试论变压器运行及维护

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　　 摘 要：变压器故障时有发生，大大影响了正常生产生活。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。
　　关键词：变压器；安全运行维护；分析；
　　
　　1 变压器的启停操作
　　
　　 1．1 变压器启用前的准备工作
　　
　　变压器在进行检修工作后、恢复送电前，运行值班人员应对其进行详细的检查。检查项目包括各级电压一次回路中的设备，变压器分接头位置，并从母线开始检查，到变压器的出线为止。此外，还应检查临时接地线、遮拦和工作牌等是否已撤除，全部工作票是否都已交回。在测定变压器绕组的绝缘电阻合格后，方可启用变压器。在合上变压器的隔离开关前，应先检查变压器的断路器确实在断开位置，并投入变压器保护，然后合上隔离开关，最后再合上断路器，对变压器进行充电。变压器在正式投入运行前必须先充电，这是为了检查变压器内部绝缘的薄弱点，以及考核变压器的机械强度和继电保护能否躲过激磁涌流而不误作。对充电时是从变压器高压侧进行还是从低压侧进行应做如下分析。
　　
　　 （1）从高压侧充电时，低压侧开路对地电容电流很小，由于高压侧线路电容电流的关系，使低压侧因静电感应而产生过电压，易击穿低压绕组，但因激磁涌流所产生的电动力小，所以对系统的冲击也小（因为系统容量大）。
　　 （2）从低压侧充电时，高压侧开路不会产生过压，但激磁涌流较大，可以达到额定电流的 6~8 倍。激磁涌流衰减较快，一般经 0.51s 后即减到额定电流的 0.25~0.5倍，但全部衰减时间较长，大容量的变压器可达几十秒。由于激磁涌流产生很大的电动力，易使变压器的机械强度降低及对系统产生很大冲击，以及继电保护可能躲不过激磁涌流而误动作。
　　
　　 根据上述分析，如果变压器绝缘水平较高，则可从高压侧充电；若变压器绝缘水平较低，则可从低压侧充电。此外，还应考虑保护状态，如果只有一侧有保护装置，则应从装有保护装置侧充电，以便在变压器内部出现故障时，可由保护装置切断故障；若两侧均有保护装置，则可按接线和负荷情况选择在其中一侧充电。
　　
　　1.2 变压器的拉合闸原则
　　
　　 （1）变压器装有断路器时，拉合闸必须使用断路器，对空载变压器来讲也应如此。因为空载变压器被隔离开关切断的电流可以看成电感电流，切断时产生的过电压易引起弧光并延及邻相而发生短路。
　　 （2）如未装设断路器，可用隔离开关切断或接通110kV及以下且励磁电流不超过2A的空载变压器。实际工作中隔离开关一般可切断或接通的变压器容量与电压等级如表1所示。
　　
　　
　　
　　 （3）变压器断路器停送电操作顺序:停电时应先停负荷侧，后停电源侧；送电时与上述过程相反。因为多电源的电路按此顺序停电，可以防止变压器反充电。若停电时先停电源侧，如遇变压器内部故障，可能会造成保护误动作或拒绝动作，延长故障切除时间，也可能扩大停电范围。此外，从电源侧逐级送电时，如遇故障，也便于按送电范围检查、判断及处理。
　　
　　 （4）在电源侧装隔离开关而负荷侧装空气断路器的电路中，送电时，应先合电源侧隔离开关，后合负荷侧空气断路器；停电时，应先拉负荷侧空气断路器，后拉电源侧隔离开关。因为隔离开关只允许拉合变压器的空载电流，而负荷电流则应用空气断路器来拉合。
　　
　　
　　 （5）在用无载调压分接开关进行调整电压时，应先将变压器与电网断开，再改变变压器的分接头位置，并注意分接头位置的正确性。在切换分接头以后，必须用欧姆表或测量用电桥检查回路的完整性和三相电阻的一致性。变压器如有带负荷调压装置，可以带负荷手动或自动调压。
　　
　　 （6）投、退 110kV 及以上变压器时，必须先合上中性点隔离开关。变压器投入后可按系统需要决定中性点是否断开。
　　
　　2 变压器运行中的维护及检查
　　
　　 值班人员应对运行中的变压器进行定期检查，以便了解和掌握变压器的运行状况，发现问题及时解决，力争把故障消除在萌芽状态。在巡视检查过程中，值班人员应以对工作极端负责的精神，按最新实施规程中所列的检查项目认真检查并做好记录。
　　
　　2.1 监视仪表及抄表
　　
　　 变压器运行中，运行值班人员应根据控制盘上的仪表来监视变压器的运行情况，负荷不应超过额定值，电压不能过高或过低，并作每小时抄录表计指数 1 次。如变压器在过负荷下运行，则至少每半小时抄表 1 次。如变压器的表计不在控制室，可酌情减少抄表次数，但每班至少应记录 2 次。变压器上的就地温度计，可在巡视变压器时抄录。对无人值班的变电所，在每次定期检查变压器时，应记录其电压、电流和上层油温。对配电变压器应在最大负荷期间测量三相电流和中性线电流，最大一相的电流超过额定值，中性线电流如超过变压器额定电流的 25%，应调整三相负荷，并尽量保持三相基本平衡。
　　
　　2．2 变压器外部检查周期
　　
　　 在发电厂和经常有人值班的变电所内，每天至少检查 1 次变压器，每星期应有 1 次夜间熄灯检查。对无人值班的变电所和室内变压器容量在 3150kVA 及以上者，每 10d 至少检查 1 次，并应在每次投入前和停用后进行检查。容量大于 315kVA 但小于 3150kVA 者，每月至少检查 1 次，并在每次投入前和停用后进行检查。另外，根据尘土、结冰、气候（冷热）剧变等具体情况，应增加检查次数，特别应注意变压器的油位变化。此外，在瓦斯继电器发出警报信号时，亦应对变压器进行外部检查。
　　
　　2．3 变压器外部检查的一般项目
　　
　　（1）检查油枕内和充油套管内油面的高度及有无漏油现象。如油面过高，通常是由变压器的冷却装置运行不正常或变压器内部故障等所造成的油温过高引起的。如油面过低，应检查变压器各密封处是否有严重漏油现象、变压器油阀门是否关紧等。油枕内的油色应是透明而微带黄色，如呈红棕色，可能是由于油位计本身脏污所造成，也可能是由于变压器油运行的时间过长，油温高使油变质引起的。一般情况下，变压器油每年应进行 1次滤油处理，以保证变压器在良好状态下运行。
　　
　　（2）检查变压器上层油温。变压器上层油温一般不宜超过 85℃，对强迫油循环水冷变压器不超过 75℃，但由于每台变压器的负荷轻重及冷却条件不同，所以油温也不相同。运行人员在检查时不能仅以油温不超过 85℃为标准，还应与以往运行数据进行比较来判断是否存在异常情况。例如，油温突然过高，则可能是冷却装置出现故障，也可能是变压器内部出现故障。对油浸自冷式变压器而言，如果散热装置的各部分温度有明显不同，则可能是管路有堵塞现象。
　　
　　（3）检查变压器的响声。变压器正常运行时，一般有均匀的“嗡嗡”电磁声，如内部有“噼啪”的放电声，则可能是绕组绝缘间有击穿现象；如电磁声不均匀，则可能是铁芯的穿心螺丝或螺母有松动现象。对这些异常现象应细心检查，如不能处理，应向专责人员或领导汇报。
　　
　　（4）检查变压器套管。变压器套管应清洁、无破损裂纹及放电痕迹和其他异常现象。
　　（5）检查冷却装置的运行情况。对于强迫油循环水冷或风冷的变压器应检查油、水、温度、压力、流量是否符合规定，冷油器中油压应比水压高 0.05MPa，潜油泵及风扇电动机运行必须正常，冷油器出水中不应有油（若有油即说明冷油器有漏油现象），且水冷却部分应无漏水。
　　（6）引线不应过松或过紧，接头的接触应良好不发热，示温蜡片应无熔化现象。

　　（7）呼吸器应畅通，硅胶不应吸潮至饱和状态。
　　（8）防爆管上的防爆膜应完整无裂纹、无存油。
　　（9）变压器主、附设备应不漏油、不渗油，外壳应清洁。
　　（10）外壳接地线应良好。
　　
　　3 变压器不正常现象的原因和事故处理方法
　　
　　变压器在运行中所发生的异常现象，一般包括以下几种：
　　
　　 3.1 变压器声音不正常
　　
　　 变压器在正常运行时，由于交流电通过变压器的绕组在铁芯中产生周期性变化的交变磁通，随着磁通的变化引起铁芯的振动，会发出均匀的“嗡嗡”声。值班人员在巡视设备时，应细心倾听变压器的声音，如果发现变压器产生不均匀的响声或其他异音时，首先应作出正确判断，然后再根据不同情况进行处理。
　　
　　（1）若变压器内部突然发出不正常的声音，但不久就消失时，对此可以判断这是由于大动力设备（如电炉、汞弧整流器或同步电动机等）启动或系统短路，变压器通过较大电流而产生的声响，此时只需详细对变压器检查一遍即可。
　　
　　（2）若变压器内部连续不断地发出“嘤嘤”的不正常杂音时，可能是因为铁芯的硅钢片端部发生振动。此时，值班人员应报告班长、值班长，并加强巡视，严密监视不正常现象的发展变化。若不正常杂音不断增加时，应停用该变压器，进行内部检查。
　　
　　（3）若变压器内部有强烈而不均匀的杂音，或有内部放电和爆裂声时，可初步判断为:前者可能是由于铁芯的穿心螺丝夹得不紧，使铁芯松动，造成硅钢片振动（这种振动能破坏硅钢片间的绝缘层，引起铁芯局部过热）；而变压器内部的放电和爆裂声音，是由于绕组或引出线对外壳闪络放电，或者当铁芯接地线断线时，造成铁芯感应的高电压对外壳放电引起的（这种放电的电弧会使变压器绝缘严重损坏）。值班人员发现这种异常现象时，应立即汇报班长、值班长，将该变压器立即停用并通知检修部门来处理。
　　
　　3.2 变压器上层油温显著上升
　　
　　 在正常负荷和正常冷却条件下，变压器油温如果较平时高出 10℃以上，或变压器负荷不变，油温不断上升，而检查结果证明冷却装置良好，且温度计无问题时，则认为变压器已发生内部故障（如铁芯打火及线圈匝间短路等）。此时，应立即将变压器停止运行，以防变压器发生爆炸，扩大事故。
　　
　　3.3 变压器油色不正常
　　
　　 值班人员在巡视变压器时，若发现变压器油位计中油的颜色发生变化，应汇报班长转告检修人员，取油样进行分析化验。当化验后发现油内含有炭粒和水分，油的酸价增高，闪光点降低，绝缘强度降低时，说明油质已急剧下降，变压器内部很容易发生绕组与外壳间击穿事
　　故。因此，值班人员应尽快联系投入备用变压器，停用该故障变压器。若运行中的变压器油色骤然恶化，油内出现碳质并有其他不正常现象时，值班人员应立即停用该故障变压器。
　　
　　3.4 变压器油位不正常
　　
　　 变压器油枕的一端装有油位计，以便监视油面高低。油位计上一般表示出气温为-30℃、20℃和 40℃时的3 条油位标志线。根据这 3 条线可以判断是否需要加油和放油。若气温在 20℃，油面高于 20℃的油位线时，则表示油多了，应通知检修人员放油，使油位降低到该油位线上；若在同一温度下，油面低于 20℃的油位线时，则表示油少了，应通知检修人员加油。运行中变压器加油应采用真空注入法，否则加油或放油时应将重瓦斯保护退出。如因大量漏油使油位迅速降低，低至瓦斯继电器以下或继续下降时，应立即停用变压器。变压器套管油位随气温的影响变化较大，不得满油和缺油，否则也应放油或加油。
　　
　　3.5 变压器过负荷
　　
　　 运行中的变压器过负荷时，可能出现电流指示超过额定值，有功、无功表指针指示增大，可能出现变压器“过负荷”信号和“温度高”信号、警铃动作等。值班人员在发现上述异常现象时，应按下述原则处理:
　　（1）复归警报系统，汇报班长、值班长，并做好记录。
　　（2）及时调整运行方式，如有备用变压器，应立即投入使用。
　　（3）及时调整负荷的分配情况，联系用户转移负荷。
　　（4）如属正常过负荷，可根据正常过负荷的倍数确定允许时间:若超过时间，应立即减小负荷。同时，要加强对变压器温度的监视，不得超过允许值。
　　（5）若属事故过负荷，则过负荷的允许倍数和时间应依制造厂的规定执行。若无制造厂的规定资料，可参照有关规程规定执行；若过负荷倍数及时间超过允许值，应按规定减小变压器的负荷。
　　（6）对变压器及其有关系统进行全面检查，若发现异常，应立即汇报处理。
　　
　　3.6 高压熔断器熔断检查熔丝熔断是由于变压器故障还是外部故障引起。如果属内部故障，应立即将变压器停止运行；如属外部故障，需待故障排除以后方可换上熔丝。
　　
　　3.7 变压器烧坏
　　
　　 发生烧坏变压器的原因主要有 3 个: ①一般故障未及时消除、处理；②变压器内部缺陷，如部分绕组短路；③变压器外部原因，如过负荷、雷击等。为便于运行中维
　　护，着重说明以下几个问题。
　　 （1）变压器外部发生严重而经常的瞬间短路事故，将绕组的个别匝挤了出来，形成匝间短路。
　　 （2）变压器负荷剧烈多变，使导线截面一会儿膨胀，一会儿收缩，匝间绝缘承受较大的电磁力。这种电磁力的频繁变化，时间一长就会使绝缘损坏造成事故（如以电焊机、电炉等负荷为主的变压器）。
　　 （3）变压器长期超过额定电流运行或环境温度很高，油温经常超过 85℃以上而使绝缘老化，引起匝间击穿。
　　 （4）变压器在过电流时保护装置失灵，直接烧坏变压器的绕组。
　　 （5）变压器的过电压主要是大气（雷电）过电压。当发生雷击时，会在变压器的绕组上出现高于额定电压几十倍甚至几百倍的电压，使变压器的绝缘很快被击穿。为了避免雷击破坏，应设置可靠的防雷保护。线路上装设的避雷器应符合不同电压等级线路的要求，对避雷器在每年雷雨季节前应试验 1 次，并在升压站的四周装置必要的避雷针，以防雷电直接击在线路上。
　　 （6）分接开关接触不良及脱挡引起过热。在变换分接头时，没有把开关指针对准相应的挡位上，造成部分绕组短路而烧坏。
　　 （7）绝缘受潮，产生匝间、层间短路而烧坏。这种情况主要是由于干燥不合格或对干燥不合格问题不重视而引起。
　　 （8）内部短路或接地。由变压器接线螺栓松动、分接开关接错、绝缘损坏等原因而引起，所以分接开关调整后必须进行测试。

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