探讨水电厂变压器发生故障的原因及解决措施

赵锋

摘 要 变压器设备是水电厂和输供电系统中的重要保障，与整个电力系统的稳定运行息息相关，与居民生活和国民经济的稳定运行也是密不可分的。水电厂变压器由于系统运行环节较为繁杂，一旦出现运行事故是难以迅速锁定故障原因进行检修的，这不仅对整个系统的运行产生重要影响，造成水电厂经济效益的严重损失，同时也会对城市经济和居民生活的稳定产生严重的影响。因此为了更好地保证水电厂变压器的稳定运行，本文就水电厂变压器的常见故障产生原因进行分析，并具有针对性地提出解决措施，希望能够为相关工作人员提供参考。

关键词 水电厂 变压器 故障解决措施

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2022）02-0052-03

随着社会经济和科技的不断发展，在工农业和居民生活中，对电力资源的依赖性变得更加强烈，而在保证电力系统稳定运行的环节中变压器具有着不可替代的作用，是电力系统中的关键组成部分，加强对变压器的保护工作是保证水电厂稳定运行的重要措施。为了将电力服务水平不断提升，珊溪水力发电厂聘请常州市华圣顿变压器技术服务有限公司对本厂的变压器设备进行了为期14天的大修和维护，对变压器的整体运行状况进行了进一步的完善和优化，对其各种故障产生的原因进行了进一步的明确。本篇文章主要针对变压器的运行、绝缘老化、油变、绕组和分节头开关等情况展开阐述，根据不同的问题提出了不同的解决措施，为珊溪水利发展的稳定运行提供了强有力的技术保障。

1 水电厂变压器保护的特点

变压器的保护工作是不容忽视的，其重要性与对发动机的保护是一致的。而变压器的保护工作主要分为两种：变压器的主保护和后备保护。随着水电厂工作的不断深入、科学技术的不断发展，变压器保护工作的重要性逐渐被人们所认识，由于变压器的型号有所不同，因此在对其采取保护措施的过程中要做到具有针对性，但总体来说主要分为相间短路的保护和接地短路的保护，其具体特点如下。

1.1 硬件工艺优良，降低损坏频率

正常情况下，在变压器的保护装置中，应该为其配备32位高性能处理器和高速数字信号处理器DSP，并且将每个CPU的负荷率控制在60%以内。同时，人机交互界面也是保护系统的重要组成部分，能够对相关参数指标进行实时监测和动态掌握。而数字式继电保护系统的运行是通过电源装置和辅助性功能单元共同组成的，其都是高质量的标准化组件，在进行组件选取的过程中都经过了严格的抗老化挑选，同时为了保证变压器设施能够高效稳定地运行，为每个装置设置独立的保护模块也是必不可少的。

1.2 保护原理简单，保护结果准确

保护系统软件设施是保护硬件设施以外至关重要的因素，因此在进行软件设施设计的过程中，应采取模块化设计方式，进而能够满足不同配置标准的变压器保护需求，同时对组态的运行和维护工作也具有积极作用。在进行软件设计时，要对纠错和防错措施进行全面的考虑，进而确保软件装置的灵活性，与变压器运行系统之间的协调性得到提升，同时也有利于对相关数据的整合以及观测，更好地指导维护工作的进展。在变压器运行的过程中，会受到硬件和软件等多方因素的影响，一旦中间供电调配环节过于冗长，就会导致变压器在安装调配的过程中出现各种各样的故障，为了保证变压器的稳定运行，加强检查防范工作力度势在必行。

2 水电厂变压器发生故障的原因

2.1 运行检查问题

在水电厂中对变压器设备的运行检查是其工作的重要组成部分，现阶段使用最为广泛的运行检查方式为一般性检查和特殊性检查。其中一般性检查的内容主要包括：变压器设备内部的温度计是否出现运行异常的情况，内部油位是否一直处在标准范围区间之内。而特殊性检查的内容则主要是针对经过改造的老式变压器设备，对其运行的稳定性和异常性进行全面的检查。[1]在日常工作中，相关人员需要按照标准流程和规范做好检查工作，如果在检查的过程中，工作人员没有根据设备的使用情况进行全面且细致的检查，或者检查工作流于表面，并未落实在实处，则会导致设备故障无法被及时发现，随着设备运行时长的不断增加，其故障情况会变得更加严重，进而导致设备因为故障而停止运行。

2.2 绝缘老化问题

在变压器运行的过程中，由于绝缘老化而产生的故障问题是十分常见的。在正常情况下，为了保证变压器的使用安全，需要在变压器的外部覆盖一层绝缘层，能够有效避免因为电流泄露而产生的安全事故。但是在变压器的实际使用过程中，其内部会产生交流电，对外部绝缘层的绝缘效果会产生一定的影响，同时由于其长期处在室外环境中，外部高温和氧化对绝缘层结构的性能也会产生一定的影响，在各种因素的影响下，以及使用时间的增加，其弹性会遭到一定的破坏，其损坏概率也随之增加。除此之外，变压器在工作的过程中往往处在振动的状态，随着振动时间的不断增加，绝缘层也会随之开始剥落和损坏，从而出现电流泄露的情况，对使用安全造成严重威胁。现阶段，绝缘层老化的主要原因是使用时间过长，没有及时检修更换。

2.3 油变故障问题

为了有效保证变压器的绝缘效果，做好变压器油净度和纯度的掌控工作是至关重要的。当变压器油箱内的油质无法保证，其出现密度超出标准值、杂质上浮等情况时，变压器设备的冷却能力就会受到严重的影响，使得设备内部散热能力降低，从而导致设备内部的热量过高。一旦频繁发生以上情况，变压器设备内部的线路就会因为长期受热而产生短路或断路的情况，严重情况下会导致散热器出现变形，随之出现渗油或漏油等情况，不仅会对设备的正常运行情况造成影响，对生产安全也具有极大的威胁。

2.4 绕组故障问题

在水电厂变压器故障中，绕组故障是较为常见的故障之一，产生绕组故障的原因主要在于匝间故障，是變压器由于自然原因受到了极大的冲击力以及绕组出现短路而产生的。所以绕组故障主要分为三种类型，分别为股间故障、匝间故障以及相间故障。首先对股间故障进行分析，该故障主要是由股间短路所引起的，产生该种情况的原因可能是在变压器内部导线质量不符合制作标准，或在压装变压器的时候将导线的绝缘层进行了破坏，还有一种情况是由于变压器的使用时间过长，使得内部导线的绝缘层结构出现了变化。其次对匝间故障进行分析，产生该故障的主要原因是在生产变压器时，导线绝缘层遭到了损坏，降低了其抗冲击能力和受压能力，所以短路情况在使用的过程中时有发生。最后是对相间故障进行分析，产生该种故障的主要原因是因为分接开关短路，导致两个绕组之间出现短路的情况。

2.5 分接头开关故障问题

导致分接头出现故障的原因是十分繁杂的，通过相关经验和统计可以发现，在众多因素中，以油泄露、电气故障和引线故障三种原因最为常见。以油故障为例进行分析，导致油故障产生的因素也是十分广泛的，除去由于使用时间过长而出现氧化情况严重和杂质过多等诱发性故障，相关技术的严谨性不足，也会导致出现散热油老化的情况，进而产生故障。由此可见，在对变压器进行日常检修和维护的工作中，对油的维护需要给予充分的重视，尤其是针对密封性存在缺陷的变压器。同时要对干燥剂进行及时地更换，以避免油出现变质的情况，进而对变压器运行的稳定性造成一定的影响。

3 水电厂变压器故障解决措施

3.1 针对运行检查问题

运行检查是保证水电厂变压器稳定运行的重要举措，为了有效提升其管理工作的质量，使其工作效果得到最大程度地发挥，相关工作人员可以从以下几个方面进行工作的完善：首先，结合珊溪水利发电厂的实际运行情况，包括水电厂的组织结构、设备数量、人力资源储备等情况，对检查机制进行科学合理的完善，将运行检查工作的强制性和约束性进行一定的提升;其次，如若工作人员在运行检查的过程中发现变压器设备出现渗油漏油或者绝缘层老化等情况，能够在第一时间迅速地进行断电处理;最后，在运行检查中，发现油箱内的温度或油质等相关参数不在标准的数值指标之内，能够迅速地做出决断，将设备进行停止运行，并根据实际情况采取具有针对性的维护措施。

完善运行检查机制，使得员工在工作的过程中能够更加具有条理性和目标性，清晰自身的岗位职责，进而提升工作效率和质量，以保证变压器的稳定运行。[2]

3.2 针对绝缘老化问题

绝缘层老化是变压器故障中的常见故障之一，为了更有效地解决绝缘层老化的问题，可以从以下几个方面着手：首先，工作人员需要能够对变压器的运行时长进行科学合理的把控，一旦运行时间过长，设备内部的局部温度会过高，就会使设备绝缘层的老化速度加快。因此，相关工作人员需要根据珊溪水利水电厂的实际运行情况做好时长把控工作;其次，可以将温度测量仪器有机地加入到变压器设备当中，能够对变压器温度的变化情况进行实时地掌控，根据温度数值的变化，将设备温度始终控制在标准温度范围之内，将高温对绝缘层的损害程度降低到最小;最后，要做好变压器内部绝缘层的维护工作，要对其进行定期的检查和更换，使其始终保持在绝缘能力最佳的状态，进而从根本上避免该问题，消除安全隐患，保证变压器的稳定运行。

3.3 针对油变故障问题

在对变压器油箱内的油质进行监测的过程中，主要采用先进的在线系统进行监测，能够将油质温度、密度等参数进行实时地掌控，从而为相关工作提供重要的依据，一旦相关参数指标出现异常情况，工作人员能够在第一时间发现，从而迅速地制定解决措施，做好油变的控制工作，使得运行风险能够控制在合理的范围之内，不会对水电厂的运行产生严重的影响。与此同时，将在线监测系统应用到油变故障解决中，工作人员能够对油箱内优质的消弧形进行动态监测，这样在变压器工作的过程中，当油质出现问题时，工作人员能够在第一时间进行更换，使得变压器设备运行的稳定性得到有效地保障。

3.4 针对绕组故障问题

在对股间和匝间短路故障进行解决時，要寻找到故障原因并进行针对性地解决：首先，在检修的操作时，需要将垫条垫实，以保证绕组之间的紧固性，这样在电动力作用下才不会因为位移原因而使得绝缘层受到损伤;其次，需要定期进行变压器油的加注，使得绕组能够被油始终浸没，保证其散热情况优良;再次，在进行绕组制作时，需要严格按照规范操作方式进行，切不可采用铁制工具对其直接进行敲打;最后，在进行各项操作的过程中，需要遵循相关流程规范和标准，以保证变压器的运行在正常负荷之内，避免出现过载运行现象。[3]

在进行相间短路故障解决时，也需要按照标准的流程进行各项操作，在进行变压器装、拆的过程中，对螺母进行拧动时要避免出现软铜连接片产生接触的现象，同时在进行扳手选择时，需要根据实际情况选择大小相宜的扳手，这样在操作的过程中能够更加均匀地进行受力。如果螺母拧动困难，可以在螺母与螺栓丝扣之间滴入一些润滑油，稍等片刻再进行操作，且不可使用蛮力。

3.5 针对分接头开关故障问题

在对分接头开关故障进行解决时，其解决措施的重点仍然需要放在及时检修方面，将因为故障而产生危害的情况进行有效地规避。在对分接头开关进行检查的过程中，需要严格地按照相关检测标准和规范执行，做好弹簧压力和异物情况的细致检查。[4]如果在检查的过程中发现弹簧压力存在异常情况，需要对其及时进行更换，如果存在异物则要立即清理。同时要着重检查导电材料表面，做好绝缘层的检查工作，避免因为老化或破损等问题导致短路现象的出现。

4 结语

综上所述，变压器在水电厂中的重要性不言而喻，与水电厂的稳定运行密不可分，变压器在运行的过程中，随着使用时间和频率的增加，出现故障是十分正常的情况，但是为了保证变压器能够更好地为水电厂进行服务，相关人员要充分重视变压器的日常维护工作，加强日常维护和检查工作的力度，通过先进的技术手段对变压器的运行情况进行实时监控，隐藏的故障问题能够及时地发现并解决，防患于未然。同时能够延长变压器的使用寿命，进而保证水电厂的稳定运行，为城市经济发展和居民生活提供便利，促进城市现代化快速发展，为国家经济发展提供有力支持。

参考文献：

[1] 陈启萍.两起水电厂主变压器冷却器故障引起机组非停的分析与改进[J].水电与抽水蓄能，2020，06（06）：117-120.

[2] 黄翠清.分析水电厂变压器发生故障的原因及解决措施[J].建材与装饰，2020（06）：237-238.

[3] 周阳，李贤，李永红.浅谈漫湾水电厂1号发变组保护改造[C].云南省水力发电工程学会、贵州省水力发电工程学会、四川省水力发电工程学会、湖南省水力发电工程学会、广西水力发电工程学会、广东省水力发电工程学会、青海省水力发电工程学会，2019：76-83.

[4] 李泽学.水电厂发电机变压器保护原理及继电保护措施[J].科技风，2019（27）：161.