500kV变电站主变压器的运行和维护讨论

2016-07-12蔡永锦

大科技 2016年13期

关键词：铁心差动接线

蔡永锦

（国网福建省电力有限公司检修分公司）

500kV变电站主变压器的运行和维护讨论

蔡永锦

（国网福建省电力有限公司检修分公司）

电力系统是一个庞大而又复杂的系统，在这样一个系统中，各元件之间通过电路或是电磁效应相互联系，并协同完成整个电力的输送。现阶段随着我国市场经济体系的不断完善，我国不同行业对于电力的需求也越来越大，而在这样一个的电力需求不断增长的背景下，变压器作为电力系统中重要的设备，开始彰显出重要的应用价值。本文基于此，以500kV变电站主变压器为例，分析了温度异常、声音异常、差动保护装置等常见的运行异常情况，并结合实际情况提出了相应的维护及预防措施，望对相关人员提供一定的帮助。

500kV变电站；主变压器；异常情况分析；维护措施

1 引言

变压器是变电站中极其关键的设备，其不仅承担着电压变换、电能分配等一系列功能，还对整个电力系统的安全运行有着至关重要的影响。一旦变电站中的变压器发生故障，势必会影响电力系统的输电能力，严重将导致电力系统大规模断电，进而给给国民经济和人民日常生活造成巨大的损失。随着我国经济体系的不断完善，我国的电力工业正在向着超大电网、超大容量和特高电压的方向不断发展，500kV的特高压变电站更是不断兴起。考虑到500kV的超高压变电站主变压器的运行情况与主干电网的安全运行息息相关，故进一步提升这类大型变压器的行维护和技术管理水平，对常见故障采取一定的预防措施，是现阶段电力系统发展的必经之路。

2 500kV变电站主变压器运行温度异常情况分析

2.1 变压器运行温度控制要求

500 kV变电站主变压器在实际运行过程中，由于各线圈电流的流动和空气中电磁场之间产生的电磁效应，将会产生负载损耗、空载损耗和附加损耗等一系列电能损耗。虽然大型变压器的运行效率在99%以上，但由于自身不是做功主体且转换功率巨大，往往会使得所产生的损耗达到数百甚至上千瓦，这些损耗都将转换成热能以传导、对流和辐射的形式在变压器的不同部位传递开来，引起变压器运行温度升高。因此，温度过高是特高压变电站主变压器最常出现的问题。根据国家标准《电力变压器》（GB1094.2-1996）规定，500kV变电站主变压器运行环境温度不得超过40℃，最高热月平均温度不得超过30℃，油浸式变压器在连续额定容量下顶层油温温升极限为60K。

2.2 铁心多点接地引起过热

一般情况下，为了避免变压器铁心的电位和流过的电流超出额定值，整个变压器铁心只允许选择一个接地点作为正常接地点，否则将会导致铁心和夹件等金属构件处于多个接地点和带电的绕组共同形成的电场之间，进而在在工作磁通周围形成短路环，产生较大的短路电流流过铁心引起铁心局部过热。严重情况下，短路电流过热还会使得局部铁心硅钢片和相邻硅钢片间的绝缘漆膜损毁，导致变压器内部产生大量的可燃性气体，引起重瓦斯动作而使变压器开关跳闸停止对外供电。

2.3 导电回路故障引起过热

发生导电回路故障的几率取决于流经变压器的负载电流以及变压器导电回路的焊接情况。当变压器负载电流超出正常值时，或是变压器导线回路接头焊接不良，根据损耗功率P=IR2，将造成接头处的温度严重过热。产生这类情况时，过高的温度又会使得触头的氧化腐蚀和机械变形加重，局部电阻进一步增大，情况加剧，最终烧掉接头，引起变压器停电事故。

2.4 严重漏磁引起油箱、箱盖等发热

变压器正常工作情况下，铁心是处于不饱和状态的，绕组所形成的磁通经过的回路全部是铁磁材料，不会引起局部过热。但如果变压器存在漏磁情况，漏磁通会在绕组周围的空间通过，当其经过油箱或绕组压板等金属件时，会产生涡流，引起局部过热。随着变压器容量的上升，这一情况出现的更为明显。

2.5 散热条件恶劣引起过热

如果主变压器所处的运行环节通风不良，或是变压器间或对建筑物的散热距离不足，那么会使得大型变压器正常工作时所产生的热量无法有效传递，导致变压器运行环境温度过高，引起线圈导体电阻增大，损耗进一步增大，形成恶性循环，引起温度异常升高。

2.6 温度异常的预防与维护措施

正是由于500kV这类特高压变电站主变压器的温度异常相当常见，故变压器维护人员需要对此高度重视，相应的预防和维护措施可考虑从以下几个方面着手：①做好变压器运行温度的监视和测量工作。在高温、高负荷等恶劣条件下，应开展主变压器特巡工作，检查内容包括变压器负载是否对应，铁心接地点情况是否正常、变压器运行电压是否处于正常状态下，运行环境散热条件是否良好等。②定期开展500kV变电站主变压器的远红外测温工作，选择变压器正常运行状态的典型部位检测温度参数变化，结合状态检修工作做好温度异常控制与维护。

3 500kV变电站主变压器发出异常声音情况分析

500 kV变电站主变压器在正常运行过程中，高压交流电流通过主变压器的绕组产生交变磁通，进而在铁芯的接逢与叠层之间因电磁力反复作用引起细微的“嗡嗡”声。常见的发出异常声音情况阐述如下：

3.1 过电压引起声音异常

过电压指的是电力系统在运行的过程中因雷击、故障、谐振、操作等一系列原因引起的电气设备电压高于额定工作电压的现象。当变压器运行过程中出现过电压时，变压器的声音会变得较为尖锐。

3.2 电流变化过大引起声音异常

电力系统中启动大容量的动力设备时，电网负荷会在短时间内有较大变化，使得变压器内部声音增大。考虑到特高压变电站主变压器往往还配备电弧炉、可控硅整流器等负荷，在谐波分量的影响下，短时间变化的负荷会使得变压器内部电流变化率大，使得变压器发出短促的“咯咯”间歇声。

3.3 内部零件松动引起声音异常

变压器内部部分零件松动，如铁芯的穿芯螺丝夹得不紧、零件脱落于铁芯上等情况，会使得绕组线圈所产生的磁通量不够均匀，使得变压器发出强烈而不均匀的噪音。

3.4 绝缘击穿引起声音异常

变压器内部接触不良或绝缘有击穿时，变压器发出“吱吱”声，且此声音随距离故障点远近而变化。

3.5 声音异常的预防与维护措施

相较于温度异常而言，500kV变电站主变压器发出异常声音往往能够更早发现，但相关的故障预防措施同样必不可少，相关的维护措施可考虑从以下几个方面着手：①针对过电压引起的声音异常，应当定期检查变压器的避雷器动作记录器并做好动作次数记录，发现避雷器误动作后应当及时进行故障排除，避免雷雨天气雷击引起的过电压导致变压器故障。②在外界环境和天气变化时，应当及时对变压器进行特殊检查，如大风天气下检查变压器连接导线和零件是否存在松动情况，变压器顶盖、套管引线处是否按照要求未放置杂物，雨雪天各部分触点在落雨落雪后是否存在虚接或短路现象。③经常检查变压器的防爆膜、安全释压阀等保护设备，防止其与空气直接连通造成变压器的油中水份含量增大，进而导致变压器绝缘基础引起变压器故障。

4 500kV变电站主变压器差动保护故障情况分析

4.1 保护定值整定不当引起差动保护故障

差动保护是500kV变电站主变压器的重要保护装置，随着微机变压器差动保护装置的应用，因保护定值整定不当引起差动保护故障的情况开始增多。究其原因，大部分是差动平衡系数计算错误所引起的。一般特高压变电站主变压器的保护定值往往设计到动电流启动值、差动电流速断值、平衡系数、二次谐波制动系数、比率制动系数及拐点电流等等，对于这类故障，相关的维护人员需要对主变额定容量、绕组接法、电流互感器二次接线方式有更进一步的了解，确保所得到相关参数具有较高的精确性，从而避免在保护定值计算时出现措施，导致保护定值整定不当。

4.2 TA二次接线错误引起差动保护故障

由TA二次接线存在问题引起主变差动保护误动作是特高压变电站常出现的问题，经过分析主要原因包括电流互感器接线的相序、极性和接地问题以及二次线接线松动导致TA二次断线问题。实际上根据规定，变压器送点运行后需要进行一、二次电流向量带负荷测量工作，从而确保变压器差动保护正常工作。但在实际施工过程中，由于现场条件的制约或是缺少相关技术人员作为指导，变压器各侧电流互感器二次接线常常出现错误连接，进而导致差动保护故障。因此，为了尽可能避免这类温度产生，可考虑在特高压变电站的变压器上配备能够直观显示变压器各侧电流量的相对相位角度与幅值的电子显示设备，使得在安装过程中，现场的继电保护工作人员能够通过直接观察显示设备上各侧电流量和差流情况对变压器各侧电流量有更进一步的了解，从而避免TA二次接线错误的情况产生。