水電廠變壓器發(fā)生故障的原因及解決措施

徐姣

摘 要：在水電廠日常運(yùn)行過程中，變壓器是水電運(yùn)行的主設(shè)備，是電廠的發(fā)電、輸電是否能可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素和必要條件，與水電廠的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著緊密聯(lián)系及深遠(yuǎn)影響，變壓器設(shè)備是水電廠能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素。因此，水電廠的工作人員必須時(shí)刻關(guān)注著變壓器設(shè)備的日常運(yùn)行情況，確保其穩(wěn)定性、安全性以及可靠性。排查變壓器的缺陷與故障，降低變壓器的安全隱患，避免設(shè)備事故對水電廠造成經(jīng)濟(jì)損失。本文針對水電廠變壓器發(fā)生故障的原因進(jìn)行探討，并采用有效的措施對其故障進(jìn)行解決。

關(guān)鍵詞：水電廠;變壓器;故障原因;解決措施

為了確保水電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，水電廠工作人員必須定期對變壓器的運(yùn)行情況進(jìn)行詳細(xì)地檢查。在設(shè)備故障排查過程中，分析變壓器在運(yùn)行過程中存在的具體問題，包括絕緣老化、鐵芯故障、繞組故障、密封問題、油路故障等等，并及時(shí)采取有效的解決措施，確保變壓器在水電廠中能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，為人們提供良好的電力服務(wù)。

1水電廠變壓器發(fā)生故障的原因

1.1設(shè)備故障檢查

對設(shè)備進(jìn)行定期檢查維護(hù)，以保證設(shè)備沒有缺陷及安全隱患，而對設(shè)備開展的檢查主要在設(shè)備的兩種狀態(tài)下進(jìn)行：運(yùn)行態(tài)和檢修態(tài)。

運(yùn)行態(tài)：是在設(shè)備的正常運(yùn)行前提下，對設(shè)備開展的常規(guī)檢查。包括設(shè)備溫度、油位、絕緣是否正常，設(shè)備是否存在異響，設(shè)備的冷卻系統(tǒng)運(yùn)行是否正常，設(shè)備是否存在不明火花，或者明顯的滲漏點(diǎn)等等。運(yùn)行狀態(tài)下的檢查比較簡單、常規(guī)化，被發(fā)現(xiàn)的問題也大多比較明顯，問題癥結(jié)較易被分析出來。

檢修態(tài)：是在設(shè)備處于檢修狀態(tài)下，對設(shè)備開展的一系列檢查。檢修態(tài)的變壓器處于停運(yùn)狀態(tài)，工作人員對設(shè)備的絕緣、控制元件進(jìn)行測試，檢查設(shè)備是存在問題。這種檢查比較繁瑣、專業(yè)，很多隱性的缺陷會(huì)被檢測出來，并根據(jù)具體情況進(jìn)行維修改造。

如果無法在設(shè)備的運(yùn)行態(tài)及檢修態(tài)過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的問題，而造成設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生設(shè)備故障，那會(huì)對設(shè)備帶來極大損壞，給水電廠帶來巨大損失。

1.2絕緣老化問題

運(yùn)行多年后變壓器存在的最大問題是固體絕緣的老化。變壓器的固體絕緣材料主要是絕緣紙板，絕緣紙板主要成分是纖維素，變壓器絕緣老化過程即是纖維素的降解過程。[1]絕緣紙老化后致使變壓器絕緣強(qiáng)度下降，導(dǎo)致設(shè)備在運(yùn)行過程中發(fā)生電氣擊穿，而造成嚴(yán)重的事故。

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，固體絕緣老化問題一直都是提高變壓器設(shè)備運(yùn)行效率急需解決的任務(wù)。由于絕緣層的主要作用就是防止設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)內(nèi)部電流嚴(yán)重泄漏的問題，避免安全事故發(fā)生的可能性，可見他的重要性。變壓器經(jīng)過長時(shí)間運(yùn)行，絕緣材料自身的性能會(huì)受到高溫、水分、氧化作用等客觀因素的影響而發(fā)生變化，最終引起絕緣材料的老化，絕緣層一旦發(fā)生老化問題，就會(huì)嚴(yán)重降低自身的絕緣性能，增加設(shè)備放電、擊穿或短路的幾率，嚴(yán)重威脅變壓器運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

1.3油質(zhì)故障問題

水電廠的變壓器大多數(shù)選擇油浸式變壓器，變壓器內(nèi)部充滿了變壓器油，變壓器油主要作用是對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行絕緣、降溫、防潮等保護(hù)。設(shè)備內(nèi)部的油質(zhì)一旦發(fā)生變化，特別是雜質(zhì)、水分含量增加，會(huì)對設(shè)備內(nèi)部絕緣性能及散熱功能造成極大影響。而長期的內(nèi)部運(yùn)行溫度過高又會(huì)加速設(shè)備內(nèi)部絕緣性能降低，最終因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部絕緣降低致使設(shè)備內(nèi)部故障，造成設(shè)備的短路或斷路現(xiàn)象，甚至還會(huì)導(dǎo)致油箱出現(xiàn)嚴(yán)重滲油或者漏油的問題，增加設(shè)備安全事故的發(fā)生幾率，影響設(shè)備地正常運(yùn)行。

1.4繞組變形故障

變壓器的繞組在運(yùn)行過程中受到設(shè)備內(nèi)部電流地沖擊，巨大的沖擊力使得繞組急劇發(fā)熱，較高的溫度會(huì)使繞組損壞或變形。[1] 變壓器繞組受到破壞后，對設(shè)備絕緣有極大地影響，導(dǎo)致局部放電或者匝間擊穿。最終會(huì)造成變壓器內(nèi)部發(fā)生短路或斷路現(xiàn)象，嚴(yán)重威脅設(shè)備正常運(yùn)行，發(fā)生安全事故。

1.5 其他原因引起的設(shè)備故障

設(shè)備制造：設(shè)備制造工藝不良，設(shè)計(jì)不合理，設(shè)備材料不過關(guān)等設(shè)備生產(chǎn)原因造成的設(shè)備問題;

設(shè)備運(yùn)輸及安裝：設(shè)備在運(yùn)輸或者安裝過程中，顛簸、潮濕、高溫、撞擊等對設(shè)備帶來的損害，造成設(shè)備絕緣、密封能力受到破壞;

運(yùn)行環(huán)境：長期在高溫、潮濕的環(huán)境下運(yùn)行，對設(shè)備的密封、散熱能力是巨大的考驗(yàn)，長期以往不利于設(shè)備地安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2水電廠變壓器發(fā)生故障的判斷及解決措施

2.1運(yùn)行態(tài)設(shè)備檢查問題

設(shè)備維護(hù)人員要制定嚴(yán)格的運(yùn)行設(shè)備巡檢制度，具體到檢查項(xiàng)目及檢查周期。重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目包括設(shè)備的環(huán)境溫度、運(yùn)行溫度、設(shè)備油溫、設(shè)備油位、設(shè)備有無油水泄漏點(diǎn)、有無異響;設(shè)備現(xiàn)場消防設(shè)施是否完備，消防器材是否在規(guī)定使用期限內(nèi);設(shè)備有無閃火點(diǎn)、局部放電或高溫問題。若其中一項(xiàng)檢查不符合要求的，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行處理，處理過程中做好安全措施，保障人員和設(shè)備的安全。設(shè)備日常巡檢非常重要，通過巡檢能迅速發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的表象問題，及時(shí)處理設(shè)備缺陷，避免問題擴(kuò)大而造成設(shè)備損壞，進(jìn)而發(fā)生安全事故。

2.2針對絕緣老化問題

變壓器絕緣材質(zhì)老化與否，可以通過變壓器油的化學(xué)試驗(yàn)進(jìn)行判斷。主要的試驗(yàn)包括變壓器油的氣相色譜分析法、油中糠醛含量檢測和酸值試驗(yàn)。其中，最直觀的試驗(yàn)是糠醛含量檢測，對于運(yùn)行時(shí)間較長的變壓器要求定期開展油中糠醛含量分析試驗(yàn)，數(shù)據(jù)不合格的基本可以判斷變壓器絕緣材質(zhì)老化。

如何防止運(yùn)行設(shè)備絕緣材料老化過快呢？第一，在運(yùn)行過程中，工作人員需要對變壓器設(shè)備的運(yùn)行溫度進(jìn)行有效控制。長期高溫、高負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)加速絕緣材質(zhì)的老化。在變壓器中設(shè)置一個(gè)溫度測量儀，對設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，隨時(shí)掌握設(shè)備內(nèi)部的溫度變化，可以確保設(shè)備運(yùn)行過程中的溫度被控制在合理范圍內(nèi)，有效地避免了因長期高溫運(yùn)行對設(shè)備絕緣材質(zhì)造成永久性損害，進(jìn)而影響設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性。第二，嚴(yán)格遵守變壓器油檢測標(biāo)準(zhǔn)，按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展油質(zhì)檢測工作，在檢驗(yàn)過程中若存在油質(zhì)不合格現(xiàn)象，要及時(shí)更換變壓器油。降低因油質(zhì)不合格造成絕緣材料污染而老化的現(xiàn)象;第三，及時(shí)更換設(shè)備中不合格的絕緣材料，避免因絕緣材料不合格造成變壓器內(nèi)部絕緣降低，威脅設(shè)備運(yùn)行安全。

2.3變壓器油變質(zhì)及處理措施

變壓器中充滿了變壓器油，變壓器油是重要的絕緣介質(zhì)。優(yōu)質(zhì)的變壓器油具有絕緣、散熱冷卻和滅弧的能力，同時(shí)還能隔離空氣和水分，降低設(shè)備內(nèi)部元件氧化和受潮銹蝕的可能性。[2]設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于受運(yùn)行條件的影響，會(huì)使油質(zhì)發(fā)生物理或化學(xué)變化產(chǎn)生氣體、水分、雜質(zhì)等，通過油質(zhì)檢測可以判斷設(shè)備當(dāng)前的運(yùn)行環(huán)境和設(shè)備內(nèi)部故障，所以變壓器油又是設(shè)備運(yùn)行的晴雨表。

對于設(shè)備中變壓器油，國標(biāo)規(guī)定了嚴(yán)格的檢驗(yàn)周期，主要分為新變壓器油和運(yùn)行中油。日常工作中要嚴(yán)格按照檢驗(yàn)周期和試驗(yàn)項(xiàng)目開展油質(zhì)檢驗(yàn)工作。常規(guī)的檢測項(xiàng)目包括油質(zhì)水分、顏色、擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)、氣相色譜分析、含氣量分析等等。對于運(yùn)行時(shí)間較長的變壓器可以做油中糠醛含量分析、酸值含量、界面張力等試驗(yàn)判斷變壓器油的老化程度。

顏色可以直觀判斷油質(zhì)性能，包括透明度、顏色深淺、有無游離水等等;水分可以用來判斷油質(zhì)的運(yùn)行環(huán)境情況，如冷卻系統(tǒng)有無漏水，設(shè)備的密封環(huán)境是否良好等;擊穿電壓、介質(zhì)損耗因數(shù)等試驗(yàn)可用來判斷油質(zhì)的絕緣性能好壞，若試驗(yàn)結(jié)果超出了標(biāo)準(zhǔn)要求，那么油質(zhì)的絕緣性能可能會(huì)降低，設(shè)備運(yùn)行會(huì)有較大安全隱患;氣相色譜分析和油中含氣量分析都是針對油中氣體分解情況開展的試驗(yàn)，特別是氣相色譜分析法能初步判斷設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的電氣故障類型，屬于高溫過熱還是內(nèi)部放電，特別是當(dāng)分析結(jié)果中含有乙炔，那就要特別重視，可能是設(shè)備內(nèi)部發(fā)生火花發(fā)電故障。

嚴(yán)格遵守規(guī)程開展油質(zhì)檢驗(yàn)工作，一能保證油質(zhì)性能良好，設(shè)備在油質(zhì)的保護(hù)中運(yùn)行;二是能盡早發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部缺陷，及時(shí)處理以做好變壓器的維護(hù)，避免設(shè)備故障擴(kuò)大而引發(fā)嚴(yán)重的安全事件，保障設(shè)備穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

2.4其他判斷設(shè)備缺陷的方法及措施

變壓器處于檢修狀態(tài)，為了判斷變壓器內(nèi)部有無存在缺陷，要對設(shè)備的鐵芯、夾件、繞組和套管等開展預(yù)防性試驗(yàn)，特殊情況還應(yīng)開展特性試驗(yàn)，以判斷變壓器內(nèi)部存在的安全隱患問題。1、對變壓器繞組開展絕緣電阻試驗(yàn)、介質(zhì)損耗因數(shù)測試、吸收比或極化指數(shù)試驗(yàn)。通過介質(zhì)損耗因數(shù)測試，能發(fā)現(xiàn)變壓器設(shè)備絕緣整體受潮、劣化變質(zhì)及設(shè)備貫穿和未貫穿的局部缺陷;開展吸收比極化指數(shù)試驗(yàn)可以檢查出設(shè)備整體的絕緣狀況，能有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備絕緣整體受潮、臟污以及貫穿性缺陷。2、對鐵芯和夾件做絕緣電阻試驗(yàn)。絕緣電阻試驗(yàn)的設(shè)備是兆歐表，通過此試驗(yàn)可以檢測出被測物絕緣是否有貫通的集中性缺陷、整體受潮或貫通性受潮。若存在問題，被測物的絕緣電阻會(huì)有明顯下降。若絕緣只有局部缺陷，而兩級間仍保持有部分良好絕緣時(shí)，絕緣電阻降低很少，因此不能檢出這種局部缺陷。而且絕緣電阻受工作環(huán)境的溫度、濕度、及被測物表面的臟污程度影響很大，所以測試過程中要注意當(dāng)前工作環(huán)境。[3]若在試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)了數(shù)據(jù)異常，要及時(shí)檢查并處理設(shè)備缺陷。設(shè)備檢修就是為了發(fā)現(xiàn)并處理運(yùn)行中設(shè)備存在的隱藏問題，才能保證設(shè)備日常運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

結(jié)束語

綜上所述，在水電廠整體運(yùn)行的過程中，變壓器運(yùn)行正常與否是十分重要的，為了保障變壓器在運(yùn)行過程中的安全性與穩(wěn)定性，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理變壓器設(shè)備存在的故障問題。最重要的是有效分析設(shè)備缺陷原因及具體位置，才能根本上解決設(shè)備問題。同時(shí)，在解決相應(yīng)問題后，工作人員需要汲取、總結(jié)事故處理經(jīng)驗(yàn)，舉一反三，避免類似問題再次發(fā)生，提高變壓器的運(yùn)行效率與運(yùn)行水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳化鋼.電力設(shè)備異常運(yùn)行及事故處理手冊[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[2] 汪紅梅.電力用油（氣）[M].北京：中國電力出版社，2015.

[3] 陳化鋼.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京：中國水利水電出版社，2009.