鐵路變壓器如何進行檢修？

　　1 鐵路供電變壓器故障及原因

　　鐵路供電變壓器構成較復雜，根據其組成部分的不同，故障類型也各不相同，當前，常見的鐵路供電變壓器故障主要包括繞組故障、鐵芯故障、套管故障、分接開關故障、端子排故障以及油故障等。故障原因如下：（1）繞組故障。繞組故障在鐵路供電變壓器故障中較為常見，導致該故障出現的原因與大量因素有關，其中受潮、沖擊以及繞組本身短路等，都屬于常見原因。解決故障應首先找到導致問題出現的原因，通過逐一排查的方法，確定故障點，并采取合理措施加以處理，才能夠保證繞組功能恢復。（2）鐵芯故障。導致鐵芯故障產生的原因主要在于絕緣問題、螺栓松動或接地帶斷裂等，該類故障較少發生。鐵芯需絕緣，這是確保其安全性的關鍵，同時需保證螺栓擰緊，如松動，鐵芯功能則無法實現，如出現該問題，可將其再次擰緊，便可解決故障。（3）套管故障。套管故障主要由老化、裂紋、受潮以及油位低等原因引起。以老化為例，如套管老化，其功能發揮必然受到影響，解決問題可通過更換套管的方法來完成，簡單方便，且效率高，可有效維護鐵路供電變壓器的穩定運行。（4）分接開關故障。分接開關故障一般由過熱或機械性故障或油泄漏所導致，故障發生會導致分接開關失靈，影響供電變壓器運行。（5）端子排故障。端子排故障主要由引線斷開等原因引起。（6）油故障。油故障與氧化等因素有關。

　　2 加強鐵路供電變壓器維護與檢修的意義

　　2.1 提高鐵路供電變壓器運行穩定性與安全性的關鍵

　　鐵路供電變壓器在運行過程中，受人為以及環境因素的影響，容易出現故障，一旦故障發生，其供電功能也就無法順利實現，會對鐵路運行帶來嚴重阻礙。對鐵路供電變壓器進行維護與檢修，可及時發現故障，在故障未擴大化之前，將其消除，降低其對鐵路的影響，提高供電變壓器運行的穩定性與安全性，提高鐵路運行效率。

　　2.2 當前鐵路供電變壓器維護與檢修力度不足

　　相對于過去而言，目前我國鐵路供電變壓器的維護與檢修水平已經得到了一定程度的提高，鐵路領域對該項工作的重視程度也有所增強，但其中仍存在一定的問題需要被重視，主要體現在維護與檢修人員素質不足以及對新技術應用水平不足這一方面。維護與檢修人員應確保具備較強的理論素質以及較豐富的實踐經驗，要在發現問題時，能夠及時并靈活的處理，但當前，檢修人員對故障的處理還存在靈活性不足的問題，這是導致部分故障擴大化的主要原因。另外，傳統的人工巡視方法，已經無法適應時代的發展，從長遠的角度看，將信息化以及計算機技術應用到鐵路供電變壓器維護與檢修過程中，也成為了鐵路領域發展的主要方向。

　　3 鐵路供電變壓器維護與檢修方法

　　以下以某鐵路為例，對其供電變壓器維護與檢修方法以及檢修效果等進行分析。

　　3.1 鐵路供電變壓器概況

　　鐵路為重載運煤鐵路，牽引變電所進線110kV， 母 線 及 饋 線 27.5kV， 變 壓 器 型 號 DZ9-QY-31500/110GY（天威云南變壓器電氣股份有限公司生產，VV 變壓器），兩臺 VV 變組成三相 VX變壓器投入運行。

　　3.2 鐵路供電變壓器的維護

　　為確保上述鐵路供電變壓器運行穩定，工作人員從外殼及油、芯子、冷卻系統、分接頭切換裝置、套管等的維護入手，展開了變壓器維護工作。

　　3.2.1 外殼及油的維護

　　鐵路供電變壓器的外殼，長期與外界接觸，容易產生大量的灰塵，對其性能的穩定發揮會造成影響。另外，變壓器的油質同樣容易影響其性能，因此，應對外殼與油加以維護：（1）外殼維護。檢查供電變壓器外殼，包括大蓋與本體等，發現存在灰塵，立即清掃并處理。檢查油漆情況。（2）再生裝置維護。檢查再生裝置，觀察其硅膠情況，如發現量不足，應補充。（3）油維護。檢查油的質量，達標則不處理，未達標，過濾處理，如過濾無法解決，則更換油。

　　3.2.2 芯子維護

　　（1）吊出芯子，檢查，采用試驗的方法判斷其性能，如達標，無需處理，如未達標，則更換芯子或維修。（2）螺栓。檢查螺栓是否擰緊，如松動，將其擰緊。（3）檢查引線，墊塊，發現問題及時處理。

　　3.2.3 冷卻系統維護

　　冷卻系統功能在于降低供電變壓器運行溫度，避免出現過熱問題，避免故障發生：（1）風扇。檢查風扇，觀察其是否能夠正常工作，如不能，則對其加以維修。（2）檢查冷卻器以及水冷卻系統。為判斷系統性能，可采用水壓試驗的方法確定是否應對其加以維修。（3）檢查是否存在漏水情況。

　　3.2.4 分接頭切換裝置維護

　　分接頭切換裝置維護應從以下方面入手來完成：（1）檢查觸點。包括動觸點與定觸點，觀察其功能。（2）檢查電動機等裝置。

　　3.2.5 套管維護

　　套管維護方法如下：（1）檢查是否老化，如老化，立即更換。（2）套管清掃。（3）油質檢查。（4）檢查套管結構，根據鐵路供電變壓器實際需求，合理更新結構，提高適應性。

　　3.2.6 其他維護

　　其他維護項目包括：（1）各顯示表的維護。判斷顯示表刻度以及顯示數據是否準確，如不準確，對其加以維修。（2）檢查電纜。（3）檢查保護裝置。（4）采用預防性試驗的方法，提高維護水平以及維護的全面性。

　　3.3 鐵路供電變壓器的檢修

　　3.3.1 繞組線圈檢修

　　（1）絕緣線圈檢修。判斷其是否存在老化及破損。如老化，更換，如破損，采用絕緣膠布修補。判斷可通過人工按壓方法完成，觀察線圈是否存在裂紋，如存在裂紋，證明存在老化，同時觀察線圈顏色，如呈暗黃色，則說明存在老化。（2）觀察絕緣材料。如發現絕緣材料性能存在問題，則需對其進行更換，完成檢修。（3）重視二次繞組問題。

　　3.3.2 鐵芯檢修

　　（1）表面清潔。（2）外形檢查。判斷是否存在過熱或破損，如存在，應視破損情況，考慮更換疊片或重新涂漆。（3）接地。觀察接地點，如存在2點或以上接地，應減少接地點，完成檢修。

　　3.3.3 吊芯檢修

　　（1）吊芯拆卸。吊出吊芯，檢查頻率為5年/次。（2）控制空氣溫度與濕度，濕度以75%以下為宜。（3）嚴格避免吊芯受潮。

　　3.3.4 油箱檢修

　　（1）銹蝕檢修。檢查郵箱是否存在銹蝕，如存在，應除銹，并重新噴漆。（2）可采用噴砂方法除銹，并涂氯乙烯增強防腐蝕能力。（3）控制噴漆量。

　　3.4 維護效果

　　上述維護完成之后，觀察1年內鐵路供電變壓器運行狀況，未發生事故，認為上述維護以及檢修措施實施效果較好。

　　3.5 注意事項

　　（1）新技術的應用。采用人工巡視的方法，會影響鐵路供電變壓器維護以及檢修效率，可將計算機技術應用其中，實現對鐵路供電變壓器的監控，使其在出現問題時，能夠被及時反饋，以此降低維護與檢修人員工作難度，提高其工作效率與質量，盡最大程度的避免故障的出現。（2）工作人員素質的培養。另外，維護與檢修同樣應確保工作人員素質達標。由于當前工作人員素質問題主要體現在對突發事件應對靈活性不足方面，因此可采用展開模擬演練的方法，在演練過程中，設置不同故障，對工作人員的靈活應對能力進行培養，并使其理論知識能夠應用到實踐過程中，提高鐵路供電變壓器維護與檢修效率，確保變壓器功能穩定且安全的發揮。

　　4 結語

　　鐵路供電變壓器構成情況復雜，故障類型較多，加強維護與檢修，可進一步降低其故障發生幾率，提高其運行的穩定性與安全性。對此，需在提高工作人員素質的基礎上，針對鐵路變壓器不同部分，采取不同的維護與檢修措施，并將其落實，發現問題，及時處理，避免故障擴大化，以此為基礎，進一步提高鐵路供電變壓器性能，延長其使用壽命。

　　變壓器的過電保護電路該如何設計？

　　變壓器是電網變換電壓和傳送電能的電氣設備，是電網向用戶供電的載體，變壓器的安全可靠運行情系萬家燈火。然而在電網運行中由于諸多原因會產生過電壓，而變壓器的絕緣水平相對比較薄弱，在變壓器損壞的原因中，過電壓造成損壞的概率最大。在電網運行中因某種原因產生過電壓，必將導致變壓器的損壞，其絕緣水平主要由雷電擊耐受電壓和工頻耐受電壓來決定。

　　過電壓系指對絕緣有危險的突然電壓升高，這種非正常的電壓升高，其幅值可達設備額定電壓的幾倍以上，嚴重威脅變壓器絕緣的安全，若過電壓持續時間較長，必將造成變壓器的損壞。為確保電網運行中變壓器的安全，除選用優質的變壓器外，還要對變壓器設置合理有效的過電壓保護措施。

　　一、 電網過電壓產生的機理

　　電力系統的過電壓一般可分為暫時過電壓（工頻過電壓、諧振過電壓、弧光接地過電壓）、操作過電壓、雷電過電壓等。暫時過電壓主要由單相接地故障、諧振等引起的。諧振過電壓是電網中電氣設備發生故障，或頻繁操作設備引起電網中電感和電容匹配而構成諧振回路，在一定條件激發下產生電能、磁能轉換而引起的過電壓，如是變壓器的勵磁電感和對地電容產生的鐵磁諧振，其引起的過電壓會更高。弧光接地過電壓系因系統發生單相接地故障，在接地點因弧光放電而引起的過電壓。

　　操作過電壓系因電網狀態的突變而引起電磁場能量的急劇變化，或投切大容量設備，或是對設備的操作失誤等而引起能量快速釋放時產生的過電壓。主要表現在空載線路、變壓器的開斷和重合閘等。

　　雷電過電壓是大氣中帶有大量正電荷雷云與帶負電荷雷云相遇時，發生雷云放電而引起的過電壓。雷電過電壓可分為直擊雷過電壓和感應過電壓。直接雷過電壓是雷云直接對設備、構件等導體的放電產生的，而感應過電壓則是電磁場的急劇變化而產生的。

　　二、 電網過電壓對變壓器的危害

　　電網中產生的幾種過電壓，真正對變壓器絕緣和保護裝置產生影響的，主要取決于過電壓的波形。幅值和持續時間。考核設備絕緣水平的電壓波形有三種：短波前的雷電波、長波前的操作波和低頻電壓波。設備絕緣對雷電、操作或工頻電壓的耐受能力應由相應的波形電壓來檢驗。

　　在過電壓對變壓器造成損壞的事故中，雷電過電壓導致絕緣擊穿損壞的機率最多。當電網遭受雷擊時，在線路導線上會產生一種振幅很大，作用時間很短的非周期性脈沖電壓波，它以光速沿線傳輸，先在線路避雷器放電，余波經變壓器入地，當余波經變壓器保護的避雷器時，將產生電壓降（殘壓）而作用在變壓器上。假如變壓器與避雷器之間存在一定電氣距離，殘壓在進入前會在這段距離的導線振蕩而導致電壓的升高，造成加在變壓器上電壓高于殘壓，從而對變壓器絕緣安全造成威脅。所以在安裝變壓器的保護避雷器時，應盡量實現避雷器和變壓器保持零距離。

　　電網內出現的諧振過電壓或操作過電壓，其過電壓幅值也高，持續時間也較長。同樣也會威脅到變壓器運行的安全，甚至還會導致絕緣擊穿而毀壞變壓器。

　　此外，逆變換過電壓對變壓器的危害也不容忽視。當變壓器采用避雷器進行防雷保護時，其避雷器接地線、變壓器中性線和變壓器外殼采用“三位一體”的方式接地。變壓器運行中若高壓側遭受雷擊時，會引起避雷器放電，產生的殘壓作用在高壓繞組上。由于高壓繞組阻抗很大，容抗很小，雷電流只在高壓繞組和對地電容上流過，其電路經接地點放電時，會在接地電阻上產生一個很大的沖擊電壓降，此電壓經過中性線也會施加低壓繞組上，而低壓繞組流過雷電流也會產生磁通。根據電磁感應原理，此磁通會在高壓繞組上按變壓器變化產生很高感應電壓，此電壓稱之為“逆變換過電壓”。該電壓幅值要比殘壓大幾倍到幾十倍，同樣也會造成變壓器絕緣的擊穿而損壞。

　　三、 電網過電壓的保護措施

　　1. 裝設避雷針保護

　　避雷針能有效地將雷電流引向自身而安全入地，是保護直擊雷的有效措施。變電所及電氣設備一般采用避雷針進行保護，其保護范圍取決于避雷針高度與根數，若采用多根避雷針保護，其范圍更大效果更好。同時，為防止反擊事故，避雷針的接地網設置與接地電阻值一定要符合技術規范，并使之與構架、變壓器、斷路器等設備之間距離滿足技術要求，才能取得良好的防雷保護效果。

　　2. 架設避雷線進行保護

　　在變電所近區電源進線上方架設避雷線保護，可使電源進線遭受雷電侵入波的概率大大減少。若在避雷線以外線路上落雷時，由于進線段導線本身阻抗作用，使流過避雷器的雷電流受到限制，又由于導線上的沖擊電暈的影響，使雷電侵入波的陡度和幅值下降，從而使保護變壓器的避雷器動作殘壓降低，有利于與變壓器絕緣的配合，因而對變壓器的防雷起到起良好作用。

　　3. 裝設避雷器進行保護

　　電網保護過電壓的避雷器，無論是無間隙的氧化鋅避雷器，還是有間隙的普通閥式避雷器，器選擇使用的一個共同原則是：避雷器的額定電壓應不低于避雷器安裝地點的暫時過電壓;變壓器中性點避雷器的額定電壓應不低于變壓器的最高相電壓。若避雷器的額定電壓選低了，對閥式避雷器而言，若線路發生單相接地故障時，由于變壓中性點出現過電壓而無法滅弧造成爆炸;對無間隙氧化鋅避雷器，同樣將使其在一次過電壓下吸收能量過多而劣化損壞。反之，若避雷器額定電壓選擇高了，則相應的沖擊放電電壓和殘壓將增大，保護電氣設備的限壓效果將變得不好。

　　對于有間隙的普通閥式避雷器，其閥片的阻值是隨通過的電流而變化的，當很大雷電流通過閥片時，其非線性電阻呈現很大電導率，使避雷器殘壓不高。在正常電壓時非線性電阻的電導率將下降，把工頻續流限制到很小的數值，為火花間隙切斷續流創造了良好條件，使避雷器短時間作用的沖擊放電電壓減小，從而保護了變壓器的安全運行。

　　在變壓器防雷保護中采用了“三位一體”的接地方式，其接地裝置及接地電阻值能否滿足技術要求，避雷器與變壓器之間電氣距離能否實現“零距離”，這是變壓器能否得到有效保護的關鍵。因變壓器遭受雷擊時，雷電流經接地電阻也會產生電壓降，此電壓與殘壓疊加后一起作用在變壓器繞組上，同樣也會威脅到變壓器的安全。

　　總之，避雷器的防雷效果，取決于避雷器的殘壓、侵入波陡度及避雷器與變壓器之間電氣距離。在避雷器的選擇上，必須使其伏秒特性上限低于變壓器伏秒特性下限，避雷器殘壓也應小于變壓器絕緣耐壓允許程度，其數值也應小于沖擊波的幅值，這樣的避雷器才會有保護過電壓的效果。

　　4. 變壓器中性點過電壓的保護

　　變電所處于多雷區又是單電源進線，其三相雷電侵入波機率較多，故主變壓器中性點需裝設避雷器保護。變壓器中性點過電壓保護的設置，可單獨采用專門保護變壓器中性點的設置，可單獨采用專門保護變壓器中性點的無間隙氧化鋅避雷器（簡稱中性點MOA）。采用中性點MOA，可保護雷電過電壓及操作過電壓。其優點是：動作靈敏、殘壓低、通流容量大，對保護主變壓器中性點免遭過電壓具有良好效果。

　　此外，現今的中性點MOA的額定電壓較高，當中性點電位偏離不大時，MOA仍有較好的保護效果。若有效接地系統發生單相接地故障時，主變壓器中性點將產生一倍的工頻相電壓，此電壓也不會對MOA造成損壞。

　　若中性點電位嚴重偏離時，避雷器運行中自身安全將受到威脅，當中性點過電壓達到工頻相電壓的2倍以上時，此時避雷器會因通流量不夠而損壞，并可能危及主變的安全。盡管這種情況發生的概率很少，但為了主變的安全，除采用中性點MOA保護主變中性點過電壓外，還可在避雷器邊上并聯水平棒間隙來限制工頻過電壓。棒間隙并聯避雷器的保護作用是：雷電、操作過電壓由避雷器承擔保護，而間隙則是用來限制避雷器上出現的幅值較高的工頻過電壓。這種保護的設置方式，既對變壓器中性點過電壓進行保護，又達到了互為保護的目的。

　　5. 三繞組變壓器的保護

　　三繞組變壓器具有高、中、低壓三個繞組，其運行中若遭雷擊高壓側有雷電波侵入時，會通過靜電耦合和電磁感應向低壓繞組傳遞過電壓。在高、中壓繞組運行，低壓繞組開路時，低壓繞組對地電容值較小，其繞組上的靜電感應電壓分量可達到較高值，因而會危及低壓繞組的絕緣安全，為限制過電壓的危害，低壓繞組則需在出口外裝設避雷器進行保護。

　　變壓器運行中，若系統發生不對稱接地故障，或斷路器的非全相動作等而出現零序電壓時，此電壓將通過電容耦合傳遞到低壓繞組。由于這種電壓具有工頻過電壓特性，同樣也會危及低壓繞組絕緣的安全。為此，除選用同期性能好的斷路器外，通常在變壓器低壓側母線橋上加裝3只Y。接線的電容器，用以增加低壓側對地電容，能有效地吸收和降低過電壓幅值和陡度，從而起到保護過電壓的效果。

　　6. 變壓器低壓系統的保護

　　變壓器低壓側供電線路較長，容易遭受雷電波的侵襲，當低壓線路遭受雷擊時，電壓分別在低壓繞組和接地電阻上，侵入的雷電流由于電磁感應會按變壓器的變比在高壓繞組上產生感應過電壓。為防止逆變換過電壓對高壓繞組造成危害，其低壓側出口也需裝設一組金屬氧化物避雷器，用以抑制低壓繞組產生的沖擊磁通，從而起到過電壓的保護作用。

　　此外，由于Y、Zn11聯結組變壓器繞組結構上的特點，若采用這種變壓器對抑制逆變換過電氣也有很好作用，能有效地保護“逆變換過電壓”對變壓器的損壞。

　　四、 結束語

　　變壓器是電力系統重要設備，其絕緣水平相對比較薄弱，而過電壓造成變壓器損壞的概率最大。為確保變壓器安全可靠運行，除選用優質的變壓器外，仍需對運行的變壓器設置有效的過電壓保護。根據電網運行特點和接地方式，變壓器中性點出現過電壓機率也較多，除在變電所、電網進行過電壓保護外，還要在變壓器中性點設置合理的過電壓保護，確保變壓器安全穩定運行。