光伏电站箱式变压器典型故障分析及处理措施

光伏电站箱式变压器典型故障分析及处理措施

杨鹏 

宁夏大唐国际红寺堡新能源有限责任公司     宁夏回族自治区银川市      750000

摘要：现代化生产过程中，国民生活水平的大幅提高，用电需求也前所未有的扩大。本文对光伏电站箱式变压器的典型故障进行分类分析，在发电送电过程中保障安全使用，满足人们在生产生活中对电气设备的需求。对变压器的常见故障提出针对性解决措施，促进国家电力检修维护发展和安全生产。

关键词：变压器；故障诊断；绝缘监测

引言：变压器作为压力容器的一个分支，在日复一日的运转过程中，承受内外部双重压力，故障的检修维修以及解决措施需要妥善安排。逐渐提高电力系统的设备运行稳定性，保障光伏发电系统的正常生产，完善光伏电站的设备管理流程，保证国民用电需求正常供应，促进社会良好健康发展。

一、光伏电站箱式变压器的典型故障分析

光伏电站箱式变压器的典型故障有三类，大致分为：低压绕组接地故障、高压侧出现断线和高低压侧短路问题。

首先，光伏电站工作运转过程中需要依靠光照，当光照条件不足时，发电单位停止工作，箱式变压器的低压装置容易出现单向接地的故障，待机状态下的逆变器依靠电网吸收电能。在长期电压升高的情况下，变压器低压侧会出现损耗绝缘设置，甚至由单向接地恶化为多点接地。在光照充足的条件下，逆变器切换到并网状态，低压绕组接地时，无法产生接地电流，直接降低逆变器的传输效率，减缓光伏发电能力[1]。

其次，高压侧出现断线的故障也是相当棘手的问题，当箱式变压器高压侧引线间断问题发生后，直接导致整个发电机组停止发电。此时对箱式变压器进行检修维护时，可以明显听见装置内部有异常声响，多数其情况下当装置有异常响动发生时，就可大体判定是高压引线断线的情况，及时采取相应措施处理。绕组断线的特征明显不同于高压引线断线故障，表现在绕组断线的直流电阻不会出现无穷大的测量结果。

最后，高压和低压侧绕组短路的故障为最常见，在箱式变压器工作状态时，大多数是因为绕组短路问题，具体表现为高低压侧对应的断路器跳闸，还会发生震动喷油等现象，通常可以判定是高低压侧发生相间短路故障。经过初步判断是短路故障时，先对其进行保护原样措施，进一步诊断确定是短路故障后，确定变压器损伤程度，采取相应的维修手段。在设备日常运行时也需要对短路故障做例次排除，以免对箱式变压器造成不可挽回的损伤，影响光伏发电的整体效益。

二、基于光伏电站箱式变压器典型故障的防范处理策略

（一）及时故障诊断

箱式变压器的故障发生的位置不同，通常被维修部分为外部故障和内部故障，处于外部装置的电压开关不受控制、油箱漏油和冷却功能失调等故障现象时有发生，设备内部的断线，绝缘损坏或者接地不良等内部装置故障也很频繁。对箱式变压器的故障进行明确化诊断才有利于后续维修维护工作的开展，还有更为细化的突发性故障比如自然灾害，变压器受到雷击导致装置无法运行。对变压器故障诊断需要以长远的发展眼光看待，对箱式变压器运行过程中的潜在问题进行甄别注意，作为最容易发生磨损的铁心装置进行是否绝缘性能优良的测试。箱式变压器除了在使用中造成的故障损坏以外，还可能受到外部环境对设备装置的危害，比如箱变在运行过程中，机体过热产生停机故障的情况占比60%以上。而产生过热故障的原因可能是散热效果不达标或者油道堵塞，需要对故障的成因进行具体问题具体分析，根据实际情况进行故障原因的排查。在明确故障原因和确定故障环节之后，需要定位故障位置进行故障处理，形成故障解决经验手册，不断完善故障处理手段。在进行故障诊断时，也要注意日常零部件是否出现磨损，对潜在危害进行简单排除，避免箱式变压器的使用过程中接二连三的发生故障，影响社会生产运作的正常用电。

（二）加强绝缘监测

    低压侧单相接地的故障发生往往是由于箱式变压器装置中没有配备中性点接线，在进行故障排查诊断时，如果根据没有明显变化的线电压值很难找到故障症结所在。箱式变压器配备绝缘监测装置会大大减轻维修人员的工作量，帮助维修过程中快速查找故障原因进行故障检修，也为典型的低压侧接地故障提供一份安全运行的保障。光伏电站箱式变压器的故障防范处理流程中要加强绝缘监测，清除光伏电站运行过程中对人身安全产生的潜在危害，以及保障变压器工作的稳定运行[2]。定期进行绝缘监督与管理，形成文件记录档案，在故障排除阶段省时高效的通过绝缘监测标准，保证光伏发电站安全生产，严格按照绝缘检测标准及时对变压器的装置结构进行检查。对绝缘漏洞方面进行及时补救，避免更大程度的人力物力损失，早发现早检修，做到有效防治故障发生，必要时或者用电高峰期提高绝缘监测的频率。

（三）重视油样化验

内部绝缘装置出现维修漏洞均会引发高压侧引线断线和高压侧绕组短路的常见故障，弥补内部绝缘的缺陷需要定期对内部油样进行检验。在两起高压事故频发的前夕，需要经过一段漫长的量变积累时间，才会诱发产生质变的故障，通常绝缘损坏的过程都伴有过热或者放电的现象发生。对油样进行定期检测，分析检测成分有无异样，能够帮助维修人员在箱式变压器运行过程中及时意识到绝缘状态的变化，避免出现绝缘恶化无法挽救的局面。在箱式变压器运行过程中要对温度极其敏感，加强绝缘监测的过程中也要注意油温的变化区间，防止当油温过高时逼停变压器。电站可以设置专门人员进行定时巡视，领导层面必须重视油样检测化验的工作，对设备的运行状态进行实时的监控。油样化验的工作要交给具备一定电气电机知识储备的人才负责，针对于套管漏油的突发状况能够进行及时有效地处理。对于光伏电站箱式变压器的选择投入使用时，就要注意规范的电气设计结构和当地实际情况，地理条件因素等，保证在建设之前就规避不必要的故障和麻烦。尽可能的选择体积小并且可靠性高和产生噪音低的设备，运行噪音低的设备在发生故障时出现异常响动的对比较为明显，可快速锁定故障原因。如遇油温过高导致变压器停止工作，出现供电中止的情况，需要第一时间向上级领导报备，配备专业的维修人员进行恢复用电，尽可能减少对国民用电的影响程度。

（四）实时监控温度

    电站工作部门在电力设备的日常检修与维护过程中，不但要注意箱式变压器的异常声响还需要对温度进行实时的检测。大多数的箱式变压器都会产生过热故障，光伏电站内对设备的散热效果正逐步提升，电力设备在运行过程中受到温度的影响，产生不同程度的损坏。变压器运行过程中有一套严格的温控标准，比如有关规定变压器内部油温不高于95摄氏度，变压器温度不可超过55摄氏度。这就要求工作人员必须对温度做到实时把控，在即将突破临界点的时刻及时进行降温散热处理，以免造成变压器产生故障，影响电站工作效率[3]。检修人员可以从以下两个方面着手，一是定期检查水泵的工作状态，结合电流表转动幅度，按时打开相关阀门。这主要是应对变压器内部低压接地故障，以及变压器刚安装结束检修完成之后容易忽略散热器阀门，导致工作温度升高的情况。二是箱式变压器的呼吸散热结构堵塞直接影响散热效果，检查冷却装置是否正常工作，当温度过高，达到几百度时需要注意排查装置中是否存在漏磁部分，导致局部温度过高。

结论：综上所述，供电系统依靠光伏电站的箱式变压器稳定运行，基础设施的保障维修有助于国民生产用电正常有序供应。随着居民用电需求增多，箱式变压器作为损耗品，长时间受到内外部因素故障频发，需要重视油样检测化验，加强绝缘监测等提高我国电力设备的运行水平，实现科学发展的目标。

参考文献：

[1]曲小飞.光伏电站箱式变压器典型故障分析及处理[J].石化技术,2020,27(09):242+274.

[2]孙星,李亚星,窦永强.光伏电站箱式变压器典型故障分析及处理[J].山西电力,2020，(01):20-23.

[3]唐万菲.变压器检修维护中常见故障分析及处理的研究[J].冶金管理,2021,(21):62-63.