1、变压器维护1.1 变压器经济运行的条件和相关因素 要确定一台变压器的经济运行特性，首先要对具有相同额定容量的变压器的运行成本和制造成本进行经济上的比较，并且分析总年度费用或损耗核定值的总投资。 变压器的电能消耗 (指空载损耗和负载损耗)会随着电力系统电压变化而变化，因此，在制定变压器经济运行方案时，必须确定变压器的总损耗方案。 一般认为，当变压器空载损耗的年度费用等于负载损耗的年度费用时，变压器损耗的总年度核定值最低，因此认为这种情况是变压器的最佳经济运行。 变压器运行效率是代表变压器经济运行的一个重要方面。变压器效率等于输出功率 (P 2 )与输入功率(P 1 )的比值。如果能够保证变压器功
2、率因数在运行时达到 1，则可以提高变压器运行效率。 并联运行是变压器达到均衡负载的有效方式，如何使变压器在运行中达到均衡负载，是实现变压器经济运行的另一个重要方面。 最佳经济运行时变压器并联运行的台数可由以下公式确定：2 变压器维护 2.1 变压器维护的经济意义根据变压器管理部门和运行部门的经验，变压器在运行前 lO年，尤其是运行的前 3 年，其故障率最高。 根据美国电力部门的运行经验，对于 765kV 超高压变压器来说，运行的初期故障率很高。有许多故障出现在运行头几天，甚至出现在刚刚投入运行几小时内，甚至几十分钟内。因此必须重视和加强对变压器投运初期的运行维护。 虽然在运行的初期阶段，检修和
3、更换部件需要花费一定费用，但这些费用的消耗对于及时或较早发现存在的缺陷，避免后来产生严重后果是很有价值的。 实践证明，良好的保养程序可以使变压器寿命延长。因此制定维护保养程序的经济意义就是延长变压器寿命。 2.2 变压器维护战略 变压器维护的战略一般有三种：预测性维护、预防性维护、状态性维护。 预测性维护是利用自动报警诊断装置对变压器进行监测。预测性维护需要借助状态分析的方式和手段。例如，对变压器油的各项性能指标分析，进行红外检测，对变压器做外观检查，油中溶气分析等。 预防性维护是一种周期性、阶段性的维护战略。它包括计划性检修，例如，定期对变压器进行各种检测，按照计划对变压器进行带电试验和在线
4、监测等。预防性维护是在状态分析之后，由厂家制定维护时间所进行的一种维护。 状态性维护是针对有问题的变压器进行维护。它需要详细分析、检查、修理或替换变压器需要进行维修替换的部件。 3 变压器的现场检测 3.1 各种现场检测方法和检测内容 目前采用的方法主要有外观检查和借助于各种便携装置 (如检测器、传感器等)进行检测，此外，还包括用吸附剂进行现场吸附处理以及检测变压器绕组变形的方法。 检测内容涉及运行状态下不同温度的油中湿度；确定油中机械杂质的碎粒和油的可靠性；测定油中的抗氧化附加剂含量；测定油的剩余稳定性；测定油中的呋喃含量；测定不同温度下油的 tan值和导电性；利用热虹管过滤器分析硅胶；测定
5、绕组和套管的绝缘性能；测定固体绝缘中的水分含量；测量变压器局部放电；测量变压器的红外图像；测量变压器声级；测量变压器油箱的振动情况；测量油泵和冷却风扇的工作状态；测量变压器短路阻抗；测量变压器的空载电流和损耗；测量各种温度下套管的油压；计算套管的电气绝缘强度；测量绕组的直流电阻和分接开关不同分接位置的触点电阻；测量分接开关运行的工作状态；测量油泵和风扇电动机的相电流。 变压器外观检查的内容如下： 1)检查变压器声音是否正常； 2)检查变压器一、二次母线连接是否正常，检查变压器外壳接地足否正常； 3)检查瓷套管是否清洁，是否存在破损、裂隙和放电烧毁等； 4)检查变压器有无渗漏现象，油色及油量是否
6、正常； 5)检查气体继电器运行是否正常，有无动作； 6)检查防爆管膈膜是否完好，是否存在裂纹及存油； 7)检查硅胶吸湿器是否变色； 8)检查冷却装置运行情况是否正常，冷却器中，油压应比水压高 11.5 个大气压。冷却器出水中不应有油，水冷却器部分应无漏水。 3.2 大型变压器的现场局部放电试验 现场对大型变压器进行局部放电试验，是保证抢修变压器能够重新安全运行的保证。 现场局部放电装置应配有放大器和指示器。对三相变压器来说，通常采用逐相感应的方式进行局部放电试验。采用三倍频加压方式进行局部放电测量。 现场局部放电是评定维修变压器绝缘性能的一种有效方法。它的最优越之处是可节省往返运输变压器的费用
7、，其次是一旦变压器存在故障，可即时发现。3.3 极化和非极化电流测定法 现场评价变压器绝缘性能的另一种方法是测量极化和非极化电流。由于在大故障电流下，变压器要经受严重的短路，这些外部短路可引起绕组变形或位移。特别是对运行多年的老变压器来说，由于本身机械强度已经降低，所以在经受短路力作用下更容易被破坏。在大多数情况下，绕组的位移并不会立即导致变压器故障。但是绕组的位移却能够在后来的过电压应力下，导致变压器绝缘击穿。测量极化和非极化电流的电路 3.4 现场检测装置 3.4.1 氢气现场检测装置 多年的运行经验表明，不管变压器的故障是何种类型，也不管故障位置在何处，在油中溶解的气体中均含有氢气。这是
8、氢气容易被检测出来的主要原因。 众所周知，变压器油在 500高温下会产生氢气。氢气的生成量主要取决于故障的性质和故障部位的温度。 由于氢分子要比其他烃类气体的分子都小，而且油中溶解氢气的注意值是 15O10 -4 %，所以现场检测氢气要比检测其他烃类气体更容易。 实际检测表明，氢气虽然容易被检测出来，但氢气的提取极大地受油中空气含量的影响。如果在压力不足的情况下，油中残留的空气则容易形成气泡，这给氢气进入残余空气形成气泡创造了更为有利的条件，提高了氢气的容易提取性。此外，由于空气是提取氢气的载体，如果绝缘油中存在大量残余空气，则会加速氢气的反应效率，这便是氢气为什么比其他烃类气体更容易现场检测
9、的另一个原因。 变压器绝缘油热分解所需要的温度和产生的各种烃类气体见。 变压器绝缘油热分解所需要的温度和产生的各种烃类气体 3.4.2 乙炔现场检测装置 大约在 750高温下，变压器油中可产生乙炔。超高压变压器的乙炔注意值为 310 -4 %，在 1000以上高温过热故障和各种放电型故障(变压器局部放电、火花放电、油中电弧放电故障)中，都会出现乙炔。 乙炔现场检测装置由脱气装罱、乙炔传感器、控制装置和数据处理以及输出几大部分组成。它的主要特点是通过现场分析检测，研究故障的发展趋势。对及早发现异常、预防潜伏性故障很有必要。乙炔现场检测步骤如下： 脱气。通过循环气泵的作用，使油样中的微量乙炔被载气
10、送到吸收比色池，然后当载气通过脱气瓶时，乙炔从载气中脱出，循环往复，达到脱气的目的。 采用比色法区分乙炔的工作原理是乙炔通过吸收发色液而发生反应，生成有色化合物。有色化合物浓度与乙炔浓度成正比。通过测量有色化合物的浓度便可确定乙炔的含量。现场乙炔脱气装置流程4 现场干燥受潮变压器 一台变压器的干燥程度直接影响绝缘系统的可靠性及其他性能指标。因此要延长变压器寿命，首先要保证绝缘系统的干燥。 现场干燥受潮变压器之前，应该先确定变压器的受潮程度和状况： 1)暴露在空气中的时间是否超过规定值； 2)绕组受潮程度和绝缘电阻是否超标； 3)空气干燥器中的硅胶受潮变色程度； 4)绕组是否经过重新绕制； 5)
11、变压器油的湿度是否超标； 6)是否有渗漏油现象； 如果变压器具备上述一种情况，则应该实施现场干燥处理。 干燥方法如下： 1)热油循环法。 热油循环法针对受潮程度不太严重的变压器较为有效。 热油循环法的工作原理是用热油作为干燥变压器的介质，通过涡流加热变压器器身后，能够使纤维绝缘受热，从而使水分得以挥发和扩散。这种方法需要每隔几小时抽一次真空。油箱的真空程度应保持在 l33Pa 以下。热油循环温度要保持在 6070。 2)热油喷淋干燥法。 热油喷淋干燥法也是现场干燥较常用的一种方法。它适用于大中型油浸变压器。 热油喷淋干燥法的工作原理是通过采用专门的喷嘴，把 IO0高温雾化后的油注入到变压器油箱
12、中，再用喷嘴向变压器器身喷淋，从而达到器身温度上升的目的。 通过抽真空的方式可排除掉器身的水蒸气。这种热油喷淋方法干燥处理设备简单，对于进水较多的大型变压器的现场干燥较为有效。 3)现场绕组带电干燥法。 现场绕组带电干燥法的工作原理是将变压器的二次绕组短接，对一次绕组通电，使一次、二次绕组通过的电流热效应达到烘干绝缘的目的。 这种方法必须借助真空滤油机排除油中的潮气。通过对比烘烤前后的高压、中压、低压三相对地绝缘电阻可以看出，经过干燥处理后，绝缘电阻的介质损耗和泄漏电流值均出现明显的降低。 4)油箱空载损耗真空干燥法和感应涡流法。 这种方法的工作原理是通过给绕在箱壁上的励磁绕组供电，由箱壁感应
13、出的交变磁通会产生一种涡流能量。利用这种涡流能量可以提高油箱内部温度，达到加热器身的目的。 具体匝数的绕制、施加电流的大小和通电时间的长短，以箱壁温度达到 90100时为准。 5)零序电流干燥法。 零序电流干燥法的工作原理是选择合适的三相绕组，以串联或并联方式连接。其他电压等级的绕组开路。在所选绕组上施加零序电压，以在铁心中产生零序磁通，该零序磁通经油箱而闭合，并在油箱中产生涡流损耗，从而达到干燥器身的目的。 零序电流干燥法适合对中小型配电变压器现场干燥。 5 现场对大型变压器绕组的替换维修 现场抢修大型变压器绕组必须保证以下几点： 1）保证变压器器身不受潮； 2）要将更换的绕组和其绝缘件均放
14、在抽真空的容器中。真空度必须保持在 133Pa； 3）如果需要更换或进行拆除的是两相绕组，在拆除或重新绕制绕组的过程中，绕组故障线段的缠绕顺序须由里到外，先里后外缠绕目的是避免导线绝缘受到损伤，同时还能保证绕组能够绕得较紧；4）具体工作过程中要逐相进行绕制； 5）需要对绕组做浸泡处理。必须用干净的绝缘油浸泡后，再用干净的棉白布擦净沾在垫块以及上、下铁轭、绝缘筒、油道撑条上的油污； 6）替换工作结束后，需要对油箱填充 02Pa 大气压的干燥压缩空气。填充干燥压缩空气的目的是避免在现场检修过程中吸入潮气； 7）对强油循环风冷大型变压器来说，在对油箱注油之前，必须要抽真空，以保证排除器身中的潮气。除
15、油箱以外，其他需要排除潮气的各个部件是：潜油泵、净油器、冷却器、冷却器组支架、集油槽、高、中压及中性点套管式电流互感器升高座、气体继电器、储油柜、压力释放阀、有载分接开关油室。 现场对油箱的放油和注油必须要借助真空滤油机。经过真空脱气和注油后，还需要对高压大型变压器静置停放后才能进行油性能指标的测试。测试目的是检测油中是否存在气泡，如果存在气泡，则是以后发生电晕放电的隐患。 现场更换 220kV 和 500kV 大型变压器绕组的技术关键是抢时间，争速度。变压器油纸绝缘暴露于空气的时间最长不能超过 14h。因为在 1214h 的时间段内，水分对绝缘纸的入侵仅限于表面，也就是说，油纸绝缘仅表面受潮，通过抽真空的方式比较容易去除。 根据现场维护人员得出的经验，抽真空的时间必须持续或大于绕组暴露于空气的时间。 现场更换变压器绕组的做法最好是分成两步：白天抢修绕组，晚上对油箱抽真空。这样安排使水分没有滞留时间。完成全部维修任务后，应立即对油箱填充氮气或干燥空气，防止潮气进入。 此外，对于现场需要替换的其他绝缘部件来说，均应处于干燥状态。 引线必须妥善放置，不能使其受到挤压或其他损伤。 在完成全部抢修工作后，最好进行现场局部放电试验。这是保证重新投入运行变压器可靠性的有效措施。
