礦用干式變壓器常見故障及預防措施

介 挺

（晉能控股煤業集團白洞礦業大同有限公司，山西 大同 037031）

0 引言

變壓器是煤礦井下重要電氣設備，變壓器主要作用將各種電壓按照設計進行變壓，確保能夠對不同型號的設備進行供電，變壓器安全穩定運行是煤礦供電安全的重要保證，在實際煤礦井下生產過程中受供電工藝、施工環境以及變壓器安裝工藝等影響，造成變壓器在供電過程中經常出現故障，影響著采掘工作面供電穩定性，針對這一技術難題，白洞礦電氣隊通過技術研究[1]，對井下KBSG-T-500/10 礦用隔爆型干式變壓器在使用過程中常見故障進行分析，并提出了若干項預防措施，力求保證煤礦供電安全。

1 變壓器結構組成

KBSG-T-500/10 的礦用隔爆型干式變壓器主要由鐵芯、繞組、絕緣套管、油箱等部分組成。

1）鐵芯。鐵芯主要由鐵軛和鐵芯柱兩部分組成，是變壓器重要組成部分[2]，是變壓器主磁路部分，鐵芯柱上纏繞繞組形成磁路，而鐵軛主要使磁路形成閉合，鐵芯主要由若干塊軋鋼疊加而成，軋鋼厚度為0.5mm。

2）繞組。繞組是變壓器電路部分，主要由銅線或鋁線繞制而成，繞組根據接入電網高低分為高低壓繞組，且在鐵芯柱上排列方式不同；變壓器內繞組布置方式可分為同心式和交疊式兩種，同心式繞組將高低壓繞組同心纏繞在鐵芯上[3]，交疊式繞組成餅狀，高低壓繞組交替纏繞在鐵芯上。

3）油箱。油箱內裝有變壓器油，變壓器油主要使繞組與繞組以及繞組與鐵芯之間相互絕緣，同時變壓油受熱后會產生對流，從而對變壓器起到散熱降溫作用[4]。

4）絕緣套管。變壓器引線從油箱接入油箱蓋時必須安裝絕緣套管，使引線與油箱絕緣，低電壓等級變壓器采用10～35 kV 的空心充油式套管，電壓等級高于110 kV 時變壓器應采用電容式套管[5]。

2 井下變壓器常見故障分析

2.1 變壓器出現異響

1）若變壓器在供電過程中出現“嗡嗡”聲且不清脆，應及時檢查供電負荷情況，變壓器未出現故障燈，報警時則為變壓器供電超負荷嚴重。

2）若變壓器異響尖銳刺耳，則變壓器出現了單相接地或者出現設備處于諧振過電壓現象，應及時檢查供電電網設備情況。

2.2 變壓器油位異常

變壓器出現油位異常主要包括油位低以及顯示油位為虛假油位兩種。

1）油位低故障。變壓器在供電時出現正常油耗但未及時進行補充，變壓器油箱出現破損導致漏油，以及檢修過程中檢修人員放油后未檢測油位以及未及時補充。

2）油位虛假顯示。變壓器中通氣小孔因供油堵塞出現油位失真，若油表管路堵塞會造成油位顯示不準確，而油枕吸管出現器堵塞后會造成油位顯示出現誤差。

2.3 變壓器油溫高

1）變壓器冷卻裝置故障。變壓器內部排氣扇故障停運、散熱器供油油管出現堵塞以及循環油泵故障是造成油溫升高的主要原因。

2）變壓器鐵軛穿芯螺栓絕緣損壞。穿芯螺栓在安裝時以及變壓器鐵軛安裝不牢固導致穿芯螺栓出現磨損導致其外表絕緣損壞，出現發熱現象，而該處產生的熱量不易快速消散，造成油溫升高。

2.4 變壓器產生異味

1）套管故障。變壓器內部套管出現污損而產生電磁，導致油泵、風扇燒毀產生燒焦異味；套管閃絡放電使其自身絕緣層燒焦以及套管安裝連接處發熱造成接觸面以及表面鍍層氧化等。

2）防爆管故障。變壓器中防爆管破損或者管口用薄膜老化破損，導致變壓器內部油液收到無損、乳化變質等產生異味。

2.5 變壓器鐵軛故障

1）鐵軛多地接地故障。白洞礦井下為KBSG-T-500/10的礦用隔爆型干式變壓器鐵軛主要采用肢板結構固定方式，如圖1 所示；鐵軛采用該固定方式時占用體積大，在供電過程中U 型螺桿與肢板之間易出現短路環，從而造成鐵軛之間形成雜散電流，易出現鐵軛多接地故障。

圖1 變壓器鐵軛肢板結構固定方式示意圖

2）固定穩定性差。變壓器鐵軛采用肢板結構固定方式雖然避免了沖孔工序，但是采用固定方式時變壓器在搬移過程中，很容易造成U 型螺桿受力變形，導致鐵軛出現松動現象。

3 變壓器故障預防措施

3.1 加強變壓器防水、防潮管理

由于井下施工條件復雜，受頂板淋水、噴霧淋水以及其他生產用水等影響，變壓器內部出現潮濕現象，影響著變壓器安全性能，所以變壓器在搬運、安裝、調試以及使用過程中必須對變壓器做好防水、防潮工作。變壓器必須安裝在干燥環境中，定期對變壓器內部受潮情況進行檢查，必要時需對變壓器進行干燥處理。

3.2 防止異物進入變壓器

變壓器在對接安裝時應防止異物進入變壓器內部，在安裝前需對變壓器內部進行清理，防止細小鐵屑進入油管、油泵內，定期對變壓器內部油液進行檢查并過濾，發現異物量大時不需及時更換。

3.3 防止變壓器絕緣受損

在進行變壓器護罩安裝時必須對引線、高壓套管、支架采取特殊防護措施，在進行高壓套管安裝時必須保證引線平直，不得有扭矩，防止變壓器絕緣層磨損，導致供電過程中出現絕緣擊穿事故。

3.4 防止套管爆裂

套管爆裂主要原因是套管絕緣損壞，導致套管電容屏出現擊穿現象，并使瓷套內壁出現閃絡故障，故障后產生的電流形成放電通道，使套管絕緣油受熱并產生膨脹反應，最終造成套管出現爆裂，如圖2 所示。

圖2 變壓器套管結構及爆裂事故示意圖

由此可見套管爆裂主要原因是絕緣損壞，所以在進行變壓器安裝、調試過程中應對套管絕緣性能進行檢測，發現套管破裂、絕緣磨損時必須及時更換；同時新變壓器在注油前需對變壓器內部進行真空處理，保證真空度，注油時應升高油溫對本體進行排氣處理；變壓器應采用不銹鋼真空球閥具有較強的密封性，從而防止空氣進入變壓器油內。

3.5 優化鐵軛固定方式

為了解決傳統變壓器故障方式存在的問題，可對變壓器鐵軛固定方式進行優化[6]，采用開口槽鋼固定方式，如圖3 所示。

圖3 變壓器鐵軛開口槽鋼固定方式示意圖

1）鐵軛開口槽鋼固定方式主要無緯玻璃絲黏帶將固定件與鐵軛進行捆綁，然后通過高溫烘烤使固定件收緊，收緊后的鐵軛采用固定螺栓將夾件與變壓器殼體四周進行固定，防止竄動磨損。

2）鐵軛采用開口槽鋼固定相比傳統固定方式，減小了鐵軛體積，提高了鐵軛固定質量，避免了形成雜散電流。

4 結語

白洞礦對井下KBSG-T-500/10 的礦用隔爆型干式變壓器在使用過程中常見故障進行分析，并提出了若干項合理有效的預防措施，通過實際應用效果來看。2021 年白洞礦井下變壓器采取故障預防措施后，變壓器故障率明顯降低，變壓器故障率由原來的14%降低為2%，全年變壓器維修費減少至3 萬余元，延長了變壓器使用壽命，保證了井下供電安全。