干式變壓器常見(jiàn)故障分析及處理方法

廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司河池供電局 岑朝海 黃 培 馬 翔 何世堅(jiān) 黃程偉 藍(lán)星火 譚海洲 岑仕斌 韋艷嬌 韋軍校

近年來(lái)，為滿足我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，保障人們的生產(chǎn)、生活需要，電力行業(yè)的發(fā)展也在不斷擴(kuò)大，干式變壓器作為電力系統(tǒng)中常用的設(shè)備，其常見(jiàn)故障分析和處理方法越來(lái)越受大家的重視。干式變壓器屬于交流變壓器，主要由硅鋼片組成的鐵芯和環(huán)氧樹(shù)脂澆筑的線圈組成，不需要將鐵芯和繞組浸漬在絕緣油中，用于澆筑的環(huán)氧樹(shù)脂具有較好的耐熱性、防火性好、無(wú)污染、電絕緣性和附著性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以干式變壓器在正常工作時(shí)一般不會(huì)有泄漏和助燃等問(wèn)題的發(fā)生，定期的維護(hù)、保養(yǎng)工作相比來(lái)說(shuō)也是較少，適用于防火要求高的場(chǎng)所，如住宅樓、機(jī)場(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)等。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，需要安排專(zhuān)業(yè)檢修人員定期對(duì)干式變壓器進(jìn)行維護(hù)，查看其工作狀態(tài)是否正常，謹(jǐn)防因長(zhǎng)時(shí)間工作出現(xiàn)零件損壞和線路老化等問(wèn)題出現(xiàn)，破壞電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。

1 干式變壓器常見(jiàn)故障分析及處理方式

1.1 干式變壓器鐵芯溫度過(guò)高

本文以某發(fā)電廠為例，其電力系統(tǒng)中采用的干式變電器于2010年4月正式投入工作，表1為該干式變電器的具體參數(shù)，在2019年6月巡檢人員使用紅外線溫槍的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)該干式變壓器鐵芯的溫度達(dá)到121 ℃，溫升超過(guò)了鐵芯的設(shè)計(jì)溫度，但變壓器溫控器沒(méi)有報(bào)警。為可以了解鐵芯的溫度變化情況，對(duì)鐵芯進(jìn)行了每月一次的溫度監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行記錄，表2為干式變壓器鐵芯溫度統(tǒng)計(jì)表，最高溫度達(dá)到了139℃，隨后通知檢修部門(mén)進(jìn)行停電檢查，由于溫度過(guò)高，已經(jīng)導(dǎo)致鐵芯的表面絕緣漆有多處開(kāi)裂、破損，如圖1所示為干式變壓器鐵芯表面漆損壞情況。

表1 干式變壓器參數(shù)

表2 干式變壓器鐵芯溫度統(tǒng)計(jì)表

圖1 干式變壓器鐵芯表面漆損壞情況

1.1.1 鐵芯溫度過(guò)高故障原因分析

干式變壓器鐵芯溫升異常故障有以下四個(gè)主要原因：一是干式變壓器長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)，摩擦生熱是鐵芯溫度過(guò)高的因素之一。二是因?yàn)楦墒阶儔浩鞯蔫F芯是由硅鋼片組成，硅鋼片的質(zhì)量不合格也會(huì)引起溫度過(guò)高，硅鋼片質(zhì)量不過(guò)關(guān)會(huì)導(dǎo)致干式變壓器工作長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷工作，致使其過(guò)度摩擦引起的鐵芯溫度異常。三是干式變壓器的散熱系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，致使其變壓器工作時(shí)不能正常散熱引起的鐵芯溫度異常。四是干式變壓器長(zhǎng)時(shí)間實(shí)際運(yùn)行電壓超出額定電壓，如果電力系統(tǒng)正常工作時(shí)電壓過(guò)大，會(huì)出現(xiàn)鐵芯溫度異常的情況。

綜上所述，檢修人員對(duì)鐵芯溫度過(guò)高問(wèn)題進(jìn)行逐一排查，該干式變電器運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷為額定負(fù)荷的80%，所以不存在過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，故排除第一種情況；檢查是否為變壓器構(gòu)件質(zhì)量是否過(guò)關(guān)，檢修人員上報(bào)管理部門(mén)，由采購(gòu)部門(mén)向硅鋼片制造商詢(xún)問(wèn)后得知，該干式變壓器的硅鋼片質(zhì)量完全符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，材料等級(jí)很高，故排除第二種情況；然后檢修人員對(duì)該干式變壓器散熱系統(tǒng)進(jìn)行查驗(yàn)，散熱器運(yùn)轉(zhuǎn)正常，故排除第三種可能；最后查看電廠的運(yùn)行電壓統(tǒng)計(jì)表，最低電壓達(dá)到了17000V持續(xù)工作，該變壓器的額定電壓為15640V，運(yùn)行電壓嚴(yán)重超出了銘牌上額定電壓，導(dǎo)致干式變壓器鐵芯長(zhǎng)時(shí)間負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)鐵芯的消耗較大，導(dǎo)致鐵芯的溫度過(guò)高。

1.1.2 鐵芯溫度過(guò)高故障處理方法

綜上所述，已經(jīng)找到該干式變壓器鐵芯溫度過(guò)高的具體原因，是由于實(shí)際運(yùn)行電壓長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定電壓導(dǎo)致的。為解決這一故障問(wèn)題，保障電廠電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，該電廠必須重新采購(gòu)所需配件，以電力系統(tǒng)正常工作時(shí)電壓最高情況為基礎(chǔ)，對(duì)干式變壓器重新整改設(shè)計(jì)，增大該變壓器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的額定電壓，最后檢修人員通電試機(jī)，再正常運(yùn)轉(zhuǎn)一段后，再定期進(jìn)行溫度檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，觀察鐵芯溫度是否回歸正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度參數(shù)范圍[2]。

1.2 干式變壓器內(nèi)部有異常響動(dòng)

干式變壓器的異常響動(dòng)是電力系統(tǒng)中的常見(jiàn)故障之一，隨著干式變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，變壓器的超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有發(fā)生，這樣就會(huì)使變壓器各構(gòu)件運(yùn)行都處于長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)行，最后導(dǎo)致異常響動(dòng)問(wèn)題的發(fā)生。另外，干式變壓器的內(nèi)部零件多，其中一個(gè)零件如果老化、受損，干式變壓器也同樣會(huì)發(fā)出異常響動(dòng)。

以某發(fā)電廠為例，巡檢人員在日常巡檢時(shí)聽(tīng)見(jiàn)廠內(nèi)一干式變壓器運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)異常響動(dòng)，故判斷該干式變壓器出現(xiàn)故障，立即通知檢修人員進(jìn)行檢修，檢修人員首先從感官上判斷出異響的大概部位，隨后進(jìn)行停電檢修。

1.2.1 內(nèi)部異常響動(dòng)故障原因分析

干式變電器內(nèi)部出現(xiàn)異常響動(dòng)故障有以下四個(gè)原因：一是干式變電器的分接頭松動(dòng)，從而使該變壓器長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)，高強(qiáng)度的運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致該變壓器發(fā)生異常響動(dòng)。二是干式變壓器內(nèi)鐵芯固定件松動(dòng)。三是干式變壓器內(nèi)鐵芯沒(méi)有接地。四是干式變壓器內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有進(jìn)行清理保養(yǎng)，導(dǎo)致套管表面污漬增多，出現(xiàn)噪音。

綜上所述，檢修人員對(duì)該干式變壓器發(fā)出異響部位進(jìn)行逐一排查，最終發(fā)現(xiàn)為第一種情況，分接頭松動(dòng)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致的該干式變壓器內(nèi)部發(fā)出異常響動(dòng)。

1.2.2 內(nèi)部異常響動(dòng)故障處理方法

維修人員針對(duì)該干式變壓器分接頭松動(dòng)情況，首先要穿好防護(hù)措施，然后檢查分接頭的檔位連接和電阻狀態(tài)，再根據(jù)檢查結(jié)果對(duì)分接頭進(jìn)行緊固處理。

1.3 干式變壓器外部有異常響動(dòng)

干式變壓器除上述內(nèi)部異常響動(dòng)故障外，也有外部異常響動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生，和內(nèi)部異常響動(dòng)一樣，檢修人員也要從感官上判斷出異響的大概部位，再進(jìn)行停電維修。

1.3.1 外部異常響動(dòng)故障原因分析

干式變電器外部出現(xiàn)異常響動(dòng)故障有以下六個(gè)原因：一是干式變壓器長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)或過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)，致使變壓器正常工作時(shí)超過(guò)自身工作負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，而引起的異常響動(dòng)。二是干式變壓器實(shí)際運(yùn)行時(shí)工作電壓高于額定電壓，工作電壓過(guò)高易發(fā)生過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象，致使該變壓器運(yùn)轉(zhuǎn)異常，而引起變壓器發(fā)出異常刺耳的聲響，嚴(yán)重影響變壓器的使用壽命。三是缺相運(yùn)行。這一現(xiàn)象是干式變壓器正常運(yùn)行是有發(fā)生的故障問(wèn)題，同樣會(huì)使干式變壓器發(fā)生過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象。四是低壓側(cè)短路或接地導(dǎo)致變壓器外側(cè)有異常響動(dòng)。五是干式變壓器的構(gòu)件之間產(chǎn)生懸浮電位現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)，干式變壓器出現(xiàn)懸浮電位現(xiàn)象不會(huì)影響其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但是由于變壓器構(gòu)件為美觀和防銹會(huì)噴涂一層金屬漆，可能會(huì)存在構(gòu)件間的連接不充分，再加上漏磁場(chǎng)的影響作用下，而引起的該變壓器出現(xiàn)懸浮電位，出現(xiàn)變壓器外部異常響動(dòng)。六是干式變壓器在安裝時(shí)，安裝位置不合理、安裝方法不規(guī)范或變壓器安裝位置地板不穩(wěn)、過(guò)薄等，導(dǎo)致變壓器安裝位置出現(xiàn)空隙，引起變壓器共振噪聲現(xiàn)象。

1.3.2 外部異常響動(dòng)故障處理方法

經(jīng)過(guò)維修人員逐一檢查，該干式變壓器產(chǎn)生外部異常響動(dòng)現(xiàn)象的原因，上述問(wèn)題均存在，為解決該變壓器異響問(wèn)題，具體解決措施如下所示：

一是增加該電廠干式變壓器數(shù)量，根據(jù)變壓器的額定電壓合理分配每個(gè)變壓器的運(yùn)行負(fù)荷，避免變壓器過(guò)載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況發(fā)生。

二是對(duì)該電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的工作電壓適當(dāng)調(diào)低，并使用萬(wàn)用表測(cè)量低壓側(cè)電壓情況，若所測(cè)數(shù)值高于該干式變壓器額定電壓，就是發(fā)生了過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象。針對(duì)這一現(xiàn)象，檢修人員要通過(guò)提高分接檔位，以此來(lái)消除過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象，恢復(fù)干式變電器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的聲音。然后根據(jù)該發(fā)電廠的內(nèi)部用電情況，適當(dāng)降低干式變壓器的實(shí)際工作電壓，避免實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)電壓高于額定電壓。

三是如果干式變壓器出現(xiàn)缺相運(yùn)行現(xiàn)象，需要檢修人員使用萬(wàn)用表測(cè)量低壓側(cè)各電壓的輸出數(shù)據(jù)，查看是否為正常數(shù)值，若電壓輸出異常，檢修人員要立即停電檢修，用測(cè)電筆檢查變壓器高壓側(cè)電源回來(lái)是否有通電，如果不通電，要檢查是否為線路問(wèn)題，及時(shí)更換電線，恢復(fù)干式變壓器正常工作。

四是檢修人員要用萬(wàn)用表檢查變壓器低壓側(cè)電壓數(shù)值，如有問(wèn)題及時(shí)解決短路或接地的情況。

五是干式變壓器出現(xiàn)懸浮電位現(xiàn)象的主要原因就是各零部件表面會(huì)有一層漆面保護(hù)，隨著變壓器的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)使零件表面涂漆不均，致使各零部件間接觸不夠緊密，產(chǎn)生懸浮電位現(xiàn)象。針對(duì)這種情況，檢修人員可以使用刮刀把各零部件的表面漆去除掉，以此保證各零部件間的緊密接觸，從而達(dá)到消除懸浮電位的目的。

六是如果干式變壓器出現(xiàn)共振現(xiàn)象，檢修人員首先要檢查固定鋼板、風(fēng)機(jī)等構(gòu)件的固定螺絲是否松動(dòng)，如果沒(méi)有這種情景，查看鋼板是否有變形，如有變形，需要檢修人員通過(guò)工具恢復(fù)其原貌[3]。

2 干式變電器的維護(hù)與保養(yǎng)策略

干式變壓器在安裝時(shí)，要根據(jù)其特性安裝在合適的位置，并根據(jù)廠家安裝流程和維護(hù)要求嚴(yán)格遵守進(jìn)行安裝和維護(hù)，如果有特殊零件需要定期維護(hù)，必須安裝銘牌說(shuō)明。某些企業(yè)對(duì)電力系統(tǒng)要求較高，如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)造成巨大損失，這就必須安排專(zhuān)業(yè)檢修人員定期對(duì)干式變壓器進(jìn)行巡檢，并每次巡檢做好記錄，一般建議3到6個(gè)月檢查一次變壓器，并做出必要的保養(yǎng)工作，如零部件固定螺絲的緊固情況、金屬零部件的腐蝕情況、外部線路是否老化破損、溫度是否異常、絕緣體表面材料有無(wú)破損等情況，避免干式變電器發(fā)生故障[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，干式變電器有較高的實(shí)用性和適用性，其具有維護(hù)方便、安全性高等優(yōu)勢(shì)，但干式變電器如果在采購(gòu)時(shí)不能選取適合企業(yè)自身電力需求的變壓器，出現(xiàn)運(yùn)行電壓過(guò)載情況，會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的使用壽命，對(duì)企業(yè)自身運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。本文提出的干式變壓器常見(jiàn)故障和處理方法、維護(hù)方法，以期提高我國(guó)電力系統(tǒng)的健康、穩(wěn)定發(fā)展。