對500kV 變電站主變壓器運(yùn)行與維護(hù)分析

張孟超 王杰 黃云河

摘要：電力供應(yīng)水平影響著人們的生產(chǎn)生活，關(guān)系著社會(huì)能否如常運(yùn)轉(zhuǎn)。在我國電力需求不斷提高的當(dāng)下，500kV變電站因容量較大、具備良好的適用性，在電網(wǎng)中得到了大量運(yùn)用，此情形下關(guān)注 500kV變電站主變壓器的運(yùn)行與維護(hù)，確保變壓器安全穩(wěn)定、高效服務(wù)于電網(wǎng)，成為電力企業(yè)不容忽視的任務(wù)。本文著眼 500kV變電站主變壓器運(yùn)行要求、梳理日常運(yùn)維過程中常見故障，提出具有針對性的運(yùn)維措施，旨在為 500kV變電站主變壓器維護(hù)工作的開展提供參考，確保主變壓器穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：500kV變電站;主變壓器;運(yùn)行;維護(hù)

在我國電網(wǎng)事業(yè)快速發(fā)展的大背景下，500kV變電站主變壓器在電網(wǎng)中的數(shù)量持續(xù)增加，滿足了我國居民在生產(chǎn)、生活兩方面的供電需求，極大促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。與此同時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國民用電需求又對供電可靠性提出了更高要求，無疑對變電站運(yùn)行與維護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn)。本文以南方某500kV變電站為例，針對其 3臺 500kV主變壓器運(yùn)行要求、常見故障及運(yùn)維措施進(jìn)行探討、分析，以加深對 500kV主變壓器運(yùn)維工作理解，夯實(shí)運(yùn)維基礎(chǔ)，助力電網(wǎng)安全。

1.500kV變電站主變壓器的運(yùn)行要求

500kV變電站主變壓器的運(yùn)行要求主要有三點(diǎn)：第一點(diǎn)，主變壓器的運(yùn)行對運(yùn)行溫度及溫升有著尤為嚴(yán)格的要求，這是因?yàn)樽儔浩魇褂脡勖Q于絕緣材料的溫度，絕緣材料六度法則是指變壓器用的電纜紙?jiān)?0--140°C的范圍內(nèi)，溫度每升高 6°C，絕緣壽命將減少一半。也就是說絕緣溫度經(jīng)常保持在 95°C時(shí)，使用年限為 20年;溫度為 105°C，約為 7年;溫度為 120°C，僅為 2年。第二點(diǎn)，主變壓器的運(yùn)行對所載負(fù)荷有著嚴(yán)格的要求，變壓器正常過負(fù)荷運(yùn)行的依據(jù)是變壓器絕緣等值老化原則。即變壓器在一段時(shí)間內(nèi)正常過負(fù)荷運(yùn)行，其絕緣壽命損失大，在另一段時(shí)間內(nèi)低負(fù)荷運(yùn)行，其絕緣壽命損失小，兩者絕緣壽命損失互補(bǔ)，保持變壓器正常使用壽命不變。而當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，為了保證對重要用戶連續(xù)供電，允許變壓器短時(shí)間內(nèi)過負(fù)荷運(yùn)行，稱為事故過負(fù)荷，此狀態(tài)下變壓器將加速老化，壽命降低，故在變壓器運(yùn)行過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行變壓器廠家出具的過負(fù)荷能力表，確保變壓器不至損壞。第三點(diǎn)，主變壓器的運(yùn)行對電源電壓的變化要求較為嚴(yán)格，例如當(dāng)加于變壓器的電壓高于額定值，變壓器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流將增大，鐵芯會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱進(jìn)而影響變壓器使用壽命。同時(shí)，鐵芯飽和，使電壓波形畸變，將嚴(yán)重影響用戶供電質(zhì)量。故正常運(yùn)行應(yīng)將電源電壓波動(dòng)控制在變壓器分接頭限定電壓的上下百分之五以內(nèi)，目前國內(nèi)多數(shù) 500kV主變壓器均在低壓側(cè)配置有 AVC（自動(dòng)電壓無功控制系統(tǒng)），通過自動(dòng)投退低壓電容器、低壓電抗器實(shí)現(xiàn)無功就地補(bǔ)償，保障電壓波動(dòng)在合理范圍。

2.500kV變電站主變壓器常見故障

故障一：冷卻系統(tǒng)運(yùn)行異常，具體包括冷卻風(fēng)扇電機(jī)異響、扇葉卡澀、冷卻器控制回路繼電器老化、節(jié)點(diǎn)粘死、潛油泵異響或散熱器閥門被異常關(guān)閉等。因#S1主變及#S2主變已分別運(yùn)行 18年和 16年之久，迎峰度夏期間曾多次出現(xiàn)因控制回路異常、電機(jī)或潛油泵異響導(dǎo)致的部分冷卻器停運(yùn)故障，甚至出現(xiàn)多組同時(shí)停運(yùn)導(dǎo)致不滿足當(dāng)時(shí)負(fù)荷、溫度條件下散熱需求，以致于緊急申請轉(zhuǎn)移負(fù)荷的情況發(fā)生。根據(jù)運(yùn)維部門關(guān)于冷卻系統(tǒng)運(yùn)行情況的專題分析會(huì)，確定以下措施：①、增加風(fēng)扇電機(jī)備品采購，此類故障發(fā)生后，應(yīng)短時(shí)完成電機(jī)整體更換。②、動(dòng)態(tài)修編運(yùn)維策略，冷卻器電源及冷卻器輪換試驗(yàn)由 1次/1月提升至 2次/1月，運(yùn)維站點(diǎn)應(yīng)制定冷卻系統(tǒng)故障專項(xiàng)處置預(yù)案。③、正在進(jìn)行的#S3主變擴(kuò)建工程，冷卻系統(tǒng)控制方式采用 PLC智能控制，避免因控制回路異常導(dǎo)致冷卻器停運(yùn)故障發(fā)生。

故障二：輕、重瓦斯動(dòng)作，因 2010年#S1主變壓器 B相遭遇雷擊損壞，大修后進(jìn)行濾油時(shí)，濾油機(jī)啟停導(dǎo)致油流沖擊重瓦斯動(dòng)作，所幸當(dāng)時(shí)變壓器三側(cè)處于檢修狀態(tài)未造成出口等后果。2018年#S1主變壓器 C相本體端子箱雨水進(jìn)入，導(dǎo)致二次回路短路輕瓦斯誤發(fā)信號，氣體繼電器內(nèi)檢查未發(fā)現(xiàn)氣體、本體油色譜分析也未見異常。在對雨水進(jìn)行清理、端子排更換并箱體干燥后，輕瓦斯保護(hù)信號可以復(fù)歸。輕、重瓦斯保護(hù)作為 500kV主變壓器本體主保護(hù)，反映主變壓器本體內(nèi)部故障，運(yùn)維過程應(yīng)保持較高敏感性。目前南方電網(wǎng)公司昀新要求：輕瓦斯（包括本體及分接開關(guān)）報(bào)警后，應(yīng)按照緊急缺陷處理流程，申請停電對相關(guān)主變壓器進(jìn)行檢查及處置，在未停電情況下運(yùn)維人員不得去變壓器現(xiàn)場檢查，嚴(yán)防由于突發(fā)故障造成人身傷亡事故的發(fā)生。

故障三：鐵芯入地電流超標(biāo)，2014年前后，#S1主變壓器 A相鐵芯入地電流有增大趨勢，處于 130-270mA波動(dòng)，對主變壓器本體油進(jìn)行色譜跟蹤發(fā)現(xiàn)以 H2和 C2H2為主的總烴含量超過注意值（150uL/L），聯(lián)合主變壓器廠家分析，排除受潮原因，判斷為懸浮游絲放電，導(dǎo)致鐵芯間歇性絕緣電阻降低。原因分析：變壓器帶電運(yùn)行時(shí)，繞組周圍存在著交變的磁場，電磁感應(yīng)的作用，高壓繞組與低壓繞組間、低壓繞組與鐵芯間、鐵芯與外殼間都存在寄生電容。帶電繞組通過寄生電容的耦合作用使鐵芯對地產(chǎn)生懸浮電位，由于鐵芯及其它金屬構(gòu)件與繞組的距離不同，因此懸浮電位也不同，當(dāng)兩點(diǎn)間的電位差達(dá)到能擊穿其間的絕緣時(shí)，便產(chǎn)生局部放電，在兩點(diǎn)電位相同時(shí)則停止放電，隨后繼續(xù)聚集電荷產(chǎn)生電位差再放電。局部放電的持續(xù)昀終可導(dǎo)致兩電極間貫穿性地形成電弧放電，使變壓器油分解產(chǎn)生相應(yīng)氣體。之后在廠家指導(dǎo)下，通過低壓電容放電的形式對主變壓器鐵芯進(jìn)行放電，將鐵芯周圍懸浮游絲燒斷，恢復(fù)鐵芯絕緣。

此外，還有油溫、繞溫表指示異常、油面過高導(dǎo)致壓力釋放閥滲油、高壓套管導(dǎo)電部分發(fā)熱等故障，在異常運(yùn)行情況發(fā)生時(shí)對主變壓器本體及各附件既要分系統(tǒng)、分設(shè)備區(qū)別對待，又要著眼于整體提出控制措施、確定具體運(yùn)維事項(xiàng)。

3.500kV變電站主變壓器維護(hù)措施

一、要做好 500kV主變壓器日常巡維工作，巡維過程中應(yīng)關(guān)注變化及異常發(fā)展趨勢，對于油溫、油位、氣體含量等可視讀數(shù)進(jìn)行月度多維度分析，提前發(fā)現(xiàn)異常狀態(tài)、提出針對性控制措施并做好應(yīng)急處置工作，將極大減少主變壓器非計(jì)劃停運(yùn)時(shí)間。同時(shí)應(yīng)通過技術(shù)改造充分利用物聯(lián)網(wǎng)、智能終端、在線監(jiān)測等科技手段，輔助監(jiān)測主變壓器運(yùn)行工況及實(shí)時(shí)狀態(tài)，在智能監(jiān)測系統(tǒng)中設(shè)置注意值并據(jù)此觸發(fā)運(yùn)維策略、巡視、數(shù)據(jù)采集周期動(dòng)態(tài)調(diào)整，將設(shè)備情況及時(shí)反映在設(shè)備狀態(tài)評價(jià)及檢修計(jì)劃中，直至異常、缺陷完成閉環(huán)管理。

二、做好 500kV主變壓器全生命周期管理，可通過管理創(chuàng)新，落實(shí)設(shè)備主人制，將 500kV主變壓器大修及日常維護(hù)責(zé)任傳達(dá)到個(gè)人，細(xì)分到專業(yè)。大修前后由檢修設(shè)備主人負(fù)責(zé)進(jìn)行缺陷統(tǒng)計(jì)并展開專題分析，對多發(fā)、同類型、同設(shè)備缺陷提出控制措施及解決方案，在大修過程中查閱國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)技術(shù)規(guī)范要求，確保修理過程及工藝要求合格，做到“修必修好、試必試全”，維修結(jié)束應(yīng)編制驗(yàn)收方案組織多專業(yè)協(xié)同驗(yàn)收，確保設(shè)備“無傷”投運(yùn)。運(yùn)維過程中應(yīng)由運(yùn)行設(shè)備主人開展日常巡維，對異常情況發(fā)起缺陷單并跟蹤流程、督促消缺，如有必要可牽頭組織多專業(yè)診斷，對設(shè)備狀態(tài)關(guān)注度做到“始終如一”。

4.結(jié)論

綜上，500kV變電站主變壓器的運(yùn)行與維護(hù)直接關(guān)系到其能否安全、高效地服務(wù)于電網(wǎng)。針對 500kV主變壓器故障類型較多、影響范圍較廣等特點(diǎn)，快速準(zhǔn)確識別故障點(diǎn)、提出控制措施并通過檢修、應(yīng)急處置等方式恢復(fù)主變壓器運(yùn)行尤為重要。運(yùn)維過程做到“防控結(jié)合”，即做好日常巡視、維護(hù)工作，將異常情況早發(fā)現(xiàn)、早消除，同時(shí)科學(xué)制定檢修計(jì)劃，對主變壓器“頑疾”進(jìn)行集中整治，可有效維持主變壓器安全運(yùn)行狀態(tài)，保障供電安全。

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