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摘 要：变电站变压器安全运行管理是电力系统实现自动化的重要基础，是提升电网管理科学化水平的可行方法，也是电力设备及生产未来发展的主要方向之一。文章介绍了变压器常见故障的状态量，包括声音异常、油面异常、三相电压失衡等，从多个方面解读出现故障问题的成因，以提升变压器安全运行水平为目标，探究几点可行方法，以供同行参考。
关键词：变电站;变压器;安全运行;故障分析;措施探究
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）06-025-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.012
随着我国电力工业建设规模不断拓展，智能变电站成为我国电网未來发展的重要趋向之一。很多变电站应用了单台大容量变压器，比如，银川东750kV采用了单向相、三相容量，分别达到700MVA、2100MVA的变压器，成为电力系统内的重要设备类型，其作用不仅是承担750kV电网电压转换、配置与传输电能资源，而且提供优质电能电力服务。但是，受到主客观因素的影响，变压器在运行阶段出现故障问题在所难免，相关部门应主动落实责任，加强变压器安全运行管理，及时解除故障问题。
1 变压器常见故障的状态量
1.1 声音异常
变压器通电后，因励磁电流及磁力线出现一定改变，导致铁芯、绕组振动，对外发出持续平稳的“嗡嗡”声，被称为交流声。当启动大容量动力装置时，负荷波动性较大，增大了变压器的声响。电弧炉、整流器等负荷作用在变压器时，因形成了谐波分量，造成变压器声音增大。一些内置零部件松动时，会使变压器形成剧烈且不均匀的“噪声”。
1.2 油面异常
当温度升高而导致油面高出规定时，应尽早放油，使油面保持适当高度，以规避外溢问题。油面降低通常是由容器渗漏油或气温明显降低收缩造成的。如果确定原因是前者，可以在停电状态下进行检修;如果原因是后者，则要及时加油[1]。
1.3 三相电压失衡
中性点位置发生偏移，最后导致三相电压失衡。电力系统营运阶段突发铁磁谐振情况，绕组局部出现匝间和层间短路等，都是这种故障问题的诱因。
2 变压器故障的原因分析
2.1 制造工艺与运维管理的缺陷
设计欠缺合理性，例如选择劣质材料，没有进行精细加工，安装过程不规范等检修水平不够等，很可能造成变压器故障修复不到位，加速其老化进程。变电站内变压器在长期运行中，受热、电、机械应力与环境客观因素等因素的影响，会出现部分不可逆的改变，造成绝缘老化。当设备突发异常状况时，绝缘老化进度加速，在短时间内便会出现故障[2]。
2.2 绝缘故障
变压器内部绝缘质量是影响其运行安全性、可靠性的主要因素之一。绝缘失效的表现主要有绝缘破损、介电过度损耗等。针对绝缘介质损害形成的超重问题，其基本不会干扰变压器的正常运转状态。但当设备内部出现故障时，可能会造成局部放电或轻度过热，以致局部短路，故障进一步蔓延会损害绕组绝缘部件，比如硬质合金。
2.3 分接开关故障
分接开关内部驱动结构较为复杂，频繁进行开关动作，一旦发生故障问题将直接影响变压器的运行状态。在高温绝缘油的影响下，分接开关表面容易氧化，形成氧化膜。在这样的工况下，电阻之间的接触面积扩增，高温条件会造成接触不良、接触式燃烧等。齿轮局部破损等其失效的主要表现形式。
3 750kV变电站变压器安全运行措施
3.1 科学落实常规检查
3.1.1 常规外部检查
常规外部检查对象主要有变压器的油枕、潜油泵、调压分接头油箱、阀门联通管等位置是否出现渗油、漏油、油位与油色异常;变压器套管外部的洁净度、是否出现破损与裂纹、是否有放电及其他现象;变压器各位置油温是否处于正常范围中，不同散热器温度是否实现了均匀;变压器是否出现了“嗡嗡”声及其他新的音调;各个导线衔接位置是否有个别电缆头出现发热、变色外皮掉落及局部渗油等情况[3]。
3.1.2 恶劣天气条件下的特殊检查项目
恶劣天气条件下的特殊检查项目主要指在大风天气下，检查是否有引线严重摆动和松脱现象，顶部、套管及汇流排理应没有吸附风吹落物;雷雨天气过后，检查各位置放电是否形成痕迹，引线连接位置是否有水汽形成，督导检查人员细致记录避雷器的雷击频次与具体时间段;大雪或暴雪天气过后，要确保套管和导线连接位置落雪量小，雪停后融化与产热，并且不能形成冰溜;气温及负荷剧烈改变时，应尽早检查检测油枕及充油套管各自的油位，温度改变情况等。
3.1.3 加大设备监控力度
应用便携式远红外热像仪等红外线测温装置能够精准地检测出设备导体过流过热、衔接处及储油设备运转情况（比如油位、油温等），尽早探查与防控在停电试验中没有征兆、但在过负荷及老化发展阶段滋生出的严重损害变压器正常运行的问题。
固体绝缘老化是变压器老化的基础，糠醛含量反映了变压器固体绝缘的聚合度改变和主变运行寿命之间的相关性。开展糠醛含量试验能够协助运维人员更精准地掌握当下设备的老化情况，并科学预测其发展趋势[4]。
测试变压器绕组变形，具体是采用频率响应法给变压器建设绕组指纹档案，投产之前检测变压器的频响特性。如果其在近区发生了短路故障，在动、热稳定性的影响作用下，绕组的频响曲线会出现改变，与指纹档案上的内容进行相关性对比分析，快速掌握绕组的形变、破损情况。
此外，要做好设备的巡检工作，每日巡检变压器设备的外观表征及运行情况，如果在定期检查中发现变压器存在某些较为严重的缺陷，则要将其作为巡检重点，加大监控巡检力度。
3.2 主变压器的防火 实施防火是变压器实现安全运行的重要途径之一。如果变压器在运行阶段出现过载或短路，在高温或电火花作用下，绝缘材料或绝缘油两者会分解、膨胀甚至气化，导致变压器内部压力快速增长，增加设备外壳炸裂的风险，以致很多绝缘油外喷后燃烧，油流过程中火灾的波及范围会进一步扩大。对此，在日常工作中应落实以下几方面工作[5]：一是防控变压器的过载运行，长时间的过载运行会造成线圈快速升温与发热，诱导绝缘逐渐老化过程，引起短路;二是时常检测检验绝缘油質，定期化验油质的成分，及时更换质量不达标的油品，或应用其他辅助方法;三是防控铁芯绝缘出现老化、破损问题，铁芯长时间处于发热状态，便会加速自身绝缘、老化问题;四是检查维修过程中不能对绝缘造成损伤，若探查到形成了擦破伤，则要及时进行修复处理。
变压器运行阶段，在变电站中增设了“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统，常规巡检中测得其氮气启动源压力<4MPa，而其氮气动力源压力应≥8MPa。如果氮气压力>15MPa，则应尽快拆掉测压表，放松减压阀手柄进行排气处理，直到使压力值降到规定范围，防止由于压力过高使喷雾系统误动，也要认真检测主变水雾蓬头内是否有异物滞留。
3.3 规范工作程序
严格落实《交接班制度》，交接双方要在交接班之前依照岗位责任，切实落实分工巡回检查工作，参与现场交接班活动时，要高度集中注意力，做到“五清楚”（查看、讲解、询问、检查、清点清楚）及“四交接”（到位、图板、现场、实物交接）。交班人员要对接班人员详细讲述变压器的主要运行状况，接班人员结合巡回设备检查实况，翻阅既往记录，倾听当班人员阐述内容，消除疑虑之后才可以签名交接[6]。
悉心保管好各种记录本，做到及时填写、整理。在750kV变电站改扩建过程中，应及时修正、补充各种图纸与技术资料，确保其内容完整并和现实情况相吻合。要时常检查运行方式，判断运行方式的合理性及潮流分布状况，及时发现与解除问题，真正做到随时确保变压器运行方式的可靠性。
“安全无小事”，整体提升运行值班人员的素质，在日常工作中既要态度端正、操作行为规范，还应具备处理突发事故的应变能力，处理事故时要做到果断、准确、快速。
4 结语
在电力系统运行阶段，任何不规范行为都可能对变压器设备运行安全性、可靠性构成威胁，严重时酿成大事故。为此，相关人员应积极了解750kV变电站的运行状态，总结常见故障类型，分析问题具体原因，在此基础上探究有效的检测、管理与维护方法等，真正提升变电站运行管理的科学化水平，为变电站的稳定、持续运转保驾护航。
参考文献
[1] 周德才，王金锁，李建彬，等.750kV AIS变电站平面布置设计优化探讨[J].电力勘测设计，2021（4）：69-73.
[2] 郑树湘.一起基于500kV变电站的主变压器跳闸故障及处理[J].中国新技术新产品，2021（4）：61-63.
[3] 玉聪.110kV变电站1.5台变压器失压解决方案[J].应用能源技术，2021（1）：32-34.
[4] 高明相.35kV变电站接地变压器故障烧损事故分析[J].农村电工，2020，28（11）：48-49.
[5] 蔡南.让胡路变电站220kV 1号变压器故障分析与处理[J].黑龙江电力，2020，42（5）：428-432.
[6] 张旭博，雷洋，龚洁.750kV变电站主变压器空间声场分布研究[J].电力科技与环保，2020，36（4）：41-43.
关键词：变电站;变压器;安全运行;故障分析;措施探究
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2021）06-025-02
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.012
随着我国电力工业建设规模不断拓展，智能变电站成为我国电网未來发展的重要趋向之一。很多变电站应用了单台大容量变压器，比如，银川东750kV采用了单向相、三相容量，分别达到700MVA、2100MVA的变压器，成为电力系统内的重要设备类型，其作用不仅是承担750kV电网电压转换、配置与传输电能资源，而且提供优质电能电力服务。但是，受到主客观因素的影响，变压器在运行阶段出现故障问题在所难免，相关部门应主动落实责任，加强变压器安全运行管理，及时解除故障问题。
1 变压器常见故障的状态量
1.1 声音异常
变压器通电后，因励磁电流及磁力线出现一定改变，导致铁芯、绕组振动，对外发出持续平稳的“嗡嗡”声，被称为交流声。当启动大容量动力装置时，负荷波动性较大，增大了变压器的声响。电弧炉、整流器等负荷作用在变压器时，因形成了谐波分量，造成变压器声音增大。一些内置零部件松动时，会使变压器形成剧烈且不均匀的“噪声”。
1.2 油面异常
当温度升高而导致油面高出规定时，应尽早放油，使油面保持适当高度，以规避外溢问题。油面降低通常是由容器渗漏油或气温明显降低收缩造成的。如果确定原因是前者，可以在停电状态下进行检修;如果原因是后者，则要及时加油[1]。
1.3 三相电压失衡
中性点位置发生偏移，最后导致三相电压失衡。电力系统营运阶段突发铁磁谐振情况，绕组局部出现匝间和层间短路等，都是这种故障问题的诱因。
2 变压器故障的原因分析
2.1 制造工艺与运维管理的缺陷
设计欠缺合理性，例如选择劣质材料，没有进行精细加工，安装过程不规范等检修水平不够等，很可能造成变压器故障修复不到位，加速其老化进程。变电站内变压器在长期运行中，受热、电、机械应力与环境客观因素等因素的影响，会出现部分不可逆的改变，造成绝缘老化。当设备突发异常状况时，绝缘老化进度加速，在短时间内便会出现故障[2]。
2.2 绝缘故障
变压器内部绝缘质量是影响其运行安全性、可靠性的主要因素之一。绝缘失效的表现主要有绝缘破损、介电过度损耗等。针对绝缘介质损害形成的超重问题，其基本不会干扰变压器的正常运转状态。但当设备内部出现故障时，可能会造成局部放电或轻度过热，以致局部短路，故障进一步蔓延会损害绕组绝缘部件，比如硬质合金。
2.3 分接开关故障
分接开关内部驱动结构较为复杂，频繁进行开关动作，一旦发生故障问题将直接影响变压器的运行状态。在高温绝缘油的影响下，分接开关表面容易氧化，形成氧化膜。在这样的工况下，电阻之间的接触面积扩增，高温条件会造成接触不良、接触式燃烧等。齿轮局部破损等其失效的主要表现形式。
3 750kV变电站变压器安全运行措施
3.1 科学落实常规检查
3.1.1 常规外部检查
常规外部检查对象主要有变压器的油枕、潜油泵、调压分接头油箱、阀门联通管等位置是否出现渗油、漏油、油位与油色异常;变压器套管外部的洁净度、是否出现破损与裂纹、是否有放电及其他现象;变压器各位置油温是否处于正常范围中，不同散热器温度是否实现了均匀;变压器是否出现了“嗡嗡”声及其他新的音调;各个导线衔接位置是否有个别电缆头出现发热、变色外皮掉落及局部渗油等情况[3]。
3.1.2 恶劣天气条件下的特殊检查项目
恶劣天气条件下的特殊检查项目主要指在大风天气下，检查是否有引线严重摆动和松脱现象，顶部、套管及汇流排理应没有吸附风吹落物;雷雨天气过后，检查各位置放电是否形成痕迹，引线连接位置是否有水汽形成，督导检查人员细致记录避雷器的雷击频次与具体时间段;大雪或暴雪天气过后，要确保套管和导线连接位置落雪量小，雪停后融化与产热，并且不能形成冰溜;气温及负荷剧烈改变时，应尽早检查检测油枕及充油套管各自的油位，温度改变情况等。
3.1.3 加大设备监控力度
应用便携式远红外热像仪等红外线测温装置能够精准地检测出设备导体过流过热、衔接处及储油设备运转情况（比如油位、油温等），尽早探查与防控在停电试验中没有征兆、但在过负荷及老化发展阶段滋生出的严重损害变压器正常运行的问题。
固体绝缘老化是变压器老化的基础，糠醛含量反映了变压器固体绝缘的聚合度改变和主变运行寿命之间的相关性。开展糠醛含量试验能够协助运维人员更精准地掌握当下设备的老化情况，并科学预测其发展趋势[4]。
测试变压器绕组变形，具体是采用频率响应法给变压器建设绕组指纹档案，投产之前检测变压器的频响特性。如果其在近区发生了短路故障，在动、热稳定性的影响作用下，绕组的频响曲线会出现改变，与指纹档案上的内容进行相关性对比分析，快速掌握绕组的形变、破损情况。
此外，要做好设备的巡检工作，每日巡检变压器设备的外观表征及运行情况，如果在定期检查中发现变压器存在某些较为严重的缺陷，则要将其作为巡检重点，加大监控巡检力度。
3.2 主变压器的防火 实施防火是变压器实现安全运行的重要途径之一。如果变压器在运行阶段出现过载或短路，在高温或电火花作用下，绝缘材料或绝缘油两者会分解、膨胀甚至气化，导致变压器内部压力快速增长，增加设备外壳炸裂的风险，以致很多绝缘油外喷后燃烧，油流过程中火灾的波及范围会进一步扩大。对此，在日常工作中应落实以下几方面工作[5]：一是防控变压器的过载运行，长时间的过载运行会造成线圈快速升温与发热，诱导绝缘逐渐老化过程，引起短路;二是时常检测检验绝缘油質，定期化验油质的成分，及时更换质量不达标的油品，或应用其他辅助方法;三是防控铁芯绝缘出现老化、破损问题，铁芯长时间处于发热状态，便会加速自身绝缘、老化问题;四是检查维修过程中不能对绝缘造成损伤，若探查到形成了擦破伤，则要及时进行修复处理。
变压器运行阶段，在变电站中增设了“SP”合成型泡沫喷雾灭火系统，常规巡检中测得其氮气启动源压力<4MPa，而其氮气动力源压力应≥8MPa。如果氮气压力>15MPa，则应尽快拆掉测压表，放松减压阀手柄进行排气处理，直到使压力值降到规定范围，防止由于压力过高使喷雾系统误动，也要认真检测主变水雾蓬头内是否有异物滞留。
3.3 规范工作程序
严格落实《交接班制度》，交接双方要在交接班之前依照岗位责任，切实落实分工巡回检查工作，参与现场交接班活动时，要高度集中注意力，做到“五清楚”（查看、讲解、询问、检查、清点清楚）及“四交接”（到位、图板、现场、实物交接）。交班人员要对接班人员详细讲述变压器的主要运行状况，接班人员结合巡回设备检查实况，翻阅既往记录，倾听当班人员阐述内容，消除疑虑之后才可以签名交接[6]。
悉心保管好各种记录本，做到及时填写、整理。在750kV变电站改扩建过程中，应及时修正、补充各种图纸与技术资料，确保其内容完整并和现实情况相吻合。要时常检查运行方式，判断运行方式的合理性及潮流分布状况，及时发现与解除问题，真正做到随时确保变压器运行方式的可靠性。
“安全无小事”，整体提升运行值班人员的素质，在日常工作中既要态度端正、操作行为规范，还应具备处理突发事故的应变能力，处理事故时要做到果断、准确、快速。
4 结语
在电力系统运行阶段，任何不规范行为都可能对变压器设备运行安全性、可靠性构成威胁，严重时酿成大事故。为此，相关人员应积极了解750kV变电站的运行状态，总结常见故障类型，分析问题具体原因，在此基础上探究有效的检测、管理与维护方法等，真正提升变电站运行管理的科学化水平，为变电站的稳定、持续运转保驾护航。
参考文献
[1] 周德才，王金锁，李建彬，等.750kV AIS变电站平面布置设计优化探讨[J].电力勘测设计，2021（4）：69-73.
[2] 郑树湘.一起基于500kV变电站的主变压器跳闸故障及处理[J].中国新技术新产品，2021（4）：61-63.
[3] 玉聪.110kV变电站1.5台变压器失压解决方案[J].应用能源技术，2021（1）：32-34.
[4] 高明相.35kV变电站接地变压器故障烧损事故分析[J].农村电工，2020，28（11）：48-49.
[5] 蔡南.让胡路变电站220kV 1号变压器故障分析与处理[J].黑龙江电力，2020，42（5）：428-432.
[6] 张旭博，雷洋，龚洁.750kV变电站主变压器空间声场分布研究[J].电力科技与环保，2020，36（4）：41-43.