水電廠變壓器的運行和維護策略研究

貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司思林發(fā)電廠 貴州 銅仁 554300

1 引言

水電廠是利用水能這種可再生清潔型能源進行電能生產(chǎn)和供應(yīng)的發(fā)電企業(yè)，有助于緩解目前我國社會不斷增加的用電負荷以及人們不斷提高的用電量給發(fā)電企業(yè)帶來的電能生產(chǎn)壓力。尤其是在傳統(tǒng)火電廠大規(guī)模發(fā)電過程中會消耗大量煤炭等一次不可再生資源并造成嚴重環(huán)境污染的形勢下，人們的環(huán)保意識在不斷提升，我國也加大了水電廠的建設(shè)力度來緩解傳統(tǒng)能源的需求壓力和電能供應(yīng)壓力，有助于改善生態(tài)環(huán)境。在目前規(guī)模不斷擴大的水電廠中，變壓器作為最重要的電氣設(shè)備之一，其主要起到保證電壓和電流在安全范圍之內(nèi)等重要作用。但是針對水電廠中體積和重量較大且數(shù)量較多的變壓器來說，在惡劣的作業(yè)環(huán)境中經(jīng)過長時間、高負荷的運行，難免會出現(xiàn)各種類型的故障，同時還具有較大的故障檢修難度。這就需要基于變壓器的工作原理，做好對其運行中常見問題的預(yù)防工作，采取有效的變壓器運行和維護策略來保障變壓器的穩(wěn)定和高效、安全運行。

2 水電廠變壓器運行過程常見問題

2.1 變壓器工作原理 如圖2.1所示為水電站中的常見變壓器結(jié)構(gòu)，其中的主要部分就是鐵芯和線圈，而且其中的線圈通常也有2個或以上，主要有直接與電源相連的初級線圈以及其他的次級線圈等。通過此種類型的變壓器的應(yīng)用可以實現(xiàn)水電站運行中對交流電壓、電流和阻抗的變換。主要的原理就是在變壓器結(jié)構(gòu)中的初級線圈中如果存在交流電流，就會在鐵芯中產(chǎn)生交流磁通，在此磁通的作用下就會使得次級線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電壓或電流，也就是在互感的原理下通過多種元件的應(yīng)用來實現(xiàn)對電能的升壓或降壓操作。

圖2.1 變壓器結(jié)構(gòu)組成以及工作原理圖

2.2 變壓器常見故障

一是變壓器聲音異常問題。在變壓器正常運行中出現(xiàn)較大的雜音但是儀表盤數(shù)據(jù)正常現(xiàn)象時，則說明出現(xiàn)了變壓器內(nèi)部鐵芯故障。如果此時的雜音類似于氣泡破裂的聲音，則說明其內(nèi)部的繞組零件可能出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，或者是出現(xiàn)了開關(guān)接觸不良的問題而造成了局部過熱問題，加速絕緣油汽化。對于上述問題，需要通過斷電檢修的方式進行處理。而如果上述雜音類似于滋滋的聲音，同時還出現(xiàn)了電火花現(xiàn)象，這就說明其內(nèi)部套管表面出現(xiàn)局部放電問題。針對此問題則需要對套管進行清理并在其表面上涂抹適量的硅油。

二是絕緣老化問題。變壓器在長時間運行中，如果存在其內(nèi)部散熱條件一般或較差的情況，容易在負荷比較大的情況下加速內(nèi)部絕緣老化速度，導(dǎo)致絕緣強度的降低。加之頻發(fā)出現(xiàn)短路沖擊問題，就會改變絕緣內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致繞組絕緣性能的降低。此外，絕緣油中摻入水分或者出現(xiàn)變壓器密封不嚴等問題也會對絕緣強度造成影響，嚴重時會導(dǎo)致絕緣擊穿問題的出現(xiàn)。

三是變壓器滲油問題。變壓器套管密封不良或者本身存在質(zhì)量問題容易導(dǎo)致滲油問題，為了預(yù)防此問題，需要做好對變壓器質(zhì)量的定期檢測工作，尤其是在開展油耐壓試驗過程中出現(xiàn)了電壓降低問題，則需要繼續(xù)開展介質(zhì)損耗試驗和潮氣入侵檢測工作。或者還要通過匝間短路測試工作來尋找問題的根本原因，從源頭上制止?jié)B油問題。

四是瓦斯保護問題。在水電廠變壓器運行中，針對容易出現(xiàn)的鐵芯故障、繞組斷線、匝間短路、套管故障、絕緣老化等故障，通常采取瓦斯保護的方式。針對目前常用的重瓦斯和輕瓦斯保護兩種保護方式，容易在變壓器運行中出現(xiàn)控制儀表指示異常、信號電鈴語音報警、光學(xué)牌等現(xiàn)象時觸發(fā)此保護動作。

五是接頭過熱問題。在變壓器中將其與其他相關(guān)部件進行連接的部件就是截流接頭，其自身狀況直接決定變壓器的運行狀況和整體運行效率。一旦在運行中由于接頭位置的雜質(zhì)過多或者出現(xiàn)導(dǎo)電膏薄弱變薄等問題就會導(dǎo)致接頭過熱問題，或者是在油浸式變壓器中由于封頭密封不嚴而造成此接頭的粘連和松動問題，也會造成接頭過熱的問題。

3 水電廠變壓器的維護方法

3.1 眼睛觀察法 在水電廠變壓器運行中，一旦出現(xiàn)變壓器油絕緣老化、鐵芯發(fā)熱、硅鋼片摩擦、鐵芯和穿心螺桿多點接地等問題會表現(xiàn)出油溫過高以及顏色變黑的現(xiàn)象，上述現(xiàn)象則可以通過眼睛觀察以及用簡單的溫度測量儀器進行溫度測量等方法進行判斷，針對上述問題，則可以緊固鐵芯夾的位置，或者對絕緣襯和絕緣管進行更換。針對由于變壓器連接位置密封不嚴或者出現(xiàn)焊縫開裂問題而引起的變壓器表面有油漬的問題，需要對密封墊進行更換或者采取對開裂焊縫的補焊措施。針對變壓器內(nèi)部壓力過大而造成的防爆膜破損或龜裂問題，需要對呼吸口部件故障進行檢查和處理，通過眼睛觀察，發(fā)現(xiàn)呼吸器硅膠的顏色由藍色變?yōu)榉奂t色，則需要更換此種水分處于飽和狀態(tài)的硅膠，或者對其進行干燥處理。針對有出現(xiàn)了套管密封不嚴或者污物堆積過多、套管破損等問題而引起的套管閃絡(luò)放電問題，則可以針對眼睛所觀察的原因進行針對性的處理。

3.2 耳聽法 由于變壓器運行中出現(xiàn)異常時通常會伴隨有異常聲響，因此可以總結(jié)經(jīng)驗、通過耳聽法來判斷變壓器異常問題。比如出現(xiàn)比較低沉的嗡嗡聲音，則說明出現(xiàn)了變壓器過載問題。如果出現(xiàn)內(nèi)部不規(guī)則的爆裂聲音則說明其內(nèi)部出現(xiàn)了絕緣被擊穿的問題。比如出現(xiàn)了啾啾聲音，則說明出現(xiàn)了高壓熔斷器熔斷問題，通常是因為沒有按照規(guī)定調(diào)節(jié)分接開關(guān)而引起的。比如出現(xiàn)了嘶嘶且伴隨著火花現(xiàn)象，則說明其表面出現(xiàn)了局部放電問題，這就需要徹底清除表面污漬。比如出現(xiàn)了類似水沸騰的咕嘟聲音，則說明其內(nèi)部繞組出現(xiàn)短路問題或者出現(xiàn)了電氣元件接觸不良等問題。比如出現(xiàn)了叮當?shù)那脫袈曇簦瑒t說明其內(nèi)部鐵芯固定器件出現(xiàn)了松動問題或者螺釘脫落的問題。比如出現(xiàn)尖細的哼哼聲音，則說明出現(xiàn)了鐵磁諧振問題，此時進行進一步檢查會發(fā)現(xiàn)電流表的擺動過大。

4 針對變壓器運行維護過程常見弊端的處理對策

4.1 加強運行維護人才隊伍建設(shè)工作 針對變壓器運行中復(fù)雜的故障，對相應(yīng)的運行維護人員也提出了較高的專業(yè)技能和綜合素質(zhì)要求。這不僅需要在選拔運行維護工作人員時要適當提高門檻，選擇具有豐富經(jīng)驗和較高專業(yè)水平的優(yōu)秀人才。而且還要定期邀請專家和專業(yè)技術(shù)人員開展培訓(xùn)工作。通過培訓(xùn)之后的考核，保證經(jīng)過培訓(xùn)的工作人員掌握變壓器內(nèi)部構(gòu)造和基本原理、常見故障及其排除方法等，保證其具有較高的實操水平和故障診斷、處理能力，通過有效的運行維護工作延長變壓器使用壽命。

4.2 做好變壓器日常運行維護工作 在變壓器日常運行過程中，應(yīng)安排專業(yè)運行維護人員做好變壓器投入使用之前的外觀檢查工作，重點對套管裂縫、破壞以及漏油等問題進行排查。還要檢查接觸點、高低壓側(cè)引線、電桿距離以及引線外殼等，保證其符合相關(guān)規(guī)定要求。在此運行維護工作中應(yīng)合理應(yīng)用耳聽法等留意其運行中的聲音，及時檢修和處理異常聲響背后的問題。

4.3 完善變壓器運行維護管理體制 開展變壓器運行維護工作的主要目的就是保障其高效安全運行，這就需要對變壓器管理體制進行建立和完善。這不僅要在此體制建立過程中基于原有的規(guī)章制度進行補充、更新和完善，保證此制度的科學(xué)性和規(guī)范性。而且還要在此制度中制定監(jiān)督管理制度，通過此制度的執(zhí)行來監(jiān)督管理工作人員的日常運行維護操作行為，及時發(fā)現(xiàn)和規(guī)范其日常操作行為，最大化降低人為操作所引發(fā)的變壓器故障概率。此外，還要通過合理激勵機制的制定，表揚和獎勵表現(xiàn)優(yōu)秀和突出的員工，相反也要懲罰表現(xiàn)差的員工，提高員工工作的積極性，實現(xiàn)工作效率和效果的提升。

5 結(jié)語

水電廠變壓器作為其中的重要部件，其運行狀態(tài)直接決定水電廠能否穩(wěn)定運行以及運行效率等。因此，針對其運行中容易出現(xiàn)的各類問題，需要應(yīng)用相應(yīng)的運行維護方法及時排查和處理，還要加強人員培訓(xùn)、制度完善以及運行檢修工作，提升變壓器運行維護工作質(zhì)量和效果，保障水電廠變壓器以及水電廠整體的穩(wěn)定與安全運行。