摘要：随着我国经济的飞速发展，电力也成为了我国需要大力发展的行业，火电厂作为发电产电的根据地，更是需要不断的进步。火电厂变压器是火电厂电力系统中至关重要的一部分，如果变压器出现了问题，那么后果是不可想象的，因此必须将变压器的风险降到最低。本文将火电厂变压器的故障分为内部故障和外部故障两类，根据变压器故障产生的原因做出了相应的保护装置并积极采取措施改正火电厂变压器产生的各种故障。
关键词：火电厂变压器；常见故障；保护装置
从火电厂和消费者的角度来看，安全可靠的电力供应需求的增长是非常重要的因素，因此，避免火电厂变压器的任何故障，特别是导致变压器出现重大问题的故障，是保护装置采取措施的关键。每一个故障都有可能会损坏变压器，并造成昂贵的维护和修理费用，此外，这可能会阻碍火电厂的电力供应并降低其可靠性。近年来，随着电力系统的私有化和重组化，变压器发挥着更加重要的作用。
1 火电厂变压器的常见故障
火电厂变压器的常见故障可分为内部故障和外部故障。变压器的绕组、铁心、油箱、冷却系统、油和有载分接开关等各部分的健康状况可以保证整个变压器的安全运行。据统计，70-80%的火电厂变压器损坏是由内部故障引起的，内部故障的发生是变压器的一种瞬态状态，最初是由油箱内的小放电开始的。如果这种现象持续下去，放电电流会对变压器造成更大的损坏，加速绝缘击穿，最终彻底损坏变压器；外部故障是由于火电厂电力系统的外部短路、过磁通、过负荷、过电压等使用不当造成的[1]。
1.1 内部故障
火电厂变压器内部故障包括绕组故障；油箱和油中的故障（油氧化、渗水、升温而引起的溶解）；变压器使用异常；堆芯故障（堆芯叠片损坏）；终端故障（短路、连接松动和套管故障）；有载分接开关故障；产气故障；其他部件（如冷却系统）故障。在火电厂变压器内部故障中，绕组和有载分接开关是最为重要的内部故障。绕组匝间故障检测，特别是在小电流时，是非常关键的，而匝间故障对变压器寿命影响较大[2]。造成这些故障的原因是由于在不同的电压下的导线绝缘故障或者是短路。
1.2 外部故障
火电厂变压器的外部故障主要是受到外界环境的影响。比如在比较潮湿的环境下，各种金属的零部件最容易发生短路或者是因为水分增多而导致生成铁锈，最后造成变压器外部设备的损坏；如果是在寒冷的环境下，变压器内部电路可能会因为热胀冷缩的原理而变的又紧又硬，容易造成短路。
相对于内部故障而言，外部故障更容易被发现，同时也更容易得到解决，但是因为变压器内部存在很大的电压差，在修理过程中很容易出现危险的情况，所以在处理外部故障时也需要注意断电安全。
2 火电厂变压器故障的原因
一般来说，变压器故障的原因如下：由于不同原因导致变压器内绝缘的电气特性恶化；电力系统短路电流和过电压；变压器运行条件不当，如负载条件、漏油、取油时间等；制造或修理问题；不可预测的情况，如密集雷击。一般情况下，如果变压器的一部分在运行期间不能承受施加的应力，则可能发生故障。变压器在正常和异常情况下都处于连续的热、机械、化学、电气和电磁应力下，因此，在以下情况下，变压器会更糟：降低介电强度（抵抗脉冲和雷电波的能力）；机械强度降低（抵抗变速器故障的能力）；载流电路的热紧度降低（承受过负荷的能力）；电磁致密性降低（在过励磁和过负荷等特定条件下传输电磁能的能力）。
最后，当变压器的耐受性超过允许极限时，由于上述原因，可能发生故障[3]。
变压器绕组绝缘击穿是导致火电厂变压器短路故障的重要因素。变压器正常运行时，绕组绝缘处于高电场下，会逐渐恶化绝缘。然而，热、电、机械应力和湿度会加速绝缘劣化，变压器过载和由此产生的热量是绕组绝缘产生热应力的主要因素。绝缘上的电应力是由绝缘表面的电压梯度升高引起的。机械应力可由变压器绕组端子中的短路力产生的振动引起。变压器的制造过程也会导致机械应力的升高，潮湿会导致绝缘表面的导电通路，与绝缘材料的相互作用会使绕组绝缘恶化。然而，在上述应力的存在下，绕组绝缘的持续恶化会改变绝缘的电气和机械特性。最后，由绝缘完全击穿，相邻匝间短路。变压器绕组中的短路继续产生更多的热量，并通过绕组扩展故障，最终导致变压器完全击穿。在外部故障的情况下，短路力对绝缘尤其是旧的绝缘来说是危险的，并且会恶化导致匝间的绝缘。温度升高、湿度和氧气的存在会加速绝缘劣化。内部故障通常发生在高压绕组的一个相位上，只发生少量匝数。
3 火电厂变压器的保护装置
通过建立保护的装置，可以让火电厂变压器正常稳定的运行和工作，保护装置的建立可以及时发现并解决变压器出现的一切问题和故障，以此来保障火电厂变压器的安全，使供电可以持续进行。下面介绍一下比较常见的火电厂变压器的保护装置。
第一种是瓦斯保护，上面变压器故障的原因中提到了因为电弧和电流的作用使得变压器内部的一些材料因为受热而变成气体，气体会直接漂浮到比较高的地方，通过检测高处的气体含量来进行对变压器的保护称为瓦斯保护，这种保护装置通常装在容量达到800KVA以上的变压器中。
下图为火电厂变压器瓦斯保护装置：
第二种是纵联差动保护，这种保护装置是对变压器绕组和引出线相间故障的保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝相间短路能起到保护的作用。一般来讲，这种保护装置一般安装在容量达到6500KVA以上的变压器，当然，一些比较大的火电厂装载纵联差动保护装置会变得更加的安全。
下图为火电厂变压器纵联差动保护装置：
4 结束语
火电厂变压器的安全稳定运行对电力系统及相关设备的稳定起着重要作用。由于火电厂变压器的任何故障都会影响到相关的电力系统，因此准确地诊断故障并快速地从电力系统的其他部分中断火电厂变压器，对于减少高故障电流造成的损害和防止电力系统不稳定至关重要。
参考文献：
[1]徐在德，范瑞祥，潘建兵，et al.火电厂低压辅机变频器低电压穿越测试装置研究与应用[J].电力系统保护与控制，2018，46（8）：148-155.
[2]孙玉龙.火电厂主变压器直流偏磁异常工况分析与保护防范措施[J].山东工业技术，2017（6）：172-172.
[3]张宁方.浅析火电厂输煤系统取样机存在的问题及解决方法[J].四川水泥，2017（2）：138-138.
论文作者:李欣龙
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/21
标签：变压器论文; 火电厂论文; 故障论文; 绕组论文; 保护装置论文; 应力论文; 电力系统论文; 《电力设备》2019年第1期论文;