35kV油浸電力變壓器故障診斷及檢修技術(shù)分析

國網(wǎng)亳州供電公司 曲鴻春 劉 邦 馮 豆 李 強 張 赫

35kV油浸電力變壓器是電力系統(tǒng)中常用的變壓器（如圖1所示），近年來伴隨著電氣系統(tǒng)中的通信方式與技術(shù)、計算機互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和進步，生產(chǎn)力水平不斷提高，整個社會和生活中的用電需求和用電安全要求不斷提高，如何更加科學(xué)合理地促使35kV油浸電力變壓器更好地為電力系統(tǒng)服務(wù)成為當(dāng)前有關(guān)行業(yè)和學(xué)界關(guān)注的問題。因此，檢修人員應(yīng)當(dāng)在診斷故障之前對其進行科學(xué)評估，預(yù)測和減少故障發(fā)生的可能性，并采取相應(yīng)的技術(shù)進行檢修，使得電力變壓器等相關(guān)設(shè)備能夠高效運行，為人們的用電安全提供保障。

圖1 35kV油浸電力變壓器模型圖

1 35kV油浸電力變壓器經(jīng)常出現(xiàn)的故障問題類型

1.1 熱干擾性質(zhì)故障

變壓器相當(dāng)于一種絕緣材料所制的保護層，其主要作用是在線圈組之間以及鐵芯、油箱（如圖2所示）之間形成保護機制。變壓器要承受巨大熱量，因此其過熱是常見的故障。過熱會造成絕緣液（絕緣紙）、膠墊等絕緣材料難以承受熱效應(yīng)而迅速老化，進而危及內(nèi)部核心設(shè)備的運行。據(jù)研究顯示，熱干擾性質(zhì)故障主要有發(fā)熱型故障、散熱異常引發(fā)的故障，究其原因，主要是金屬零件接觸過熱，引發(fā)了鐵芯局部過熱、金屬部件接觸不良等故障。

圖2 35 kV油浸電力變壓器油箱

1.2 電干擾性質(zhì)故障

電力變壓器必然會出現(xiàn)電干擾性質(zhì)的故障，通常情況下，電力變壓器的使用時間一長，電氣電壓和絕緣材料就會發(fā)生老化問題，主要體現(xiàn)為電弧、火花和局部放電故障等類型。這幾種放電故障類型的表現(xiàn)形式有所區(qū)別，電弧放電主要由線圈和層間絕緣組成，這種故障類型屬于高能放電類，故障出現(xiàn)時，氣體排放速度加快，氣體排放量也會增大[1]。

圖3 鐵芯結(jié)構(gòu)圖

火花放電故障類型主要體現(xiàn)在分接開關(guān)故障、與接地鐵芯接觸不良，進而造成發(fā)電的斷續(xù)性。局部放電故障類型體現(xiàn)在會根據(jù)放電的嚴重程度排出不同的氣體，氣體的主要成分是氫和甲烷。局部放電故障時，乙炔的含量與故障嚴重程度呈正相關(guān)，但其在碳氫化合物總含量中所占的比例較低，幾乎不會超過2%。鑒于此，電檢人員發(fā)現(xiàn)變壓器出現(xiàn)問題時，首先要考慮絕緣部分的完整程度和耐熱情況，運行中的絕緣材料遭到破壞會造成較高的經(jīng)濟損失與較多的返工作業(yè)量。

1.3 氣體干擾性質(zhì)故障

35kV油浸式電力變壓器繞組內(nèi)引起短路，就會加速滑油的分解，造成大量可燃氣體逸出，而且這種可燃氣體大量堆積在變壓器油箱中，導(dǎo)致油箱油面迅速降低，發(fā)生漏油等情況。假如電檢人員沒有及時更換變壓器絕緣物質(zhì)，其老化程度會不斷加快，變壓器部分零部件會由于過熱的氣體發(fā)生降解。鐵芯作為關(guān)鍵零部件，一旦出現(xiàn)問題就會快速提高機油溫度，導(dǎo)致油箱內(nèi)的油蒸發(fā)。進而引發(fā)一系列問題，比如跳閘、瓦斯保護動作等[2]，但是不排除氣體保護系統(tǒng)自身出現(xiàn)的故障問題，但是首先要確保第二回路本身接地，這時變壓器是正常穩(wěn)定的。

1.4 人為因素

35kV油浸式電力變壓器維保檢修工作對技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)要較高的要求，不僅需要其具備專業(yè)知識和良好的身體素質(zhì)，而且還要具備自覺好學(xué)、愛崗敬業(yè)的個人品質(zhì)。但是，部分技術(shù)人員消極怠工、不思進取，責(zé)任意識不足，還有一部分技術(shù)人員專業(yè)程度不夠，無法勝任維保工作，需要進行相關(guān)職業(yè)培訓(xùn)。專業(yè)素質(zhì)不強、責(zé)任意識不夠的技術(shù)人員不僅會浪費企業(yè)的資本而且還容易給機電設(shè)備維修、運轉(zhuǎn)帶來安全隱患。另外，在變壓器日常檢查中，包括檢查設(shè)備的外觀、指示計等是否異常，線路是否斷路，元件是否松動等，在發(fā)現(xiàn)異常情況時需要立即進行排查，找到問題根源。

2 35kV油浸電力變壓器的故障檢修技術(shù)

當(dāng)前，35kV油浸式電力變壓器的檢修工作基于現(xiàn)代機電設(shè)備維護管理系統(tǒng)的監(jiān)管，主要是通過相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備故障的處理來進行的，該項操作的執(zhí)行需要操作人員明確系統(tǒng)中的各項功能包括清潔、加油、調(diào)整等。一般來說，該系統(tǒng)由一線作業(yè)人員、技術(shù)人員和主管組成，共同完成機電設(shè)備的維護保養(yǎng)工作。首先，檢修人員制定檢修計劃。主要負責(zé)編制和修訂作業(yè)計劃，準備好施工作業(yè)的工具并組織相關(guān)培訓(xùn)；其次，作業(yè)人員進行故障檢修，如有需要可以領(lǐng)取物料更換備件；最后，技術(shù)人員對維保工作進行監(jiān)督，收集相關(guān)數(shù)據(jù)并進行分析。主管人員主要負責(zé)相關(guān)文件審批，調(diào)配人力物力資源，監(jiān)督和故障檢修工作與其他工作的協(xié)同作業(yè)。

2.1 預(yù)防性檢修技術(shù)

35kV油浸式電力變壓器由于長時間的使用，以及保養(yǎng)工作不夠到位細致，容易磨損老化、出現(xiàn)故障。以往的機電設(shè)備維修是將設(shè)備拆卸，待檢測站檢修后才對設(shè)備進行專業(yè)化的維修操作，在一定程度上對設(shè)備造成了二次傷害，并且浪費時間，增加企業(yè)或單位的生產(chǎn)、運營成本。造成該故障的原因的多樣的，在處理故障之前要先找到故障出現(xiàn)的具體原因以便“對癥下藥”。一些企業(yè)或單位沒有按照35kV油浸式電力變壓器自身的磨損情況和運行規(guī)律進行定期的維修，盲目按照說明書規(guī)定或是經(jīng)驗對其進行檢修，這樣反而更容易加速設(shè)備老化。在維修過程中，設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)不是一成不變的，需要根據(jù)實際情況來調(diào)整[3]。

因此，要對機電設(shè)備的使用情況進行詳細的記錄，定期維修，預(yù)防故障的發(fā)生。另外，還要根據(jù)35kV油浸式電力變壓器的相關(guān)技術(shù)與設(shè)備的不同，對其進行周期性維修，能夠預(yù)防安全隱患和故障，根據(jù)設(shè)備使用情況可以分為大修、中修、小修等形式。當(dāng)檢修工作接近尾聲時，還要對變壓器檢修工作質(zhì)量進行評價，并記錄在冊，當(dāng)出現(xiàn)特殊問題時，要有的放矢。事后維修是一種不在計劃內(nèi)的維修，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后，交由維保技術(shù)人員檢測和維修。這種維修方式比較被動，不利于大型機電設(shè)備的維保，適用于應(yīng)對突發(fā)狀況

2.2 對故障檢修進行分類

在制定35kV油浸式電力變壓器檢修計劃后，技術(shù)人員還要依據(jù)不同的分類標準對變壓器故障檢修進行分類。通常檢修人員會分為停電檢修與通電檢修兩種類型，停電檢修對檢修工作的影響相對較大，但是在停電情況下能夠保證工作人員的安全。通電檢修工作相對比較復(fù)雜，可以根據(jù)故障類型和故障嚴重程度細分為整體性、局部性的解體檢修、直接性檢修這三種類型[4]。依照影響程度不一，整體性解體檢修還是需要關(guān)掉電源進行操作，檢修工作完成以后一般采用備用設(shè)備進行繼續(xù)供電。相對來說，局部性解體檢修比較容易，首先要確定檢修的設(shè)備部位，然后準備好替換材和局部配件，在保證安全的情況下進行維修或者替換，除了會增加維修成本外，還能在一定程度上提高電力系統(tǒng)的工作效率。三種檢修類型中，直接性檢修是最具有針對性的，是一種直接對受損元器件進行替換或者檢修的維修技術(shù)。

2.3 變壓器在線檢修技術(shù)

變壓器在線檢修技術(shù)涉及專業(yè)和學(xué)科較多，因此要從以下兩個層面來闡述。

一是局部放電在線監(jiān)測技術(shù)。變壓器常見的故障主要有呼吸器堵塞、油位計堵塞、密封膠圈老化、開關(guān)接觸不良等[5]。出現(xiàn)這些損壞和問題的誘因比較復(fù)雜，總體上可以分為內(nèi)因和外因，局部放電在線監(jiān)測技術(shù)主要是針對變壓器內(nèi)部出現(xiàn)的細節(jié)問題而造成的故障。該技術(shù)能夠較大地提高變壓器內(nèi)部檢查的質(zhì)量，而且還能夠降低變壓器檢修的資金費用。如對膠墊的檢測方式見表1。

表1 膠墊油煮法檢測方式

二是油中氣體分析技術(shù)。變壓器能夠溶解于油中的氣體，因此該檢修技術(shù)的具體使用基于對油中氣體的分析結(jié)果，先找出變壓器的損壞和故障原因，并且制定相關(guān)計劃，采取針對性檢修技術(shù)對其進行檢修。該技術(shù)能夠在變壓器檢修中深入了解變壓器的工作狀態(tài)，并根據(jù)變壓器運行狀態(tài)與油中氣體滲入量進行較為精準的判斷。以往的人工監(jiān)測過程中常出現(xiàn)多次檢修卻查不出問題的情況，油中氣體分析技術(shù)的應(yīng)用能夠從根本上解決油浸變壓器故障問題。

表2 膠墊燃燒法檢測方式

3 結(jié)語

綜上所述，35kV油浸電力變壓器是電力設(shè)備的“保護傘”，工作人員應(yīng)當(dāng)對“保護傘”進行故障檢測以及維修工作，確保35kV油浸電力變壓器發(fā)揮其效用和價值，促進電力系統(tǒng)的高效運行。最后應(yīng)當(dāng)指出，故障診斷工作必不可少，并且要對故障出現(xiàn)原因進行科學(xué)分析，只有對癥下藥，使用針對性的維護技術(shù)才能夠有效解決35kV油浸電力變壓器內(nèi)部故障，并且還能夠保持變壓器平穩(wěn)運行。與此同時，相關(guān)技術(shù)人員的理論知識和修理技術(shù)也要提高，保證35kV油浸電力變壓器正常運行，促進電網(wǎng)能夠安全使用。