油田35 kV变电所单台主变压器特性及故障分析

2018-01-26孙婷

通信电源技术 2018年2期

孙婷

（中国石油集团电能有限公司供电公司变压器检修工区，黑龙江大庆 163000）

0 引言

35 kV变压器是电压变换、电能控制的主要场所。近几年，随着经济的发展，我国油田不断建设该变电所。由于维修费用较高，深入了解油田变电所的基本特性，成为当前的重点任务。因此，需针对特性加强日常维护，深入研究其设计发展方向，以确保变电所正常运行。

1 油田35kV变电所单台主变压器特性

通常情况下，各35 kV/10 kV变电所都会有2台或2台以上的高压电动机，额定电压常为6 kV。当电动机的启动电流较大时，会导致主变压器过流保护或发生负荷变化。因此，通常为了避免发生此现象，并使主变压器在检修过程中方便转移负荷，会采取单母分段的主接线方式，即2台双绕组变压器并列运行。随着生产的需要，这种运行方式逐渐被取代，变电所不再带动电动机，考虑只投运1台主变压器。电网运行过程中会受到多种因素的干扰，使得电压谐波增加，损耗随之增加。同时，谐波电流也会增加负载损耗，二者的最终结果是使变压器温度升高。因此，为了提升变压器运行的可靠性，当前在设计绕组热点温度时，会留有较大的空间[1]。通常采用相互负载法进行试验，确定变压器在运行时的额定温度值，也可以获取各项相关发热时间的值。当得到相关数据后，可通过检测器件保证设备的正常运行。同时，在正常运行的情况下，干式变压器的使用寿命与绕组的绝缘热点温度变化有很大关系，而热点寿命便是变压器的使用年限。因此，若想使变压器的使用年限达到最大，应继续深入研究热点温度，寻找有效的方法使得系统降温。在绕组设计上，应根据实际情况，按照实际需要，适当增加散热面积，将不同直径的气道交错放置，使得绕组有足够的通风散热空间，使得热电温度的升高值与平均温度升高状态相差无几。

2 油田35kV变电所主变压器故障及分析

2.1 瓦斯保护动作事故

当轻发生瓦斯保护动作时，主控室的事故信号喇叭会响起，且轻瓦斯动作信号牌会发出亮光。其中，可能发生的原因有气体继电器内有气体聚积、油位过低等。当发生此事故时，首先应检查信号是否错误发出，以及变压器内的负荷、温度、油位以及油色是否发生异常状况。若油位过低，则应适当填油；若发生漏油情况且较为严重，则应停止运行变为主变。若瓦斯继电器内产生气体，则应针对气体收集样本，确定其基本成分。若为无色无味气体且不可燃烧，则为空气，消除后便可以继续运行；若气体可燃，则需停运，继续检查。轻瓦斯若发生保护动作后，应加强警惕，勤加巡查变压器是否发生状况。

当重瓦斯发生保护动作时，会自动跳闸，且主控室的事故信号喇叭响起，同时掉闸未复归的重瓦斯动作信号光字牌会亮起。重瓦斯发生故障的主要原因是变压器内部的故障，如相间短路、单相接地短路或单相匝间短路等。同时，外分接的开关接触不稳定、变压器附近发生了穿越性的短路等，也可能引起重瓦斯发生保护动作。因此，需彻底检查，逐一排查。当重瓦斯发生保护动作后，基本处理流程与轻瓦斯类似，需对事故变压器的周围情况进行排查。但是，它也应按电力设备预防性试验规程测试绝缘电阻、直流电阻等器件，并检查二次回路，以免保护动作错误开启。必要时，只能返厂维修。一旦发生重瓦斯动作，必须彻底排除故障，否则不可投入运行使用[2]。

2.2 主变差动保护动作

差动保护动作主要是用来保护变压器的相间短路、变压器绕组内部包括其引出的各种相间短路、变压器单相匝间短路等。同时，它能够保护主变各侧差动电流互感器之间的电气部分。发生差动保护时，会发生跳闸现象，主控室事故的信号喇叭会响起，掉闸未复归的牌会变亮，差动继电器的记忆灯也会随之亮起。事故发生后，主要检查三方面。第一，检查变压器本体、压力释放器、差动保护区的内瓷瓶以及引线等相关设备是否发生异常，或是否存在明显缺陷。第二，检查直流回路的两点是否与地面相接，电流互感器的二次回路是否为正常状态。当上述故障排除后，试探变压器是否可以继续运行。若仍旧存在故障，便检查差动保护区内部设备是否发生故障。当继电保护以及二次回路都未发生故障时，基本可以判定是主变压器内部故障问题。此时，应停运等待检修，直到完全排除故障后，方可继续运行。差动保护以及重瓦斯保护动作同时发生时，会致使变压器跳闸，必须检查内部设备并试验，否则不可投入运行，以免发生危险。

2.3 铁芯多点接地

检测方法如下。第一，测量铁芯外接地线是否产生电流；第二，分析气体色谱；第三，通过可燃气体存在与否鉴定故障。对铁芯地接的原因主要是在变压器安装过程中，强油管路中存在些许焊渣。当变电器投入运行后，焊渣会随油流到变压器内部，因此形成故障。此外，变压器出厂时，会在铁芯上部安装固定钉，以免变压器机身发生位移。但是，在其投入运行后，定位钉未能翻转过来，便形成了铁芯接地的故障。由发生原因可知，若发生故障，应首先考虑其中是否残留焊渣，并检查固定钉的位置是否正确。

2.4 树枝状放电

变压器外部的高压线圈常采取两层2 mm的纸板做成围屏，在围屏与线圈之间又常常留有约30 mm的油间隙。为了保证此段距离不发生改变，常在高压线圈的适当位置放置长垫块，以此支撑。但是，在中部的垫块常常位于线圈引线处，也是高度集中电场的地方，因此常会发生放电现象。久而久之，放电范围扩大，便出现了树枝状的放电现象，由此将造成线圈的闸间短路。因此，树枝状放电故障并不是瞬间造成的，而是由于时间的累积，逐渐形成了这种放电方式。针对故障原因，常采取油色谱进行分析与鉴别，进而排除故障。

3 油田35kV变电所单台主变压器设计发展方向

随着油田产能的飞速发展，我国35 kV变电站在油田中的修建越来越多。因此，需要考虑其设计发展方向。不仅要考虑电网本身的建设，也应考虑周边的环境问题、协调等。

第一，节约用地。在满足油田变电站使用功能的前提下，应使变电站所占面积最小，且与环境的适应能力最强。

第二，生态化。经济飞速发展的同时，应更加深刻地认识到与大自然和谐共处的必要性。由于电力设施的特殊性，它的外观设计显得尤为重要。

第三，高科技。如今，双变单变压器运行技术尚未成熟，因此应投入更多的精力与财力，帮助油田变电站研究单台变压器运行技术。同时，应充分使用自动化工艺帮助单台变压器运行更加稳定，减少故障发生的可能。

第四，标准化。当前，国家电网对变电站设计推行了相关标准，不仅有效提升了设计质量，也缩短了设计周期。因此，油田35 kV变电所应根据国家相关规定，严格设计。通过变电站典型的设计方式，不但可以统一设备类型，也能够规范管理，降低故障的发生几率，提高设备运行性能，为油田带来更高的经济收益。即便发生故障，也能够根据已有经验缩短维修时间，帮助检修人员及时排除故障。