周慧芳

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交030205）

在礦井生產工作中，變壓器起到非常重要的作用，但是在正式運行時，總是會狀況百出。這其中的原因之一是因為制造和生產變壓器的技術尚且不夠成熟，所以生產出的變壓器各方面的性能都不能夠達到實際生產需求；另一個原因則是技術人員使用時，不注意變壓器的故障檢測和維護。前者是客觀原因，無法改變，但是后者則是主觀原因，是可以防護的，所以技術人員應多加注意。

1 變壓器以及其技術特性

目前，變壓器主要分為電力變壓器和特殊變壓器。而本文中所談到的變壓器是針對礦井工作而設計出的具有特殊要求的變壓器，即礦用變壓器。此類變壓器也有更細致的分類：礦式油浸變壓器和礦式干式變壓器。兩者的區別是一個充油不隔爆，一個隔爆不充油。

變壓器主要是由鐵芯和繞組組成的。鐵芯就是用來作為變壓器的機械骨架，鐵芯柱和鐵軛共同構建成鐵芯。鐵芯的主要工作原理就是在鐵芯柱上套裝繞組，而鐵軛是用來構造出閉合回路。由于我國近些年來技術發展比較迅速，市場上出現了漸開線鐵芯，這種鐵芯的制造工藝比較簡單，同時也比較節省材料。它的出現，為礦井工作走入機械化打下了基礎。

繞組是屬于變壓器中的電氣部分。在礦井生產作業中，通常是采用同心式繞組的，因為這種繞組電氣性能和耐熱性都很好，能夠讓變壓器的使用時間增長，并且這種繞組的制造、結構都很簡單。變壓器的結構中也包括外部絕緣和內部絕緣，而油箱，則是由鋼板焊成的。

2 礦井變壓器易出現的故障原因分析

1）鐵芯故障。鐵芯故障屬于變壓器的常見故障，并且也是由不同的原因引起的。多數情況下是因為其局部發熱造成；在少數情況下，則是因為鐵芯緊固螺釘對地絕緣不良，則容易引起變壓器繞組間短路問題，并導致鐵芯內部局部發熱。對于變壓器來講，其外部電路很容易產生“短路”，這是因為有些變壓器的輸入電壓相比較額定電壓來講，高了一些，或者電路的電壓不穩定。

2）繞組故障。繞組故障的主要問題是短路、斷路和松脫。根本原因在于繞組本身的質量。由于質量和材質不好，在開路下的沖擊會使繞組變形，進而損壞繞組。絕緣一旦損壞，就會留下一些缺陷。在長期負荷下，當雜質進入繞組時，溫度會過高，從而導致絕緣體老化。另外，空氣濕度對繞組的影響也會導致局部過熱，進而導致匝間短路。

3）套管故障。套管在變壓器運行時發生故障的概率比較低，但是這也不能忽略，因為這類故障一旦發生，后果是非常嚴重的，會造成巨大的損失。此外，套管安全檢驗人員的缺乏將直接導致套管的故障。

4）瓦斯保護故障。當變壓器發生輕微故障時，輕瓦斯保護方式觸發保護動作，但只發出報警信號，不進行關、斷處理。除此之外，在使用變壓器的過程中，如果不小心發生了多相短路等問題，這會直接產生變壓器瓦斯保護動作，從而影響整個變壓器的運行進程。

3 礦井變壓器的故障檢測

3.1 直接觀察和檢驗方法

礦井變壓器發生故障后，通過一系列的觀察和檢查，探測設備、儀表指示是否異常，保護動作是否落實，設備部件是否開裂，有無燒灼、冒煙等現象，借助目測，找出具體的位置對斷層進行了探測。例如，測量絕緣電阻時，記錄15 s和60 s的絕緣電阻，并計算R60/R15的比值，即吸收比。500 kV及以上容量的變壓器，當標準為10～30℃時，吸收比一般不小于1.3。吸收比越大，絕緣越好。分接開關各部位是否接觸良好；分接開關的真實部分是否與指示部位在同一位置；出口導線是否斷線；多股導線繞組是否斷裂。

3.2 直流電阻實驗法

一般來說，通過測量直流電阻不平衡率，分析變壓器線圈與引線的連接情況。直流電阻不平衡率為1 600 kV及以下，線路不得超過2%，相位不得超過4%，所有其他變壓器線路和相位不得超過2%。用這種方法可以診斷出繞組開路。

3.3 智能檢測

隨著人工智能理論和神經網絡、專家系統、向量機、信息融合等計算機技術的飛速發展，利用智能理論進行變壓器故障診斷已成為一種趨勢。智能診斷具有良好的適應性、準確性和快速性。

神經網絡方法適用于建立物理模型和人工干預。它屬于簡單非線性函數的積分，建立了故障狀態與樣本輸入之間的關系。標準BP方法比較慢，且呈現發散狀態，BP方法對初值有嚴格要求。支持向量機能夠及時解決小樣本、非線性、高維的特點。

專家系統主要包括數據庫、知識庫、采集系統、人機界面和解釋系統。知識庫位于知識存儲區，數據庫用于存儲中間信息和初始數據。推理機是一套完整的計算機程序，可以控制專家系統，滿足操作要求。解釋系統可以為專家用戶解決問題，同時對診斷結果進行解釋。人機界面采用下拉式菜單，解釋推理結果和問題。

信息融合技術屬于信息處理方式，一般分為特征層、數據層和決策層三個部分。數據層是對原始數據的綜合處理，也稱為傳感器級融合；特征層融合是對處理后的數據和信息進行整理。

數據層融合是局部檢測單元和氣體溶解單元的信息融合，可以獲得更多有用的信息，及時修正偏差信息和數據。

4 礦井變壓器維修內容

變壓器的維修內容包括的項目：

1）技術人員要做到定期去清潔套管，看其是否存在放電的痕跡以及破損問題。

2）勤檢查套管的接頭溫度，避免過于太熱。同時，要認真檢查和套管引線所接觸的螺栓松動情況，如果過松，立即擰緊。

3）認真清理變壓器油箱的眾多附件，比如儲油柜子，安全氣道等，都需要多加注意。

4）查看安全氣道防爆膜，看其是否完好無損。并且，要經常性地清理壓力釋放閥蓋子內所沉積的灰塵雜物。

5）對于油箱附件—儲油柜，應該檢查其油位是否正常、油位計的情況是否正常，并且要及時排除油污。

6）失效變色的干燥劑要及時更換，并且要檢查呼吸器。

7）及時補充絕緣油。變壓器本體和充油套管都需要進行補充。

8）對于散熱器的滲油現象、冷卻風扇等方面要多加注意。

9）在變壓器運行時，我們要經常用溫度計檢測上層油溫，對于該溫度計，也要定時檢查。

10）繼電器也會經常出現滲油，應定期檢查，杜絕此類現象。同時，要檢查閥門的開關是否靈活，電纜的絕緣是否良好。

11）對于處理變壓器外殼接地線以及中性點接地裝置，也要勤于檢查。

12）對于由分接開關所控制的回路以及傳動部分等，也要檢查。并且清掃操作箱的內部。

5 結語

礦井變壓器可以說是礦井供電系統中極為重要的組成部分。其運行狀態是否安全可靠，在很大程度上決定著礦井生產活動的安全性和經濟性。然而，在礦井變壓器運行中，繞組故障時有發生，對礦井生產效益有很大的不利影響。變壓器故障診斷技術能力的不斷提高，使變壓器能夠安全可靠地運行，使礦井各方面的運行效率得到了較大提高。