浅谈矿用变压器的运行方式及维护

2010-08-15海育旺

山西焦煤科技 2010年1期

关键词：油温绕组套管

海育旺

浅谈矿用变压器的运行方式及维护

海育旺①

(西山煤电集团物资供应公司)

介绍了变压器的运行方式及在运行过程中出现的一些异常现象,分析了变压器故障征兆异常现象发生的原因,提出了变压器检修与维护措施。

变压器;运行方式;运行条件;运行维护;故障处理

1 变压器的运行方式

变压器的运行方式分两种：额定运行方式和允许运行方式。额定运行是指额定容量下的运行。所谓额定容量是在铭牌上规定的冷却方式,环境温度和额定电压、电流、频率等条件下,变压器输出功率的能力。变压器的额定容量和负荷能力是两个不同的概念。实际上,在非额定条件下,变压器在一定范围内也允许运行,这便是允许运行方式。此时变压器的输出能力即为负荷能力。

2 变压器允许运行方式的条件

1)上层油温运行中,变压器中的电能和磁能损耗都转变为热能,使各部分的温度升高,变压器的绝缘受热逐渐失去其机械强度和绝缘能力。变压器在运行中,是间接地限制顶层油温来限制绕组最热点温度的,对自然油循环,绕组的平均温度高于顶层油温约10℃,为防止变压器的绝缘劣化过速,规定顶层油温不得超过95℃,这样上层油温不得经常超过85℃。对于经改进结构或改善冷却方式的变压器,应通过温升试验来确定其负荷能力;对于安装地点的海拔高度和冷却方式不同的变压器,应按有关标准修正。

2)外施电压。变压器的空载损耗随外施电压的近似平方增减。在外施电压不高于额定电压的105%时,变压器允许满负荷运行。如果外施电压过高,将使铁心磁饱和,空载损耗将大幅度增加,此时必须控制负荷电流以降低负载损耗,或改变分接开关的位置以适应电网电压的变化。如果电网电压波动范围较大,应采用有载调压变压器。

3)过负荷情况。变压器允许在一定的条件下过负荷运行。变压器的过负荷有正常过负荷与事故过负荷2种：正常过负荷是经常性的,可根据负荷曲线、冷却介质及环境温度、过负荷前所带的负荷情况等因素来确定允许过负荷的时间;事故过负荷是短暂的,必须严格控制。

4)三相负荷不平衡程度。变压器允许在非短路引起的三相负荷不对称的情况下运行。若负荷电路中的负序电流值不超过正序电流值的5%,则认为三相电流是平衡的,此时允许满负荷运行;否则应根据引起不对称的原因适当降低变压器的可用容量。对于Y0联接的三相变压器,其中性线流过的电流不允许超过绕组额定电流的25%。

5)负荷变化情况。变压器在运行中负荷是经常变化的。高峰时可能过负荷,绝缘寿命损失将增加,而轻负荷时绝缘寿命损失将减少。允许的正常过负荷是按照全天轻、重负荷时两者相互补偿,不增加寿命损失来确定的。夏季油温过高,绝缘寿命损失增加,而在冬季油温降低,绝缘寿命损失减少,故当按年等值环境温度运行时,变压器的绝缘寿命损失冬季、夏季自然补偿而不降低变压器的正常使用寿命。在夏季,若变压器的最高负荷低于额定容量,则每低1%可允许冬季过负荷1%,但以累计过负荷15%为限。变压器在过负荷运行前,应投入全部工作冷却器,必要时应投入备用冷却器。如果事先不知道负荷率,则可按查出允许的过负荷倍数和允许的时间。

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保养。

3 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。

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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砂眼和裂纹,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、压铁等部件,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：

a)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。b)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,分解出大量气体,也可能是二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸,应先投备用变压器,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,并迅速投入备用变压器,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。

4 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：1)检查变压器声音是否正常。2)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。3)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。4)检查变压器套管是否清洁,有无破损、裂纹和放电痕迹。5)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℃。6)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。7)防爆隔膜应完好,无破裂。8)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”。9)检查气体继电器。10)检查变压器铁芯接地线和外壳接地线,接地应良好,无断线。11)检查调压分接头位置是否正确。12)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。

5 变压器日常的维护工作

变压器日常的维护工作包括：1)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。2)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。3)保证电气连接的紧固可靠。4)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。5)每3年应对变压器的线圈、套管以及避雷器进行检测。6)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。7)更换呼吸器的干燥剂和油浴用油。8)定期试验消防设施。

6 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。