。当变压器各侧断路器自动跳闸后,首先将跳闸断路器的控制开关操作至跳闸后的位置,并迅速投入备用变压器,调整运行方式和负荷分配,维持运行系统和设备处于正常状态。再检查保护动作情况,进行外部检查。经检查不是内部故障而是由于外部故障(穿越性故障)或人员误动作等引起的,则可不经内部检查即可投入送电。如属差动、重瓦斯、速断等主保护动作,应对该保护范围内的设备进行全部检查。在未查清原因前,禁止将变压器投入运行。

(7)变压器着火也是一种危险事故。由于变压器套管的破损或闪络,使油在油枕油压的作用下流出,并在变压器顶盖上燃烧;变压器内部发生故障,使油燃烧并使外壳破裂等。因变压器有许多可燃物质,不及时处理可能引起爆炸或使火灾扩大。发生这类事故时,变压器保护应动作使断路器断开。若因故断路器未断开,应手动立即断开断路器,拉开可能通向变压器电源的隔离开关,并迅速投入备用变,恢复供电,停止冷却设备的运行,进行灭火。变压器灭火时,最好用泡沫式灭火器或者干粉灭火器,必要时可用沙子灭火。

3变压器的正常运行的巡视
为了解变压器的运行状态,应定期检查变压器的运行情况,以便在变压器有异常情况发生时能及早发现、及时处理。变压器的巡视检查项目有:第一,检查变压器声音是否正常。第二,检查油枕和充油套管的油位、油色是否正常,各部位有无渗漏油现象。第三,变压器的上层油温是否正常。变压器冷却方式不同,其上层油温也不同,但上层油温不应超过规定值。运行人员巡视检查时,除应注意上层油温不超过规定值以外,还应根据当时的负荷情况、环境温度及冷却装置投入情况,与以往数据进行比较,以判明温度升高的原因。第四,检查变压器套管是否清洁,有无破损、裂纹和放电痕迹。第五,检查引线接头接触是否良好。各引线接头应无变色、无过热、发红等现象。接头接触处的示温片应无溶化现象。用红外线测温仪测试,接触处温度不得超过70℃。第六,检查呼吸器是否正常完好,硅胶是否有变色现象,如果硅胶失效应及时更换。第七,防爆隔膜应完好无破裂。第八,变压器的冷却器应运行正常。投入的冷却器数目是否正确,油泵和风扇运行是否正常,有无异音,油流指示器是否指示在“流动位置”。第九,检查气体继电器。第十,检查变压器铁芯接地线和外壳接地线,接地应良好,无断线。第十一,检查调压分接头位置是否正确。第十二,天气有变化时,应重点进行特殊检查。大风时,检查引线有无剧烈摆动,变压器顶盖、套管引线处应无杂物;大雪天,各部触点在落雪后,不应立即融化或有放电现象;大雾天,各部有无火花放电现象等。

4变压器日常的维护工作
变压器日常的维护工作包括:第一,检查套管和磁裙的清洁程度并及时清理,保持磁套管及绝缘子的清洁,防止发生闪络。第二,冷却装置运行时,应检查冷却器进、出油管的蝶阀在开启位置;散热器进风通畅,入口干净无杂物;检查潜油泵转向正确,运行中无异音及明显振动;风扇运转正常;冷却器控制箱内分路电源自动开关闭合良好,无振动及异常声音;冷却器无渗漏油现象。第三,保证电气连接的紧固可靠。第四,定期检查分接开关,并检查触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。第五,每3年应对变压器的线圈、套管以及避雷器进行检测。第六,每年检查避雷器接地的可靠性,避雷器接地必须可靠,而引线应尽可能短。旱季应检测接地电阻,其值不应超过5Ω。第七,更换呼吸器的干燥剂和油浴用油。第八,定期试验消防设施。

5变压器工作中需要注意的问题
(1)渗漏处理。变压器的渗漏分油侧渗漏和气侧渗漏两种,通常所说的渗漏油,是油箱(或套管)内的油向大气中渗漏,属于油侧渗漏;大气向油箱或套管内渗漏,则为气侧渗漏。凡是充有油的部分,均可能发生油侧渗漏。油侧渗漏的特征是渗漏处出现残油痕迹,污染变压器的外观形象。当渗漏处的油压大于油溶液(污染了的油)的渗透压时,大气中的水分、气体和其他杂质不能侵入油箱内部;当渗漏处的油压小于油溶液的渗透压时,发生分子间的互相渗透,大气中的水分、气体和其他杂质便可能侵入油箱内部。气侧渗漏发生在变压器内存有气体的部位,如高压套管穿缆铜管的上端、安全气道的油面以上部分,带油运输变压器顶部留的气腔,储油柜油室的上部,强油循环的负压区,套管储油柜的上部。气侧渗漏的特点是由于存留气体的热胀冷缩,在渗漏处进行“呼吸”。在吸进大气时把大气中的水分、气体和其他杂质吸进油箱或套管的内部。特别是雨雪天气,一次就可能吸进许多水分,引起绝缘局部受潮,使绝缘的耐压强度下降,导致击穿放电。由于气体渗漏不像渗漏油那样留有痕迹,肉眼不能发现,所以引发事故的几率很大,后果特别严重。变压器或套管的油纸绝缘,是被密封后与大气隔离的绝缘。由于“它的电气强度和大气条件无关”,所以属于“内部绝缘”。当发生气侧渗漏或油侧渗漏,其电气强度和大气条件有关。因此变压器或套管的渗漏,是对内部绝缘的一种破坏。渗漏引起的绝缘强度下降,甚至丧失,则是对内部绝缘更为严重的破坏。

(2)胶袋密封油枕的维护。为了减缓变压器油的氧化,在油枕的油面上放置一个隔膜或胶囊(又称胶袋),胶囊的上口与大气相通,而使油枕的油面与大气完全隔离,胶囊的体积随油温的变化增大或减小。在油枕加油时,应注意尽量将胶囊外面与油枕内壁间的空气排尽,否则,会造成假油位及瓦斯继电器动作,故应全密封加油。油枕加油时,应注意油量及进油速度要适当,防止油速太快,油量过多时,可能造成防爆管喷油,压力释放器发信号或喷油。

(3)净油器的运行维护。在变压器箱壳的上部和下部,各有一个法兰接口,在此两法兰接口之间装有一个盛满硅胶或活性氧化铝的金属桶。其维护工作主要有:变压器运行时,检查净油器上下阀门在开启位置,保持油在其间的通畅流动。净油器内的硅胶较长时间使用后应进行更换,换上合格的硅胶。净油器投入运行时,先打开下部阀门,使油充满净油器,并打开净油器上部排气小阀,使其内空气排出,当小阀门溢油时,即可关闭小阀门,然后打开净油器上阀门。

6结语
变压器能否正常运行不但取决于变压器结构设计和制造工艺,而且与日常的运行、维护管理等方面有很大关系,变压器故障对电网系统的运行危害极大,为避免事故的发生,应加强日常运行巡视管理和制订有效的维护措施,以保证变压器的安全稳定运行。