变压器状态检修问题的探讨

董光银

摘 要:本文分析了现行电力变压器检修方式的弊端,提出了电力变压器状态检修策略,为电力系统的运行和维护提供可靠的决策方案,推进状态检修工作的开展。

关键词:变压器 状态检修 检修策略

电力变压器主要由干式变压器和油浸变压器组成,其结构特点适合状态检修。电力变压器早期实行的是事故维修,即设备故障后再维修,对于大型设备,这种维修方式将造成停电等巨大损失。其后,发展成定期试验和维修,即预防性维修。按照国家标准规定的大修和小修周期,只要运行满5年的变压器就要进行首次大修,首次大修后每运行10年进行一次大修,每年进行一次小修。

但这种维修方式存在明显的不足之处,如检修时需停电、维护费用比较高、维修不当易造成设备损坏等等。因此必须发展以状态监测和故障诊断为基础的状态检修。

状态检修的前提是掌握设备的“健康状况”及其发展趋势,并以此制定检修方案。要实现状态检修就要打破原来的管理模式,制定出便于执行的变压器状态检修策略,作为未来的检修方向。由于现阶段对设备运行状态的在线监测技术及评估方法还不是很完善,实施科学状态检修还存在一定的困难。本文作者根据多年的经验提出变压器的状态检修策略,为变压器的状态检修提供有益的尝试。

1 现行的变压器检修方式存在的问题

定期检修和巡视检查中缺陷处理是现行变压器的检修方式。定期检修存在一定问题,比如大多数情况下按期检修发现不了问题,还要支出高额的检修费用,定期检修没过几年发现变压器存在缺陷不得不再次进行大修。由于变压器大修要求工期紧,对检修工人技能和熟练程度要求比较高,在检修过程中容易造成变压器个别部件损坏,检修完后造成变压器故障,存在着修还不如不修的现象。有些试验比如耐压试验会对设备绝缘造成损伤,影响变压器的寿命。

2 变压器的事故和故障类型

2 . 1 绝缘事故

变压器的绝缘损坏事故约占总事故的70%～80%,有受机械力或过热导致绝缘损坏,也有出厂时绝缘强度达不到要求或者绝缘受到了损害使强度降低不能满足承受能力的要求。分析原因如下。

① 变压器进水受潮。主要有套管端部密封不严进水,水冷却器漏水,防爆筒内积露,储油柜内有积水等。水分的存在会使变压器绝缘油的击穿强度降低从而造成绝缘事故,导致绝缘事故最多的部位是绕组、引线和围屏,爬电的发展导致匝间、层间短路。

② 变压器内残留的异物。变压器器身内残留的金属导体异物和杂质,因产生局部放电或将绝缘磨损,在发生过电压时或在正常的工作电压下引起绝缘击穿损坏。

③雷击。变压器中、低压侧防雷保护的耐雷水平太低和变压器绝缘结构薄弱造成雷击时变压器的接地短路事故。

2 . 2 过热性故障

有由异常电流引起过热,如环流和涡流引起的过热,因导电回路电阻增加形成的过热,因散热受阻造成的过热等。

2 . 3 短路损坏事故

变压器在运行中遭受的各种短路事故,如单相对地、两相间或两相对地、三相之间的短路,其中以出口处短路最为严重。

3 变压器的日常巡视检查、定期试验检修情况

3 . 1 日常巡视检查

变压器在运行过程中,要进行日常巡视检查。主要是检查变压器附属设备(风扇电机、潜油泵、控制箱等)的运行情况是否良好,变压器温度是否正常。采取红外成像仪测量,能够有效地发现变压器内部过热、缺油等一些故障。

3 . 2 定期试验

主要按照《电力设备交接和预防性试验规程》进行。一共有35项内容,常规试验项目有10几项。有些项目坚持执行能够有效地发现变压器的一些故障,及时采取有效措施能够避免事故扩大,是生产中一种行之有效的手段。

3 . 3 在线检测技术

3.3.1 局部放电在线监测技术

变压器内部出现故障或运行条件恶劣,会由于局部场强过高而产生局部放电,对局部放电的检测,总体上可分为电气测量法和非电测量法(包括超声波法、光学法、测分解物法等)。

3.3.2 油中气体的在线分析技术

长期以来,油浸变压器油中的气体成分和含量的气相色谱分析法一直是判断变压器内部状态的重要手段。其原理是利用所采集的气体浓度的相对比值,推测出油或油纸绝缘所处的裂解条件。

4 变压器的状态检修策略

关于变压器的状态检修策略有很多观点,每个单位都应该结合自身的情况进行。对于干式变压器而言,基本上是免维护的,在此就不详细论述了。

对于油浸变压器而言,状态检修如何进行？日常的维护消缺和大修如何进行？应该具体问题具体分析。有的变压器可能20年不用大修,有的变压器不到10年就必须大修。应该根据具体情况来制定检修策略。

(1)日常巡视检查分析变压器的状态是否良好。如果有问题,是什么样的问题,要分析其是否需要大修才能解决。

(2)预防性试验结果是否正常。有人认为有些试验应尽量少做,比如交流耐压试验,因为这种试验会对变压器的绝缘造成伤害,不利于设备的安全运行。关于这个问题,应以《电力设备交接和预防性试验规程》为准。对于大型变压器来说,预防性试验是不会对变压器的绝缘造成伤害的。例如变压器油的色谱和微水分析、绕组的直流电阻测量、介质损失测量等,都能够及时及早的发现设备隐患。这在变压器的维护实践中得到了充分的证明。

有些试验方法、手段是非常有效的,如变压器油的色谱分析。在变压器运行中,对变压器绝缘油中所含气体进行分析。通过其所含气体的成分就能够分析出其存在哪些故障,从而使变压器的一些早期故障被提前发现,然后通过总的数据分析判断出变压器是否坚持带病运行还是停电检修。

这种方法在近20年来被广泛应用。像这样的试验方法在今后的状态检修中应该被不断加强而不是被弱化。检测周期应该从1年1次缩短为1季度1次。一旦变压器外部发生短路等故障时或者是色谱分析检测发现异常时,还应该缩短检测周期。

(3)变压器所在系统是否发生过短路故障、接地故障、是否受到过过电流、过电压的冲击。据国网统计变压器绕组抗短路强度不够是造成2004年度变压器损坏事故的第一大原因,而出口或近区短路是诱发变压器短路损坏事故的首要原因。2004年度共发生这类损坏事故21台次,占总损坏事故台次的39.6%。

这对变压器来说也是非常重要的环节,具体问题要具体分析。如果变压器的短路绕组线圈在外侧,发生变形的可能性就比较大。如果變压器不方便停电,就要加强色谱分析试验并缩短周期,一旦有停电检修的机会,中型变压器应吊罩检查,大型变压器应放油后进入变压器罩内检查。中型变压器绕组发生变形的可能性非常大。如果变压器的短路绕组线圈在内侧,变压器绕组发生变形的可能性不大,在停电检修时应该做变形试验进行确定。

(4)与厂家及时沟通。了解所用变压器型式在其他单位的运用情况,出现过什么问题。如果有同类型变压器出现过设计方面的缺陷,应及早做好大修的准备。

(5)变压器的状态监测问题。对于变压器的状态监测设备,比如色谱分析仪、局部放电仪等,目前安装应用还不太广泛。一是因为这些仪器的检测项目平时都能做到,比如色谱分析,日常也能做,而且比在线仪器精确度要高很多;二是安装维护费用也比较高,增加额外投资。本文建议在线监测仪器安装在带病运行的变压器上会更加有效,也比较符合实际。

5 结语

变压器的状态检修至少应该打破原来定期检修的模式,遵循需要检修时就修,不需要检修时就不修的原则,有问题就解决问题。紧紧抓住变压器状态检修策略,既能够保证变压器安全运行,又能够减少不必要的检修费用。