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摘要：电力供应水平影响着人们的生产生活，关系着社会能否如常运转。在我国电力需求不断提高的当下，500kV变电站因容量较大、具备良好的适用性，在电网中得到了大量运用，此情形下关注 500kV变电站主变压器的运行与维护，确保变压器安全稳定、高效服务于电网，成为电力企业不容忽视的任务。本文着眼 500kV变电站主变压器运行要求、梳理日常运维过程中常见故障，提出具有针对性的运维措施，旨在为 500kV变电站主变压器维护工作的开展提供参考，确保主变压器稳定、安全运行。
关键词：500kV变电站;主变压器;运行;维护
在我国电网事业快速发展的大背景下，500kV变电站主变压器在电网中的数量持续增加，满足了我国居民在生产、生活两方面的供电需求，极大促进经济发展。与此同时经济发展及国民用电需求又对供电可靠性提出了更高要求，無疑对变电站运行与维护带来了新的挑战。本文以南方某500kV变电站为例，针对其 3台 500kV主变压器运行要求、常见故障及运维措施进行探讨、分析，以加深对 500kV主变压器运维工作理解，夯实运维基础，助力电网安全。
1.500kV变电站主变压器的运行要求
500kV变电站主变压器的运行要求主要有三点：第一点，主变压器的运行对运行温度及温升有着尤为严格的要求，这是因为变压器使用寿命取决于绝缘材料的温度，绝缘材料六度法则是指变压器用的电缆纸在80--140°C的范围内，温度每升高 6°C，绝缘寿命将减少一半。也就是说绝缘温度经常保持在 95°C时，使用年限为 20年;温度为 105°C，约为 7年;温度为 120°C，仅为 2年。第二点，主变压器的运行对所载负荷有着严格的要求，变压器正常过负荷运行的依据是变压器绝缘等值老化原则。即变压器在一段时间内正常过负荷运行，其绝缘寿命损失大，在另一段时间内低负荷运行，其绝缘寿命损失小，两者绝缘寿命损失互补，保持变压器正常使用寿命不变。而当电力系统发生事故时，为了保证对重要用户连续供电，允许变压器短时间内过负荷运行，称为事故过负荷，此状态下变压器将加速老化，寿命降低，故在变压器运行过程中，应严格执行变压器厂家出具的过负荷能力表，确保变压器不至损坏。第三点，主变压器的运行对电源电压的变化要求较为严格，例如当加于变压器的电压高于额定值，变压器铁芯饱和，励磁电流将增大，铁芯会严重发热进而影响变压器使用寿命。同时，铁芯饱和，使电压波形畸变，将严重影响用户供电质量。故正常运行应将电源电压波动控制在变压器分接头限定电压的上下百分之五以内，目前国内多数 500kV主变压器均在低压侧配置有 AVC（自动电压无功控制系统），通过自动投退低压电容器、低压电抗器实现无功就地补偿，保障电压波动在合理范围。
2.500kV变电站主变压器常见故障
故障一：冷却系统运行异常，具体包括冷却风扇电机异响、扇叶卡涩、冷却器控制回路继电器老化、节点粘死、潜油泵异响或散热器阀门被异常关闭等。因#S1主变及#S2主变已分别运行 18年和 16年之久，迎峰度夏期间曾多次出现因控制回路异常、电机或潜油泵异响导致的部分冷却器停运故障，甚至出现多组同时停运导致不满足当时负荷、温度条件下散热需求，以致于紧急申请转移负荷的情况发生。根据运维部门关于冷却系统运行情况的专题分析会，确定以下措施：①、增加风扇电机备品采购，此类故障发生后，应短时完成电机整体更换。②、动态修编运维策略，冷却器电源及冷却器轮换试验由 1次/1月提升至 2次/1月，运维站点应制定冷却系统故障专项处置预案。③、正在进行的#S3主变扩建工程，冷却系统控制方式采用 PLC智能控制，避免因控制回路异常导致冷却器停运故障发生。
故障二：轻、重瓦斯动作，因 2010年#S1主变压器 B相遭遇雷击损坏，大修后进行滤油时，滤油机启停导致油流冲击重瓦斯动作，所幸当时变压器三侧处于检修状态未造成出口等后果。2018年#S1主变压器 C相本体端子箱雨水进入，导致二次回路短路轻瓦斯误发信号，气体继电器内检查未发现气体、本体油色谱分析也未见异常。在对雨水进行清理、端子排更换并箱体干燥后，轻瓦斯保护信号可以复归。轻、重瓦斯保护作为 500kV主变压器本体主保护，反映主变压器本体内部故障，运维过程应保持较高敏感性。目前南方电网公司昀新要求：轻瓦斯（包括本体及分接开关）报警后，应按照紧急缺陷处理流程，申请停电对相关主变压器进行检查及处置，在未停电情况下运维人员不得去变压器现场检查，严防由于突发故障造成人身伤亡事故的发生。
故障三：铁芯入地电流超标，2014年前后，#S1主变压器 A相铁芯入地电流有增大趋势，处于 130-270mA波动，对主变压器本体油进行色谱跟踪发现以 H2和 C2H2为主的总烃含量超过注意值（150uL/L），联合主变压器厂家分析，排除受潮原因，判断为悬浮游丝放电，导致铁芯间歇性绝缘电阻降低。原因分析：变压器带电运行时，绕组周围存在着交变的磁场，电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组间、低压绕组与铁芯间、铁芯与外壳间都存在寄生电容。带电绕组通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生悬浮电位，由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不同，因此悬浮电位也不同，当两点间的电位差达到能击穿其间的绝缘时，便产生局部放电，在两点电位相同时则停止放电，随后继续聚集电荷产生电位差再放电。局部放电的持续昀终可导致两电极间贯穿性地形成电弧放电，使变压器油分解产生相应气体。之后在厂家指导下，通过低压电容放电的形式对主变压器铁芯进行放电，将铁芯周围悬浮游丝烧断，恢复铁芯绝缘。
此外，还有油温、绕温表指示异常、油面过高导致压力释放阀渗油、高压套管导电部分发热等故障，在异常运行情况发生时对主变压器本体及各附件既要分系统、分设备区别对待，又要着眼于整体提出控制措施、确定具体运维事项。
3.500kV变电站主变压器维护措施
一、要做好 500kV主变压器日常巡维工作，巡维过程中应关注变化及异常发展趋势，对于油温、油位、气体含量等可视读数进行月度多维度分析，提前发现异常状态、提出针对性控制措施并做好应急处置工作，将极大减少主变压器非计划停运时间。同时应通过技术改造充分利用物联网、智能终端、在线监测等科技手段，辅助监测主变压器运行工况及实时状态，在智能监测系统中设置注意值并据此触发运维策略、巡视、数据采集周期动态调整，将设备情况及时反映在设备状态评价及检修计划中，直至异常、缺陷完成闭环管理。
二、做好 500kV主变压器全生命周期管理，可通过管理创新，落实设备主人制，将 500kV主变压器大修及日常维护责任传达到个人，细分到专业。大修前后由检修设备主人负责进行缺陷统计并展开专题分析，对多发、同类型、同设备缺陷提出控制措施及解决方案，在大修过程中查阅国家标准及行业技术规范要求，确保修理过程及工艺要求合格，做到“修必修好、试必试全”，维修结束应编制验收方案组织多专业协同验收，确保设备“无伤”投运。运维过程中应由运行设备主人开展日常巡维，对异常情况发起缺陷单并跟踪流程、督促消缺，如有必要可牵头组织多专业诊断，对设备状态关注度做到“始终如一”。
4.结论
综上，500kV变电站主变压器的运行与维护直接关系到其能否安全、高效地服务于电网。针对 500kV主变压器故障类型较多、影响范围较广等特点，快速准确识别故障点、提出控制措施并通过检修、应急处置等方式恢复主变压器运行尤为重要。运维过程做到“防控结合”，即做好日常巡视、维护工作，将异常情况早发现、早消除，同时科学制定检修计划，对主变压器“顽疾”进行集中整治，可有效维持主变压器安全运行状态，保障供电安全。
参考文献
[1]徐玄浩.220kV变电站主变压器运行维护要点分析[J].山东工业技术，2018（10）：162.
[2]付凯.对变电站主变压器运行及其维护的探讨[J].科技创新导报，2018，15（36）：19+21.
[3]刘明玉.变压器运行维护与故障解决方法[J].通信电源技术，2020，37（12）：277-279.
[4]张全元.变电运行现场技术问答[第三版]
关键词：500kV变电站;主变压器;运行;维护
在我国电网事业快速发展的大背景下，500kV变电站主变压器在电网中的数量持续增加，满足了我国居民在生产、生活两方面的供电需求，极大促进经济发展。与此同时经济发展及国民用电需求又对供电可靠性提出了更高要求，無疑对变电站运行与维护带来了新的挑战。本文以南方某500kV变电站为例，针对其 3台 500kV主变压器运行要求、常见故障及运维措施进行探讨、分析，以加深对 500kV主变压器运维工作理解，夯实运维基础，助力电网安全。
1.500kV变电站主变压器的运行要求
500kV变电站主变压器的运行要求主要有三点：第一点，主变压器的运行对运行温度及温升有着尤为严格的要求，这是因为变压器使用寿命取决于绝缘材料的温度，绝缘材料六度法则是指变压器用的电缆纸在80--140°C的范围内，温度每升高 6°C，绝缘寿命将减少一半。也就是说绝缘温度经常保持在 95°C时，使用年限为 20年;温度为 105°C，约为 7年;温度为 120°C，仅为 2年。第二点，主变压器的运行对所载负荷有着严格的要求，变压器正常过负荷运行的依据是变压器绝缘等值老化原则。即变压器在一段时间内正常过负荷运行，其绝缘寿命损失大，在另一段时间内低负荷运行，其绝缘寿命损失小，两者绝缘寿命损失互补，保持变压器正常使用寿命不变。而当电力系统发生事故时，为了保证对重要用户连续供电，允许变压器短时间内过负荷运行，称为事故过负荷，此状态下变压器将加速老化，寿命降低，故在变压器运行过程中，应严格执行变压器厂家出具的过负荷能力表，确保变压器不至损坏。第三点，主变压器的运行对电源电压的变化要求较为严格，例如当加于变压器的电压高于额定值，变压器铁芯饱和，励磁电流将增大，铁芯会严重发热进而影响变压器使用寿命。同时，铁芯饱和，使电压波形畸变，将严重影响用户供电质量。故正常运行应将电源电压波动控制在变压器分接头限定电压的上下百分之五以内，目前国内多数 500kV主变压器均在低压侧配置有 AVC（自动电压无功控制系统），通过自动投退低压电容器、低压电抗器实现无功就地补偿，保障电压波动在合理范围。
2.500kV变电站主变压器常见故障
故障一：冷却系统运行异常，具体包括冷却风扇电机异响、扇叶卡涩、冷却器控制回路继电器老化、节点粘死、潜油泵异响或散热器阀门被异常关闭等。因#S1主变及#S2主变已分别运行 18年和 16年之久，迎峰度夏期间曾多次出现因控制回路异常、电机或潜油泵异响导致的部分冷却器停运故障，甚至出现多组同时停运导致不满足当时负荷、温度条件下散热需求，以致于紧急申请转移负荷的情况发生。根据运维部门关于冷却系统运行情况的专题分析会，确定以下措施：①、增加风扇电机备品采购，此类故障发生后，应短时完成电机整体更换。②、动态修编运维策略，冷却器电源及冷却器轮换试验由 1次/1月提升至 2次/1月，运维站点应制定冷却系统故障专项处置预案。③、正在进行的#S3主变扩建工程，冷却系统控制方式采用 PLC智能控制，避免因控制回路异常导致冷却器停运故障发生。
故障二：轻、重瓦斯动作，因 2010年#S1主变压器 B相遭遇雷击损坏，大修后进行滤油时，滤油机启停导致油流冲击重瓦斯动作，所幸当时变压器三侧处于检修状态未造成出口等后果。2018年#S1主变压器 C相本体端子箱雨水进入，导致二次回路短路轻瓦斯误发信号，气体继电器内检查未发现气体、本体油色谱分析也未见异常。在对雨水进行清理、端子排更换并箱体干燥后，轻瓦斯保护信号可以复归。轻、重瓦斯保护作为 500kV主变压器本体主保护，反映主变压器本体内部故障，运维过程应保持较高敏感性。目前南方电网公司昀新要求：轻瓦斯（包括本体及分接开关）报警后，应按照紧急缺陷处理流程，申请停电对相关主变压器进行检查及处置，在未停电情况下运维人员不得去变压器现场检查，严防由于突发故障造成人身伤亡事故的发生。
故障三：铁芯入地电流超标，2014年前后，#S1主变压器 A相铁芯入地电流有增大趋势，处于 130-270mA波动，对主变压器本体油进行色谱跟踪发现以 H2和 C2H2为主的总烃含量超过注意值（150uL/L），联合主变压器厂家分析，排除受潮原因，判断为悬浮游丝放电，导致铁芯间歇性绝缘电阻降低。原因分析：变压器带电运行时，绕组周围存在着交变的磁场，电磁感应的作用，高压绕组与低压绕组间、低压绕组与铁芯间、铁芯与外壳间都存在寄生电容。带电绕组通过寄生电容的耦合作用使铁芯对地产生悬浮电位，由于铁芯及其它金属构件与绕组的距离不同，因此悬浮电位也不同，当两点间的电位差达到能击穿其间的绝缘时，便产生局部放电，在两点电位相同时则停止放电，随后继续聚集电荷产生电位差再放电。局部放电的持续昀终可导致两电极间贯穿性地形成电弧放电，使变压器油分解产生相应气体。之后在厂家指导下，通过低压电容放电的形式对主变压器铁芯进行放电，将铁芯周围悬浮游丝烧断，恢复铁芯绝缘。
此外，还有油温、绕温表指示异常、油面过高导致压力释放阀渗油、高压套管导电部分发热等故障，在异常运行情况发生时对主变压器本体及各附件既要分系统、分设备区别对待，又要着眼于整体提出控制措施、确定具体运维事项。
3.500kV变电站主变压器维护措施
一、要做好 500kV主变压器日常巡维工作，巡维过程中应关注变化及异常发展趋势，对于油温、油位、气体含量等可视读数进行月度多维度分析，提前发现异常状态、提出针对性控制措施并做好应急处置工作，将极大减少主变压器非计划停运时间。同时应通过技术改造充分利用物联网、智能终端、在线监测等科技手段，辅助监测主变压器运行工况及实时状态，在智能监测系统中设置注意值并据此触发运维策略、巡视、数据采集周期动态调整，将设备情况及时反映在设备状态评价及检修计划中，直至异常、缺陷完成闭环管理。
二、做好 500kV主变压器全生命周期管理，可通过管理创新，落实设备主人制，将 500kV主变压器大修及日常维护责任传达到个人，细分到专业。大修前后由检修设备主人负责进行缺陷统计并展开专题分析，对多发、同类型、同设备缺陷提出控制措施及解决方案，在大修过程中查阅国家标准及行业技术规范要求，确保修理过程及工艺要求合格，做到“修必修好、试必试全”，维修结束应编制验收方案组织多专业协同验收，确保设备“无伤”投运。运维过程中应由运行设备主人开展日常巡维，对异常情况发起缺陷单并跟踪流程、督促消缺，如有必要可牵头组织多专业诊断，对设备状态关注度做到“始终如一”。
4.结论
综上，500kV变电站主变压器的运行与维护直接关系到其能否安全、高效地服务于电网。针对 500kV主变压器故障类型较多、影响范围较广等特点，快速准确识别故障点、提出控制措施并通过检修、应急处置等方式恢复主变压器运行尤为重要。运维过程做到“防控结合”，即做好日常巡视、维护工作，将异常情况早发现、早消除，同时科学制定检修计划，对主变压器“顽疾”进行集中整治，可有效维持主变压器安全运行状态，保障供电安全。
参考文献
[1]徐玄浩.220kV变电站主变压器运行维护要点分析[J].山东工业技术，2018（10）：162.
[2]付凯.对变电站主变压器运行及其维护的探讨[J].科技创新导报，2018，15（36）：19+21.
[3]刘明玉.变压器运行维护与故障解决方法[J].通信电源技术，2020，37（12）：277-279.
[4]张全元.变电运行现场技术问答[第三版]