淺談水電廠電力變壓器發(fā)生故障的原因及解決措施研究

周有軍

摘要：本文分析水電廠電力變壓器的常見故障和原因，并從絕緣層老化故障、鐵芯故障、分接開關(guān)故障、變壓器滲漏故障以及日常檢查等方面提供了對應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：水電廠；變壓器；故障

1引言

在我國的電力系統(tǒng)中，水電廠不僅起到電力供應(yīng)的作用，還有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相等維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的作用，此外，水電廠還有供水、灌溉、航運(yùn)、抗洪等功能，所以其安全穩(wěn)定運(yùn)行的意義重大。電力變壓器是電力系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，它承擔(dān)著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務(wù)。因此，變壓器的正常運(yùn)行是對電力系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，必須最大限度的防止和減少變壓器故障和事故的發(fā)生。

2水電廠變壓器概況

變壓器通常體積較大、內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜、工作環(huán)境惡劣，而且長期處于運(yùn)行之中，故障和事故總是不可完全避免，且引發(fā)故障和事故又出于眾多方面的原因。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災(zāi)害，安裝、檢修、維護(hù)中存在的問題和制造過程中遺留的設(shè)備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運(yùn)行后造成的絕緣老化、材質(zhì)劣化及預(yù)期壽命的影響，已成為發(fā)生故障的重要原因。同時，部分工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)不高、技術(shù)水平不夠?qū)I(yè)或違章作業(yè)，都會造成事故或?qū)е率鹿实臄U(kuò)大，從而危及電力系統(tǒng)和水電廠的安全運(yùn)行[1]。

我廠昭平水電廠為河流式低水頭徑流電廠，是一座以發(fā)電為主兼航運(yùn)和灌溉綜合性的水利樞紐工程，始建于1989年，并于1994年起三臺機(jī)組陸續(xù)開始并網(wǎng)發(fā)電，我廠所使用的變壓器主要有三種型號，1#變壓器是額定容量為50000kVA的SF8-50000/110型號，2#變壓器是額定容量為40000kVA的SFS8-40000/110型號，3#變壓器是額定容量為20000kVA的SF8-20000/35型號。在歷年來的運(yùn)行過程中也曾多次發(fā)生過變壓器因故障而進(jìn)行了擴(kuò)大性吊蓋（罩）檢修工作。

3水電廠變壓器常見故障及原因分析

電力變壓器有油浸式變壓器和干式變壓器兩種，電力變壓器的絕緣是由變壓器絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，是變壓器正常工作和運(yùn)行的基本條件。大多數(shù)變壓器的損壞和故障都是由于絕緣系統(tǒng)的損壞造成的。我廠主變壓器主要是油浸式變壓器，根據(jù)常見的故障類型一般有絕緣故障、鐵芯故障、分接開關(guān)故障、滲漏故障等[2]。

3.1絕緣層老化故障

電力變壓器的絕緣是由絕緣材料組成的絕緣系統(tǒng)，是變壓器正常工作的基本條件，大多變壓器的損壞和故障都是由于絕緣系統(tǒng)的損壞而造成的。油浸式變壓器中，主要的絕緣材料是絕緣油及固體絕緣材料（絕緣紙、絕緣紙板、木塊等），所謂變壓器絕緣的老化就是這些材料受環(huán)境因素的影響發(fā)生分解，或受潮而降低或喪失了絕緣強(qiáng)度。

3.2鐵芯故障

鐵芯發(fā)生故障通常是由鐵芯絕緣層經(jīng)長時間使用遭氧化而老化或破損而導(dǎo)致的，或者是由于變壓器中的導(dǎo)電材料的核心表面遭到破壞而引起的，當(dāng)鐵芯發(fā)生接地故障時，一旦有強(qiáng)電流通過則會造成鐵芯局部過熱甚至燒壞，造成磁路短路，使變壓器油的油溫升高，油溫過高會使其內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，加速油質(zhì)的劣化，使變壓器油分解，影響變壓器油性能下降，進(jìn)而影響其冷卻和絕緣效果，造成變壓器的損壞，鐵芯故障還通常伴隨有內(nèi)部的異常響聲、容器內(nèi)氣體不斷增加，可能導(dǎo)致氣體繼電器動作跳閘等表現(xiàn)。

3.3分接開關(guān)故障

變壓器的調(diào)壓分接開關(guān)分為有載分接開關(guān)和無載分接開關(guān)兩大類。 分接開關(guān)接觸不良、觸頭銹蝕接觸電阻增大發(fā)熱、開關(guān)絕緣支架的堅固螺栓接地、開關(guān)彈簧壓力不足、開關(guān)引線焊接不良等都會導(dǎo)致分接開關(guān)發(fā)生故障。

3.4變壓器滲漏故障

變壓器滲漏是一個長期和普遍存在的故障現(xiàn)象，約占變壓器總故障的四分之一，變壓器滲漏的主要由于制造中形成的缺陷和材質(zhì)不良引起的，如橡膠密封件失效和焊縫開裂，有氣孔、夾渣等，另外變壓器中的密封結(jié)構(gòu)密封不良、密封面有瑕疵、環(huán)境溫度的影響、振動頻率加劇、材料的熱膨脹系數(shù)不同等原因都會造成變壓器滲漏故障[3]。

4解決水電廠變壓器故障的措施

4.1絕緣層老化的解決措施

對于變壓器絕緣層老化破損的問題，應(yīng)首先避免變壓器和絕緣層的超期服役現(xiàn)象，變壓器和絕緣層都是有一定的使用壽命的，一旦超過其使用壽命就應(yīng)該進(jìn)行淘汰和更換；其次要控制變壓器的超負(fù)荷運(yùn)行時間，變壓器長時間超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會使其溫度升高，加速絕緣層的老化，所以應(yīng)對變壓器進(jìn)行交替工作管理，并應(yīng)控制其運(yùn)行容量不能超過其額定容量；最后應(yīng)對變壓器和絕緣層進(jìn)行定期檢查試驗，檢查絕緣層的外觀及其絕緣性能，在線監(jiān)測變壓器表面、散熱器表面、變壓器油的溫度，一旦溫度過高就要采取冷卻處理，必要時可以降低負(fù)荷，甚至停機(jī)并啟動備用變壓器進(jìn)行交替工作，避免因為溫度過高而造成絕緣層老化加劇甚至是破壞的現(xiàn)象。

4.2鐵芯故障的解決措施

對水電廠變壓器鐵芯故障的解決，一是在作業(yè)人員進(jìn)行操作的過程中應(yīng)按照操作規(guī)范保護(hù)好絕緣迭片和導(dǎo)電材料的核心表面；二是要定期對變壓器油進(jìn)行色譜化驗分析；三是要對變壓器的鐵芯進(jìn)行各項定期檢查試驗，如測量穿心螺桿對鐵芯的絕緣，各間隙、槽部有無金屬物，對鐵芯底部進(jìn)行清理，對各間隙進(jìn)行檢查沖吹（洗），確保絕緣迭片間隙和導(dǎo)電材料核心表面的完整，從而降低變壓器的故障發(fā)生概率。

4.3分接開關(guān)故障的解決措施

對于變壓器的分接開關(guān)故障，首先應(yīng)在分接開關(guān)安裝之前確定好安裝位置合理安裝，避免出現(xiàn)由于安裝位置問題導(dǎo)致的故障；其次在分接開關(guān)的焊接引出線時，確保焊接接線穩(wěn)固和接觸良好，避免因接觸不良而導(dǎo)致開關(guān)過熱和燒毀現(xiàn)象；再次保證安裝時變壓器和開關(guān)之間的接觸電阻參數(shù)在容許范圍，減少因電阻過大或過小引起的過熱、熔斷或供電不良等問題；最后要加強(qiáng)對分接開關(guān)的定期檢查測量，減少其故障隱患，降低安全風(fēng)險。

4.4變壓器滲漏的解決措施

對于變壓器的生產(chǎn)制造廠家，應(yīng)該改進(jìn)焊接工藝，采用焊接變形小、焊接質(zhì)量穩(wěn)定的二氧化碳保護(hù)焊接或采用氬弧焊接；如果變壓器的砂眼較小，可以采取帶電堵漏的措施，即用速效堵漏密封膠進(jìn)行封堵，或者必要時進(jìn)行停電焊接補(bǔ)漏；對于密封件滲漏問題，需要及時更換老化的密封條，選用質(zhì)量好、彈性高、抗老化性能力強(qiáng)和尺寸一致的耐油橡膠墊；同時提高變壓器的安裝施工工藝水平，掌握壓緊的合理力度，防止因安裝方法不當(dāng)造成的滲漏；定期對變壓器的滲漏情況進(jìn)行檢查，嚴(yán)格把控變壓器的采購質(zhì)量。

5結(jié)語

變壓器是水電廠機(jī)組中的關(guān)鍵設(shè)備，其安全穩(wěn)定關(guān)系著整個水電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，但是目前的水電廠變壓器普遍存在絕緣老化、鐵芯故障、分接開關(guān)故障、變壓器滲漏等常見故障，影響變壓器的正常運(yùn)行，因此對于對于變壓器故障必須結(jié)合變壓器的運(yùn)行情況、歷史數(shù)據(jù)、故障特征，通過采取針對性的色譜分析及電氣檢測手段等各種有效方法和途徑來解決降低變壓器的故障率，提高其穩(wěn)定性，保證電力系統(tǒng)的正常電力供應(yīng)，保障人們的正常生產(chǎn)和生活。

參考文獻(xiàn)：

[1]董其國.電力變壓器故障與診斷[M]中國電力出版社，2002

[2]何其霖.探析水電廠變壓器發(fā)生故障的原因及解決措施[J].民營科技，2017（3）：1-1endprint