探討水電廠變壓器發(fā)生故障的原因及解決措施

趙鋒

摘 要 變壓器設(shè)備是水電廠和輸供電系統(tǒng)中的重要保障，與整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行息息相關(guān)，與居民生活和國民經(jīng)濟的穩(wěn)定運行也是密不可分的。水電廠變壓器由于系統(tǒng)運行環(huán)節(jié)較為繁雜，一旦出現(xiàn)運行事故是難以迅速鎖定故障原因進行檢修的，這不僅對整個系統(tǒng)的運行產(chǎn)生重要影響，造成水電廠經(jīng)濟效益的嚴重損失，同時也會對城市經(jīng)濟和居民生活的穩(wěn)定產(chǎn)生嚴重的影響。因此為了更好地保證水電廠變壓器的穩(wěn)定運行，本文就水電廠變壓器的常見故障產(chǎn)生原因進行分析，并具有針對性地提出解決措施，希望能夠為相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞 水電廠 變壓器 故障解決措施

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2022）02-0052-03

隨著社會經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)和居民生活中，對電力資源的依賴性變得更加強烈，而在保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的環(huán)節(jié)中變壓器具有著不可替代的作用，是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，加強對變壓器的保護工作是保證水電廠穩(wěn)定運行的重要措施。為了將電力服務(wù)水平不斷提升，珊溪水力發(fā)電廠聘請常州市華圣頓變壓器技術(shù)服務(wù)有限公司對本廠的變壓器設(shè)備進行了為期14天的大修和維護，對變壓器的整體運行狀況進行了進一步的完善和優(yōu)化，對其各種故障產(chǎn)生的原因進行了進一步的明確。本篇文章主要針對變壓器的運行、絕緣老化、油變、繞組和分節(jié)頭開關(guān)等情況展開闡述，根據(jù)不同的問題提出了不同的解決措施，為珊溪水利發(fā)展的穩(wěn)定運行提供了強有力的技術(shù)保障。

1 水電廠變壓器保護的特點

變壓器的保護工作是不容忽視的，其重要性與對發(fā)動機的保護是一致的。而變壓器的保護工作主要分為兩種：變壓器的主保護和后備保護。隨著水電廠工作的不斷深入、科學技術(shù)的不斷發(fā)展，變壓器保護工作的重要性逐漸被人們所認識，由于變壓器的型號有所不同，因此在對其采取保護措施的過程中要做到具有針對性，但總體來說主要分為相間短路的保護和接地短路的保護，其具體特點如下。

1.1 硬件工藝優(yōu)良，降低損壞頻率

正常情況下，在變壓器的保護裝置中，應該為其配備32位高性能處理器和高速數(shù)字信號處理器DSP，并且將每個CPU的負荷率控制在60%以內(nèi)。同時，人機交互界面也是保護系統(tǒng)的重要組成部分，能夠?qū)ο嚓P(guān)參數(shù)指標進行實時監(jiān)測和動態(tài)掌握。而數(shù)字式繼電保護系統(tǒng)的運行是通過電源裝置和輔助性功能單元共同組成的，其都是高質(zhì)量的標準化組件，在進行組件選取的過程中都經(jīng)過了嚴格的抗老化挑選，同時為了保證變壓器設(shè)施能夠高效穩(wěn)定地運行，為每個裝置設(shè)置獨立的保護模塊也是必不可少的。

1.2 保護原理簡單，保護結(jié)果準確

保護系統(tǒng)軟件設(shè)施是保護硬件設(shè)施以外至關(guān)重要的因素，因此在進行軟件設(shè)施設(shè)計的過程中，應采取模塊化設(shè)計方式，進而能夠滿足不同配置標準的變壓器保護需求，同時對組態(tài)的運行和維護工作也具有積極作用。在進行軟件設(shè)計時，要對糾錯和防錯措施進行全面的考慮，進而確保軟件裝置的靈活性，與變壓器運行系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)性得到提升，同時也有利于對相關(guān)數(shù)據(jù)的整合以及觀測，更好地指導維護工作的進展。在變壓器運行的過程中，會受到硬件和軟件等多方因素的影響，一旦中間供電調(diào)配環(huán)節(jié)過于冗長，就會導致變壓器在安裝調(diào)配的過程中出現(xiàn)各種各樣的故障，為了保證變壓器的穩(wěn)定運行，加強檢查防范工作力度勢在必行。

2 水電廠變壓器發(fā)生故障的原因

2.1 運行檢查問題

在水電廠中對變壓器設(shè)備的運行檢查是其工作的重要組成部分，現(xiàn)階段使用最為廣泛的運行檢查方式為一般性檢查和特殊性檢查。其中一般性檢查的內(nèi)容主要包括：變壓器設(shè)備內(nèi)部的溫度計是否出現(xiàn)運行異常的情況，內(nèi)部油位是否一直處在標準范圍區(qū)間之內(nèi)。而特殊性檢查的內(nèi)容則主要是針對經(jīng)過改造的老式變壓器設(shè)備，對其運行的穩(wěn)定性和異常性進行全面的檢查。[1]在日常工作中，相關(guān)人員需要按照標準流程和規(guī)范做好檢查工作，如果在檢查的過程中，工作人員沒有根據(jù)設(shè)備的使用情況進行全面且細致的檢查，或者檢查工作流于表面，并未落實在實處，則會導致設(shè)備故障無法被及時發(fā)現(xiàn)，隨著設(shè)備運行時長的不斷增加，其故障情況會變得更加嚴重，進而導致設(shè)備因為故障而停止運行。

2.2 絕緣老化問題

在變壓器運行的過程中，由于絕緣老化而產(chǎn)生的故障問題是十分常見的。在正常情況下，為了保證變壓器的使用安全，需要在變壓器的外部覆蓋一層絕緣層，能夠有效避免因為電流泄露而產(chǎn)生的安全事故。但是在變壓器的實際使用過程中，其內(nèi)部會產(chǎn)生交流電，對外部絕緣層的絕緣效果會產(chǎn)生一定的影響，同時由于其長期處在室外環(huán)境中，外部高溫和氧化對絕緣層結(jié)構(gòu)的性能也會產(chǎn)生一定的影響，在各種因素的影響下，以及使用時間的增加，其彈性會遭到一定的破壞，其損壞概率也隨之增加。除此之外，變壓器在工作的過程中往往處在振動的狀態(tài)，隨著振動時間的不斷增加，絕緣層也會隨之開始剝落和損壞，從而出現(xiàn)電流泄露的情況，對使用安全造成嚴重威脅?，F(xiàn)階段，絕緣層老化的主要原因是使用時間過長，沒有及時檢修更換。

2.3 油變故障問題

為了有效保證變壓器的絕緣效果，做好變壓器油凈度和純度的掌控工作是至關(guān)重要的。當變壓器油箱內(nèi)的油質(zhì)無法保證，其出現(xiàn)密度超出標準值、雜質(zhì)上浮等情況時，變壓器設(shè)備的冷卻能力就會受到嚴重的影響，使得設(shè)備內(nèi)部散熱能力降低，從而導致設(shè)備內(nèi)部的熱量過高。一旦頻繁發(fā)生以上情況，變壓器設(shè)備內(nèi)部的線路就會因為長期受熱而產(chǎn)生短路或斷路的情況，嚴重情況下會導致散熱器出現(xiàn)變形，隨之出現(xiàn)滲油或漏油等情況，不僅會對設(shè)備的正常運行情況造成影響，對生產(chǎn)安全也具有極大的威脅。

2.4 繞組故障問題

在水電廠變壓器故障中，繞組故障是較為常見的故障之一，產(chǎn)生繞組故障的原因主要在于匝間故障，是變壓器由于自然原因受到了極大的沖擊力以及繞組出現(xiàn)短路而產(chǎn)生的。所以繞組故障主要分為三種類型，分別為股間故障、匝間故障以及相間故障。首先對股間故障進行分析，該故障主要是由股間短路所引起的，產(chǎn)生該種情況的原因可能是在變壓器內(nèi)部導線質(zhì)量不符合制作標準，或在壓裝變壓器的時候?qū)Ь€的絕緣層進行了破壞，還有一種情況是由于變壓器的使用時間過長，使得內(nèi)部導線的絕緣層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了變化。其次對匝間故障進行分析，產(chǎn)生該故障的主要原因是在生產(chǎn)變壓器時，導線絕緣層遭到了損壞，降低了其抗沖擊能力和受壓能力，所以短路情況在使用的過程中時有發(fā)生。最后是對相間故障進行分析，產(chǎn)生該種故障的主要原因是因為分接開關(guān)短路，導致兩個繞組之間出現(xiàn)短路的情況。

2.5 分接頭開關(guān)故障問題

導致分接頭出現(xiàn)故障的原因是十分繁雜的，通過相關(guān)經(jīng)驗和統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)，在眾多因素中，以油泄露、電氣故障和引線故障三種原因最為常見。以油故障為例進行分析，導致油故障產(chǎn)生的因素也是十分廣泛的，除去由于使用時間過長而出現(xiàn)氧化情況嚴重和雜質(zhì)過多等誘發(fā)性故障，相關(guān)技術(shù)的嚴謹性不足，也會導致出現(xiàn)散熱油老化的情況，進而產(chǎn)生故障。由此可見，在對變壓器進行日常檢修和維護的工作中，對油的維護需要給予充分的重視，尤其是針對密封性存在缺陷的變壓器。同時要對干燥劑進行及時地更換，以避免油出現(xiàn)變質(zhì)的情況，進而對變壓器運行的穩(wěn)定性造成一定的影響。

3 水電廠變壓器故障解決措施

3.1 針對運行檢查問題

運行檢查是保證水電廠變壓器穩(wěn)定運行的重要舉措，為了有效提升其管理工作的質(zhì)量，使其工作效果得到最大程度地發(fā)揮，相關(guān)工作人員可以從以下幾個方面進行工作的完善：首先，結(jié)合珊溪水利發(fā)電廠的實際運行情況，包括水電廠的組織結(jié)構(gòu)、設(shè)備數(shù)量、人力資源儲備等情況，對檢查機制進行科學合理的完善，將運行檢查工作的強制性和約束性進行一定的提升;其次，如若工作人員在運行檢查的過程中發(fā)現(xiàn)變壓器設(shè)備出現(xiàn)滲油漏油或者絕緣層老化等情況，能夠在第一時間迅速地進行斷電處理;最后，在運行檢查中，發(fā)現(xiàn)油箱內(nèi)的溫度或油質(zhì)等相關(guān)參數(shù)不在標準的數(shù)值指標之內(nèi)，能夠迅速地做出決斷，將設(shè)備進行停止運行，并根據(jù)實際情況采取具有針對性的維護措施。

完善運行檢查機制，使得員工在工作的過程中能夠更加具有條理性和目標性，清晰自身的崗位職責，進而提升工作效率和質(zhì)量，以保證變壓器的穩(wěn)定運行。[2]

3.2 針對絕緣老化問題

絕緣層老化是變壓器故障中的常見故障之一，為了更有效地解決絕緣層老化的問題，可以從以下幾個方面著手：首先，工作人員需要能夠?qū)ψ儔浩鞯倪\行時長進行科學合理的把控，一旦運行時間過長，設(shè)備內(nèi)部的局部溫度會過高，就會使設(shè)備絕緣層的老化速度加快。因此，相關(guān)工作人員需要根據(jù)珊溪水利水電廠的實際運行情況做好時長把控工作;其次，可以將溫度測量儀器有機地加入到變壓器設(shè)備當中，能夠?qū)ψ儔浩鳒囟鹊淖兓闆r進行實時地掌控，根據(jù)溫度數(shù)值的變化，將設(shè)備溫度始終控制在標準溫度范圍之內(nèi)，將高溫對絕緣層的損害程度降低到最小;最后，要做好變壓器內(nèi)部絕緣層的維護工作，要對其進行定期的檢查和更換，使其始終保持在絕緣能力最佳的狀態(tài)，進而從根本上避免該問題，消除安全隱患，保證變壓器的穩(wěn)定運行。

3.3 針對油變故障問題

在對變壓器油箱內(nèi)的油質(zhì)進行監(jiān)測的過程中，主要采用先進的在線系統(tǒng)進行監(jiān)測，能夠?qū)⒂唾|(zhì)溫度、密度等參數(shù)進行實時地掌控，從而為相關(guān)工作提供重要的依據(jù)，一旦相關(guān)參數(shù)指標出現(xiàn)異常情況，工作人員能夠在第一時間發(fā)現(xiàn)，從而迅速地制定解決措施，做好油變的控制工作，使得運行風險能夠控制在合理的范圍之內(nèi)，不會對水電廠的運行產(chǎn)生嚴重的影響。與此同時，將在線監(jiān)測系統(tǒng)應用到油變故障解決中，工作人員能夠?qū)τ拖鋬?nèi)優(yōu)質(zhì)的消弧形進行動態(tài)監(jiān)測，這樣在變壓器工作的過程中，當油質(zhì)出現(xiàn)問題時，工作人員能夠在第一時間進行更換，使得變壓器設(shè)備運行的穩(wěn)定性得到有效地保障。

3.4 針對繞組故障問題

在對股間和匝間短路故障進行解決時，要尋找到故障原因并進行針對性地解決：首先，在檢修的操作時，需要將墊條墊實，以保證繞組之間的緊固性，這樣在電動力作用下才不會因為位移原因而使得絕緣層受到損傷;其次，需要定期進行變壓器油的加注，使得繞組能夠被油始終浸沒，保證其散熱情況優(yōu)良;再次，在進行繞組制作時，需要嚴格按照規(guī)范操作方式進行，切不可采用鐵制工具對其直接進行敲打;最后，在進行各項操作的過程中，需要遵循相關(guān)流程規(guī)范和標準，以保證變壓器的運行在正常負荷之內(nèi)，避免出現(xiàn)過載運行現(xiàn)象。[3]

在進行相間短路故障解決時，也需要按照標準的流程進行各項操作，在進行變壓器裝、拆的過程中，對螺母進行擰動時要避免出現(xiàn)軟銅連接片產(chǎn)生接觸的現(xiàn)象，同時在進行扳手選擇時，需要根據(jù)實際情況選擇大小相宜的扳手，這樣在操作的過程中能夠更加均勻地進行受力。如果螺母擰動困難，可以在螺母與螺栓絲扣之間滴入一些潤滑油，稍等片刻再進行操作，且不可使用蠻力。

3.5 針對分接頭開關(guān)故障問題

在對分接頭開關(guān)故障進行解決時，其解決措施的重點仍然需要放在及時檢修方面，將因為故障而產(chǎn)生危害的情況進行有效地規(guī)避。在對分接頭開關(guān)進行檢查的過程中，需要嚴格地按照相關(guān)檢測標準和規(guī)范執(zhí)行，做好彈簧壓力和異物情況的細致檢查。[4]如果在檢查的過程中發(fā)現(xiàn)彈簧壓力存在異常情況，需要對其及時進行更換，如果存在異物則要立即清理。同時要著重檢查導電材料表面，做好絕緣層的檢查工作，避免因為老化或破損等問題導致短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結(jié)語

綜上所述，變壓器在水電廠中的重要性不言而喻，與水電廠的穩(wěn)定運行密不可分，變壓器在運行的過程中，隨著使用時間和頻率的增加，出現(xiàn)故障是十分正常的情況，但是為了保證變壓器能夠更好地為水電廠進行服務(wù)，相關(guān)人員要充分重視變壓器的日常維護工作，加強日常維護和檢查工作的力度，通過先進的技術(shù)手段對變壓器的運行情況進行實時監(jiān)控，隱藏的故障問題能夠及時地發(fā)現(xiàn)并解決，防患于未然。同時能夠延長變壓器的使用壽命，進而保證水電廠的穩(wěn)定運行，為城市經(jīng)濟發(fā)展和居民生活提供便利，促進城市現(xiàn)代化快速發(fā)展，為國家經(jīng)濟發(fā)展提供有力支持。

參考文獻：

[1] 陳啟萍.兩起水電廠主變壓器冷卻器故障引起機組非停的分析與改進[J].水電與抽水蓄能，2020，06（06）：117-120.

[2] 黃翠清.分析水電廠變壓器發(fā)生故障的原因及解決措施[J].建材與裝飾，2020（06）：237-238.

[3] 周陽，李賢，李永紅.淺談漫灣水電廠1號發(fā)變組保護改造[C].云南省水力發(fā)電工程學會、貴州省水力發(fā)電工程學會、四川省水力發(fā)電工程學會、湖南省水力發(fā)電工程學會、廣西水力發(fā)電工程學會、廣東省水力發(fā)電工程學會、青海省水力發(fā)電工程學會，2019：76-83.

[4] 李澤學.水電廠發(fā)電機變壓器保護原理及繼電保護措施[J].科技風，2019（27）：161.