500kV变压器的运行维护

目前，我国电力系统采用三相交流输电制，要求变压器也是三相的，这既可以用三只单相变压器按一定接线方式组合在一起，称三相变压器组，也可以使三相绕组共用一个铁芯，按一定的接线方式组合在一起，称三相式变压器。三相变压器组或三相式变压器的接线组合方式称为接线组别。有关接线组别的详细说明，在许多书中都有介绍，这里不再叙述。在电力变压器制造实践中，通常采用Y，yn0，d11和YN，d11三种接线组别。在500kV变压器采用三绕组自耦变压器时，其接线组别常为YN，a0，d11，如图2—6所示。这种接线组别表示高压绕组和中压绕组均采用星形接线且相位相同，中性点接地，而低压绕组为角形接线，且相位滞后高、中压绕组30°。


图2—6自耦变压器接成YN，a0，d11接线组别(略)

为使变压器能长期安全可靠地运行，既要求变压器制造质量好，还需要正确的运行维护，以尽可能避免变压器的临时停电检修，延长检修周期，减小检修工作量。

一、变压器正常运行和巡视

1.变压器正常运行

变压器在平常情况下，可以长期连续运行，变压器的正常运行包括以下几方面：

(1)变压器完好。主要包括变压器本体完好，无任何缺陷；各种电气性能符合规定；变压器油的各项指标符合标准，油位正确，声响正常；各辅助设备(如冷却装置、调压装置、套管、瓦斯继电器、压力释放阀等)完好无损，其状态符合变压器的运行要求。

(2)变压器额定参数符合运行要求，主要包括：电压、电流、容量、温度等，辅助设备要求的额定运行参数(如冷却装置的工作电源，控制回路所需的工作电源等)也应满足要求。

(3)运行环境符合要求。主要包括变压器接地良好，各连接头紧固；各侧避雷器工作正常；各继电保护装置工作正常等。

(4)冷却系统完好。

2.变压器的巡视

变压器在运行期间，应每天至少巡视一次，每周应进行一次夜间巡视；在天气恶劣的情况下还要加强巡视。每次巡视应做好详细记录。

现场巡视检查应按下列项目进行：

(1)变压器上层油温是否正常，是否接近或超过允许限额。

(2)变压器油枕上的油位是否正常，是否与油温相对应。

(3)变压器运行的声响与以往比较有无异常，例如声响增大或有其它新的响声等。


(4)变压器各侧套管表面是否清洁，有无破损、裂纹及放电痕迹，对于充油套管还应检查油位是否正常，有无渗油现象。

(5)变压器各侧接线端子或连接金具是否完整、紧固，有无过热痕迹。

(6)变压器油箱有无渗漏油现象，箱壳上的各种阀门的状态是否符合运行要求。

(7)冷却装置运行是否正常，如风扇、潜油泵是否按要求运行，风扇、潜油泵的运行声音是否正常，风向和油的流向是否正确。

(8)检查调压分接头位置指示是否正确。对于并列运行的变压器或单相式变压器组，还应检查各调压分接头的位置是否一致。

(9)检查呼吸器中的硅胶是否变红；呼吸器小油杯中的油面是否合适。

(10)电控箱和机构箱内各种电器装置是否完好，位置和状态是否正确；箱壳密封是否良好。

(11)在下列情况，应对主变作特殊检查：

a)每次跳闸后。主变过负荷和过电压运行，应特别注意温度和过热情况以及振动，本体油位等情况，应每半小时检查一次，并作好记录。

b)每次雷电、大风、冰雹、暴雨等恶劣天气后。

c)主变近区故障时。

d)其它有必要时。

3.变压器的监视和运行记录

在变电所的控制室内，有许多仪表和继电保护装置，可用来监视变压器的运行状况，保证变压器的安全。所以，应定时记录变压器运行中的电压、电流、有功功率、无功功率、变压器油温和油位等数据。若发现异常应立即检查变压器。

二、变压器的过负荷运行

变压器的过负荷运行，是指变压器在运行时传输的容量超过了变压器的额定容量。三相变压器的额定容量为SN=〖KF(〗3〖KF)〗ＩＮＵＮ，而运行中记录的是变压器的有功输出和无功输出，故需会换算

S=S2P+S2Q
(2—28)

当S＞SN时，则变压器过负荷运行。变压器过负荷一定是工作电流超过额定电流，这时变压器的负载损耗急剧增加，势必造成变压器温度升高，而变压器温度升高，对变压器的运行及寿命危害极大。因此，必须对变压器的过负荷运行加以限制。这种限制实际上是对变压器绕组热点温度的控制。从这个基点出发，变压器过负荷可以分为以下三种情况。

1.允许过负荷

变压器虽然过负荷，但过负荷程度不大，且在过负荷前，变压器负荷较轻，变压器顶部油温并不高，变压器绕组的热点温度不会达到有危害的程度，这种过负荷是变压器容许的。

2.限制过负荷

变压器的过负荷程度较大，使顶部油温升高，变压器绕组的热点温度可能达到有害的程度，但还未达到危险的程度，这时变压器虽能继续运行，但会使绝缘强度下降威胁变压器的安全，影响变压器的寿命。这种过负荷是必须加以限制的。

3.禁止过负荷

变压器过负荷程度较大，时间较长，使变压器顶部油温已超过允许值，变压器绕组的热点温度已达到危险程度。这时变压器若继续运行，热点周围的绝缘油会分解产生气泡，绝缘强度严重下降，可能会导致变压器的重大故障，这种过负荷是必须禁止的。

变压器在过负荷运行时，应特别注意以下几点：

(1)密切监视变压器绕组温度和顶部油温。

(2)起动变压器的全部冷却装置，在冷却装置存在缺陷或冷却效率达不到要求时，应禁止变压器过负荷运行。

(3)对带有有载调压装置的变压器，在过负荷程度较大时，应尽量避免用有载调压装置调节分接头。

(4)主变可以在正常过负荷和事故过负荷情况下运行。正常过负荷其允许值应根据主变的负荷曲线，冷却介质以及过负荷前主变所带的负荷来确定。事故过负荷和正常过负荷的运行必须在主变无异常现象情况下运行。如主变存在冷却器损坏，严重渗漏油，本体保护有严重缺陷等情况下，则不允许过负荷运行。

GB/T1516494《油浸式电力变压器负载导则》中规定按GB1094设计的变压器，在额定负载和正常环境温度(20°C)下，其热点温度的基准值为98°C，在此温度下的相对老化率为1，即在此条件下，变压器消耗正常寿命。热点温度每增加6K，老化率增加1倍。根据变压器出厂温升试验，折算到20°C下的热点，温度均比98°C小得多(相差近20°C)，因此实际上变压器均留有较大的温升裕度。因为随着变压器投入运行时间的增加，其冷却系统的热效率会因散热器的脏污、油泵效率下降等原因而比出厂时下降，实际温升可能要比计算的偏高。当然，如制造厂已提供了明确的变压器过负荷能力表，应按制造厂提供的数据执行。 [p]

三、变压器的常见故障及处理

变压器及其各辅助设备在长期运行过程中都会受到电、热、机械、化学和环境等等诸多因素的影响，健康状况逐渐变差，当其健康状况下降到一定程度时，就会影响变压器的安全运行。

变压器故障可分为内部故障和外部故障，内部故障是指变压器本体内部绝缘或绕组出现的故障，外部故障是指变压器辅助设备出现的故障。故障程度有轻有重，在故障较轻时，变压器虽能继续运行，但必须采取措施，同时监视故障的发展变化；当故障严重时，必须立即停止变压器的运行，防止故障扩大。

在变压器出现故障时，需判断准确，处理得当，既要防止故障扩大，又不可轻率停止变压器的运行，这就要求运行人员提高故障判别能力，积累运行经验，使变压器的故障得到正确判断和及时处理。

几种常见异常或故障的判断和处理方法。

1.变压器过热

过热对变压器是极其有害的。变压器绝缘损坏大多是由过热引起，温度的升高降低了绝缘材料的耐压能力和机械强度。IEC354《变压器运行负载导则》指出变压器最热点温度达到140℃时油中就会产生气泡，气泡会降低绝缘或引发闪络，造成变压器损坏。

变压器的过热也对变压器的使用寿命影响极大。国际电工委员会(IEC)认为在：80—140℃的温度范围内，温度每增加6℃，变压器绝缘有效使用寿命降低的速度会增加一倍，这就是变压器运行的6℃法则。国标GB1094中规定：油浸变压器绕组平均温升限值是65℃，顶部油温升是55℃，铁芯和油箱是80℃。IEC还规定线圈热点温度任何时候不得超过140℃，一般取130℃作为设计值；变压器油温异常升高的原因可能有：①变压器过负荷；②冷却装置故障(或冷却装置末完全投入)；③变压器内部故障；④温度指示装置误指示。

发现变压器油温异常升高，应对以上可能的原因逐一进行检查，作出准确判断检查并及时处理：

(1)若运行仪表指示变压器已过负荷，单相变压器组三相各温度计指示基本一致(可能有几度偏差)，变压器及冷却装置无故障迹象，则油温升高由过负荷引起，则按过负荷处理。

(2)若冷却装置未完全投入或有故障，应立即处理，排除故障；若故障不能立即排除，则必须降低变压器运行负荷，按相应冷却装置冷却性能与负荷的对应值运行。

(3)若远方测温装置发出温度告警信号，且指示温度值很高，而现场温度计指示并不高，变压器又没有其它故障现象，可能是远方测温回路故障误告警，这类故障可在适宜的时候予以排除。

(4)如果三相变压器组中某一相油温升高，明显高于该相在过去同一负荷，且同样冷却条件下的运行油温，而冷却装置、温度计均正常，则过热可能是由变压器内部的某种故障引起，应通知专业人员立即取油样作色谱分析，进一步查明故障。若色谱分析表明变压器存在内部故障，或变压器在负荷及冷却条件不变的情况下，油温不断上升，则应按现场规程规定将变压器退出运行。

(5)造成主变温度异常升高的原因主要有:

a)内部各接头发热

b)线卷有匝间短路

c)铁芯存在短路或涡流不正常现象

2.冷却装置故障

冷却装置是通过变压器油帮助绕组和铁芯散热。冷却装置正常与否，是变压器正常运行的重要条件。在冷却设备存在故障或冷却效率达不到设计要求时，变压器是不宜满负荷运行的，更不宜过负荷运行，需要注意的是，在油温上升过程中，绕组和铁芯的温度上升快，而油温上升较慢。可能从表面上看油温上升不多，但铁芯和绕组的温度已经很高了，所以，在冷却装置存在故障时，不仅要观察油温，还应注意变压器运行的其它变化，综合判断变压器的运行状况。

冷却装置常见的故障及处理方法如下。

(1)冷却装置电源故障。冷却装置常见的故障就是电源故障，如熔丝熔断、导线接触不良或断线等。当发现冷却装置整组停运或个别风扇停转以及潜油泵停运时，应检查电源，查找故障点，迅速处理。若电源已恢复正常，风扇或潜油泵仍不能运转，则可按动热继电器复归按钮试一下。若电源故障一时来不及恢复，且变压器负荷又很大，可采用临时电源，使冷却装置先运行起来，再去检查和处理电源故障。

(2)机械故障。冷却装置的机械故障包括电动机轴承损坏、电动机绕组损坏、风扇扇叶变形及潜油泵轴承损坏等。这时需尽快更换或检修。

(3)控制回路故障。小控制回路中的各元件损坏、引线接触不良或断线、接点接触不良时，应查明原因迅速处理。

3.变压器油位异常

变压器的油位是与油温相对应的，生产厂家应提供油位与温度曲线。当油位与油温不符合油位—温度曲线时，则油位异常。500kV变压器一般采用带有隔膜或胶囊的油枕，用指针式油位计反映油位。在下列情况下会出现油位异常现象：

(1)指针式油位计出现卡针等故障；

(2)隔膜或胶囊下面储积有气体，使隔膜或胶囊高于实际油位；

(3)呼吸器堵塞，使油位下降时空气不能进入，油位指示将偏高；

(4)胶囊或隔膜破裂，使油进入胶囊或隔膜以上的空间，油位计指示可能偏低；

(5)温度计指示不准确；

(6)变压器漏油使油量减少。

发现变压器油位异常，应迅速查明原因，并视具体情况进行处理。特别是当油位指示超过满刻度或将到0刻度时，应立即确认故障原因及时处理，同时应监视变压器的运行状态，出现异常情况，立即采取措施。主变油位可通过油位与油温的关系曲线来判断，并通过油位表的微动开关发出油位高或低的信号。

(7)若发现油位异常指示时，应检查油箱呼吸器是否堵塞，有无漏油现象；查明原因汇报调度及有关领导。

(8)若油位异常降低是由主变漏油引起，需迅速采取防止漏油措施，并立即通知有关部门安排处理。如大量漏油使油位显著降低时，禁止将重瓦斯改信号。

(9)若油位因温度上升而逐渐上升，若最高油温时的油位可能高出油位指示并经分析不是假油位，则应放油至适当的高度以免溢出。应由检修单位处理。

4.压力释放阀动作发出一个连续的报警信号，只能通过恢复指示杆人工解除。压力释放阀动作后，应作如下处理：

(1)检查压力释放阀是否喷油；

(2)检查保护动作情况、瓦斯信号动作情况、瓦斯继电器气体情况；

(3)主变油温和绕组温度是否正常； [p]

(4)是否是压力释放阀误动；

(5)在末查明原因前，主变不得试送。

5.主变轻瓦斯动作

(1)检查是否因主变漏油引起；

(2)检查主变油位和绕组温度，声响是否正常；

(3)检查瓦斯继电器内有无气体，若存在气体，应取气体进行分析；

(4)检查二次回路有无故障；

(5)若瓦斯继电器内的气体为无色、无臭、不可燃，色谱分析为空气，则主变可继续运行；若信号动作是因为油中剩余空气逸出或强油循环系统吸入空气而动作，而且信号动作时间间隔逐次缩短，将造成跳闸时，则应将重瓦斯改接信号；若气体是可燃的，色谱分析后其含量超过正常值，经常规试验给以综合判断，如说明主变内部已有故障，必须将主变停运，以便分析动作原因和进行检查、试验。

6.主变重瓦斯动作，并经检查是可燃气体，则主变未经检查，并试验合格前不许再投入运行。

重瓦斯在下列情况下需将跳闸改信号

(1)主变运行中进行滤油、加油及更换硅胶时，应先将重瓦斯改接信号，其它保护投入跳闸。工作完毕，主变空气排尽后，方可将重瓦斯重新投入跳闸。

(2)当主变油位计上指示的油面有异常升高或油路系统有异常现象时，为查明原因，需打开各个放气或放油阀门，检查吸湿器或进行其它工作时，必须先将重瓦斯改信号，然后才能开始工作。

(3)主变进行检修时，应停用本体保护。

7.变压器跳闸

变压器自动跳闸时，应立即进行全面检查并查明跳闸原因再作处理。具体的检查内容有：

(1)根据保护的动作掉牌或信号、事件记录器及其它监测装置来显示或打印记录，判断是否是变压器故障跳闸；

(2)检查变压器跳闸前的负荷、油位、油温、油色，变压器有无喷油、冒烟，瓷套有否闪络、破裂。压力释放阀是否动作或其它明显的故障迹象，作用于信号的气体继电器内有无气体等；

(3)分析故障录波的波形；

(4)了解系统情况，如保护区内区外有无短路故障及其它故障等。

若检查结果表明变压器自动跳闸不是变压器故障引起，则在外部故障排除后，变压器可重新投入运行。

若检查发现下列情况之一者，应认为变压器内部存在故障，必须进一步查明原因，排除故障，并经电气试验、色谱分析以及其它针对性的试验证明故障确已排除后，方可重新投入运行。

a)瓦斯继电器中抽取的气体分析判断为可燃性气体；

b)变压器有明显的内部故障特征，如外壳变形、油位异常、强烈喷油等；

c)变压器套管有明显的闪络痕迹或破损、断裂等；

d)差动、瓦斯、压力等继电保护装置有两套或两套以上动作。

8.主变差动保护动作

(1)检查保护动作情况，作好记录，并对差动保护范围内所有连接的电气设备进行检查有无短路、闪络等明显故障现象。

(2)检查瓦斯继电器有无气体、压力释放阀是否动作、喷油。

(3)如检查设备无明显故障现象，且故录未动作，有可能是差动保护误动作，但在未确定前不得试送。

(4)主变试送必须经总工同意方可进行。

9.主变着火的事故处理

(1)主变着火时，应立即断开各侧开关和冷却装置电源，使各侧至少有一个明显的断点，然后用灭火器进行扑救并投入水喷雾装置并立即通知消防队。

(2)若油溢在主变顶盖上着火时，则应打开下部油门放油至适当油位；若主变内部故障引起着火时，则不能放油，以防主变发生严重爆炸。

(3)消防队前来灭火，必须指定专人监护，并指明带电部分及注意事项。

10.变压器紧急停运

运行中的变压器如发现以下任何情况，应立即停止变压器的运行。

(1)变压器内部声响异常或声响明显增大；

(2)套管有严重的破损和放电现象；

(3)变压器冒烟、着火、喷油；

(4)变压器已出现故障，而保护装置拒动或动作不明确；

(5)变压器附近着火、爆炸，对变压器构成严重威胁。

四、作用于信号的气体继电器动作

变压器作用于信号的气体继电器动作，表明变压器运行异常，应立即进行检查处理，方法如下。

1.对变压器外观、声音、温度、油位、负荷进行检查，若发现漏油严重，油位在油位指示计0刻度以下，可能油位已降低到作用于信号的气体继电器以下，这时应立刻使变压器退出运行，并尽快处理漏油。若发现变压器温度异常升高或运行声音异常，则变压器内部可能存在故障，应立即进行变压器油的色谱分析，判断变压器内部是否存在故障及故障类型和程度。

2.从气体继电器集气室抽取气样进行分析判断。分析的方法有两种。一种是气体可燃性检查，即将收集的气体点火燃烧，看是否可燃并观察火焰的颜色，另一种是气体的色谱分析。第一种方法通常是在现场进行定性判断，第二种方法是在试验室进行定量分析，以便作出准确的判断。在实际工作中，往往是两种方法并存。若气体的可燃性检查发现气体可燃或色谱分析确认变压器内部存在故障，应立即设法将变压器退出运行。经多方检查确认变压器无故障，且气体继电器集气室无气体(或气体很少)，那么作用于信号的气体继电器动作可能是由于二次回路故障造成误报警，应迅速检查并处理。