水電廠變壓器發生故障的原因及解決措施

豐強　豐芳　余群　李忠

摘要：電力系統的穩定有效運行對國民經濟和居民生活具有重要作用。變壓器作為水電廠電力系統的重要設備，對電廠的順利運行具有重要作用。水電廠變壓器一旦發生故障，不僅難以迅速確定故障原因，同時也會對整個發電系統的正常運行產生嚴重影響。鑒于此，文章對水電廠變壓器常見故障的原因進行了分析，并提出了相應的解決措施。

關鍵詞：水電廠；變壓器；故障原因；解決對策；電力系統；電力設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2016）28-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.058

隨著經濟的快速發展，電力對工業、農業、居民有重要影響。水電廠變壓器的保護及配置對整個電力行業的電力系統穩定運行具有重要作用，不但可以保障整個電力傳輸過程的安全，也可以延長電力設備的使用周期，滿足我國日益增長的電力需求。水電廠變壓器作為電力系統的關鍵性設備，在水電廠以及整個輸供電系統中具有重要地位，其能否安全運行會對整個電廠，乃至電網運行安全具有重要影響。在當前的科技與技術水平下，水電廠變壓器的故障診斷還遠不能做到高效、準確，并存在一系列急需解決的重要問題，特別是故障機理的復雜性以及變壓器的絕緣老化都給故障的快速準確診斷造成了嚴重障礙。鑒于此，對水電廠變壓器的故障診斷研究不僅十分必要，而且十分迫切。

1 水電廠變壓器保護的特點

對于變壓器的保護是非常重要的，相對于發電機保護一樣不能忽視。變壓器保護主要包括變壓器的主保護和變壓器的后備保護兩種。隨著科學技術的不斷深入，人們逐漸意識到變壓器保護的重要性，對于變壓器的后備保護，由于選擇的具體變壓器型號不同，就會有不同的保護操作方式，但具體主要有相間短路的保護和接地短路的保護兩種方式。

1.1 硬件工藝優良，未出現硬件損壞造成保護誤動的情況

變壓器保護裝置應該配置高速數字信號處理器DSP和32位高性能處理器，確保每個CPU的負荷率應小于60%。除此之外，保護系統應該具有較好的人機交互界面，同時具備必要的參數監視功能，對于數字式繼電保護系統的運行，應該由所有輔助性功能單元和電源裝置組成，這些硬件設施都是標準化組件，全部的元器件都要經過嚴格的抗老化篩選，同時還應該合理利用每一個裝置保護模塊，能夠確保被保護設施的高效運轉。

1.2 保護的原理相對簡單、保護判據準確可靠

相對于硬件設施而言，保護系統軟件設施應該采用模塊化設計模式，以滿足多種不同的配置標準，同時也有利于組態的維護及運行。軟件設計應該考慮糾錯和防錯措施的實施，確保保護工作的靈活多樣與裝置設施的有效整合、維護以及觀測。在具體運行過程中硬件和軟件會受多種因素干擾，例如供電廠家過多、中間供電調配環節冗雜等原因，在變電站安裝調配時就會出現多種不同類型的故障，所以應該做好檢查防范措施。

2 水電廠變壓器常見故障的原因

2.1 水電廠變壓器的日常檢查

對水電變壓器的檢查是及時發現故障并降低故障損失的重要方法。水電變壓器的檢查主要包括常規檢查和特殊檢查兩種主要形式。常規檢查主要是針對變壓器的溫度以及油位變化方面的檢查工作，主要看變壓器的溫度是不是存在異常以及套管油的供應是否正常，以及是否存在油污和漏油現象。水電變壓器的特殊檢查是相對常規檢查而言的一些特殊檢查項目，同時在某些特殊情況下增加的檢查頻度。例如在新設備投入運行的前幾天內必須要增加巡檢次數，出現問題及時處理，而在天氣比較惡劣的情況下更應該增加檢查次數。變壓器的檢查是發現變壓器故障的主要手段，因此一定要重視檢查工作，并做好相應的記錄。

2.2 水電廠變壓器的具體故障原因分析

變壓器是一種靜止機電設備，但是變壓器的內部構造比較復雜，因此變壓器故障的形式也呈現出多樣化的特征。具體來看，水電廠變壓器的主要故障可以分為以下三種情況：

2.2.1 繞組故障。繞組故障是水電廠變壓器故障的主要類型，其發生的主要原因在于匝間故障、變壓器由于自然原因受到較大沖擊以及繞組間短路引起的。因此繞組故障又可以分為股間故障、相間故障以及匝間故障三種具體類型。其中股間故障一般是由股間短路所引起的，其重要原因可能是變壓器生產過程中采用質量不合格的導線或者在變壓器壓裝過程中破壞了導線的絕緣層，還有就是由于變壓器長期使用造成導線間絕緣能力的下降。相間故障一般是由于相間短路所致，主要原因一般是由于分接開關短路，從而造成兩個繞組之間出現短路。匝間故障一般是由于變壓器生產過程中，損傷到了導線的絕緣層，從而造成抗沖擊和受壓能力的降低，因此在使用過程中極易發生短路。

2.2.2 套管故障。套管是變壓器中的主要部件之一，具有十分重要的作用。在變壓器中，套管的主要作用是將變壓器中的高壓以及低壓接線引到油箱外部的絕緣套管。水電廠的主要故障一般是由于維護不及時所致，特別是變壓器在經過長時間使用過程中，會產生一些老化現象以及受潮和受到外界污染等。此外，套管可能發生的故障還包括端子排的故障，也就是由于連接松動或短路造成的端子排工作不良。

2.2.3 分節頭開關故障。造成分節頭故障的原因較多，其中以油泄漏、電氣故障以及引線故障三種情況比較常見。以油故障為例，造成這種故障的原因比較多，這其中不僅有時間久遠造成的氧化和雜質等原因誘發的故障，還包括由于技術原因造成的嚴密性不夠，使得散熱油老化，從而造成故障，因此在變壓器的日常運行和維護中，要特別注意對油的維護，特別是對沒有進行密封的變壓器，更需要及時更換干燥劑以避免油的變質，從而對變壓器的運行造成負面影響。

3 解決水電廠變壓器故障的對策

3.1 積極檢查做好防范措施

3.1.1 防止絕緣老化。絕緣老化是變壓器故障的重要原因，上述多種故障表現都或多或少與變壓器的故障老化有關，因此在變壓器檢查中要特別重視對絕緣老化的檢查工作。從變壓器絕緣老化的深層原因來看，溫度是造成絕緣老化的重要因素，因此要解決絕緣老化問題，首先要充分考慮溫度因素，并主要從溫度控制入手，也就是要將變壓器的溫度盡量控制在一個合理的要求范圍之內，以延緩變壓器絕緣老化的情況出現。因此要對變壓器的溫度進行實時監控，尤其是在環境溫度高的夏季，必須要采取措施保證變壓器不在過熱的條件下工作，同時還要注意冷卻油和絕緣油的密封性能。

3.1.2 套管故障的對策。對水電廠變壓器的套管故障的處理首先應該對套管外部的損傷情況進行必要的檢查，查看有無裂縫和結垢情況。上述情況都是造成套管損壞的重要原因，如若真有上述情況出現，對不嚴重的要及時清理防止裂縫持續擴大，對特別嚴重的要考慮安裝套管外套，以有效避免外界雜物由裂縫進入套管內部造成短路，從而引發嚴重的故障。如果套管故障是由于環境潮濕受潮引起的，則需要在發現問題后及時進行干燥處理，盡量避免由于受潮造成短路，從而產生嚴重危害。如果檢查中發現套管的損傷程度十分嚴重，采取補救措施已無實際價值，那么就需要對其進行更換，并在更換后檢查氣密性。

3.1.3 分接開關的檢查與故障處理。針對分接開關的故障，主要措施仍然在于及時檢查維修，避免因為故障造成嚴重危害。在檢查過程中要嚴格執行相關的分接開關國家標準，仔細檢查彈簧壓力以及異物情況。如果彈簧壓力不夠要及時更換，如有異物要及時清理，此外還要特別注意對導電材料的表面進行檢查，確保不會因為絕緣問題造成短路，一旦發現絕緣破損要及時更換。

3.2 做好變壓器保護動作措施

變壓器保護動作對保障變壓器的安全運行具有重要作用，因此要在輕瓦斯以及信號輕瓦斯的基礎上，進一步加強變壓器內部故障的實時監控措施，特別是要對常見、多發的故障設計采用故障實時報警系統。這樣不僅可以做到對變壓器的全天候監測，同時也能夠有效避免人工檢查可能存在的疏漏。如若報警系統發出報警信號，值班人員就要對變壓器的運行狀況進行仔細檢查，并對這些情況進行詳細分析，確定并排除事故隱患。此外，在變壓器遭遇故障跳閘時，值班人員一方面要及時匯報，加速故障處理；另一方面要對可能造成危害的設備進行停電處理，保證故障處理人員的人身安全。

4 結語

總之，水電廠變壓器是整個水電廠運行的關鍵性設備之一，其安全穩定運行關乎整個系統的有效運轉。因此在水電廠變壓器發生故障時，要認真分析故障原因，有針對性地解決問題。在問題得到解決之后，還要積極總結經驗教訓，嚴防此類問題的重復出現。當然最好的方式應該是加強變壓器的常態化管理，加強監控和巡查力度，將所有的問題消滅在萌芽狀態，這也是最經濟、最有效的故障防范措施。

參考文獻

[1] 王躍.探析水電廠變壓器發生故障的原因及解決措施[J].中國新通信，2015，（2）.

[2] 武松.電力變壓器的常見故障及診斷探討[J].機電信息，2012，（9）.

[3] 王世閣.變壓器套管故障狀況及其分析[J].變壓器，2002，（7）.

[4] 張志猛.水電廠計算機監控系統設計優化和改造經驗[J].水電自動化與大壩監測，2003，（4）.

[5] 王強.二灘水電廠發電機—變壓器組繼電保護運行分析[J].水電站機電技術，2001，（3）.

[6] 劉珊，桑振海，石爽，馬力.大型水電廠廠用電繼電保護系統設計研究[J].電網與清潔能源，2014，（7）.

[7] 王喜志.水電站發電機及變壓器繼電保護的設計原則與配置方案[J].自動化應用，2014，（11）.

作者簡介：豐強（1976-），男，江西九江人，國網江西省電力公司柘林水電廠高級技師，工程師，研究方向：水電廠發電生產運行；豐芳（1973-），女，江西九江人，國網江西省電力公司柘林水電廠高級技師，工程師，研究方向：水電廠發電生產運行。

（責任編輯：小 燕）