電爐變壓器故障原因分析及對策

麻林偉，朱三軍，李 丹 ，牛紅亞，孫曉光

（1.中國平煤神馬集團汝州電化有限公司；2.中國平煤神馬集團瑞平電廠，河南 平 頂山 4 67500）

電爐變壓器是電石爐中重要電氣設備之一，目前，大型電石爐自然功率因數偏低的問題已被關注。為了提高功率因數，中平能化集團汝州電化有限公司7#電石爐在星接轉角接運行后,投入無功補償電容時電爐變壓器產生了重瓦斯信號報警。之后對變壓器油樣進行了氣相色譜診斷及現場綜合試驗分析，查出了電爐變壓器故障原因，并采取有效措施，確保了電石爐變壓器安全穩定運行。

一、電石爐變壓器故障現象

中平能化集團汝州電化有限公司7#30 000kV·A電石爐變壓器型號：HCDSPZ-10000/110×3(3臺單相電爐變壓器)，27檔有載調壓，輸出電壓138～246V，每檔電壓級差4V。7#電石爐于2012年9月26日停爐檢修，于2013年元月25日開爐送電，元月29日當烘好爐星形轉三角形運行時，當時電石爐總負荷10 000kV·A，功率因數0.84。在投入無功補償電容器組(6 000kVar,型號：BFM12√3-334-1W)的瞬間，電爐變壓器進線開關跳閘。同時，3臺單相爐變壓器重瓦斯信號報警。事故發生后，經現場檢查，發現B相變壓器瓦斯氣體室被充滿；A、C相變壓器瓦斯氣體室各充一半，氣體易燃。此時無功補償真空開關出線端子弧光短路。現從三個方面進行分析。

二、故障原因分析

1.電爐變壓器油樣氣相色譜診斷

氣相色譜分析：氣體先溶于油中，超過油的溶解限度時會形成游離氣體，這些氣體的組成成份與設備故障的類型及嚴重程度密切相關，所以氣相色譜診斷分析能發現設備內部是否存在故障、故障部位及發展狀況。因此，首先

對該電石爐3臺變壓器進行了油樣氣相色譜分析(表1)。

表1 電爐變壓器油樣氣相色譜診斷性分析數據 μL/L

依據DL/T722-2000標準，表1中乙炔含量超過注意值，判斷為變壓器內部電弧放電故障。

2.電爐變壓器現場試驗

(1)綜合試驗。

經現場測定，A、B、C三相絕緣電阻為105.6GΩ/1 194，吸收比2.24，介損0.32～0.37%，電容量71 739PF，直流泄漏40kV/5μA，耐壓63kV。以上試驗數據與原試驗報告對比，未發現異常現象。

(2)直流電阻試驗。

A、C兩相高、中壓線圈試驗數據與原試驗報告數據相同；B相高壓線圈開路，中壓線圈試驗數據與原試驗報告數據有誤差。說明B相高壓線圈電弧放電，存在線圈燒斷或燒毀現象。

(3)空載試驗。

首先對A相電爐變壓器試驗，將其有載調壓開關調至14檔位置，二次額定電壓193V。自電爐變輸出端加入試驗電壓，當試驗電壓升至120V，電流在75A時，試驗變壓器電磁振動聲大，試驗電壓由120V逐步降到50V，實驗電流由75A逐步升高400A時跳閘。時間約3min，電爐變壓器輕瓦斯信號報警。B、C兩相電爐變壓器空載試驗現象與A相基本相同，說明A、B、C三相電爐變壓器內部線圈都有擊穿放電現象。

3.外部原因分析

該電石爐變壓器采用TBB型10kV中壓補償，當總補償容量10 800kVar,分兩組，a組4 880kVar，b組6 000kVar。

(1)由于新開電爐，總容量30 000kV·A，當其負荷升至10 000kV·A時，爐內溫度較低，電極電弧還不穩定，此時投入6 000kVar無功補償量，造成操作過補償現象。

(2)由于無功補償設備現場環境較差，灰塵較大，無功補償電容開關相間絕緣降低。當投無功補償電容時，引發三相無功補償真空開關出線端子間弧光短路，引起電爐變壓器中壓線圈短路，導至電爐變壓器高壓、中壓線圈燒斷及變形。

三、防范措施

(1)無功補償電容真空開關上下端子用3240絕緣板隔開，防止環境污染、灰塵聚集引起真空開關端子間絕緣降低，并定時清理灰塵。

(2)對于新開的電石爐，當電爐負荷達到70%以上，功率因數在0.85以下時，在確定突加無功補償設備時，可先投入4 800kVar無功補償量；當電爐變壓器達到額定功率，如功率因數在0.85以下時，再投入6 000kVar無功補償量。

四、結語

該電爐變壓器產生的重瓦斯氣體故障，通過變壓器油樣氣相色譜診斷、現場試驗及外部因素三方面綜合分析，查出故障原因，并采取有效措施，消除故障隱患，確保了設備安全穩定運行。

[1]崔立君．特種變壓器理論與設計[M]．北京：科學技術文獻出版社，1996.

[2]趙家禮，張慶達.變壓器故障診斷與修理[M]．北京：機械工業出版社，1998.

[3]劉寶林．電氣設備選擇施工安裝設計應用手冊[M]．北京：中國水利水電出版社，1997.