豐強(qiáng)　豐芳　余群　李忠

摘要：電力系統(tǒng)的穩(wěn)定有效運(yùn)行對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和居民生活具有重要作用。變壓器作為水電廠(chǎng)電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，對(duì)電廠(chǎng)的順利運(yùn)行具有重要作用。水電廠(chǎng)變壓器一旦發(fā)生故障，不僅難以迅速確定故障原因，同時(shí)也會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。鑒于此，文章對(duì)水電廠(chǎng)變壓器常見(jiàn)故障的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：水電廠(chǎng)；變壓器；故障原因；解決對(duì)策；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0115-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.058

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、居民有重要影響。水電廠(chǎng)變壓器的保護(hù)及配置對(duì)整個(gè)電力行業(yè)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，不但可以保障整個(gè)電力傳輸過(guò)程的安全，也可以延長(zhǎng)電力設(shè)備的使用周期，滿(mǎn)足我國(guó)日益增長(zhǎng)的電力需求。水電廠(chǎng)變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵性設(shè)備，在水電廠(chǎng)以及整個(gè)輸供電系統(tǒng)中具有重要地位，其能否安全運(yùn)行會(huì)對(duì)整個(gè)電廠(chǎng)，乃至電網(wǎng)運(yùn)行安全具有重要影響。在當(dāng)前的科技與技術(shù)水平下，水電廠(chǎng)變壓器的故障診斷還遠(yuǎn)不能做到高效、準(zhǔn)確，并存在一系列急需解決的重要問(wèn)題，特別是故障機(jī)理的復(fù)雜性以及變壓器的絕緣老化都給故障的快速準(zhǔn)確診斷造成了嚴(yán)重障礙。鑒于此，對(duì)水電廠(chǎng)變壓器的故障診斷研究不僅十分必要，而且十分迫切。

1 水電廠(chǎng)變壓器保護(hù)的特點(diǎn)

對(duì)于變壓器的保護(hù)是非常重要的，相對(duì)于發(fā)電機(jī)保護(hù)一樣不能忽視。變壓器保護(hù)主要包括變壓器的主保護(hù)和變壓器的后備保護(hù)兩種。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷深入，人們逐漸意識(shí)到變壓器保護(hù)的重要性，對(duì)于變壓器的后備保護(hù)，由于選擇的具體變壓器型號(hào)不同，就會(huì)有不同的保護(hù)操作方式，但具體主要有相間短路的保護(hù)和接地短路的保護(hù)兩種方式。

1.1 硬件工藝優(yōu)良，未出現(xiàn)硬件損壞造成保護(hù)誤動(dòng)的情況

變壓器保護(hù)裝置應(yīng)該配置高速數(shù)字信號(hào)處理器DSP和32位高性能處理器，確保每個(gè)CPU的負(fù)荷率應(yīng)小于60%。除此之外，保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)該具有較好的人機(jī)交互界面，同時(shí)具備必要的參數(shù)監(jiān)視功能，對(duì)于數(shù)字式繼電保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)該由所有輔助性功能單元和電源裝置組成，這些硬件設(shè)施都是標(biāo)準(zhǔn)化組件，全部的元器件都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的抗老化篩選，同時(shí)還應(yīng)該合理利用每一個(gè)裝置保護(hù)模塊，能夠確保被保護(hù)設(shè)施的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2 保護(hù)的原理相對(duì)簡(jiǎn)單、保護(hù)判據(jù)準(zhǔn)確可靠

相對(duì)于硬件設(shè)施而言，保護(hù)系統(tǒng)軟件設(shè)施應(yīng)該采用模塊化設(shè)計(jì)模式，以滿(mǎn)足多種不同的配置標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也有利于組態(tài)的維護(hù)及運(yùn)行。軟件設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮糾錯(cuò)和防錯(cuò)措施的實(shí)施，確保保護(hù)工作的靈活多樣與裝置設(shè)施的有效整合、維護(hù)以及觀(guān)測(cè)。在具體運(yùn)行過(guò)程中硬件和軟件會(huì)受多種因素干擾，例如供電廠(chǎng)家過(guò)多、中間供電調(diào)配環(huán)節(jié)冗雜等原因，在變電站安裝調(diào)配時(shí)就會(huì)出現(xiàn)多種不同類(lèi)型的故障，所以應(yīng)該做好檢查防范措施。

2 水電廠(chǎng)變壓器常見(jiàn)故障的原因

2.1 水電廠(chǎng)變壓器的日常檢查

對(duì)水電變壓器的檢查是及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并降低故障損失的重要方法。水電變壓器的檢查主要包括常規(guī)檢查和特殊檢查兩種主要形式。常規(guī)檢查主要是針對(duì)變壓器的溫度以及油位變化方面的檢查工作，主要看變壓器的溫度是不是存在異常以及套管油的供應(yīng)是否正常，以及是否存在油污和漏油現(xiàn)象。水電變壓器的特殊檢查是相對(duì)常規(guī)檢查而言的一些特殊檢查項(xiàng)目，同時(shí)在某些特殊情況下增加的檢查頻度。例如在新設(shè)備投入運(yùn)行的前幾天內(nèi)必須要增加巡檢次數(shù)，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，而在天氣比較惡劣的情況下更應(yīng)該增加檢查次數(shù)。變壓器的檢查是發(fā)現(xiàn)變壓器故障的主要手段，因此一定要重視檢查工作，并做好相應(yīng)的記錄。

2.2 水電廠(chǎng)變壓器的具體故障原因分析

變壓器是一種靜止機(jī)電設(shè)備，但是變壓器的內(nèi)部構(gòu)造比較復(fù)雜，因此變壓器故障的形式也呈現(xiàn)出多樣化的特征。具體來(lái)看，水電廠(chǎng)變壓器的主要故障可以分為以下三種情況：

2.2.1 繞組故障。繞組故障是水電廠(chǎng)變壓器故障的主要類(lèi)型，其發(fā)生的主要原因在于匝間故障、變壓器由于自然原因受到較大沖擊以及繞組間短路引起的。因此繞組故障又可以分為股間故障、相間故障以及匝間故障三種具體類(lèi)型。其中股間故障一般是由股間短路所引起的，其重要原因可能是變壓器生產(chǎn)過(guò)程中采用質(zhì)量不合格的導(dǎo)線(xiàn)或者在變壓器壓裝過(guò)程中破壞了導(dǎo)線(xiàn)的絕緣層，還有就是由于變壓器長(zhǎng)期使用造成導(dǎo)線(xiàn)間絕緣能力的下降。相間故障一般是由于相間短路所致，主要原因一般是由于分接開(kāi)關(guān)短路，從而造成兩個(gè)繞組之間出現(xiàn)短路。匝間故障一般是由于變壓器生產(chǎn)過(guò)程中，損傷到了導(dǎo)線(xiàn)的絕緣層，從而造成抗沖擊和受壓能力的降低，因此在使用過(guò)程中極易發(fā)生短路。

2.2.2 套管故障。套管是變壓器中的主要部件之一，具有十分重要的作用。在變壓器中，套管的主要作用是將變壓器中的高壓以及低壓接線(xiàn)引到油箱外部的絕緣套管。水電廠(chǎng)的主要故障一般是由于維護(hù)不及時(shí)所致，特別是變壓器在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生一些老化現(xiàn)象以及受潮和受到外界污染等。此外，套管可能發(fā)生的故障還包括端子排的故障，也就是由于連接松動(dòng)或短路造成的端子排工作不良。

2.2.3 分節(jié)頭開(kāi)關(guān)故障。造成分節(jié)頭故障的原因較多，其中以油泄漏、電氣故障以及引線(xiàn)故障三種情況比較常見(jiàn)。以油故障為例，造成這種故障的原因比較多，這其中不僅有時(shí)間久遠(yuǎn)造成的氧化和雜質(zhì)等原因誘發(fā)的故障，還包括由于技術(shù)原因造成的嚴(yán)密性不夠，使得散熱油老化，從而造成故障，因此在變壓器的日常運(yùn)行和維護(hù)中，要特別注意對(duì)油的維護(hù)，特別是對(duì)沒(méi)有進(jìn)行密封的變壓器，更需要及時(shí)更換干燥劑以避免油的變質(zhì)，從而對(duì)變壓器的運(yùn)行造成負(fù)面影響。

3 解決水電廠(chǎng)變壓器故障的對(duì)策

3.1 積極檢查做好防范措施

3.1.1 防止絕緣老化。絕緣老化是變壓器故障的重要原因，上述多種故障表現(xiàn)都或多或少與變壓器的故障老化有關(guān)，因此在變壓器檢查中要特別重視對(duì)絕緣老化的檢查工作。從變壓器絕緣老化的深層原因來(lái)看，溫度是造成絕緣老化的重要因素，因此要解決絕緣老化問(wèn)題，首先要充分考慮溫度因素，并主要從溫度控制入手，也就是要將變壓器的溫度盡量控制在一個(gè)合理的要求范圍之內(nèi)，以延緩變壓器絕緣老化的情況出現(xiàn)。因此要對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，尤其是在環(huán)境溫度高的夏季，必須要采取措施保證變壓器不在過(guò)熱的條件下工作，同時(shí)還要注意冷卻油和絕緣油的密封性能。

3.1.2 套管故障的對(duì)策。對(duì)水電廠(chǎng)變壓器的套管故障的處理首先應(yīng)該對(duì)套管外部的損傷情況進(jìn)行必要的檢查，查看有無(wú)裂縫和結(jié)垢情況。上述情況都是造成套管損壞的重要原因，如若真有上述情況出現(xiàn)，對(duì)不嚴(yán)重的要及時(shí)清理防止裂縫持續(xù)擴(kuò)大，對(duì)特別嚴(yán)重的要考慮安裝套管外套，以有效避免外界雜物由裂縫進(jìn)入套管內(nèi)部造成短路，從而引發(fā)嚴(yán)重的故障。如果套管故障是由于環(huán)境潮濕受潮引起的，則需要在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)進(jìn)行干燥處理，盡量避免由于受潮造成短路，從而產(chǎn)生嚴(yán)重危害。如果檢查中發(fā)現(xiàn)套管的損傷程度十分嚴(yán)重，采取補(bǔ)救措施已無(wú)實(shí)際價(jià)值，那么就需要對(duì)其進(jìn)行更換，并在更換后檢查氣密性。

3.1.3 分接開(kāi)關(guān)的檢查與故障處理。針對(duì)分接開(kāi)關(guān)的故障，主要措施仍然在于及時(shí)檢查維修，避免因?yàn)楣收显斐蓢?yán)重危害。在檢查過(guò)程中要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的分接開(kāi)關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，仔細(xì)檢查彈簧壓力以及異物情況。如果彈簧壓力不夠要及時(shí)更換，如有異物要及時(shí)清理，此外還要特別注意對(duì)導(dǎo)電材料的表面進(jìn)行檢查，確保不會(huì)因?yàn)榻^緣問(wèn)題造成短路，一旦發(fā)現(xiàn)絕緣破損要及時(shí)更換。

3.2 做好變壓器保護(hù)動(dòng)作措施

變壓器保護(hù)動(dòng)作對(duì)保障變壓器的安全運(yùn)行具有重要作用，因此要在輕瓦斯以及信號(hào)輕瓦斯的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)變壓器內(nèi)部故障的實(shí)時(shí)監(jiān)控措施，特別是要對(duì)常見(jiàn)、多發(fā)的故障設(shè)計(jì)采用故障實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)。這樣不僅可以做到對(duì)變壓器的全天候監(jiān)測(cè)，同時(shí)也能夠有效避免人工檢查可能存在的疏漏。如若報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，值班人員就要對(duì)變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行仔細(xì)檢查，并對(duì)這些情況進(jìn)行詳細(xì)分析，確定并排除事故隱患。此外，在變壓器遭遇故障跳閘時(shí)，值班人員一方面要及時(shí)匯報(bào)，加速故障處理；另一方面要對(duì)可能造成危害的設(shè)備進(jìn)行停電處理，保證故障處理人員的人身安全。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，水電廠(chǎng)變壓器是整個(gè)水電廠(chǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵性設(shè)備之一，其安全穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)乎整個(gè)系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。因此在水電廠(chǎng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，要認(rèn)真分析故障原因，有針對(duì)性地解決問(wèn)題。在問(wèn)題得到解決之后，還要積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，嚴(yán)防此類(lèi)問(wèn)題的重復(fù)出現(xiàn)。當(dāng)然最好的方式應(yīng)該是加強(qiáng)變壓器的常態(tài)化管理，加強(qiáng)監(jiān)控和巡查力度，將所有的問(wèn)題消滅在萌芽狀態(tài)，這也是最經(jīng)濟(jì)、最有效的故障防范措施。

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作者簡(jiǎn)介：豐強(qiáng)（1976-），男，江西九江人，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠(chǎng)高級(jí)技師，工程師，研究方向：水電廠(chǎng)發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行；豐芳（1973-），女，江西九江人，國(guó)網(wǎng)江西省電力公司柘林水電廠(chǎng)高級(jí)技師，工程師，研究方向：水電廠(chǎng)發(fā)電生產(chǎn)運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：小 燕）