井下干式變壓器常見故障及維修

張振中

（西山煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司電力公司， 山西 太原 030053）

引言

干式變壓器是煤礦井下供配電系統(tǒng)中極為重要的一部分，其應(yīng)用較為普遍，供電方式分為移動式和固定式兩種。干式變壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大體相似，但外形不盡相同。一旦干式變壓器出現(xiàn)故障，將會對煤礦供電系統(tǒng)運(yùn)行以及安全生產(chǎn)造成直接影響。

1 干式變壓器常見故障及原因

1.1 繞組故障

繞組故障分為變壓器電流突變和繞組絕緣受潮兩種：

1）電流突變。井下供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，其機(jī)電設(shè)備長期在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，使供電線路短路或者過負(fù)荷問題較為常見。變壓器在短路狀態(tài)下的電流強(qiáng)度為正常額定電流的數(shù)倍，甚至高達(dá)數(shù)十倍。此狀態(tài)下線圈溫度急劇升高，絕緣老化加速。繞組在強(qiáng)電磁力矩作用下出現(xiàn)變形移位，絕緣材料碎裂并脫落，導(dǎo)致線體裸露和匝間短路事件[1]。

2）絕緣受潮。一是井下作業(yè)環(huán)境潮濕，潮氣容易侵入變壓器，或變壓器意外淋水，導(dǎo)致絕緣受潮；二是運(yùn)行操作或檢修維護(hù)操作不當(dāng)，變壓器密封腔內(nèi)殘留水分和雜質(zhì)，導(dǎo)致絕緣強(qiáng)度明顯降低；三是繞組內(nèi)層在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)浸漆不透，未能徹底干燥，或引線接頭焊接質(zhì)量不佳導(dǎo)致絕緣不完整，引起匝間或者層間短路；四是上井檢修不規(guī)范，變壓器殼體在潮濕環(huán)境下放置過久。

1.2 無載分接開關(guān)故障

1）高溫過熱。變壓器分接開關(guān)在正常運(yùn)行狀態(tài)下長期作業(yè)于過載電流下，開關(guān)觸頭可能炭化，導(dǎo)致電阻升高，觸頭發(fā)熱，降低彈簧壓力或引起零件變形，從而加劇觸頭發(fā)熱，最終導(dǎo)致電弧短路和變壓器損毀。

2）分解開關(guān)受潮。在過于潮濕的作業(yè)環(huán)境下，分接開關(guān)保護(hù)不佳，密封不良，都容易導(dǎo)致絕緣受潮，引起放電短路事件。

3）分解開關(guān)制造缺陷。制造分解開關(guān)時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，或者接觸不可靠、壓力值偏低等因素均會導(dǎo)致觸頭接觸不完全、錯(cuò)位，絕緣距離隨之變小，導(dǎo)致相間短路以及對地放電問題[2]。

1.3 鐵芯故障

1）多點(diǎn)接地。導(dǎo)致鐵芯多點(diǎn)接地的因素主要包括三種：一是夾板穿心螺栓套管受損，直接與鐵芯相接觸，進(jìn)而形成多點(diǎn)接地，導(dǎo)致鐵芯局部過熱，線圈絕緣因此受損；二是夾板和鐵芯間殘留金屬粉末或其他導(dǎo)電異物，受到電磁力的影響形成“金屬橋”，導(dǎo)致多點(diǎn)接地；三是夾板和鐵芯間絕緣層受損或受潮濕環(huán)境影響，引起多點(diǎn)低電阻接地。

2）硅鋼片短路。制造環(huán)節(jié)硅鋼片之間已經(jīng)涂覆絕緣漆，然而由于絕緣電阻相對較小，僅能有效隔斷渦流。一旦硅鋼片受潮，絕緣受損，就會造成較高的渦流損耗，引起鐵芯局部發(fā)熱，從而使繞組絕緣擊穿短路，最終燒毀。

1.4 二次側(cè)短路

變壓器出現(xiàn)接地以及二次側(cè)短路等故障問題時(shí)，二次側(cè)短路電流幅值可超出額定電流值約30倍。與此同時(shí)，一次側(cè)為抵消二次側(cè)短路電流產(chǎn)生的消磁效應(yīng)，必然也要產(chǎn)生遠(yuǎn)高于正常值的電流。線圈內(nèi)部的大電流機(jī)械應(yīng)力極高，容易造成線圈壓縮、夾板螺絲松弛、絕緣襯墊以及墊板松動、高壓線圈畸變甚至崩裂等問題，引起變壓器故障[3]。

2 井下干式變壓器的維護(hù)與故障檢修

2.1 定期維護(hù)檢查

通常情況下，干式變壓器運(yùn)行5年左右就要開展直流電阻以及絕緣電阻測試，以評估變壓器運(yùn)行狀況，確定其能否持續(xù)運(yùn)行。懷疑有灰塵、化學(xué)煙霧、空氣污染等因素時(shí)，檢修人員應(yīng)每隔3～6個(gè)月進(jìn)行一次檢查；作業(yè)環(huán)境清潔干燥的情況下，可以延長至每年檢查一次或者更長時(shí)間。定期檢修時(shí)主要檢查緊固件以及連接件有無松動現(xiàn)象，導(dǎo)電零部件有無生銹或者腐蝕痕跡；觀察絕緣表面有無爬電痕跡以及碳化現(xiàn)象，出現(xiàn)上述問題應(yīng)及時(shí)采取措施加以解決[4]。

2.2 日常維護(hù)檢查

日常維護(hù)檢查項(xiàng)目較多，主要包括如下：一是溫度。測量干式變壓器溫度前一定要校準(zhǔn)測量儀器儀表，以免因儀表自身問題引起測量失誤。二是異常響聲與振動。仔細(xì)觀察外殼內(nèi)是否有共振音，鐵板有無振音，附件在運(yùn)行過程中有無異常響聲或振動，是否存在因不良接地產(chǎn)生的放電聲。三是有載分接開關(guān)以及觸頭是否存在過熱等異常問題，一旦出現(xiàn)異常應(yīng)第一時(shí)間終止變壓器運(yùn)行并投入檢修。四是運(yùn)行狀態(tài)。注意監(jiān)測變壓器負(fù)荷、電壓、功率因數(shù)、頻率以及電流有無異常現(xiàn)象。五是注意監(jiān)測風(fēng)機(jī)冷卻裝置是否存在振動或者溫度異常問題。六是觀察電纜母線以及引線接頭部分，根據(jù)示溫涂料以及油漆是否變色來判斷母線、引線以及電纜是否存在過熱問題。一旦出現(xiàn)異常，應(yīng)立即停機(jī)并投入檢修。七是觀察絕緣件以及繞組外觀有無放電或者碳化痕跡，表面有無龜裂紋，一旦出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)清掃處理。八是觀察繞組套管和鐵芯有無污染，繞組上有無臟污附著，保持繞組套管和鐵芯清潔度。九是高強(qiáng)度運(yùn)行狀態(tài)下注意觀察絕緣件有無燒焦或臭味，出現(xiàn)異常及時(shí)清掃處理。

2.3 異常運(yùn)行與處理

1）應(yīng)立即停機(jī)處理的情況：一是冒煙并有明火可見；二是有異常聲響，存在過熱表現(xiàn)，局部有放電響聲；三是鄰近設(shè)備爆炸、著火對變壓器造成嚴(yán)重威脅；四是出現(xiàn)嚴(yán)重故障但是保護(hù)裝置無反應(yīng)[5]。

2）溫升超規(guī)時(shí)的處理方法。一是同時(shí)裝配有溫控和溫度顯示裝置時(shí)，檢修人員應(yīng)讀取溫度值，并確認(rèn)測溫裝置有無異常。二是監(jiān)測各繞組運(yùn)行負(fù)載和溫度情況，注意以正常溫度為對照。三是注意變壓器室通風(fēng)效果并檢查冷卻裝置，對于風(fēng)冷裝置故障導(dǎo)致的溫度升高，可根據(jù)現(xiàn)場規(guī)程降低變壓器運(yùn)行負(fù)載，以有效控制變壓器溫度[6]。四是負(fù)載與風(fēng)冷裝置正常的情況下，變壓器溫度持續(xù)異常升高，檢修人員首先應(yīng)確認(rèn)測溫裝置是否正常工作，排除測溫裝置故障并懷疑變壓器內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)停止變壓器運(yùn)行。

2.4 各部件檢修要點(diǎn)

1）鐵芯。注意上下夾板、壓板以及方鐵緊固度，檢修人員用扳手對各部位螺栓逐個(gè)緊固；觀察鐵芯平整度以及疊片緊密度，絕緣漆膜完整與否、有無脫落；測量穿心螺桿對地以及對鐵芯絕緣電阻，保持穿心螺栓的緊固度。

2）繞組。觀察繞組是否存在位移、傾斜、破損、變形、絕緣變色和放電痕跡，確保繞組表面清潔無污垢和雜質(zhì)；觀察引線絕緣狀態(tài)，排除變脆變形、斷股和殘缺問題；高低壓側(cè)繞組之間的風(fēng)道應(yīng)保持通暢，排除堵塞。

3）絕緣子。保持絕緣子清潔度，觀察有無爬電或者碳化現(xiàn)象，保持固定牢靠。

4）絕緣件、連接件以及緊固件檢查。觀察此類部件絕緣是否受損，表面有無爬電痕跡或者碳化現(xiàn)象，保持緊固件以及連接件的穩(wěn)定性，螺栓齊全不應(yīng)松動。

3 結(jié)語

針對日常運(yùn)行狀態(tài)下井下干式變壓器的常見故障，有計(jì)劃、有針對性地進(jìn)行預(yù)防檢修，是變壓器安全運(yùn)行的必要保證。因此，應(yīng)重視變壓器的運(yùn)行管理與維護(hù)，嚴(yán)格遵循各項(xiàng)操作規(guī)程，為煤礦用電提供有力保障。