Hvordan håndtere transformerfejl?

Almindelige transformerfejl og deres håndteringsmetoder.

1. Transformeroverophedning

Overophedning er yderst skadeligt for transformatorer. De fleste fejl i transformatorisolering skyldes overophedning. Stigende temperatur reducerer dielektriske og mekaniske styrker af isoleringsmaterialer. IEC 354, Belastningsguide for Transformatorer, angiver, at når den varmeste punkttemperatur for en transformator når 140°C, dannes bobler i oljen. Disse bobler kan reducere isoleringsydeligheden eller forårsage blink, hvilket fører til transformatorskade.

Overophedning påvirker betydeligt transformatorernes levetid. Ifølge transformatorreglen om 6°C, inden for temperaturintervallet 80–140°C, dobles hastigheden, hvormed effektiv isoleringslevetiden for transformatorerne reduceres, for hver 6°C stigning i temperatur. Den nationale standard GB1004 specificerer også, at det gennemsnitlige vindings temperaturstigning for oljeindbærdede transformatorer er 65K, den øverste oljetemperaturstigning er 55K, og kernen og tanken er 80K.

Transformeroverophedning viser sig hovedsageligt som en ualmindelig stigning i oljetemperaturen. Mulige hovedårsager inkluderer: (1) transformatoroverbelastning; (2) kølesystemfejl (eller ikke fuld inddragelse af kølesystem); (3) intern transformatorfejl; (4) forkert indikation fra temperaturmålingsenheder.

Når en ualmindelig stigning i transformatoroljetemperaturen opdages, bør de ovenstående mulige årsager tjekkes én efter én for at træffe en præcis vurdering. Nøgleinspektioner og behandlingspunkter er følgende:

(1) Hvis driftsinstrumenter indikerer, at transformatoren er overbelasted, og temperaturreglerne for de tre faser i en enefase-transformatorgruppe viser grundlæggende ens læsninger (med mulig afvigelse på nogle grader), og transformator- og kølesystemet fungerer normalt, er temperaturens stigning sandsynligvis forårsaget af overbelastning. I dette tilfælde bør overvågningen af transformator (belastning, temperatur, driftsstatus) forstærkes, rapporteres umiddelbart til den overordnede koordinationsafdeling, og det anbefales, at belastningen overføres for at reducere overbelastningens størrelse og varighed.

(2) Hvis temperaturens stigning skyldes utilstrækkelig inddragelse af kølesystemet, bør systemet straks aktiveres. Hvis kølesystemet har svigtet, bør årsagen hurtigt identificeres og behandles umiddelbart. Hvis fejlen ikke kan løses straks, skal transformatorens temperatur og belastning tæt overvåges, rapporteres kontinuerligt til koordinationsafdelingen og produktionsledelsen, belastningen på transformatoren reduceres, og transformatoren skal driftes ifølge den korrespondende belastningsværdi, der matcher kølekapaciteten under den nuværende køleforhold.

(3) Hvis fjernmålingssystemet udsender et højtemperaturalarm signal med en meget høj indikerede værdi, men lokaltermometer viser normale læsninger og der er ingen andre tegn på transformatorfejl, kan alarmen være en falsk signal på grund af en fejl i fjernmålingssirkuitet. Sådanne fejl kan rettes på et passende tidspunkt.

(4) Hvis i en trefase-transformatorgruppe, oljetemperaturen for en fase stiger markant højere end dens historiske oljetemperatur under samme belastning og køleforhold, og kølesystemet og termometeret er normale, kan overophedningen være forårsaget af en intern fejl i transformatoren. Professionelle personale bør straks informeres for at tage en oljesprøve til chromatografisk analyse for yderligere at identificere fejlen. Hvis chromatografisk analyse indikerer en intern fejl, eller hvis oljetemperaturen fortsætter med at stige under uændrede belastnings- og køleforhold, bør transformatoren taget ud af drift ifølge de lokale regler.

2. Kølesystemfejl

Kølesystemet hjælper med at散发热量。500kV主变压器均采用强迫油循环风冷方式。冷却系统是否正常运行是变压器正常运行的关键条件之一。冷却设备故障是常见的变压器故障之一。当冷却设备发生故障时，变压器的运行温度会迅速上升，绝缘寿命损失也会急剧增加。 在冷却设备故障期间，操作人员应密切监视变压器的温度和负荷，并持续向调度部门和运行主管报告。如果在冷却系统故障条件下变压器负荷超过规定限值，应根据现场规程要求减负荷。 需要注意的是，在油温上升过程中，铁芯和绕组的升温速度比油快。油温可能只略有上升，但铁芯和绕组的温度可能已经非常高。特别是当油泵故障时，绕组相对于油的温升远远超过铭牌上规定的正常值。油温可能只略有上升或不明显，而铁芯和绕组的温度可能已经远远超过允许的极限。 随后，随着油温逐渐升高，铁芯和绕组的温度将继续升高到更高的值，在给定的负荷和冷却条件下，保持一定的油温升。因此，当冷却设备发生故障时，不仅要观察油温和绕组温度，还要遵循制造商和现场规程规定的冷却系统停运时变压器的允许运行容量和时间。还应监测其他运行变化，以全面评估变压器的运行状况。 检查冷却设备故障时，确定停机范围（单个风扇或油泵停止、整组停止、单相或三相停止），参考冷却系统控制电路图定位故障点，尽量减少冷却设备的停机时间。 如果单个风扇或油泵故障而其他风扇或油泵正常运行，可能的原因包括： - 风扇或油泵的三相电源中有一相断开（保险丝熔断、接触不良或断线），导致电机电流增大，热继电器动作或电源切断，或电机烧毁； - 风扇或油泵的轴承或机械故障； - 风扇或油泵控制回路中的相应控制继电器、接触器或其他组件故障，或电路断开（如接线端子松动、接触不良）； - 热继电器设定值过低，导致误动作。 如果发现原因是电源或电路故障，应迅速修复断线，更换保险丝，恢复电源和电路。如果控制继电器损坏，应更换备用继电器。如果风扇或油泵损坏，应立即请求维修。 如果一组（或多组）风扇或油泵同时停止，可能是该组的电源故障、保险丝熔断、热继电器动作或控制继电器损坏。应立即投入备用风扇或油泵，然后排除故障。 如果主变压器的所有风扇或油泵都停止，必然是冷却系统的一相或多相主电源故障。在这种情况下，检查备用电源是否自动投入。如果没有，应迅速手动投入备用电源，查明故障原因并消除。 处理电源故障和恢复电源时，应注意以下几点： - 更换保险丝时，先断开电路电源和负载侧开关或隔离开关。带电更换保险丝时，当安装第二相时，三相电动机会受到两相电源，产生大电流可能会再次熔断新装的保险丝。 - 使用与设计规格和容量匹配的保险丝。 - 恢复电源和重新启动冷却设备时，尽可能分步或分组启动，避免所有风扇和油泵同时启动，造成电流冲击再次熔断保险丝。 - 三相电源恢复后，如果风扇或油泵仍不启动，可能是热继电器未复位。复位热继电器。如果冷却设备无故障，应正常启动。 ### 3. 异常油位 异常变压器油位包括主油箱油位异常和有载调压分接开关（OLTC）油位异常。500kV变压器通常使用带有隔膜或气囊的油枕，通过指针式油位计指示油位。这两种油位都可以通过油位计观察。 如果变压器油位低，应调查原因。如果油位低是由于环境温度低或轻负荷导致油温降至最低油位线，应及时加油。如果油位下降是由于严重漏油，则应立即采取措施止漏并加油。 高变压器油位可能是由以下原因引起的： - 加油过多，在高温或高负荷下油位随温度上升； - 冷却系统故障； - 变压器内部故障。 当油位过高时，应检查负荷和油温，确认冷却系统正常，核实所有阀门位置正确，并检查是否有内部故障迹象。如果油位过高或溢出，且没有其他故障，可适当排放少量变压器油。 OLTC油枕油位过高，除了油温外，还可能是由于电气连接过热或其他原因导致OLTC室密封失效，使主油箱中的绝缘油泄漏到OLTC室，导致OLTC油位异常升高。当OLTC油位异常持续升高甚至从OLTC油枕呼吸器溢出时，应立即报告调度部门，由专业人员进行测试和分析，请求将故障变压器退出运行进行维护。 500kV变压器通常使用带有隔膜或气囊和指针式油位计的油枕，根据隔膜或气囊底部的位置指示油位。以下情况可能导致指针指示不准确： - 隔膜或气囊下方积聚气体使其浮在实际油位之上，导致油位指示偏高； - 呼吸器堵塞导致油位下降时空气无法进入，导致油位指示偏高； - 隔膜或气囊破裂使油进入上方空间，可能导致油位指示偏低。 这三种情况可能导致油位指示错误，需要操作人员在正常运行中仔细观察和分析。 ### 4. 轻瓦斯继电器动作 当轻瓦斯继电器动作时，表示变压器运行异常，应立即检查和处理。方法如下： (1) 检查变压器外观、声音、温度、油位和负荷。如果发现严重漏油且油位低于表计的0刻度，可能低于触发报警信号的瓦斯继电器水平，应立即将变压器退出运行并及时修复漏油。 如果检测到异常温升或异常运行声音，可能存在内部故障。变压器异常噪音有两种类型：一种是由机械振动引起，另一种是由局部放电引起。可以使用听棒（或手电筒）——一端紧贴外壳，另一端用耳朵听——来判断噪音是否来自内部部件（机械振动或局部放电）。放电噪音通常具有类似于高压套管上的电晕噪音的节奏性。如果怀疑内部放电噪音，应立即进行油色谱分析并加强监测。 (2) 提取气体样本进行分析。通常在现场定性判断结合实验室定量分析。 对于气体采样，使用适当体积的注射器。移除针头并连接一段短的塑料或耐油橡胶管。采样前，用变压器油填充注射器和管子以排出空气，然后完全推入柱塞以排出油。将管子连接到瓦斯继电器的排气阀（确保连接紧密）。打开瓦斯继电器排气阀，慢慢拉动注射器柱塞以吸入气体。 将火焰靠近注射器针头，慢慢推动柱塞释放气体，观察气体是否可燃。同时，将气体送至实验室进行气体成分分析以做出准确判断。 如果气体被发现是可燃的，或者色谱分析确认内部故障，应立即将变压器退出运行。 如果气体是无色、无味且不可燃的，且色谱分析确认为空气，瓦斯继电器报警可能是由于二次回路故障造成的误报。应检查并及时修复电路。 在气体采样过程中，使用无色透明注射器以便于观察气体颜色。操作必须在严格监督下进行，并保持与带电部分的安全距离。 ### 5. 变压器跳闸 当变压器自动跳闸时，应立即进行全面检查以确定原因后再采取行动。具体检查项目包括： (1) 根据保护继电器信号、故障录波器和其他监控装置的显示或打印输出，确定哪个保护动作。 (2) 检查跳闸前的负荷、油位、油温、油色以及是否有喷油、冒烟、套管闪络或破裂、压力释放阀动作等明显故障迹象，以及瓦斯继电器内是否有气体。 (3) 分析故障录波器波形。 (4) 了解系统状况：保护区内或外部是否发生了短路故障，系统操作或切换过电压是否发生，或合闸涌流。 如果检查表明自动跳闸不是由变压器故障引起的，可以在清除外部故障后重新投运变压器。 如果发现以下任何一种情况，应怀疑变压器内部故障。必须查明原因，消除故障，并通过电气试验、色谱分析等针对性测试确认故障已解决后才能重新投运： (1) 从瓦斯继电器中提取的气体经分析确认是可燃的；(2) 变压器内部有明显的故障迹象，如油箱变形、油位异常、严重喷油；(3) 变压器套管上有明显的闪络痕迹或损坏、断裂；(4) 两个或多个保护继电器（差动、瓦斯、压力）动作。 ### 6. 异常噪音 (1) 如果噪音很大且嘈杂，可能是由于变压器铁芯问题，例如夹件或铁芯紧固螺栓松动。仪表读数一般正常，油色、温度和油位无明显变化。在这种情况下，应停止变压器运行并进行检查。 (2) 如果噪音中包含沸腾水声或“咕噜”气泡声，可能表明严重的绕组故障导致附近部件过热并使油汽化。分接开关接触不良导致局部过热或绕组匝间短路都会产生这种声音。应立即停止变压器运行并进行维护。 (3) 如果噪音中包含响亮而不规则的爆炸声，可能表明变压器本体绝缘击穿。应停止运行并进行维护。 (4) 如果噪音中包含“吱吱”的放电声，可能是由于变压器本体或套管表面局部放电。如果是套管问题，在恶劣天气或夜间可能会看到电晕光或小蓝紫色火花。清洁套管表面并涂抹硅油或硅脂。停止变压器，检查铁芯接地及带电部分与地之间的间隙是否符合要求。 (5) 如果噪音中包含连续、有节奏的敲击或摩擦声，可能是由于某些部件振动引起的机械接触，或是静电放电引起的异常噪音。 ### 7. 喷油和爆炸 当内部故障短路电流和高温电弧迅速老化变压器油，而保护继电器未能及时切断电源，使故障持续存在并导致内部油箱压力不断上升时，高压油和气体就会从防爆管或其他油箱薄弱处喷出，造成事故。 (1) 绝缘损坏：局部过热如匝间短路损坏绝缘；变压器进水导致绝缘受潮和损坏；过电压如雷击损坏绝缘——这些都是导致内部短路的基本因素。 (2) 导线断裂导致电弧：绕组导体焊接不良或引线连接松动可能在高电流冲击下导致导线断裂。断裂点的高温电弧会使油汽化，增加内部压力。 (3) 分接开关故障：在配电变压器中，高压绕组的分接段通过分接开关连接。分接开关的动静触头串联在高压绕组回路中，承载负荷和短路电流。如果动静触头过热、打火或电弧，分接段绕组可能发生短路。 ### 8. 变压器紧急停运 运行中的变压器如发现以下任一情况，应立即停运： (1) 内部噪音异常或显著增大；(2) 套管严重损坏和放电；(3) 变压器冒烟、起火或喷油；(4) 变压器有故障，但保护装置未动作或误动作；(5) 附近火灾或爆炸对变压器构成严重威胁。 若变压器着火，应立即断开电源，停止风扇和油泵，立即召唤消防人员，并启动灭火设备。如果火灾是由于绝缘油溢出并在顶盖上燃烧引起的，打开下部排油阀将油排至适当水平以停止溢出，防止油位降至顶盖以下引起内部火灾。如果火灾是由于内部故障引起的，不得排油，以防止空气进入形成爆炸混合物，导致严重爆炸。 总之，当变压器发生故障时，准确判断和正确处理至关重要——既要防止故障扩大，又要避免不必要的停运。这需要提高诊断能力和积累运行经验，以正确识别并及时处理变压器故障，防止事故扩大。 引起变压器异常噪音的因素很多，故障位置各异。只有不断积累经验，才能做出准确判断。