探討水電廠變壓器發生故障的原因及解決措施

趙鋒

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

關鍵詞 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

隨著社會經濟和科技的不斷發展，在工農業和居民生活中，對電力資源的依賴性變得更加強烈，而在保證電力系統穩定運行的環節中變壓器具有著不可替代的作用，是電力系統中的關鍵組成部分，加強對變壓器的保護工作是保證水電廠穩定運行的重要措施。為了將電力服務水平不斷提升，珊溪水力發電廠聘請常州市華圣頓變壓器技術服務有限公司對本廠的變壓器設備進行了為期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化，對其各種故障產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、繞組和分節頭開關等情況展開闡述，根據不同的問題提出了不同的解決措施，為珊溪水利發展的穩定運行提供了強有力的技術保障。

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、科學技術的不斷發展，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字信號處理器DSP，并且將每個CPU的負荷率控制在60%以內。同時，人機交互界面也是保護系統的重要組成部分，能夠對相關參數指標進行實時監測和動態掌握。而數字式繼電保護系統的運行是通過電源裝置和輔助性功能單元共同組成的，其都是高質量的標準化組件，在進行組件選取的過程中都經過了嚴格的抗老化挑選，同時為了保證變壓器設施能夠高效穩定地運行，為每個裝置設置獨立的保護模塊也是必不可少的。

1.2 保護原理簡單，保護結果準確

保護系統軟件設施是保護硬件設施以外至關重要的因素，因此在進行軟件設施設計的過程中，應采取模塊化設計方式，進而能夠滿足不同配置標準的變壓器保護需求，同時對組態的運行和維護工作也具有積極作用。在進行軟件設計時，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，與變壓器運行系統之間的協調性得到提升，同時也有利于對相關數據的整合以及觀測，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，一旦中間供電調配環節過于冗長，就會導致變壓器在安裝調配的過程中出現各種各樣的故障，為了保證變壓器的穩定運行，加強檢查防范工作力度勢在必行。

2 水電廠變壓器發生故障的原因

2.1 運行檢查問題

在水電廠中對變壓器設備的運行檢查是其工作的重要組成部分，現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容主要包括：變壓器設備內部的溫度計是否出現運行異常的情況，內部油位是否一直處在標準范圍區間之內。而特殊性檢查的內容則主要是針對經過改造的老式變壓器設備，對其運行的穩定性和異常性進行全面的檢查。[1]在日常工作中，相關人員需要按照標準流程和規范做好檢查工作，如果在檢查的過程中，工作人員沒有根據設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，則會導致設備故障無法被及時發現，隨著設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生的安全事故。但是在變壓器的實際使用過程中，其內部會產生交流電，對外部絕緣層的絕緣效果會產生一定的影響，同時由于其長期處在室外環境中，外部高溫和氧化對絕緣層結構的性能也會產生一定的影響，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，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，從而出現電流泄露的情況，對使用安全造成嚴重威脅?，F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重要的。當變壓器油箱內的油質無法保證，其出現密度超出標準值、雜質上浮等情況時，變壓器設備的冷卻能力就會受到嚴重的影響，使得設備內部散熱能力降低，從而導致設備內部的熱量過高。一旦頻繁發生以上情況，變壓器設備內部的線路就會因為長期受熱而產生短路或斷路的情況，嚴重情況下會導致散熱器出現變形，隨之出現滲油或漏油等情況，不僅會對設備的正常運行情況造成影響，對生產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短路而產生的。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，產生該種情況的原因可能是在變壓器內部導線質量不符合制作標準，或在壓裝變壓器的時候將導線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，使得內部導線的絕緣層結構出現了變化。其次對匝間故障進行分析，產生該故障的主要原因是在生產變壓器時，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生。最后是對相間故障進行分析，產生該種故障的主要原因是因為分接開關短路，導致兩個繞組之間出現短路的情況。

2.5 分接頭開關故障問題

導致分接頭出現故障的原因是十分繁雜的，通過相關經驗和統計可以發現，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，導致油故障產生的因素也是十分廣泛的，除去由于使用時間過長而出現氧化情況嚴重和雜質過多等誘發性故障，相關技術的嚴謹性不足，也會導致出現散熱油老化的情況，進而產生故障。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，以避免油出現變質的情況，進而對變壓器運行的穩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定運行的重要舉措，為了有效提升其管理工作的質量，使其工作效果得到最大程度地發揮，相關工作人員可以從以下幾個方面進行工作的完善：首先，結合珊溪水利發電廠的實際運行情況，包括水電廠的組織結構、設備數量、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現變壓器設備出現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，發現油箱內的溫度或油質等相關參數不在標準的數值指標之內，能夠迅速地做出決斷，將設備進行停止運行，并根據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量，以保證變壓器的穩定運行。[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，工作人員需要能夠對變壓器的運行時長進行科學合理的把控，一旦運行時間過長，設備內部的局部溫度會過高，就會使設備絕緣層的老化速度加快。因此，相關工作人員需要根據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備當中，能夠對變壓器溫度的變化情況進行實時地掌控，根據溫度數值的變化，將設備溫度始終控制在標準溫度范圍之內，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，進而從根本上避免該問題，消除安全隱患，保證變壓器的穩定運行。

3.3 針對油變故障問題

在對變壓器油箱內的油質進行監測的過程中，主要采用先進的在線系統進行監測，能夠將油質溫度、密度等參數進行實時地掌控，從而為相關工作提供重要的依據，一旦相關參數指標出現異常情況，工作人員能夠在第一時間發現，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，不會對水電廠的運行產生嚴重的影響。與此同時，將在線監測系統應用到油變故障解決中，工作人員能夠對油箱內優質的消弧形進行動態監測，這樣在變壓器工作的過程中，當油質出現問題時，工作人員能夠在第一時間進行更換，使得變壓器設備運行的穩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，保證其散熱情況優良;再次，在進行繞組制作時，需要嚴格按照規范操作方式進行，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，需要遵循相關流程規范和標準，以保證變壓器的運行在正常負荷之內，避免出現過載運行現象。[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軟銅連接片產生接觸的現象，同時在進行扳手選擇時，需要根據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 針對分接頭開關故障問題

在對分接頭開關故障進行解決時，其解決措施的重點仍然需要放在及時檢修方面，將因為故障而產生危害的情況進行有效地規避。在對分接頭開關進行檢查的過程中，需要嚴格地按照相關檢測標準和規范執行，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現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象的出現。

4 結語

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，相關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，通過先進的技術手段對變壓器的運行情況進行實時監控，隱藏的故障問題能夠及時地發現并解決，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定運行，為城市經濟發展和居民生活提供便利，促進城市現代化快速發展，為國家經濟發展提供有力支持。

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號發變組保護改造[C].云南省水力發電工程學會、貴州省水力發電工程學會、四川省水力發電工程學會、湖南省水力發電工程學會、廣西水力發電工程學會、廣東省水力發電工程學會、青海省水力發電工程學會，2019：76-83.

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