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延长变压器使用寿命的技术诀窍

在额定电压和额定负载下能长期正常运行的时间,称为变压器的使用寿命。制造变压器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料一般能耐较高温度而不损坏,但绝缘材料在温度超过某一定值后会很快老化损坏,所以温度是影响变压器使用寿命的主要因素之一。变压器的寿命在一定意义上可以说就是绝缘材料的寿命。

1、降低温度将会延长变压器的使用寿命

变压器在额定电压和额定负载下能长期正常运行的时间,称为变压器的使用寿命。制造变压器的材料有金属材料和绝缘材料两大类。金属材料一般能耐较高温度而不损坏,但绝缘材料在温度超过某一定值后会很快老化损坏,所以温度是影响变压器使用寿命的主要因素之一。变压器的寿命在一定意义上可以说就是绝缘材料的寿命。

绝缘材料长期在电场和高温作用下,逐渐失去原有的机械性能和绝缘性能的现象,称为老化。老化速度主要取决于下列因素:

(1)绝缘所处的温度。

(2)绝缘材料的含潮率。

(3)对于油浸式变压器,还要考虑油内所溶解的氧气。

以上三个因素决定着变压器的使用寿命。实践和研究表明,假如绕组能连续维持95℃温度,可以保证变压用具有20年的使用寿命。根据温度与寿命的关系,还可引出一个8℃定则:以上述温度下的寿命为基础,绕组温度每升高8℃,变压器的使用寿命就缩短1/2。

我国电力变压器,大部分采用油纸绝缘即A级绝缘。对于A级绝缘的变压器,在正常运行中,当周围空气温度为40℃时,变压器绕组的极限工作温度为105℃。

实践和研究表明,如果绕组能连续维持95℃温度,可以保证变压器具有20年的使用寿命。

据有关资料和实践证明:

变压器绝缘工作温度在95℃时,变压器使用寿命为20年。

变压器绝缘工作温度在105℃,变压器使用寿命为7年。

变压器绝缘工作温度在120℃时,变压器使用寿命为2年。

变压器内部的绝缘温度在电压基本一定的前提下,主要与负荷电流大小有关,即负荷电流大,绝缘温度则高,反之负荷电流小,绝缘温度低。

变压器在运行中过负荷或夏季带额定负荷运行时,内部绝缘处在高温下运行,变压器的寿命损失将加快。若变压器处于轻负荷或冬季带额定负荷运行时,其内部绝缘在低温下运行,变压器寿命损失则可减缓。因此为了使变压器负荷能力在全年得到充分利用又不影响变压器正常使用寿命,每个月负荷可适当调整。

2、注意电压过高加速变压器的老化

比如规程规定运行中的变压器的电压不得超过额定电压的5%。电压过高会使变压器铁芯的激磁电流增大,有时会使铁芯饱和,产生谐波磁通,进而使铁芯的损耗增大并使铁芯过热。过高的电压还会加速变压器的老化,缩短变压器的使用寿命,所以运行中变压器的电压不能过高。

当绝缘材料老化到一定程度时,在运行震动和电动力的作用下,造成绝缘材料破裂,易发生电气击穿的故障,导致变压器使用寿命减少。

3、调整变压器负荷,使变压器达到理想的使用年限

变压器内部的绝缘温度在电压基本一定的前提下,主要与负荷电流大小有关,即负荷电流大,绝缘温度则高,反之负荷电流小绝缘温度低。

变压器在运行中过负荷或夏季带额定负荷运行时,内部绝缘处在高温下运行,变压器的寿命损失将加快。若变压器处于轻负荷或冬季带额定负荷运行时,其内部绝缘在低温下运行,变压器寿命损失则可减缓。因此为了使变压器负荷能力在全年得到充分利用又不影响变压器正常使用寿命,每个月负荷可适当调整。

4、良好的维护将有助于变压器获得最大的使用寿命

大家都知道变压器一旦发生事故,不仅修理费用以及停工期的花费巨大,重绕线圈或重造一台大型的电力变压器更需要6到12个月的时间。因而,一个良好维护制度将有助于变压器获得最大的使用寿命。

5、良好的维护制度三个重点

1)安装及运行

A确保负荷在变压器的设计允许范围之内。在油冷变压器中需要仔细地监视顶层油温。

B变压器的安装地点应与其设计和建造的标准相适应。若置于户外,确定该变压器适于户外运行。

C保护变压器不受雷击及外部损坏危险。

2)对油的检验变压器油的介电强度随着其中水分的增加而急剧下降。油中万分之一的水分就可使其介电强度降低近一半。除小型配电变压器外所有变压器的油样应经常作击穿试验,以确保正确地检测水分并通过过滤将其去除。

应进行油中故障气体的分析。应用变压器油中8种故障气体在线监测仪,连续测定随着变压器中故障的发展而溶解于油中气体的含量,通过对气体类别及含量的分析则可确定故障的类型。每年都应作油的物理性能试验以确定其绝缘性能,试验包括介质的击穿强度、酸度、界面张力等等。

3)经常维护A.保持瓷套管及绝缘子的清洁。

B.在油冷却系统中,检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。

C.保证电气连接的紧固可靠。

D.定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。

F.每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。

G.每年检验避雷器接地。而引线应尽可能短。旱季应检测接地电阻,其值不应超过5Ω。

H.应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上。目前市场上有多种在线检测系统,供应商将不同的探测器与传感器加以组装,并将其与数据采集装置相连,同时提供了通过调制解调器实现远距离通讯的功能。

6、农村配电变压器使用寿命的提高

农村配电变压器,大都安装在露天环境中,运行中的天气、温度、湿度和用电负荷变化都会直接影响到变压器的正常运行和使用寿命。为此,加强对台区配电变压器运行中的监视,随时掌控情况,有效地进行日常维护,是非常必要的。

1)做好投运前的检测工作

①带负荷分、合开关三次,不得误动。

②用试验按钮试验三次,应正确动作。

③用试验电阻接地试验三次,应正确动作。

2)合理配置高、低压熔断件

①容量在100kVA以上的变压器要配置(1.5~2.0)额定电流的熔断件。

②容量在100kVA以下的变压器要配置(2.0~3.0)额定电流的熔断件。

③低压侧熔断件应按额定电流稍大一点选择。

3)不私自调节分接开关

由于冬夏两季的用电负荷差异大,电压的高低变化大。因而有些农村和企业的电工不经电力修试部门试验调整而私自调节分接开关,造成配变分接开关不到位,接触不良而烧毁。对于10kV配变低压侧电压误差应在+7%~-10%范围之内,一般不允许调节分接开关。调节分接开关时,要由修试技术人员试验调整调节。

4)避免在配电变压器上安装低压计量箱

应逐渐撤除配电变压器台区上安装的低压计量箱,尽可能改为室内安装,由于长时间运行,计量箱玻璃损坏或配电变压器低压桩头损坏不能及时进行更换,致使因雨水等原因烧坏电能表引起配电变压器受损。

5)监视负荷电流

变压器投运后,特别在满负荷和过负荷状态下,要加强负荷电流的监视。配电箱中装有电流表的,可直接观察,没有电流表的,可用钳形电流表测量。检测三相电流是否平衡,是否超过额定电流。若超过,折算出过负荷百分数,按超过负荷的百分比,确定过负荷允许运行的时间(可在变压器运行规程中查得)。如果长时间过负荷运行,将影响变压器的使用寿命和增大损耗,可考虑再装一台同型号、同容量的变压器并列运行。三相负荷电流尽可能调整平衡。若三相电流相差很大,造成三相电压也不平衡,会造成中性点位移,使中性线带电,剩余电流动作保护器投运不上,导致电动机、家用电器外壳带电,给人身安全造成威胁。同时,如果三相电压不平衡,三相负荷电流产生零序电流分量,会在变压器铁心中产生零序磁通,二次侧产生零序电压,不仅负荷侧中性点位移,同时零序磁通产生较大的铁损,加剧温升,降低变压器效率和使用寿命。所以,规程规定配电变压器的中性线电流不得超过低压侧额定电流的25%。在高峰期来临时用钳型电流表对每台配变负荷情况进行测量,合理调整负荷,避免配变三相不平衡运行。

6)监视变压器温度

变压器在运行中,特别在满负荷和过负荷运行时,要密切监视变压器的温度。变压器的温度,一般反映在变压器的上层油温,这和环境温度、过负荷运行时间有密切的关系。变压器的温度,直接关系到变压器的使用寿命。按规程要求,上层油温不允许超过95℃,并且不宜经常超过85℃运行。因为温度增加85℃,氧化速度增加一倍。所以,变压器长期在高温下运行,会加速油质劣化,造成绝缘下降而损坏变压器。变压器长期超过额定值运行,其寿命减少一半。因此,变压器在运行中,特别在环境温度高、满负荷或过负荷状态运行时,应密切监视其温度,必要时采取降负荷或吹风等措施强制降温。当实际使用负荷超过变压器额定容量时,应考虑更换大容量配电变压器或并列一台同型号同容量变压器。在负荷和环境温度不高的情况下,变压器温度过高,并且继续上升,说明内部有短路故障,应立即退出运行检修。

7、监视油位变化

变压器的油位与运行温度和环境温度有关。而运行温度则又与负荷大小有关。一般变压器的油位在-30~30℃范围内变化,如果在与以往相同的负荷和环境温度下,油位上升超过指示的最高位置并继续上升,同时变压器的声音出现异常,三相电流、电压不平衡,说明变压器内部有局部短路故障。这时应停止运行,进行吊心检查,故障排除后方可投入运行。

8、监听变压器的声响

声音是反映变压器运行正常与否的一个主要表现。运行中的变压器,随负荷的增大和输入电压的升高,其声音都会增大,要和以往运行情况进行比较,若在同等情况下声音增大,要结合观察三相负荷电流、电压是否平衡、升高,油位、油温是否上升。如果油温、油位变化不大且稳定,三相电流增大且较平衡,三相电压平衡且略有下降,说明因负荷增大引起。若三相电流较平衡并略有下降,三相电压明显升高,超过额定值很多,说明因系统电压过高引起。若声音时大时小,声音大时两相电流同时升高,两相电压同时下降,而且时间长短不定,说明二次侧有单相大负荷断续启动使用,如电焊机等,要摸清情况,以便掌握。如果声音异常大,三相负荷电流、电压极不平衡,且持续不停,可能是低压线路间接短路或断路后接地引起。这种情况可断开负荷总开关进行鉴别,如果断开总开关变压器声音恢复正常,说明低压线路有故障。如果断开负荷开关声音仍无变化,且一相电压较低,说明变压器内部一次侧或二次侧绕组有局部短路。若一相电压接近于零,说明一次侧缺相,检查高压侧跌落式熔断器这一相是否熔体熔断或接触不良。如果熔断器正常,系统供电线路也正常,有可能是变压器内一次侧或二次侧导电杆与绕组接头烧断,可用万用表欧姆挡检测,确认是内部故障后,作吊心处理。

9、监视恶劣天气时配电变压器的运行状况

露天安装的变压器,在恶劣天气中,会出现平时不易发现的问题,应观察一、二次侧引线是否松动,放电;接头是否因松动而发热;绝缘套管、避雷器是否有裂纹,见水后是否拉弧,闪络放电;高、低压线路上、变压器台架上有无搭挂杂物。问题严重影响运行时,应及时停电处理。冬季油位下降,油标无显示时应及时将油添加到油位线。在每年的雷雨季节来临之前,应把所有配电变压器上的避雷器送往修试部门进行检测,试验合格后及时安装。

10、定期检测配电变压器的接地线和接地电阻

配电变压器的接地,是把避雷器、变压器外壳、中性线连接在一起接地的。也就是把工作接地、保护接地、防雷接地连接在一起接地。如果各连接点接触不良,接地线断裂或接地电阻过大,接地就失去作用,这就会对设备和人身安全造成威胁。剩余电流动作保护器也失去作用,对用户生命财产构成威胁。因此,定期检查接地线的连接,对接地体进行测试是非常必要的。定期清理配电变压器套管表面的污垢:检查套管有无闪络痕迹,接地是否良好,接地所用的引线有无断股、脱焊、断裂现象。用兆欧表检测接地电阻不得大于4Ω,若电阻过大,应增加接地极,接地点土壤电阻率过大,就在接地体周围加降阻剂,以达到降低接地电阻的目的。

11、结语

配电变压器的运行好坏与管理是否到位密不可分。在工作中,只要管理人员勤看、勤测、勤听、勤护,就一定能有效地避免配电变压器烧毁事故的发生。

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