电力变压器:电力系统高效稳定运行的核心设备解析

电力变压器:电力系统高效稳定运行的核心设备解析

在电力系统中,电力变压器扮演着不可或缺的关键角色,它是实现电能远距离传输、电压等级转换以及保障电力供需平衡的核心设备。无论是从发电厂将电能输送至各个区域的输电环节,还是在城市配电网中为工业生产、居民生活分配合适电压的配电环节,电力变压器都发挥着 “能量转换枢纽” 的重要作用。深入了解电力变压器的相关知识,对于保障电力系统的安全、可靠、高效运行具有重要意义。

电力变压器的性能直接影响着电力系统的供电质量和运行效率。一台性能优良、运行稳定的电力变压器,能够有效降低电能在传输和转换过程中的损耗,提高电力资源的利用率;反之,若变压器存在质量问题或运行故障,则可能导致电力供应中断,给工业生产带来巨大损失,也会严重影响居民的正常生活。因此,对电力变压器的结构、工作原理、技术参数、选型安装以及运维管理等方面进行全面且深入的研究,是电力行业相关从业人员的重要工作内容。

一、电力变压器的核心定义与主要分类

(一)核心定义

电力变压器是一种基于电磁感应原理,将一种交流电压和电流等级转换为另一种或多种相同频率的交流电压和电流等级的静止电气设备。它主要由铁芯、绕组、油箱、绝缘套管、冷却系统、保护装置等部分组成。其基本工作原理是:当一次绕组接入交流电源时,电流通过一次绕组产生交变磁通,该磁通通过铁芯磁路穿过二次绕组,在二次绕组中感应出交变电动势,从而实现电压的转换。在电压转换过程中,变压器仅改变交流电能的电压和电流等级,而不改变电能的频率和功率(不考虑损耗时)。

(二)主要分类

根据不同的分类标准,电力变压器可分为多种类型,以下是几种常见的分类方式:

  1. 按用途分类
  • 电力变压器:主要用于电力系统中输电、配电和供电环节,实现电压等级的转换,是电力系统中用量最大、应用最广泛的变压器类型。例如,在远距离输电过程中,需要使用升压变压器将发电厂发出的低压电能升高至高压,以减少输电线路上的电能损耗;在配电环节,则需要使用降压变压器将高压电能降低至适合用户使用的低压电能。
  • 特种变压器:用于特定场合或具有特殊功能的变压器,如整流变压器(用于将交流电转换为直流电的整流设备中)、电炉变压器(用于工业电炉的供电,能提供较高的电流)、试验变压器(用于对电气设备进行绝缘强度试验)、矿用变压器(适用于煤矿等易燃易爆环境,具有防爆性能)等。
  1. 按相数分类
  • 单相变压器:由一个铁芯和两个绕组(一次绕组和二次绕组)组成,主要用于单相交流电路中,如居民家庭用电的配电变压器有时会采用单相变压器,尤其在负荷较为分散的农村地区应用较多。
  • 三相变压器:由三个铁芯柱和三个一次绕组、三个二次绕组组成,用于三相交流电路中。由于三相交流电在电力生产、传输和使用方面具有诸多优势,三相变压器在电力系统中得到了广泛应用,如发电厂的主变压器、变电站的配电变压器大多为三相变压器。
  1. 按冷却方式分类
  • 油浸式变压器:以变压器油作为冷却介质和绝缘介质。变压器运行时产生的热量通过铁芯和绕组传递给变压器油,热油通过自然对流或强迫循环的方式流经散热器,将热量散发到空气中,从而实现冷却。油浸式变压器具有散热性能好、绝缘性能优良、价格相对较低等优点,广泛应用于各级电力系统中。但它也存在体积较大、重量较重、需要定期检查变压器油的质量等缺点。
  • 干式变压器:以空气或其他气体(如 SF6 气体)作为冷却介质,绕组采用环氧树脂等绝缘材料浇注或浸渍。干式变压器具有体积小、重量轻、防火性能好、维护方便、适用于室内安装等优点,常用于城市高层建筑、地铁、机场、医院等对防火要求较高的场所。不过,干式变压器的散热性能相对较差,损耗相对较大,价格也较高。

二、电力变压器的工作原理与结构组成

(一)工作原理

电力变压器的工作原理基于电磁感应定律,具体可分为电磁感应、电压变换、电流变换和阻抗变换四个方面:

  1. 电磁感应

当一次绕组接入交流电源时,在一次绕组中会产生交变电流,该交变电流会在铁芯中产生交变磁通。由于铁芯具有良好的导磁性能,磁通主要集中在铁芯磁路中。根据电磁感应定律,穿过二次绕组的交变磁通会在二次绕组中感应出交变电动势,其大小与磁通的变化率、二次绕组的匝数成正比。

  1. 电压变换

设一次绕组的匝数为 N1,二次绕组的匝数为 N2,一次绕组两端的电压为 U1,二次绕组两端的电压为 U2(不考虑绕组电阻和漏磁通的影响)。根据电磁感应定律,一次绕组和二次绕组的感应电动势分别为 E1 = 4.44fN1Φm,E2 = 4.44fN2Φm(其中 f 为电源频率,Φm 为铁芯中磁通的最大值)。由于在理想情况下,一次绕组的电压 U1 近似等于其感应电动势 E1,二次绕组的电压 U2 近似等于其感应电动势 E2,因此可得 U1/U2 = N1/N2,即变压器的电压比等于其匝数比。通过改变一次绕组和二次绕组的匝数比,就可以实现不同电压等级的转换。当 N1 > N2 时,U1 > U2,该变压器为降压变压器;当 N1 < N2 时,U1 < U2,该变压器为升压变压器。

  1. 电流变换

在理想变压器中,输入功率等于输出功率,即 P1 = P2。而功率 P = UIcosφ(其中 cosφ 为功率因数),在功率因数相同的情况下,U1I1 = U2I2。结合电压比与匝数比的关系 U1/U2 = N1/N2,可推出 I1/I2 = N2/N1,即变压器的电流比与匝数比成反比。这表明,在电压升高的同时,电流会降低,反之亦然,从而实现了电流的变换,满足不同负载对电流的需求。

  1. 阻抗变换

变压器还具有阻抗变换的功能。在电力系统中,为了使负载获得最大的功率,需要实现阻抗匹配。设二次侧负载的阻抗为 ZL,从一次侧看进去的等效阻抗为 Z1。根据等效电路分析,可得 Z1 = (N1/N2)²ZL,即等效阻抗与匝数比的平方成正比。通过选择合适的匝数比,可以将二次侧的负载阻抗变换为一次侧所需的等效阻抗,实现阻抗匹配,提高功率传输效率。

(二)结构组成

电力变压器的结构较为复杂,不同类型的变压器在结构上会有所差异,但基本组成部分大致相同,主要包括以下几个核心部分:

  1. 铁芯

铁芯是变压器的磁路部分,其主要作用是提供磁通通路,减少磁阻,降低磁滞损耗和涡流损耗。铁芯通常由高硅钢片叠装而成,硅钢片的厚度一般为 0.35mm 或 0.5mm,表面涂有绝缘漆,以减少涡流损耗。铁芯的结构形式主要有芯式和壳式两种。芯式铁芯的绕组套在铁芯柱上,结构简单,制造方便,散热性能好,广泛应用于电力变压器;壳式铁芯则是铁芯包围绕组,机械强度高,抗短路能力强,但制造工艺复杂,主要用于特种变压器。

  1. 绕组

绕组是变压器的电路部分,由绝缘导线(如铜线或铝线)绕制而成,分为一次绕组和二次绕组。一次绕组接入交流电源,二次绕组输出电能。绕组的绕制方式有多层圆筒式、连续式、纠结式等多种形式,具体采用哪种方式取决于变压器的容量、电压等级和性能要求。绕组的绝缘性能至关重要,它直接影响变压器的安全运行和使用寿命。绕组的绝缘包括导线自身的绝缘、绕组层间的绝缘、绕组与铁芯之间的绝缘以及绕组与油箱之间的绝缘等,通常采用绝缘纸、绝缘纸板、绝缘漆等绝缘材料。

  1. 油箱

油箱是油浸式变压器的外壳,主要作用是容纳变压器油,为铁芯和绕组提供密封的绝缘环境,并保护内部部件免受外界环境的影响。油箱通常由钢板焊接而成,其形状和尺寸根据变压器的容量和结构而定。油箱上还设有一些附件,如油位计(用于观察变压器油的油位)、温度计(用于测量变压器油的温度)、放油阀(用于排放变压器油)等。

  1. 绝缘套管

绝缘套管是变压器绕组与外部电路连接的部件,其主要作用是使绕组的引出线与油箱之间保持良好的绝缘,并将引出线引出油箱外部。绝缘套管通常由瓷质或环氧树脂等绝缘材料制成,内部设有导电杆,用于连接绕组引出线和外部导线。根据电压等级的不同,绝缘套管的结构和尺寸也有所不同,高压绝缘套管的结构更为复杂,绝缘性能要求更高。

  1. 冷却系统

冷却系统的作用是将变压器运行时产生的热量散发出去,维持变压器的正常工作温度。对于油浸式变压器,冷却系统主要包括散热器和冷却风扇(强迫风冷时)。变压器油吸收热量后温度升高,密度减小,通过自然对流上升至油箱顶部,然后流入散热器,在散热器中与空气进行热交换,温度降低后密度增大,再流回油箱底部,形成自然循环冷却。当变压器负荷较大、温升较高时,可启动冷却风扇,加速空气流动,提高散热效率,实现强迫风冷。对于干式变压器,冷却系统主要依靠空气的自然对流或强迫通风,有些干式变压器还会采用冷却风机进行强迫风冷。

  1. 保护装置

为了保障变压器的安全运行,防止故障扩大,变压器通常配备有多种保护装置,常见的保护装置包括:

  • 瓦斯保护:用于保护变压器内部故障,如绕组匝间短路、铁芯故障、油箱漏油等。当变压器内部发生故障时,会产生气体,瓦斯继电器感受到气体压力或油流速度的变化后,会发出报警信号或动作于跳闸,切断变压器的电源。
  • 差动保护:用于保护变压器绕组、套管及引出线的相间短路、单相接地短路等故障。它通过比较变压器一次侧和二次侧的电流差值来判断是否发生故障,当差值超过设定值时,差动保护动作,切断电源。
  • 过电流保护:用于保护变压器外部短路引起的过电流以及变压器过载。当变压器的电流超过额定电流一定倍数时,过电流保护会在设定的延时后动作,切断电源,防止变压器因过电流而损坏。
  • 温度保护:用于监测变压器的油温或绕组温度,当温度超过允许值时,发出报警信号或动作于跳闸,保护变压器的绝缘性能和使用寿命。

三、电力变压器的关键技术参数

电力变压器的技术参数是衡量其性能、规格和适用范围的重要指标,也是变压器设计、制造、选型和运行维护的重要依据。以下是电力变压器的一些关键技术参数:

(一)额定容量(Sn)

额定容量是指变压器在额定工作条件下(额定电压、额定电流、额定频率、规定的冷却方式和使用条件),能够长期连续输出的最大视在功率,单位为千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)。额定容量反映了变压器的带负载能力,是选择变压器的重要依据之一。在实际运行中,变压器的实际输出功率不应超过其额定容量,否则会导致变压器过热,加速绝缘老化,缩短使用寿命,甚至引发故障。

(二)额定电压(U1n、U2n)

额定电压包括一次绕组额定电压(U1n)和二次绕组额定电压(U2n)。一次绕组额定电压是指加在一次绕组上的额定电压值;二次绕组额定电压是指在一次绕组接入额定电压,二次绕组开路(空载)时,二次绕组两端的电压值,单位为千伏(kV)或伏特(V)。对于三相变压器,额定电压通常指的是线电压。变压器的额定电压应与所在电力系统的电压等级相匹配,以确保变压器能够正常运行并满足用户的电压需求。

(三)额定电流(I1n、I2n)

额定电流是指变压器在额定容量和额定电压下,一次绕组和二次绕组允许长期通过的最大电流,单位为安培(A)。对于三相变压器,额定电流指的是线电流。根据额定容量、额定电压和功率因数的关系,可以计算出额定电流,即 I1n = Sn / (√3 U1n),I2n = Sn / (√3 U2n)(对于三相变压器)。在运行过程中,变压器的实际电流不应超过额定电流,以免造成绕组过热。

(四)电压调整率(ΔU%)

电压调整率是指变压器在额定负载(额定电流、额定功率因数)下,二次绕组的额定电压与空载电压之差与空载电压的百分比,即 ΔU% = [(U20 – U2) / U20] × 100%(其中 U20 为二次绕组空载电压,U2 为二次绕组额定负载电压)。电压调整率反映了变压器在负载变化时,二次侧电压的稳定程度。电压调整率越小,说明变压器在负载变化时,二次侧电压的波动越小,供电质量越高。影响电压调整率的因素主要有绕组的电阻、漏抗以及负载的功率因数等。

(五)损耗(空载损耗、负载损耗)

变压器的损耗主要包括空载损耗和负载损耗,损耗的大小直接影响变压器的效率和运行成本。

  1. 空载损耗(P0):是指变压器一次绕组接入额定电压,二次绕组开路时所消耗的功率,也称为铁损。空载损耗主要由铁芯的磁滞损耗和涡流损耗组成,其大小与铁芯的材质、结构、硅钢片的厚度以及电源频率等因素有关,而与负载的大小无关。空载损耗是变压器在轻载或空载运行时的主要损耗。
  2. 负载损耗(Pk):是指变压器一次绕组和二次绕组均通过额定电流时所消耗的功率,也称为铜损。负载损耗主要由绕组导线的电阻损耗组成,其大小与绕组导线的材质(铜或铝)、截面积、长度以及电流的平方成正比,同时还与绕组的温度有关(电阻随温度升高而增大)。在实际运行中,负载损耗会随着负载电流的变化而变化。

(六)效率(η)

效率是指变压器的输出功率与输入功率的百分比,即 η = (P2 / P1) × 100%(其中 P2 为输出功率,P1 为输入功率)。变压器的效率反映了其能量转换的效率,效率越高,说明变压器在运行过程中的能量损耗越小,越经济。变压器的效率与负载率(实际负载容量与额定容量的比值)有关,通常在负载率为 50% – 75% 时,变压器的效率达到最高。影响变压器效率的主要因素是空载损耗和负载损耗,因此,降低空载损耗和负载损耗是提高变压器效率的关键。

(七)绝缘水平

绝缘水平是指变压器能够承受的绝缘强度,通常用额定绝缘水平来表示,包括雷电冲击绝缘水平和操作冲击绝缘水平(对于高压变压器)以及工频耐压绝缘水平。绝缘水平是保障变压器安全运行的重要指标,它决定了变压器能够承受的过电压程度。变压器的绝缘水平应根据其所在电力系统的过电压水平和运行条件来确定,绝缘水平不足会导致变压器绝缘击穿,引发严重故障。

(八)连接组别

连接组别是指变压器一次绕组和二次绕组的连接方式以及它们之间的相位关系,通常用时钟表示法来表示。常见的连接组别有 Yyn0、Dyn11、Yd11 等。连接组别不仅影响变压器二次侧的电压相位,还会影响变压器的并联运行条件。在变压器并联运行时,必须保证各台变压器的连接组别相同,否则会在变压器绕组之间产生巨大的环流,导致变压器损坏。

四、电力变压器的选型与安装要点

(一)选型要点

电力变压器的选型是一项重要的技术工作,选型是否合理直接关系到电力系统的安全、可靠运行以及投资成本和运行成本。在选型过程中,需要综合考虑以下几个方面的因素:

  1. 负载需求分析

首先,需要对变压器所带负载的性质、容量、电压等级、功率因数以及负载的发展趋势进行详细分析。明确负载的类型,如是动力负载还是照明负载,是线性负载还是非线性负载(如含有变频器、整流设备的负载);确定负载的总容量,并考虑一定的备用容量(通常备用容量为 10% – 20%),以满足未来负载增长的需求;明确负载所需的电压等级,确保变压器的二次侧电压能够满足负载的要求;了解负载的功率因数,对于功率因数较低的负载,可能需要考虑在变压器低压侧配置无功补偿装置,以提高功率因数,降低变压器的损耗。

  1. 电压等级匹配

变压器的一次侧电压应与所在电力系统的供电电压等级相匹配,二次侧电压应与负载所需的电压等级相匹配。在选择电压等级时,还需要考虑输电距离和电压损耗,对于远距离输电,应选择较高的电压等级,以减少输电线路的电压损耗和电能损耗。同时,还需要考虑变压器的电压调整率,确保在负载变化时,二次侧电压能够保持在允许的范围内。

  1. 冷却方式选择

冷却方式的选择应根据变压器的容量、安装环境、运行条件以及当地的气候条件等因素来确定。油浸式变压器散热性能好,价格相对较低,适用于户外安装或对防火要求不高的场所;干式变压器防火性能好,维护方便,适用于室内安装,如城市高层建筑、地铁、医院、商场等对防火要求较高的场所。对于大容量变压器,可能需要采用强迫冷却方式(如强迫油循环风冷、强迫油循环水冷),以提高散热效率,满足变压器的散热需求。

  1. 容量选择

变压器的容量应根据负载的总容量和备用容量来确定,同时还需要考虑变压器的效率和负载率。变压器的容量不宜过大或过小,容量过大不仅会增加投资成本,还会导致变压器长期处于轻载运行状态,效率降低,空载损耗占比增大;容量过小则无法满足负载的需求,会导致变压器长期过载运行,加速绝缘老化,缩短使用寿命,甚至引发故障。在选择容量时,应进行详细的负荷计算,确保变压器的容量能够满足当前和未来一段时间内的负载需求,并使变压器运行在经济负载率范围内。

  1. 环境条件适应

变压器的安装环境条件对其运行性能和使用寿命有重要影响,因此在选型时需要充分考虑环境条件。如在高海拔地区,由于空气稀薄,绝缘强度降低,散热性能变差,应选择适用于高海拔地区的变压器,或对变压器的绝缘水平和冷却系统进行特殊设计;在污秽严重的地区(如化工厂、水泥厂附近),应选择防污秽性能好的绝缘套管,或采取相应的防污秽措施;在寒冷地区,应选择具有良好低温性能的变压器油,防止变压器油在低温下凝固;在湿热地区,应加强变压器的防潮、防凝露措施,防止绝缘受潮损坏。

  1. 品牌与质量选择

变压器的品牌和质量直接关系到其运行可靠性和使用寿命,因此在选型时应选择知名度高、信誉好、生产技术先进、质量控制严格的厂家生产的产品。同时,还应查看产品的相关认证证书(如国家强制性产品认证证书、型式试验报告等),确保产品符合国家相关标准和技术要求。此外,还应考虑厂家的售后服务能力,选择售后服务完善、响应及时的厂家,以便在变压器出现故障时能够及时得到维修和服务。

(二)安装要点

电力变压器的安装质量是保障其安全、可靠运行的重要环节,安装过程必须严格按照相关的国家标准、行业标准和产品说明书的要求进行。以下是电力变压器安装的一些关键要点:

  1. 安装场地准备

安装场地的选择和准备应符合以下要求:

  • 安装场地应选择在地势较高、干燥、通风良好、远离易燃易爆物品和腐蚀性气体的地方,同时应便于变压器的运输、安装和维护。
  • 对于户外安装的油浸式变压器,场地应平整,周围应设置围栏或围墙,围栏或围墙的高度应符合安全要求(通常不低于 1.7m),并设置明显的警示标志。场地内还应设置排水设施,防止雨水积聚。
  • 对于室内安装的干式变压器,安装场所应具有良好的通风条件,室内温度应控制在规定的范围内(通常为 – 5℃ – 40℃),相对湿度不应超过 80%(无凝露)。安装场所的地面应平整、坚实,能够承受变压器的重量。
  • 安装场地的基础应根据变压器的重量和尺寸进行设计和施工,基础的强度和稳定性应满足要求。基础通常采用混凝土基础,基础的顶面应水平,误差不应超过规定值(通常为每米不超过 5mm)。
  1. 设备运输与就位
  • 变压器的运输应选择合适的运输工具和运输路线,运输过程中应采取有效的固定和防震措施,防止变压器在运输过程中受到损坏。对于大型变压器,还需要制定专门的运输方案,并报相关部门批准。
  • 变压器运抵安装场地后,应进行外观检查,检查变压器的外壳是否有损坏、变形,绝缘套管是否完好,附件是否齐全。同时,还应检查变压器的油位(对于油浸式变压器)、绝缘电阻等参数,确认变压器的性能完好。
  • 变压器的就位应使用合适的起重设备,起重设备的额定起重量应大于变压器的重量。就位过程中应缓慢、平稳,避免碰撞和冲击。变压器就位后,应调整其水平位置,使变压器的中心线与基础的中心线重合,水平误差应符合规定要求。
  1. 附件安装
  • 绝缘套管安装:绝缘套管的安装应在变压器就位后进行。安装前应检查绝缘套管的外观质量和绝缘性能,清理绝缘套管的法兰面和密封槽。安装时应均匀拧紧法兰螺栓,确保密封良好,防止漏油(对于油浸式变压器)。绝缘套管安装完毕后,应进行绝缘电阻测试和工频耐压试验,确保其绝缘性能符合要求。
  • 冷却系统安装:对于油浸式变压器的散热器,安装前应检查散热器的外观质量,清理散热器的内部和外部。安装时应按照产品说明书的要求进行连接,确保连接牢固、密封良好。散热器安装完毕后,应进行压力试验,检查是否有渗漏现象。对于强迫冷却系统(如冷却风扇、油泵),安装时应确保电机转向正确,运行平稳,无异常噪音。
  • 保护装置安装:瓦斯继电器、压力释放阀、温度计等保护装置的安装应符合产品说明书的要求。瓦斯继电器应水平安装,其连接管路应畅通,阀门应处于打开状态。压力释放阀的安装方向应正确,确保在变压器内部压力过高时能够及时释放压力。温度计的安装位置应准确,能够真实反映变压器的油温或绕组温度。
  • 接地装置安装:变压器的外壳、铁芯、绕组中性点等都应进行可靠接地。接地装置的接地电阻应符合规定要求(通常不大于 4Ω)。接地体的埋设深度、数量和布置应根据土壤的电阻率和接地电阻的要求进行设计和施工。接地连线应采用铜导线或镀锌扁钢,连接应牢固、可靠,接触良好。
  1. 注油与排气(油浸式变压器)
  • 对于油浸式变压器,在附件安装完毕后,需要进行注油。注油前应检查变压器油的质量,确保其符合相关标准的要求。注油时应采用真空注油方式(对于大型变压器或电压等级较高的变压器),以排除变压器内部的空气和水分,提高绝缘性能。注油速度应缓慢,避免产生气泡。
  • 注油过程中,应不断排除变压器内部的空气,可通过打开变压器顶部的排气阀、绝缘套管的排气孔等方式进行排气。排气应彻底,直至排出的油中无气泡为止。注油完毕后,应检查油位,油位应符合产品说明书的要求,通常在环境温度下,油位应位于油位计的 1/4 – 3/4 之间。
  1. 试验与验收
  • 变压器安装完毕后,应进行一系列的试验,以检验变压器的安装质量和性能是否符合要求。常见的试验项目包括:绝缘电阻测试、直流电阻测试、变比测试、接线组别测试、空载试验、负载试验、工频耐压试验、感应耐压试验等。各项试验的结果应符合相关标准和产品说明书的要求。
  • 试验合格后,应对变压器进行全面的验收。验收内容包括:安装质量检查(如设备就位、附件安装、接地装置等是否符合要求)、试验报告审查、产品合格证和技术文件审查等。验收合格后,方可投入试运行。
  • 试运行期间,应密切监测变压器的运行参数,如油温、油位、电流、电压、声音等,检查是否有异常现象。试运行时间通常为 24 小时 – 72 小时,试运行合格后,变压器方可正式投入运行。

五、电力变压器的运维管理与故障处理

(一)运维管理

电力变压器的运维管理是保障其长期安全、可靠运行的重要措施,通过定期的巡检、维护和检测,可以及时发现变压器存在的问题,采取相应的措施进行处理,防止故障的发生和扩大。以下是电力变压器运维管理的主要内容:

  1. 日常巡检

日常巡检是变压器运维管理的基础工作,巡检人员应按照规定的巡检周期(通常为每天一次或每周一次,具体根据变压器的重要程度和运行情况确定)对变压器进行巡检,主要检查以下内容:

  • 外观检查:检查变压器的外壳是否有损坏、变形、渗漏油现象(对于油浸式变压器);绝缘套管是否清洁、有无破损、裂纹、放电痕迹;散热器(对于油浸式变压器)或冷却风机(对于干式变压器)是否完好,有无堵塞、损坏现象;保护装置、测量仪表是否完好,指示是否正常。
  • 油位和油温检查(油浸式变压器):检查变压器油位计的油位是否正常,油位应在规定的范围内,若油位过低,应检查是否有渗漏油现象,并及时补充合格的变压器油;检查温度计指示的油温是否正常,油温不应超过规定的最高允许温度(通常为 85℃ – 95℃,具体根据变压器的型号和冷却方式确定)。
  • 声音检查:正常运行时,变压器发出的声音应是均匀的 “嗡嗡” 声。巡检人员应仔细倾听变压器的声音,若发现声音异常,如声音增大、不均匀、出现 “噼啪” 声或 “咕嘟” 声等,应及时查明原因,采取相应的措施。
  • 接地装置检查:检查变压器的接地装置是否完好,接地连线是否牢固、可靠,有无锈蚀、断裂现象;接地电阻是否符合规定要求,定期(通常为每年一次)进行接地电阻测试。
  • 负载电流和电压检查:通过测量仪表检查变压器的一次侧和二次侧电流、电压是否正常,负载电流不应超过额定电流,电压应在允许的波动范围内。同时,检查功率因数是否正常,若功率因数过低,应及时采取无功补偿措施。
  1. 定期维护

定期维护是根据变压器的运行情况和相关标准的要求,定期对变压器进行的维护工作,通常包括以下内容:

  • 清洁维护:定期(通常为每季度或每半年一次)对变压器的外壳、绝缘套管、散热器等进行清洁,清除表面的灰尘、污垢和杂物,以提高散热性能和绝缘性能。对于污秽严重的地区,应增加清洁次数,并采用合适的清洁方法(如用高压水枪冲洗或用抹布擦拭)。
  • 油质检测与处理(油浸式变压器):定期(通常为每半年或每年一次)对变压器油进行取样检测,检测项目包括油的外观、水分、酸值、击穿电压、介损等。根据检测结果,对变压器油进行相应的处理,如过滤、干燥、再生或更换。若变压器油的质量下降,会影响变压器的绝缘性能和散热性能,甚至导致故障。
  • 绝缘电阻测试:定期(通常为每半年或每年一次)对变压器的绝缘电阻进行测试,包括一次绕组对二次绕组及地、二次绕组对一次绕组及地的绝缘电阻。测试结果应与历史数据进行比较,若发现绝缘电阻明显下降,应查明原因,采取相应的措施,如干燥处理。
  • 冷却系统维护:对于油浸式变压器的散热器,定期检查散热器的散热片是否有堵塞、腐蚀现象,若有应及时清理或更换;检查冷却风扇、油泵(若有)的运行情况,定期(通常为每季度一次)进行试运行,确保其运行正常。对于干式变压器的冷却风机,定期检查风机的运行情况,清理风机内部的灰尘和杂物,确保风机散热良好。
  • 保护装置校验:定期(通常为每年一次)对变压器的保护装置(如瓦斯保护、差动保护、过电流保护、温度保护等)进行校验,调整保护装置的整定值,确保保护装置动作准确、可靠。校验工作应由专业的试验人员进行,并出具校验报告。
  1. 状态监测

随着电力系统自动化水平的提高,状态监测技术在变压器运维管理中得到了广泛应用。通过状态监测,可以实时或定期获取变压器的运行状态信息,及时发现变压器的潜在故障,为运维决策提供依据。常见的变压器状态监测项目包括:

  • 油中溶解气体在线监测:通过在线监测装置实时监测变压器油中溶解的气体(如氢气、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等)的含量和增长率。当变压器内部发生故障时,会产生特征性的气体,通过分析这些气体的含量和变化趋势,可以判断变压器内部是否存在故障以及故障的类型和严重程度。
  • 局部放电在线监测:局部放电是变压器绝缘老化和故障的重要征兆,通过在线监测装置实时监测变压器内部的局部放电信号,分析局部放电的强度、次数和位置,可以及时发现变压器绝缘存在的缺陷,评估绝缘的老化程度。
  • 绕组温度在线监测:通过埋设在变压器绕组内部的温度传感器,实时监测绕组的温度,掌握绕组的发热情况。绕组温度是反映变压器运行状态的重要参数,过高的绕组温度会加速绝缘老化,缩短变压器的使用寿命。
  • 油温和油位在线监测:通过在线监测装置实时监测变压器的油温

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