干式变压器常见故障分析及处理方法

引言

干式变压器属于变流变压器,由铁芯和线圈组成,铁芯材料以硅钢片为主,线圈材料以环氧树脂为主,由环氧树脂浇筑而成,环氧树脂具有绝缘性和不可燃性,因此变压器在使用过程中不会出现漏液、助燃等问题,相比其他变压器维护工作量较小。在电厂运行过程中,应定期维护干式变压器,检查其工作状态,防止因变压器长时间做功和内部零件损坏而影响电力系统的正常运行。

1干式变压器常见故障、故障原因及处理方式

1.1铁芯过热

以某电厂为例,该电厂干式变压器24B（参数如表1所示）于2018年4月投入运行,次年4月在进行红外线检测时发现该变压器铁芯存在过热现象,当时铁芯最高温度达到111℃。为及时了解铁芯温度变化情况,采取了红外线跟踪监测,2020年10月调取红外线检测数据（表2）,数据显示铁芯最高温度达137℃。随后进行停电检查,发现铁芯表面绝缘漆破裂,甚至出现脱落情况（图1）。

1.1.1原因分析

干式变压器铁芯过热通常由以下几种原因引起:

(1）变压器长时间运行摩擦生热导致铁芯过热。

(2）硅钢片质量问题也是导致铁芯过热的原因之一,劣质的硅钢片会使变压器在工作状态时做功增大,过度摩擦导致铁芯过热。

(3）散热器出现故障,变压器做功时无法正常散热导致铁芯过热。

(4）变压器在设计运行过程中会设置额定电压,若在实际运行中电压过大则会导致铁芯过热。

根据以上可能导致铁芯过热的原因进行排查,经检验,该电厂干式变压器24B所带负荷仅为额定负荷的75%,不存在超负荷运行情况:针对干式变压器材料问题,咨询了硅钢片的生产厂家,结果显示该批次的硅钢片严格按照干式变压器制作要求生产,材料质量等级较高:后又对变压器散热器进行检查,发现散热器正常运行,没有出现散热器不正常运转现象:又检查了干式变压器铭牌,显示该变压器额定电压为36750V,但电厂运行过程中,变压器实际是在最低电压为37000V的状态下运行,严重超过额定电压,导致变压器铁芯饱和度增加,铁芯耗损加大,从而引起铁芯过热,影响干式变压器使用寿命。

1.1.2处理措施

综上所述,导致干式变压器铁芯过热的原因为变压器实际运行电压超过额定电压。针对该问题,电厂应启动备品备件采购计划,及时采购需要的备件,充分考虑电厂实际运行中的最高电压情况,对干式变压器额定电压重新进行设计,并试运行一段时间,采用红外线持续跟踪监测,观察铁芯温度是否处于正常水平。

1.2声音异常

声音异常是干式变压器运行过程中的常见故障之一,随着变压器做功时间增长及做功强度加大,变压器难免超负荷运转,导致其在运行过程中处于疲惫状态,发出异常声音。根据变压器不同零件不同程度的受损情况,变压器也会发出不同的声音。以某电厂电力系统为例,维护人员在检查变压器运行过程中听见变压器做功时出现了多种声音状态,说明变压器出现了故障,维护人员应首先判断异常声音部位,再根据异常声音位置采取对应的解决措施。1.2.1内部异常声音产生原因及处理措施

导致变压器内部声音异常主要有以下几方面原因:

(1）干式变压器分接头松动,导致变压器做功增大,超负荷做功导致变压器发出"吱吱"声。

(2）铁芯夹件松动。

(3）铁芯未接地。

(4）套管表面污渍较多,出现"嘶嘶"声。

根据以上可导致干式变压器内部声音异常的原因进行逐个排查,最终发现该电厂干式变压器分接头松动,未及时发现,导致变压器内部声音出现异常。维修工人应先做好自身安全防护措施,并停电检查分接头档位连接情况以及电阻安全状况,再根据检查结果恰当处理。

1.2.2外部异常声音产生原因及处理措施

变压器除内部声音异常外,也会出现外部声音异常现象,这就要求维护人员在判断变压器声音异常故障时,冷静应对,先判断出异常声音部位,若为外部声音异常,需从以下角度进行原因分析:

(1）变压器长时间运行,"疲劳"做功,超负荷运行,使得变压器在运转过程中承受过大压力,进而产生异常声音。

(2）干式变压器实际运行电压与额定电压不符,实际运行电压过高容易使变压器过励磁,导致变压器不正常运转,出现外部声音异常现象,缩短变压器使用寿命。

(3）缺相运行,这是在变压器工作状态下经常出现的问题,会导致变压器出现过励磁,让变压器在正常做功状态下发出十分尖锐的声音。

(4）低压侧短路或接地导致变压器外侧声音异常。

(5）悬浮电位并不影响变压器运行,但会使变压器工作时产生异常声音(在该电力系统中,变压器各个零部件包括螺栓、拉板等都用漆喷涂,一定程度上影响了各部件之间的接触,受漏磁场作用影响,极易导致变压器出现悬浮电位）。

(6）变压器共振,维护人员应检查变压器安装位置,如果变压器安装位置不规范,如变压器安装部位地板过薄等,都会因为变压器安装部位空鼓产生共振,出现噪声。

经检查,导致干式变压器外部声音异常的上述原因全部存在,为有效消除干式变压器外部声音异常现象,制订出如下应对策略:

（1)调整干式变压器运行负荷,根据变压器的额定电压适当降低变压器的运行负荷。

（2)根据该电厂用电情况,适当调整变压器运行电压,使用万用表测量低压侧电压数据,观察低压侧电压输出情况,并与干式变压器额定电压相比较,若低压侧输出电压高于变压器额定电压,说明变压器存在过励磁现象,导致外部声音异常,维修人员应通过上调分接档位消除过励磁现象,恢复外部正常声音,同时根据变压器额定电压调整变压器工作中的实际电压。

（3)对于缺相运行的变压器,使用万用表测量变压器低压侧各电压输出值是否在正常范围,若电压输出值不符合规定,维修人员应立即停电检查,查看变压器高压侧电源回路是否断线,再根据具体情况采取正确的应对措施,若变压器高压侧电源回路断线,维修人员应立即更换电线,使变压器恢复正常运行。

（4)检查变压器低压侧电压情况,视低压侧回路状况,解决短路问题,调整接地状态。

（5)受变压器零部件表面涂漆影响,随着变压器工作时间增长,各零部件之间会出现不同程度的松动现象,使变压器各零部件接触不良,产生悬浮电位。维修人员可以使用刮刀将变压器零部件的漆刮掉,保证变压器各零部件接触良好,消除悬浮电位。

（6)对于变压器共振现象,一是检查变压器钢板是否松动,若存在松动情况,需拧紧外壳螺丝,若变压器外壳钢板在安装时不小心被踩变形,在维修过程中可适当调整形变部位:二是检查各风机有无松动现象,视现场情况采取合理的应对措施,通过紧固风机螺栓帮助恢复风机运行。若因变压器其他零部件松动导致变压器共振,需要紧固相应零部件。

2干式变压器运行维护建议

严格按照变压器安装规范操作,将变压器安装在合适的位置,并根据厂家技术要求进行安装维护,如厂家对特殊部件有相关维护要求,应贴上相应标志,注明情况。

某些大型活动场所对电力系统要求较高,为避免电力系统故障,安排电力系统维护人员定期检修变压器显得十分重要。应根据大型活动场所中不同的环境状况,制订维护时间规划,对于人流量较少、整体环境较为清洁的场地,可以每年检查一次变压器:对于人流量较大、环境污浊的场地,建议三到六个月检查一次变压器。

固件检查十分必要,至少每年检查一次,检查内容包括:

（1)检查干式变压器所有零部件,并定期紧固,若螺纹出现滑丝现象,应及时更换:

（2)考虑到金属部件易锈蚀问题,应定期对干式变压器金属部件进行检查,及时更换锈蚀部件:

（3)检查绝缘体,查看绝缘体表面绝缘材料有无脱落现象,并及时更换老化绝缘部件,保证用电安全,防止发生触电事故。

3结语

干式变压器广泛应用于各个场所的电力系统,具有方便维护、防火性能好等优势,但干式变压器若选型或使用不当不仅会影响变压器自身使用寿命,更会对整个电力系统产生极大的影响。本文通过分析某电厂干式变压器常见故障及引发变压器故障的原因,提出了针对性对策,有利于促进电厂电力系统的正常运行。