井下干式變壓器常見故障及維修

張振中

（西山煤電集團有限責任公司電力公司， 山西 太原 030053）

引言

干式變壓器是煤礦井下供配電系統中極為重要的一部分，其應用較為普遍，供電方式分為移動式和固定式兩種。干式變壓器結構設計大體相似，但外形不盡相同。一旦干式變壓器出現故障，將會對煤礦供電系統運行以及安全生產造成直接影響。

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。井下供電系統設計復雜，其機電設備長期在惡劣環境下運行，使供電線路短路或者過負荷問題較為常見。變壓器在短路狀態下的電流強度為正常額定電流的數倍，甚至高達數十倍。此狀態下線圈溫度急劇升高，絕緣老化加速。繞組在強電磁力矩作用下出現變形移位，絕緣材料碎裂并脫落，導致線體裸露和匝間短路事件[1]。

2）絕緣受潮。一是井下作業環境潮濕，潮氣容易侵入變壓器，或變壓器意外淋水，導致絕緣受潮；二是運行操作或檢修維護操作不當，變壓器密封腔內殘留水分和雜質，導致絕緣強度明顯降低；三是繞組內層在設計制造環節浸漆不透，未能徹底干燥，或引線接頭焊接質量不佳導致絕緣不完整，引起匝間或者層間短路；四是上井檢修不規范，變壓器殼體在潮濕環境下放置過久。

1.2 無載分接開關故障

1）高溫過熱。變壓器分接開關在正常運行狀態下長期作業于過載電流下，開關觸頭可能炭化，導致電阻升高，觸頭發熱，降低彈簧壓力或引起零件變形，從而加劇觸頭發熱，最終導致電弧短路和變壓器損毀。

2）分解開關受潮。在過于潮濕的作業環境下，分接開關保護不佳，密封不良，都容易導致絕緣受潮，引起放電短路事件。

3）分解開關制造缺陷。制造分解開關時結構設計不合理，或者接觸不可靠、壓力值偏低等因素均會導致觸頭接觸不完全、錯位，絕緣距離隨之變小，導致相間短路以及對地放電問題[2]。

1.3 鐵芯故障

1）多點接地。導致鐵芯多點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，進而形成多點接地，導致鐵芯局部過熱，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電異物，受到電磁力的影響形成“金屬橋”，導致多點接地；三是夾板和鐵芯間絕緣層受損或受潮濕環境影響，引起多點低電阻接地。

2）硅鋼片短路。制造環節硅鋼片之間已經涂覆絕緣漆，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，引起鐵芯局部發熱，從而使繞組絕緣擊穿短路，最終燒毀。

1.4 二次側短路

變壓器出現接地以及二次側短路等故障問題時，二次側短路電流幅值可超出額定電流值約30倍。與此同時，一次側為抵消二次側短路電流產生的消磁效應，必然也要產生遠高于正常值的電流。線圈內部的大電流機械應力極高，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與故障檢修

2.1 定期維護檢查

通常情況下，干式變壓器運行5年左右就要開展直流電阻以及絕緣電阻測試，以評估變壓器運行狀況，確定其能否持續運行。懷疑有灰塵、化學煙霧、空氣污染等因素時，檢修人員應每隔3～6個月進行一次檢查；作業環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間。定期檢修時主要檢查緊固件以及連接件有無松動現象，導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象，出現上述問題應及時采取措施加以解決[4]。

2.2 日常維護檢查

日常維護檢查項目較多，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。仔細觀察外殼內是否有共振音，鐵板有無振音，附件在運行過程中有無異常響聲或振動，是否存在因不良接地產生的放電聲。三是有載分接開關以及觸頭是否存在過熱等異常問題，一旦出現異常應第一時間終止變壓器運行并投入檢修。四是運行狀態。注意監測變壓器負荷、電壓、功率因數、頻率以及電流有無異?，F象。五是注意監測風機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。一旦出現異常，應立即停機并投入檢修。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，一旦出現異常應及時清掃處理。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。九是高強度運行狀態下注意觀察絕緣件有無燒焦或臭味，出現異常及時清掃處理。

2.3 異常運行與處理

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

2）溫升超規時的處理方法。一是同時裝配有溫控和溫度顯示裝置時，檢修人員應讀取溫度值，并確認測溫裝置有無異常。二是監測各繞組運行負載和溫度情況，注意以正常溫度為對照。三是注意變壓器室通風效果并檢查冷卻裝置，對于風冷裝置故障導致的溫度升高，可根據現場規程降低變壓器運行負載，以有效控制變壓器溫度[6]。四是負載與風冷裝置正常的情況下，變壓器溫度持續異常升高，檢修人員首先應確認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部故障時，應停止變壓器運行。

2.4 各部件檢修要點

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；觀察引線絕緣狀態，排除變脆變形、斷股和殘缺問題；高低壓側繞組之間的風道應保持通暢，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象，保持緊固件以及連接件的穩定性，螺栓齊全不應松動。

3 結語

針對日常運行狀態下井下干式變壓器的常見故障，有計劃、有針對性地進行預防檢修，是變壓器安全運行的必要保證。因此，應重視變壓器的運行管理與維護，嚴格遵循各項操作規程，為煤礦用電提供有力保障。