淺談水電廠電力變壓器發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、分接開關故障、變壓器滲漏故障以及日常檢查等方面提供了對應的解決措施。

關鍵詞：水電廠；變壓器；故障

1引言

在我國的電力系統中，水電廠不僅起到電力供應的作用，還有調峰、調頻、調相等維持電力系統穩定的作用，此外，水電廠還有供水、灌溉、航運、抗洪等功能，所以其安全穩定運行的意義重大。電力變壓器是電力系統中最關鍵的設備之一，它承擔著電壓變換，電能分配和傳輸，并提供電力服務。因此，變壓器的正常運行是對電力系統安全、可靠、優質、經濟運行的重要保證，必須最大限度的防止和減少變壓器故障和事故的發生。

2水電廠變壓器概況

變壓器通常體積較大、內部構造復雜、工作環境惡劣，而且長期處于運行之中，故障和事故總是不可完全避免，且引發故障和事故又出于眾多方面的原因。如外力的破壞和影響，不可抗拒的自然災害，安裝、檢修、維護中存在的問題和制造過程中遺留的設備缺陷等事故隱患，特別是電力變壓器長期運行后造成的絕緣老化、材質劣化及預期壽命的影響，已成為發生故障的重要原因。同時，部分工作人員業務素質不高、技術水平不夠專業或違章作業，都會造成事故或導致事故的擴大，從而危及電力系統和水電廠的安全運行[1]。

我廠昭平水電廠為河流式低水頭徑流電廠，是一座以發電為主兼航運和灌溉綜合性的水利樞紐工程，始建于1989年，并于1994年起三臺機組陸續開始并網發電，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。在歷年來的運行過程中也曾多次發生過變壓器因故障而進行了擴大性吊蓋（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，是變壓器正常工作和運行的基本條件。大多數變壓器的損壞和故障都是由于絕緣系統的損壞造成的。我廠主變壓器主要是油浸式變壓器，根據常見的故障類型一般有絕緣故障、鐵芯故障、分接開關故障、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，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境因素的影響發生分解，或受潮而降低或喪失了絕緣強度。

3.2鐵芯故障

鐵芯發生故障通常是由鐵芯絕緣層經長時間使用遭氧化而老化或破損而導致的，或者是由于變壓器中的導電材料的核心表面遭到破壞而引起的，當鐵芯發生接地故障時，一旦有強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，油溫過高會使其內部發生化學反應，加速油質的劣化，使變壓器油分解，影響變壓器油性能下降，進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部的異常響聲、容器內氣體不斷增加，可能導致氣體繼電器動作跳閘等表現。

3.3分接開關故障

變壓器的調壓分接開關分為有載分接開關和無載分接開關兩大類。 分接開關接觸不良、觸頭銹蝕接觸電阻增大發熱、開關絕緣支架的堅固螺栓接地、開關彈簧壓力不足、開關引線焊接不良等都會導致分接開關發生故障。

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構密封不良、密封面有瑕疵、環境溫度的影響、振動頻率加劇、材料的熱膨脹系數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，應首先避免變壓器和絕緣層的超期服役現象，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該進行淘汰和更換；其次要控制變壓器的超負荷運行時間，變壓器長時間超負荷運轉會使其溫度升高，加速絕緣層的老化，所以應對變壓器進行交替工作管理，并應控制其運行容量不能超過其額定容量；最后應對變壓器和絕緣層進行定期檢查試驗，檢查絕緣層的外觀及其絕緣性能，在線監測變壓器表面、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，必要時可以降低負荷，甚至停機并啟動備用變壓器進行交替工作，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，一是在作業人員進行操作的過程中應按照操作規范保護好絕緣迭片和導電材料的核心表面；二是要定期對變壓器油進行色譜化驗分析；三是要對變壓器的鐵芯進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，對鐵芯底部進行清理，對各間隙進行檢查沖吹（洗），確保絕緣迭片間隙和導電材料核心表面的完整，從而降低變壓器的故障發生概率。

4.3分接開關故障的解決措施

對于變壓器的分接開關故障，首先應在分接開關安裝之前確定好安裝位置合理安裝，避免出現由于安裝位置問題導致的故障；其次在分接開關的焊接引出線時，確保焊接接線穩固和接觸良好，避免因接觸不良而導致開關過熱和燒毀現象；再次保證安裝時變壓器和開關之間的接觸電阻參數在容許范圍，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；最后要加強對分接開關的定期檢查測量，減少其故障隱患，降低安全風險。

4.4變壓器滲漏的解決措施

對于變壓器的生產制造廠家，應該改進焊接工藝，采用焊接變形小、焊接質量穩定的二氧化碳保護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行封堵，或者必要時進行停電焊接補漏；對于密封件滲漏問題，需要及時更換老化的密封條，選用質量好、彈性高、抗老化性能力強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造成的滲漏；定期對變壓器的滲漏情況進行檢查，嚴格把控變壓器的采購質量。

5結語

變壓器是水電廠機組中的關鍵設備，其安全穩定關系著整個水電廠的穩定運行，但是目前的水電廠變壓器普遍存在絕緣老化、鐵芯故障、分接開關故障、變壓器滲漏等常見故障，影響變壓器的正常運行，因此對于對于變壓器故障必須結合變壓器的運行情況、歷史數據、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，提高其穩定性，保證電力系統的正常電力供應，保障人們的正常生產和生活。

參考文獻：

[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生故障的原因及解決措施[J].民營科技，2017（3）：1-1endprint