水电厂变压器发生故障的原因及解决措施

丰强　丰芳　余群　李忠

摘要：电力系统的稳定有效运行对国民经济和居民生活具有重要作用。变压器作为水电厂电力系统的重要设备，对电厂的顺利运行具有重要作用。水电厂变压器一旦发生故障，不仅难以迅速确定故障原因，同时也会对整个发电系统的正常运行产生严重影响。鉴于此，文章对水电厂变压器常见故障的原因进行了分析，并提出了相应的解决措施。

关键词：水电厂；变压器；故障原因；解决对策；电力系统；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）28-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.058

随着经济的快速发展，电力对工业、农业、居民有重要影响。水电厂变压器的保护及配置对整个电力行业的电力系统稳定运行具有重要作用，不但可以保障整个电力传输过程的安全，也可以延长电力设备的使用周期，满足我国日益增长的电力需求。水电厂变压器作为电力系统的关键性设备，在水电厂以及整个输供电系统中具有重要地位，其能否安全运行会对整个电厂，乃至电网运行安全具有重要影响。在当前的科技与技术水平下，水电厂变压器的故障诊断还远不能做到高效、准确，并存在一系列急需解决的重要问题，特别是故障机理的复杂性以及变压器的绝缘老化都给故障的快速准确诊断造成了严重障碍。鉴于此，对水电厂变压器的故障诊断研究不仅十分必要，而且十分迫切。

1 水电厂变压器保护的特点

对于变压器的保护是非常重要的，相对于发电机保护一样不能忽视。变压器保护主要包括变压器的主保护和变压器的后备保护两种。随着科学技术的不断深入，人们逐渐意识到变压器保护的重要性，对于变压器的后备保护，由于选择的具体变压器型号不同，就会有不同的保护操作方式，但具体主要有相间短路的保护和接地短路的保护两种方式。

1.1 硬件工艺优良，未出现硬件损坏造成保护误动的情况

变压器保护装置应该配置高速数字信号处理器DSP和32位高性能处理器，确保每个CPU的负荷率应小于60%。除此之外，保护系统应该具有较好的人机交互界面，同时具备必要的参数监视功能，对于数字式继电保护系统的运行，应该由所有辅助性功能单元和电源装置组成，这些硬件设施都是标准化组件，全部的元器件都要经过严格的抗老化筛选，同时还应该合理利用每一个装置保护模块，能够确保被保护设施的高效运转。

1.2 保护的原理相对简单、保护判据准确可靠

相对于硬件设施而言，保护系统软件设施应该采用模块化设计模式，以满足多种不同的配置标准，同时也有利于组态的维护及运行。软件设计应该考虑纠错和防错措施的实施，确保保护工作的灵活多样与装置设施的有效整合、维护以及观测。在具体运行过程中硬件和软件会受多种因素干扰，例如供电厂家过多、中间供电调配环节冗杂等原因，在变电站安装调配时就会出现多种不同类型的故障，所以应该做好检查防范措施。

2 水电厂变压器常见故障的原因

2.1 水电厂变压器的日常检查

对水电变压器的检查是及时发现故障并降低故障损失的重要方法。水电变压器的检查主要包括常规检查和特殊检查两种主要形式。常规检查主要是针对变压器的温度以及油位变化方面的检查工作，主要看变压器的温度是不是存在异常以及套管油的供应是否正常，以及是否存在油污和漏油现象。水电变压器的特殊检查是相对常规检查而言的一些特殊检查项目，同时在某些特殊情况下增加的检查频度。例如在新设备投入运行的前几天内必须要增加巡检次数，出现问题及时处理，而在天气比较恶劣的情况下更应该增加检查次数。变压器的检查是发现变压器故障的主要手段，因此一定要重视检查工作，并做好相应的记录。

2.2 水电厂变压器的具体故障原因分析

变压器是一种静止机电设备，但是变压器的内部构造比较复杂，因此变压器故障的形式也呈现出多样化的特征。具体来看，水电厂变压器的主要故障可以分为以下三种情况：

2.2.1 绕组故障。绕组故障是水电厂变压器故障的主要类型，其发生的主要原因在于匝间故障、变压器由于自然原因受到较大冲击以及绕组间短路引起的。因此绕组故障又可以分为股间故障、相间故障以及匝间故障三种具体类型。其中股间故障一般是由股间短路所引起的，其重要原因可能是变压器生产过程中采用质量不合格的导线或者在变压器压装过程中破坏了导线的绝缘层，还有就是由于变压器长期使用造成导线间绝缘能力的下降。相间故障一般是由于相间短路所致，主要原因一般是由于分接开关短路，从而造成两个绕组之间出现短路。匝间故障一般是由于变压器生产过程中，损伤到了导线的绝缘层，从而造成抗冲击和受压能力的降低，因此在使用过程中极易发生短路。

2.2.2 套管故障。套管是变压器中的主要部件之一，具有十分重要的作用。在变压器中，套管的主要作用是将变压器中的高压以及低压接线引到油箱外部的绝缘套管。水电厂的主要故障一般是由于维护不及时所致，特别是变压器在经过长时间使用过程中，会产生一些老化现象以及受潮和受到外界污染等。此外，套管可能发生的故障还包括端子排的故障，也就是由于连接松动或短路造成的端子排工作不良。

2.2.3 分节头开关故障。造成分节头故障的原因較多，其中以油泄漏、电气故障以及引线故障三种情况比较常见。以油故障为例，造成这种故障的原因比较多，这其中不仅有时间久远造成的氧化和杂质等原因诱发的故障，还包括由于技术原因造成的严密性不够，使得散热油老化，从而造成故障，因此在变压器的日常运行和维护中，要特别注意对油的维护，特别是对没有进行密封的变压器，更需要及时更换干燥剂以避免油的变质，从而对变压器的运行造成负面影响。

3 解决水电厂变压器故障的对策

3.1 积极检查做好防范措施

3.1.1 防止绝缘老化。绝缘老化是变压器故障的重要原因，上述多种故障表现都或多或少与变压器的故障老化有关，因此在变压器检查中要特别重视对绝缘老化的检查工作。从变压器绝缘老化的深层原因来看，温度是造成绝缘老化的重要因素，因此要解决绝缘老化问题，首先要充分考虑温度因素，并主要从温度控制入手，也就是要将变压器的温度尽量控制在一个合理的要求范围之内，以延缓变压器绝缘老化的情况出现。因此要对变压器的温度进行实时监控，尤其是在环境温度高的夏季，必须要采取措施保证变压器不在过热的条件下工作，同时还要注意冷却油和绝缘油的密封性能。

3.1.2 套管故障的对策。对水电厂变压器的套管故障的处理首先应该对套管外部的损伤情况进行必要的检查，查看有无裂缝和结垢情况。上述情况都是造成套管损坏的重要原因，如若真有上述情况出现，对不严重的要及时清理防止裂缝持续扩大，对特别严重的要考虑安装套管外套，以有效避免外界杂物由裂缝进入套管内部造成短路，从而引发严重的故障。如果套管故障是由于环境潮湿受潮引起的，则需要在发现问题后及时进行干燥处理，尽量避免由于受潮造成短路，从而产生严重危害。如果检查中发现套管的损伤程度十分严重，采取补救措施已无实际价值，那么就需要对其进行更换，并在更换后检查气密性。

3.1.3 分接开关的检查与故障处理。针对分接开关的故障，主要措施仍然在于及时检查维修，避免因为故障造成严重危害。在检查过程中要严格执行相关的分接开关国家标准，仔细检查弹簧压力以及异物情况。如果弹簧压力不够要及时更换，如有异物要及时清理，此外还要特别注意对导电材料的表面进行检查，确保不会因为绝缘问题造成短路，一旦发现绝缘破损要及时更换。

3.2 做好变压器保护动作措施

变压器保护动作对保障变压器的安全运行具有重要作用，因此要在轻瓦斯以及信号轻瓦斯的基础上，进一步加强变压器内部故障的实时监控措施，特别是要对常见、多发的故障设计采用故障实时报警系统。这样不仅可以做到对变压器的全天候监测，同时也能够有效避免人工检查可能存在的疏漏。如若报警系统发出报警信号，值班人员就要对变压器的运行状况进行仔细检查，并对这些情况进行详细分析，确定并排除事故隐患。此外，在变压器遭遇故障跳闸时，值班人员一方面要及时汇报，加速故障处理；另一方面要对可能造成危害的设备进行停电处理，保证故障处理人员的人身安全。

4 结语

总之，水电厂变压器是整个水电厂运行的关键性设备之一，其安全穩定运行关乎整个系统的有效运转。因此在水电厂变压器发生故障时，要认真分析故障原因，有针对性地解决问题。在问题得到解决之后，还要积极总结经验教训，严防此类问题的重复出现。当然最好的方式应该是加强变压器的常态化管理，加强监控和巡查力度，将所有的问题消灭在萌芽状态，这也是最经济、最有效的故障防范措施。

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作者简介：丰强（1976-），男，江西九江人，国网江西省电力公司柘林水电厂高级技师，工程师，研究方向：水电厂发电生产运行；丰芳（1973-），女，江西九江人，国网江西省电力公司柘林水电厂高级技师，工程师，研究方向：水电厂发电生产运行。

（责任编辑：小 燕）