電力變壓器維修及改造優化方案
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摘要：電力變壓器是重要的電力系統設備之一，改革開放以來，為滿足經濟發展需要，我國投入運行的變壓器產品越來越多;近些年，隨著技術發展及節能降耗的要求，經過多年的運行的變壓器，需要重新檢查、維修或改造，從而提高電力效率及節約投資成本。
關鍵詞：檢查維修;改造優化;質量控制
一、檢查&維修
按照相關電力檢修規程，變壓器維修、改造或大修之前，需對運行中的產品進行檢查，包括常規檢查及特殊檢查，主要內容主要從以下幾方面：
?。ㄒ唬┳儔浩魍庥^檢查
產品經過多年運行，特別是室外的變壓器，更要重視外觀常規檢查，及早發現問題，避免問題的不斷嚴重。
主體油箱外觀油漆檢查，是否有龜裂、掉漆、風化等現象;
主體油箱是否有生銹、漏油等現象;
油枕的外觀狀態;
冷卻系統的外觀檢查;
各種儀表，是否有異常數值。
控制系統的檢查，信號是否正常傳送等方面。
其中套管檢查更為重要，檢查高低壓套管是否清潔，有無裂紋，碰傷和放電痕跡：管管保持絕緣強度的先決條件就是表面的清潔現象，套管要是有塵埃，在出現下雨的天氣，這些塵埃就會和雨水進行融合，導致電路出現泄漏電流的情況，這個時候就需要定期的進行清理。要是套管出現裂痕的情況，就會讓絕緣強度出現下降的情況，造成漏電的現象發生。所以如果套管出現有裂紋的情況就要及時的進行更換。
?。ǘz查變壓器運行的溫度是否超過規定的標準
變壓器在運行時候自身發熱，引起溫度升高，一般情況下，變壓器的承受能力越重，線圈里面的電流就會越大，這個時候發熱量就會越大，溫度就會高。溫度升高太多的時候就會引起絕緣體出現老化的時候，最終導致壽命變短。有標準的規定，變壓器在工作的時候，油箱的溫度不能超過95℃，要是油溫太高的時候，變壓器就會發熱，需要結束運行，馬上查明原因，并且進行修理。
?。ㄈz查變壓器的油位及油的顏色是否正常，是否出現滲漏油現象
變壓器的油位應該控制在油表刻度的1/4～3/4以內。如果出現油面過低，就要檢查下有沒有出現漏油的情況，要是漏油應該馬上停電進行修理，要是不漏油應該馬上進行加油。在加油的時候還要注意油表的刻度，再根據實際情況的溫度進行把油加到適當的油位。還需要通過觀察油的顏色進行油質的檢查，要是新油淺黃色的顏色，運行一段時間后變為淺紅色。發生老化、氧化較嚴重的油為暗紅色。經短路、絕緣擊穿的油中含有碳質，油色發黑。同時通過取油樣，送檢后，進行油色譜分析，從中發現是否有異常耐壓指標或異常氣體。
?。ㄋ模z查運行中的變壓器聲響是否正常
變壓器在運行的時候在交變磁通的作用下就會發出輕微的“嗡嗡”生，要是變壓器里面出現故障的時候，就會出現不同的聲音，不同的聲音就代表不同的情況，舉例如下：
（1）出現電源電壓過高、鐵芯過飽和的情況時聲音中有一些尖銳聲，聲調突然變高;
（2）變壓器負荷電流大，過負荷的時候就會聲音增大并比正常時沉重;
?。?）變壓鐵芯未夾緊，片間有振動的時候聲音就會增大并有明顯雜音;
（五）短路的可能性
如果出現變壓器異?！疤l”，溫度升高過快等現象，可能是內部絕緣受損，繞組發生變形，產生了巨大的能量，導致現有產品容量無法滿足異常情況，此種情況，則要積極聯系生產廠家，考慮返廠大修，進行徹底的檢查修復。
二、改造優化
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高能耗變壓器改造，要堅持相應的具體。具體如下：①在改造實踐中，依據安全設計相關規范以及技術規程，開展改造設計。②基于小工程量、低改造成本、高效率原則，做好供電現狀的調查，對可利用的變壓器設備，進行技術改造或者更換，提高運行效率。③對制定的變壓器優化改造方案，要進行合理性和經濟性的論證分析，確保供電系統運行的安全性、可靠性、經濟性以及穩定性。
（二）高能耗變壓器的節能改造分析
1.技術改造思路。通過對企業使用的高耗能變壓器，進行性能指標的調查以及分析，因為變壓器裝置的容量不同，而且生產廠家不同，加之使用的圖紙不同等，多重因素的影響下，使得變壓器裝置的原始參數差距較大，比如鐵芯材質等。據行業分析，以S11型變壓器為例，在進行降耗改造時，重點從電磁重新設計以及絕緣部分等入手，對可以再利用的鐵芯和油箱等，要積極利用，降低改造成本。通過對構件進行改造，提升機械強度以及穩固性。
2.節能改造方案。從變壓器節能改造實踐來說，多采取以下改造措施：①只改繞組。若鐵芯材質能夠達到使用要求，經過性能試驗后，重新對變壓器繞組進行相應的設計，或者將鋁線圈替換為銅線圈。不僅能夠增加高壓繞組的匝數，以及低壓繞組的匝數，減小磁通密度，最終達到變壓器空載損耗指標。②既改造線圈，同時又改造部分鐵芯。從使用的變壓器實際來說，部分變壓器裝置鐵芯材質比較差，加之鐵損以及銅損較大，只進行繞組改造，無法達到低損耗運行的標準。為降低損耗，實現節能降耗運行，必須要同時改造主級鐵芯，進而實現節能降耗運行。③陣容改造。從使用的變壓器來說，部分變壓器主變設計相對緊湊，鐵芯窗口大小無法滿足實際需要，經過計算很多無法改造成同容量的變壓器，但是能夠改造為下一容量的變壓器。
（三）高能耗變壓器的節能改造實例分析
以我司對北京疊各莊電站實施2018年變壓器改造項目為例，分析高能耗變壓器的節能改造，做如下論述：
1.基于新型節能型變壓器工藝。為提高變壓器裝置的運行效率，降低能源消耗，提高節能效率，采取更換高性能變壓器裝置的方式，能夠獲得不錯的效果。使用此類低消耗的裝置，減少設備空載運行時的負載損耗和漏磁損耗等，進而減少繞組生產的損耗。在實際應用中，能夠減少變壓器設備鐵損，進而降低了設備的能源消耗。據設計，空載情況下，可以降耗 30%，而且承載能力更強，空載電流可以下降 40%，有著很好的節能降耗效果。 在此北京疊各莊電站實施改造中，我們考慮到經濟效益，重新利用鐵芯、油箱等部件，考慮ABB技術的設計優勢，重新設計繞組、提高抗短路能力等計劃，達到滿足客戶需求。
2.優化變壓器運行方式。為提高變壓器運行的效率，降低能耗，需要優化變壓器運行方式。在具體改造中，要做好變壓器設備運行負荷范圍的調查統計。根據負荷范圍，來選擇變壓器運行臺數以及容量，進而提高設備運行效率，減少電能的使用，降低變壓器運行損耗。一般來說，變壓器運行負載的范圍處于50～70%，運行效率很高，并且損耗很低。若設備選擇不當，除了會造成大量損耗，降低設備運行效率。具體來說，若選擇的變壓器設備，其容量很小，那么會增加變壓器運行負載，進而增加設備運行的損耗。若容量很大，極易造成空耗。綜合分析，在選擇變壓器以及運行臺數時，要結合負荷范圍合理選擇。若變壓器設備的有功損耗達到最小時，那么負荷范圍可以接近 50%，此時設備運行的效率不僅能夠達到最高，而且能源消耗會很小，處于最佳運行狀態。除此之外，為保證變壓器裝置實現最優運行，可考慮優化組織的方式運行，從無功損耗最少、有功損耗最少、綜合損耗最少方面入手。
3.變壓器負載的經濟分配。一般來說，負荷率變化，會帶動著變壓器運行損耗。當變壓器設備處于低負荷運行，或空載運行狀態下，損耗以鐵損為主。負荷不斷增加，超過相應的范圍時，負載損耗將會發揮主導作用。每個變壓器設備，都具有最佳負荷率，實際運行的過程中，設備損耗會達到最低，運行效率會達到最高，即經濟負荷率。從變壓器實際運行來說，無法確保其始終處于最佳狀態，因此不需要刻意要求負荷率保持穩定，只要其處于相應的經濟范圍內即可，保證運行效益。
4.改變冷卻方式，采取自冷減耗。我司對北京某電站實施改造過程中，因舊產品設計是強油設計，型號為SFPSZ–180000/220，強油導向風冷的方式，其于其附件的故障率高。電站周圍環境提出了新的要求，我司重新制定了方案，新型號為SFSZ–180000/220，采用自然循環風冷方式，增加片散掛箱壁的設計，重新排置油管路，通過改造，保證了產品的安全性能，增加產品壽命。
?。ㄋ模└脑熨|量控制
九十年代的產品，特別是一些非主流廠家生產的變壓器，因為技術工藝落后，產品質量相對較落后，性能可靠性不足，運行生命周期短，總運營成本相對較高。如果舊變壓器有機會進行大修、改造或增容，需要把握機會，在新的維修或改造中，以質量優先，加強安全可靠性的設計及制造。
可從以下主要方面進行考慮：
選擇優質改造廠商，綜合考慮維修成本及運營成本。
提升抗短路能力，提高產品的可靠運行，保證投運后的經濟性。
注重產品的外觀質量。新的制造工藝不斷提升，改造過程中，加強對防漏油，防生銹的工藝預防，從根源上解決產品外觀質量隱患。比如，加強對焊熢的防漏檢測。
改造過程中，注意項目交接;因為老產品，圖紙等可能不全，此時項目中的現場交接、運輸、工廠交接、設計確認等環節，變得相當重要，減少不必要返工和再確認，項目負責人可以考慮拍照和測量等方法進行記錄。
三、結束語
變壓器的可靠性運行，極大提高其運行效率，保證社會經濟發展中電力穩定供應;運行中的變壓器檢查或維修，則保證產品的安全性，起到預防性，減少不必要的經濟損失;通過對舊變壓器的技術改造優化，促進電網高效運行，降低運營總成本，節約投資成本和延長產品生命周期的作用。
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