非晶合金變壓器故障原因分析

于在明，姜萬超，杜 威，趙 玲

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006;2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006;3.中電投國際礦業投資有限公司，北京 100044)

非晶合金變壓器故障原因分析

于在明1，姜萬超2，杜 威1，趙 玲3

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006;2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006;3.中電投國際礦業投資有限公司，北京 100044)

遼寧省電力有限公司2010年招標采購的一批某廠家非晶合金變壓器，投運過程中，噪音較大，投運后不久多次發生設備故障，經認定，該批變壓器存在家族性缺陷，已返廠更換。對該批非晶合金變壓器進行解體檢查，并對存在的問題進行了詳細分析。

非晶合金變壓器;家族性缺陷;噪音

1 概述

非晶合金變壓器兼具節能性和經濟性，符合國家產業政策和電網節能降耗的要求，是目前節能效果好、使用成本較經濟的配電變壓器，在城鄉電網建設改造中得到大力推廣［1］。2012年遼寧省電力有限公司用SH15型非晶合金變壓器更換S7型及以下高耗能配電變壓器5 661臺，空載損耗平均下降75%［2］。

隨著非晶合金變壓器的大規模推廣，其存在的一些問題也逐步暴露出來。遼寧省電力有限公司2010年招標采購了100多臺某廠生產的非晶合金變壓器，第一批產品在投運過程中，噪音較大，投運后不久多次發生設備故障，經認定，該廠該批變壓器存在家族性缺陷，該批產品已返廠更換。非晶合金變壓器噪音超標嚴重影響遼寧電網的安全穩定運行。

2 故障原因分析

2.1 接線組別

目前市場上非晶合金變壓器結構大部分為三芯五柱式 (Dyn11)結構［3］，該結構的2個旁軛可供磁通中的高次諧波或零序分量流通，奇次諧波相互抵消，降低了漏抗壓降，改善了電流質量，采用Dyn11的高低壓繞組形式，減少了不平衡電流對電壓的影響［4］。遼寧省電力有限公司招標采購的非晶合金變壓器采用的是三芯三柱式 (Yyn0)結構，非晶合金變壓器很少采用該種接線組別，因為該接線組別生產工藝尚未成熟。正是由于這種不成熟的接線組別結構，導致三芯三柱式的非晶合金變壓器噪聲過大。三芯三柱式 (Yyn0)變壓器內部結構如圖1所示，三芯五柱式 (Dyn11)變壓器內部結構如圖2所示。

2.2 鐵心結構

解體該變壓器，發現其內部有較多的鐵心碎片，這些鐵心碎片對變壓器的正常運行有潛在威脅。該變壓器的鐵心結構是敞開式的 (如圖1所示)，鐵心振動產生的碎片會進入油箱內，附著在繞組附近或繞組表面時，將降低繞組間的絕緣系數，成為變壓器運行過程中的潛在隱患。而運行狀況良好的非晶合金變壓器鐵心完全被夾件封裝，即使產生碎片也不會進入油箱，有效保證了變壓器的安全運行。因此，鐵心被夾件封裝起來的結構要比未封裝的結構更加合理、安全。同時由于鐵心被夾件完全包裹起來，夾件的封閉結構起到了隔斷的作用，可有效控制噪聲的傳播。封閉式鐵心結構如圖3所示。

圖1 三芯三柱式變壓器內部結構

圖2 三芯五柱式變壓器內部結構

圖3 鐵心被夾件封閉

2.3 油箱結構

2.3.1 油箱無防止鐵心松動的定位點

非晶合金變壓器鐵心不能受力，鐵心掛靠在繞組上，因此其穩定性得不到保證。在油箱上設定防止鐵心晃動的定位點 (如圖4所示)，能夠有效防止鐵心發生移位。

2.3.2 油箱底部無防止噪聲傳播與減緩鐵心振動的膠墊

該非晶合金變壓器油箱內部沒有防止鐵心松動的定位點，也沒有減緩鐵心振動的膠墊，運行過程中鐵心是振動的，容易發生位移，在振動過程中沒

圖4 防止鐵心松動定位點

有定位點固定鐵心，沒有膠墊分離鐵心和油箱表面，因此，產生很大的噪聲，其油箱結構如圖5所示。油箱底部設置防止噪聲傳播與減緩鐵心振動的膠墊 (如圖6所示)，能夠有效抑制噪聲，減少噪聲污染。

圖5 故障變壓器油箱結構

圖6 防止噪聲傳播與減緩鐵心振動的膠墊

2.4 高壓繞組導線

故障變壓器高壓繞組導線采用的是紙包線，變壓器繞組為方形結構，其轉角處應力集中，如果高壓繞組采用紙包線，在卷曲過程中，絕緣紙很容易因卷曲應力而導致絕緣紙破損、開裂，削弱了絕緣紙的絕緣作用。采用漆包線 (如圖7)能夠有效抑制該問題的發生，緩解因應力過大而導致的導線破損、導線間絕緣系數降低，保障了非晶合金變壓器運行的穩定、安全［5］。因此建議非晶合金變壓器高壓繞組使用漆包線。

2.5 鐵心接口

非晶合金變壓器的鐵心結構必須采用鐵心接口朝下的結構。解體發現，其家族性缺陷的非晶合金變壓器鐵心由2個內圈鐵心和套裝在外側的外圈鐵心組成，鐵心開口位于下方 (如圖8所示)。運行狀態良好的變壓器鐵心結構也是開口向下，其結構如圖9所示。

圖7 高壓側漆包線的結構展示

圖8 缺陷變壓器鐵心結構示意圖

圖9 良好變壓器鐵心結構

非晶合金變壓器鐵心接口處容易產生碎片，鐵心接口向下，產生的碎片不會進入繞組，保證了非晶合金變壓器的運行安全［6］。

3 結束語

經過對某廠家生產的具有家族性缺陷的非晶合金變壓器解體檢查，發現該批變壓器采用技術工藝尚不成熟的三芯三柱式接線組別，且鐵心結構采用開放式結構，變壓器在內部油箱側壁沒有針對鐵心位置設定固定點，很難保證鐵心不發生位移，在油箱內底部也沒有設置減緩鐵心振動的膠墊，是產生較大噪音的原因。同時鐵心的敞開式結構及高壓繞組導線的紙包線結構也是變壓器安全運行的潛在隱患。建議以后在招標采購中對以上幾點提出明確的要求，從源頭上保證非晶合金變壓器的安全運行。

［1］ 汪永華，陳化鋼.非晶合金變壓器及其在城鄉電網改造中的應用［J］.東北電力技術，2000，21(4):41-42.

［2］ 姜萬超，張新宇，蔣大偉.遼寧城市配電網更換S7型配電變壓器經濟評價分析［J］.東北電力技術，2013，34(9):23-28.

［3］ 陳建榮，游仲東.SH15型非晶合金油浸式變壓器的技術與工藝特點分析 ［J］.機電工程技術，2009，38(6):129-130.

［4］ 王 鑫.非晶合金變壓器的特點及其推廣［J］.山東煤炭科技，2009，27(5):125-126.

［5］ 王樹森.變壓器絕緣材料 ［J］.變壓器，2004，41(8):43-46.

［6］ 鐘星鳴，姚小虎，韓 強，等.非晶合金變壓器鐵芯振動的實驗研究［J］.科學技術與工程，2009，9(17):4 934-4 936.

Fault Analysis on Amorphous Alloy Transformer

YU Zai-ming1，JIANG Wan-chao2，DU Wei1，ZHAO Ling3
(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;3.CPI International Mining Investment Co.，Ltd.，Beijing 100044，China)

In 2010，Liaoning bidding company purchased a batch of amorphous alloy transformers，and in the commissoning process，the transformers operated with great noise，shortly after equipment failure occurred many times.Familial defective is identified，and the batch has gone through depot replacement.Liaoning Electric Power Research Institute Device Status Assessment Center dismantled the transformer and found the cause of the problem.

Amorphous alloy transformer;Familial defective;Noise

TM407

A

1004-7913(2014)03-0060-03

于在明 (1980—)，男，碩士，工程師，主要從事變壓器高壓試驗與絕緣的研究工作。

2013-12-15)