水電廠變壓器發生故障的原因及解決措施

徐姣

摘 要：在水電廠日常運行過程中，變壓器是水電運行的主設備，是電廠的發電、輸電是否能可靠運行的關鍵因素和必要條件，與水電廠的各生產環節有著緊密聯系及深遠影響，變壓器設備是水電廠能否正常運轉的關鍵因素。因此，水電廠的工作人員必須時刻關注著變壓器設備的日常運行情況，確保其穩定性、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，避免設備事故對水電廠造成經濟損失。本文針對水電廠變壓器發生故障的原因進行探討，并采用有效的措施對其故障進行解決。

關鍵詞：水電廠;變壓器;故障原因;解決措施

為了確保水電廠運行的穩定性與安全性，水電廠工作人員必須定期對變壓器的運行情況進行詳細地檢查。在設備故障排查過程中，分析變壓器在運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，并及時采取有效的解決措施，確保變壓器在水電廠中能夠穩定可靠地運行，為人們提供良好的電力服務。

1水電廠變壓器發生故障的原因

1.1設備故障檢查

對設備進行定期檢查維護，以保證設備沒有缺陷及安全隱患，而對設備開展的檢查主要在設備的兩種狀態下進行：運行態和檢修態。

運行態：是在設備的正常運行前提下，對設備開展的常規檢查。包括設備溫度、油位、絕緣是否正常，設備是否存在異響，設備的冷卻系統運行是否正常，設備是否存在不明火花，或者明顯的滲漏點等等。運行狀態下的檢查比較簡單、常規化，被發現的問題也大多比較明顯，問題癥結較易被分析出來。

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

如果無法在設備的運行態及檢修態過程中及時發現設備存在的問題，而造成設備在運行過程中發生設備故障，那會對設備帶來極大損壞，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度下降，導致設備在運行過程中發生電氣擊穿，而造成嚴重的事故。

據相關數據顯示，固體絕緣老化問題一直都是提高變壓器設備運行效率急需解決的任務。由于絕緣層的主要作用就是防止設備在運行過程中出現內部電流嚴重泄漏的問題，避免安全事故發生的可能性，可見他的重要性。變壓器經過長時間運行，絕緣材料自身的性能會受到高溫、水分、氧化作用等客觀因素的影響而發生變化，最終引起絕緣材料的老化，絕緣層一旦發生老化問題，就會嚴重降低自身的絕緣性能，增加設備放電、擊穿或短路的幾率，嚴重威脅變壓器運行過程中的安全性和穩定性。

1.3油質故障問題

水電廠的變壓器大多數選擇油浸式變壓器，變壓器內部充滿了變壓器油，變壓器油主要作用是對運行設備進行絕緣、降溫、防潮等保護。設備內部的油質一旦發生變化，特別是雜質、水分含量增加，會對設備內部絕緣性能及散熱功能造成極大影響。而長期的內部運行溫度過高又會加速設備內部絕緣性能降低，最終因為變壓器內部絕緣降低致使設備內部故障，造成設備的短路或斷路現象，甚至還會導致油箱出現嚴重滲油或者漏油的問題，增加設備安全事故的發生幾率，影響設備地正常運行。

1.4繞組變形故障

變壓器的繞組在運行過程中受到設備內部電流地沖擊，巨大的沖擊力使得繞組急劇發熱，較高的溫度會使繞組損壞或變形。[1] 變壓器繞組受到破壞后，對設備絕緣有極大地影響，導致局部放電或者匝間擊穿。最終會造成變壓器內部發生短路或斷路現象，嚴重威脅設備正常運行，發生安全事故。

1.5 其他原因引起的設備故障

設備制造：設備制造工藝不良，設計不合理，設備材料不過關等設備生產原因造成的設備問題;

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

運行環境：長期在高溫、潮濕的環境下運行，對設備的密封、散熱能力是巨大的考驗，長期以往不利于設備地安全穩定運行。

2水電廠變壓器發生故障的判斷及解決措施

2.1運行態設備檢查問題

設備維護人員要制定嚴格的運行設備巡檢制度，具體到檢查項目及檢查周期。重點監測項目包括設備的環境溫度、運行溫度、設備油溫、設備油位、設備有無油水泄漏點、有無異響;設備現場消防設施是否完備，消防器材是否在規定使用期限內;設備有無閃火點、局部放電或高溫問題。若其中一項檢查不符合要求的，根據實際情況進行處理，處理過程中做好安全措施，保障人員和設備的安全。設備日常巡檢非常重要，通過巡檢能迅速發現設備存在的表象問題，及時處理設備缺陷，避免問題擴大而造成設備損壞，進而發生安全事故。

2.2針對絕緣老化問題

變壓器絕緣材質老化與否，可以通過變壓器油的化學試驗進行判斷。主要的試驗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。其中，最直觀的試驗是糠醛含量檢測，對于運行時間較長的變壓器要求定期開展油中糠醛含量分析試驗，數據不合格的基本可以判斷變壓器絕緣材質老化。

如何防止運行設備絕緣材料老化過快呢？第一，在運行過程中，工作人員需要對變壓器設備的運行溫度進行有效控制。長期高溫、高負荷運行，會加速絕緣材質的老化。在變壓器中設置一個溫度測量儀，對設備運行時的溫度情況進行實時監測，隨時掌握設備內部的溫度變化，可以確保設備運行過程中的溫度被控制在合理范圍內，有效地避免了因長期高溫運行對設備絕緣材質造成永久性損害，進而影響設備運行的安全可靠性。第二，嚴格遵守變壓器油檢測標準，按照標準要求開展油質檢測工作，在檢驗過程中若存在油質不合格現象，要及時更換變壓器油。降低因油質不合格造成絕緣材料污染而老化的現象;第三，及時更換設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部絕緣降低，威脅設備運行安全。

2.3變壓器油變質及處理措施

變壓器中充滿了變壓器油，變壓器油是重要的絕緣介質。優質的變壓器油具有絕緣、散熱冷卻和滅弧的能力，同時還能隔離空氣和水分，降低設備內部元件氧化和受潮銹蝕的可能性。[2]設備運行時，由于受運行條件的影響，會使油質發生物理或化學變化產生氣體、水分、雜質等，通過油質檢測可以判斷設備當前的運行環境和設備內部故障，所以變壓器油又是設備運行的晴雨表。

對于設備中變壓器油，國標規定了嚴格的檢驗周期，主要分為新變壓器油和運行中油。日常工作中要嚴格按照檢驗周期和試驗項目開展油質檢驗工作。常規的檢測項目包括油質水分、顏色、擊穿電壓、介質損耗因數、氣相色譜分析、含氣量分析等等。對于運行時間較長的變壓器可以做油中糠醛含量分析、酸值含量、界面張力等試驗判斷變壓器油的老化程度。

顏色可以直觀判斷油質性能，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的運行環境情況，如冷卻系統有無漏水，設備的密封環境是否良好等;擊穿電壓、介質損耗因數等試驗可用來判斷油質的絕緣性能好壞，若試驗結果超出了標準要求，那么油質的絕緣性能可能會降低，設備運行會有較大安全隱患;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，特別是氣相色譜分析法能初步判斷設備內部發生的電氣故障類型，屬于高溫過熱還是內部放電，特別是當分析結果中含有乙炔，那就要特別重視，可能是設備內部發生火花發電故障。

嚴格遵守規程開展油質檢驗工作，一能保證油質性能良好，設備在油質的保護中運行;二是能盡早發現設備內部缺陷，及時處理以做好變壓器的維護，避免設備故障擴大而引發嚴重的安全事件，保障設備穩定可靠地運行。

2.4其他判斷設備缺陷的方法及措施

變壓器處于檢修狀態，為了判斷變壓器內部有無存在缺陷，要對設備的鐵芯、夾件、繞組和套管等開展預防性試驗，特殊情況還應開展特性試驗，以判斷變壓器內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、介質損耗因數測試、吸收比或極化指數試驗。通過介質損耗因數測試，能發現變壓器設備絕緣整體受潮、劣化變質及設備貫穿和未貫穿的局部缺陷;開展吸收比極化指數試驗可以檢查出設備整體的絕緣狀況，能有效地發現設備絕緣整體受潮、臟污以及貫穿性缺陷。2、對鐵芯和夾件做絕緣電阻試驗。絕緣電阻試驗的設備是兆歐表，通過此試驗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，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前工作環境。[3]若在試驗過程中，發現了數據異常，要及時檢查并處理設備缺陷。設備檢修就是為了發現并處理運行中設備存在的隱藏問題，才能保證設備日常運行的安全性和穩定性。

結束語

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

參考文獻：

[1] 陳化鋼.電力設備異常運行及事故處理手冊[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.電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京：中國水利水電出版社，2009.