干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器改造及应用

干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器改造及应用

张勋屈文锋龙小波余明涛

中国长江电力股份有限公司溪洛渡水力发电厂云南省昭通市永善县657300

摘要：通过对10kV干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器改造，方便了维护人员处理变压器附件的缺陷，避免干式变压器在附件出现问题时，只有在变压器停运后才能处理的尴尬局面。通过改造，专业维护人员可在变压器不停运的情况下，处理变压器易损附件上的缺陷，大大提高了变压器运行的稳定性。减少了变压器的停运次数，提高了厂用电系统的可靠性。

关键词：干式变压器；高压带电显示器；温湿度控制器；故障处理；改造

一、某电站干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器改造问题的提出

某电站为地下式电站，电气设备安装在左右岸山体内部，多处干式变压器布置位置相对较潮湿，变压器工作环境恶劣。该电站布置的变压器为环氧树脂浇筑式干式变压器，在变压器外部设置一铝合金外护罩，防止运维人员或较大异物进入变压器带电运行部位。干式变压器铝合金外壳上配备有温控器、高压带电显示器、温湿度控制器附件，来保障变压器安全稳定运行。但在干式变长期运行过程中，经常出现附属设备故障。根据2016-2017年统计数据显示，某电站内127台干式变压器出现缺陷工单数为50次，其中温湿度控制器故障23次，高压带电显示器故障25次，其它缺陷2次。

当高压带电显示器及温湿度控制器出现故障时，需将变压器停运打开变压器外罩，进入变压器内部更换故障设备。每次更换该备件的时间许运行做安措将变压器停运、维护人员进行更换、运行人员恢复安措，按保守预估，变压器停电时间至少四个半小时。在一段干式变停运的情况下，该供电点有一台变压器供电，供电可靠性降低。因电站内各供电点大部分负荷均为一级负荷，短时停运可能造成机组停运、水淹厂房、全厂照明停用等事故，为了保障一级负荷供电可靠性，在温湿度控制器或高压带电显示器故障时，一般无法更换。为了解决温湿度控制器或高压带电显示器缺陷长期无法处理的问题，特提改进方案。

二、溪洛渡电站干式变压器常见故障分析

该电站厂用电系统干式变压器高压带电显示器采用高压传感器将10kV电压转换为100V电压作用于高压带电显示装置，点亮高压带电显示装置红色LED灯珠。在多频次的缺陷处理中，变压器温湿度控制器传感器出现故障的情况基本为0，大部分缺陷为变压器外壳上高压带电显示器设备本体故障。经拆解检查，高压带电显示装置电路板出现元器件烧损、内部引线烧损等问题。经分析，高压带电显示装置长期处于带电状态，电子器件因受热、受潮出现老化、故障，高压带电显示器将无法正常工作。

温湿度控制器通过温湿度传感器检测变压器运行环境温湿度，通过控制单元控制干式变压器内部加热装置，改善干式变压器内部运行环境。通过多次故障原因分析，温湿度控制器本体出现故障占故障率的80%，传感器故障占5%，加热器出线故障占10%。拆解温湿度控制器本体发现本体电路板出现锈蚀、烧损现象，部分元器件故障。加热器因长时间加热，导致电阻丝熔断，出现短路故障。

图1、某电厂厂用电系统干式变压器温湿度传感器及高压带电显示装置原理图

三、问题的解决

1、干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器经常故障问题处理方案讨论

为了解决厂用电干式变压器高压带电显示器、温湿度控制器故障后无法处理，缺陷长期保存的问题，技术人员提出了两种解决方案，第一种方案是更换质量较好的温湿度控制器、高压带电显示器，降低缺陷发生的频率。第二种是沿用当前的温湿度控制器、高压带电显示器，想办法将原安装在干式变外壳上的温湿度控制器、高压带电显示器本体模块转移至一个可在变压器不停运的情况下更换的位置，如增设一控制箱。

第一种方案：更换质量较好的高压带电显示器、温湿度控制器不可避免的在运行稳定运行3-5年后进入设备缺陷高发期，换型的新产品在现场与现场原温湿度控制器、高压带电显示器安装孔距不一致，导致现场需重新开孔、扩孔、堵洞等相关工作，工作量较大。在故障高发期时，维护人员仍需要将变压器停运，从根本上无法解决温湿度控制器、高压带电显示器本体故障长期无法处理的问题。

第二种方案，沿用当前型号的温湿度控制器及高压带电显示器，在变压器本体合适位置增设一控制箱，将温湿度控制器、高压带电显示器本体安装在控制箱内。在变压器不停运的情况下，断开模块本体200V供电电源，可完成温湿度控制器、高压带电显示器本体模块故障后的更换，在变压器内增设两路备用的温湿度控制器传感器和加热器，可解决传感器故障或加热器故障缺陷。通过增设控制箱，可完美解决温湿度控制器、高压带电显示器故障时需主设备停运的问题。

通过两种方案的对比，技术人员做种确定在干式变压器上增设一控制箱，将温湿度控制器、高压带电显示器安装位置转移至控制箱内。

2、干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器施工改造

干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器改造遵循“确保美观、保障安全、便于维护”的原则进行设计。经现场观察及测量，分部技术人员提出了在干式变压器正面增设一控制箱，将高压带电显示装置及温湿度控制器安装在箱子内部。当高压带电显示器或温湿度控制器出现故障时，可不用将变压器停运，直接断开装置220V电源、打开控制箱后即可进行维护操作。

经现场测量，技术人员最终确定在变压器低压侧面板位置，同时对称布置高压带电显示器及温湿度控制器控制箱、干式变温控器控制箱，两个控制箱使用相近颜色。因温湿度控制器相对较深，高压带电显示器及温湿度控制器控制箱采用嵌入式安装方式，控制箱底部与变压器低压侧（400v）引线铜排保持在70mm以上的安全距离，满足GB50053-201320kV及以下变电站设计规范4.2.1室内外配电装置的最小安全净距“裸带电部分至无孔固定遮拦室内在≤1kV时最小安全净距为50mm的规定”。

图3、高压带电显示器及温湿度控制器控制箱改造前与改造后对比

3、干式变压器改造推广

该电站厂用电系统干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器控制箱改造成功后，干式变压器高压带电显示器、温湿度控制器故障时，可在变压器不停运状态下完成该附件的维护工作。该电站为了提高厂高变、励磁变高压带电显示装置、温湿度控制器故障的处理效率，减小故障处理时停电面积，提高发电设备的利用率，将干式变压器高压带电显示器及温湿度控制器控制箱改造经验推广至厂高变、励磁变等设备上。

图5、厂高变、励磁变高压带电显示器及温湿度控制器改造后现场图

四、结束语

通过对变压器高压带电显示器及温湿度控制器的改造，简化了干式变压器附属设备的维护安措，提高了变压器附属设备故障缺陷处理速度，保障了地下电站干式变压器安全稳定运行。干式变压器附属设施如高压带电显示器、温湿度控制器为保障运行维护人员安全、保障干式变压器自身设备安全，提供可便利，但变压器设计人员在设计时应考虑附属设备维护时应可以在变压器不停运、保障人员安全的时候进行维护，这样可以提高干式变压器运行效率，保障变压器在恶劣环境下运行可靠性。同时，其他设备在设计时应考虑易损件更换时安全范围，尽可能缩小停电区域，在主设备不停运情况下，可对附属设备进行维护、更换。

参考文献：

[1]GB50053-201320kV及以下变电所设计规范