浅谈干式变压器在海上平台的应用

浅谈干式变压器在海上平台的应用

张灿辉

金盘智能科技股份有限公司， 570216

摘要：海上油田自20世纪90年代开发以来，产量逐年攀升，配套海上电力设施逐年增多，电网规模不断增大，。本文主要着重海上油田变压器的应用发展史、事故分析和维护建议进行了介绍，并对海上变压器发展方向做了介绍。

关键词：变压器；故障分析；日常维护；改进方向

1 海上平台变压器现状

目前，即使处于同一区块的油井其产液能力也不一样，油井深度不一样，电缆损耗也不一样，需要配置不同电压等级，逐渐发展为6/1.05kV和6/1.26kV两个常规等级，甚至有的大泵还需要6/1.9kV电压等级,海上自然条件、气候恶劣，施工周期短，投入资金高，海工建设要求海上平台上的电气设备设计尽可能占地面积小，宁可存在大马拉小车现象，针对海上这一超常规要求，就逐渐开发建成了如今使用近20年的一变多控干式变压器。

目前，使用的干式变压器在海上平台的应用主要是海南金盘、广东顺特、济南金曼克、天津天能等生产厂家生产的设备，容量从500、630、1250、1600、2500、3150、4000kVA等多种，电压等级一般为电压等级6/1.26（1.9）/1.05（1.9）/0.4kV。截至目前，海上平台在用各类干式变压器212台，单台最大容量20000kVA,总容量超过22万kVA，是国内乃至世界上干式变压器集中应用较多的区域之一。

2 干式变压器故障分析

海上平台干式变压器使用环境条件较为恶劣，海洋环境较为常见的盐雾、霉菌和凝露等，在海上平台正常运行时，受波浪或船舶停靠冲击桩腿会造成平台24小时不间断处于振动进行中，为适应这种特殊环境，确保干式变压器能正常运行，生产厂商在变压器制造时必须采用特殊防潮防腐工艺对变压器进行三防(防盐雾、防霉、防湿热)处理，否则，直接将陆用设施放在海上使用，无法确保长时间安全运行，存在四个运行缺陷：一是没有船用产品证书，不满足海上环境使用要求；二是变压器可靠性、安全性会极大降低，因潮湿、盐雾环境促使绝缘会逐年降低；三是变压器实际使用寿命将大幅减少，1～2年左右锈蚀就将较为严重；四是长期处于振动环境，缺陷率增大，导致事故率增幅较大。

以某平台为例，海上油田干式200多台，累计出现故障的变压器故障10台，15年统计核算故障发生率4.7%，对这些故障变压器分析，主要原因产品不能适应海上特殊环境，海上平台为钢结构建筑物，通过插桩入泥固定，常年受海浪冲击随时处于振动过程中，逢船舶停靠平台时冲击更加明显，这样某些紧固薄弱甚至存在松动部位可能会逐渐放大，直至击穿发生故障：

（1）示例1，某平台采油变压器事故后现场发现高压侧本体接线柱中相烧黑，原因分析应是接线端子应力差，不能满足海上振动的环境要求，运行过程中，绝缘降低发热直至烧坏击穿。

（2）示例2，某平台在电检过程中发现2#采油变压器调压端子开裂，现场无法修复。

3 干式变压器日常维护

3.1 定期检修

每年停电对干式变压器检修一次，检修内容包括清除灰尘、紧固螺栓、测量绝缘和直阻等。清除灰尘一般先用压缩空气或氮气吹扫，使用压缩空气对变压器线圈内部及铁芯缝隙进行清理。用干净毛巾擦拭，对于不易清除的，用酒精擦拭。变压器停电检查时，采用扭矩扳手参照扭矩标识检查变压器上所有的紧固件是否有松动，特别是电连接紧固件。检查变压器线圈表面及绝缘子是否有放电痕迹，如有及时查找原因，变压器停电后，如发现变压器器身凝露时，需要对变压器进行干燥处理。

3.2 日常巡查

（1）一是查看运行温度，一般查看变压器温控仪的显示温度即可，并记录其温度值。温控仪的出厂设置是一般80℃启动风机、70℃停止风机、130℃发出超温报警信号、150℃发出超温跳闸信号。通过在线圈里插入铂电阻收集变压器运行时线圈的温度，和变压器铁芯温度关系不大。由于每个线圈散热条件不同，温控传感器放置的位置不同，变压器ABC三相温度会有差异，中相两侧均有发热相邻一般温度偏高些，高时会相差20多度。（2）二是查看变压器放置场所的环境温度，适当的通风是干式变压器正常冷却的必需条件，一般要求变压器室24小时内的平均环境温度应低于30℃，最高环境温度低于40℃。对于夏季风机不能满足降温要求的建议增配大功率空调，应具备除湿功能，运行时和风机只能运行其中之一，不能同时运行。（3）三是巡查变压器室的通风装置，当干式变压器安装在密闭房间或其他通风能力差的环境时，应增设散热通风装置，通风量按每1kW损耗4m3/分钟风量核算。如果变压器室周围的空气质量不好，需要给通风口加装过滤网，过滤后的空气可以降低维护难度，通风口还要考虑防雨罩。（4）四是注意干式变压器运行时的噪声：由于运行过程存在振动现象，每台变压器的振动幅度和振动频率不一样，发出的运行噪音也不相同。首先，变压器铁芯励磁发出的响声之外的应判断为异常响声，出现异常时应及时查找原因，是来自变压器本体还是来自辅助的通风风道及通风口百叶窗；其次，判断其异常响声是局部放电产生还是振动产生。如果判断为变压器本体，则需要停运变压器首先检查螺栓是否存在松动；最后，对变压器进行耐压测试，判断其异常响声是不是放电产生的，如果发现存在放电现象，需要聘请厂家技术人员现场处理。（5）五是检查变压器运行的电流及电压，并做相应的记录，看是否超过其额定值。多圈变压器要查看每个电压等级的线圈是否超过其额定值。

3.3 红外测温

应使用红外测温成像仪检查变压器的主要部位温度是否正常是否存在局部过热的现象。定期对铁芯、线圈、电缆终端头、电缆接地线等进行红外温度监测，可以及时发现温度超温隐患。

3.4 充电备用

对于备用变压器应充电运行，避免长时间未送电变压器现象，确保变压器处于发热干燥环境，避免潮湿绝缘降低，随时可以投入运行。如因特殊情况放置较长时间，尤其是冬季，应用加热器烘干，或者可以从低压侧送电反充电热备。

4总结展望

近几年，随着海上平台油井结构的调整，由初期的几口井逐渐向几十口井发展，油井电泵额定功率由43kW增大到78kW,修采一体化平台负荷能增大到3000多KVA，配套的变压器容量逐渐增大，从早期的560KVA、630KVA、800KVA等发展为目前的最大4000KVA，为确保电源的可靠性，将变压器设置为2台，一台专供油井采油设施，提供1260V、1050V两个电压等级，另一台提供380V、220V供平台电加热器等其他设施。随着海上产能建设的发展，海上供电能力显著增强并且向绿色低碳环保发展。按照采油厂以及上级要求，海上油田转向绿色低碳发展，迫切要求电力设施尤其变压器不断降低损耗，随着新的线圈铜丝制作、拉丝工艺、、绕组结构、硅钢质量、阶梯铁心接缝等等先进技术的应用，干式变压器在节能、噪声方面的水平不断进步，目前，海上油田应用的干式变压器已到节能13型，未来的干式变压器应更加节能、环保、噪声小，满足海上油田绿色低碳发展需求。

参考文献

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