电炉变压器的现场维修技术

杨 勇

（北华大学电气信息工程学院，吉林 吉林 132021）

电炉变压器由于现场运行环境恶劣，变压器制造工艺复杂，在现场使用过程中往往有意想不到的问题出现。本文通过一台电炉变压器的现场故障分析、检查、故障处理、及现场干燥过程的论述，总结了在现场类似工作中可以采用的方法及相关经验，并指出了在现场工作中应注意的问题。

该变压器为青海西宁某冶炼公司一台容量为6300kVA，电压等级为10kV的矿热炉变压器。在投入运行1个月后，突然发生重瓦斯保护动作跳闸，冶炼工作被迫停止。变压器生产厂家技术人员于第二天抵达现场，随即对变压器进行了检查。

1 变压器初步检查及故障分析

首先在检查之前排除了重瓦斯与轻瓦斯接错的可能，同时确定重瓦斯没有误动作。由于该变压器采用了免吊心结构设计，所以放出部分油之后，吊起箱盖，即可看到器身情况，油箱内变压器油光亮如新，引线、木件都完好无损，线圈上的压板没有破裂、移位等，线圈也没有鼓出突起部分，但是线饼之间要在吊心之后才能看到。初步断定变压器没有遭受短路等过电流的冲击，有可能是变压器的线圈发生了轻微匝间或段间短路，需进一步确定。

2 检查故障的过程

冶炼工作停止之后，现场环境有了很大提高，同时考虑到现场有吊车、滤油机，为了降低维修成本低，缩短维修时间，减少生产损失，决定该变压器在现场维修。

首先用1寸钢管焊长宽高大约都为8m左右的一框架，并用苫布密封围住，放至一已打扫干净的地面，里面接上几盏临时灯，变压器吊心之后，器身即放在此框架内，所有的检查维修都在此完成。既能保证器身最大限度不受潮，又能避免灰尘落在上面。

变压器线圈图如图1所示，绕组采用交叠式。该变压器共13分接，低压电压从103～133V，低压线圈为3匝，最大匝电压为44.25V/T。变压器的器身吊出之后，首先进行外观检查，发现A相高压线圈上部5、6段之间有些许细铜粒。用手电筒照亮，观察在5、6段之间有烧黑迹象，初步确定故障点在此。现场没有变压比测试设备，为进一步确定故障所在，利用220V电源，一个20A空开，一个电流互感器，一个电流表，连一个线路，加在A相各个分接上，如图2所示。

首先加电“A”和“1”之间，此时A-1之间匝数为112匝，匝电压为1.96V/T，电流表没指示。之后加“1”上的电源线不动，将原加在A上的电源线分别改到“13、11、9、…”，当加电至“5-1”时，此时匝电压为24.4V/T，电流表指针突然满偏，同时空开跳闸断开，并发现在A相上部5、6段间有打火现象，确定故障点在此。为了确定B、C相线圈是否受损，也采用上述方法给B、C相分别加电。测量前将A相低压线圈首尾短接，目的是使磁通不从A相心柱流通，避免对B、C相测量有影响。测量结果B、C线圈没有问题。

图1

图2

3 维修过程

由于只是A相线圈上部需要处理。经过分析讨论，决定A相线圈不吊出，即在心柱上处理。轭片挑开之后，首先将低压引线用气焊焊开，之后将低压 D1线段取下，置入事先准备好的干净的塑料袋中，密封好。将A相的A1，A2之间线断开，小心将A相上部4段取下，同样放入干净塑料袋中。再断开6、7段间连线，取下5、6段。发现原来是5段上的分接引线9的细铜排折弯处做长了，结果在油道内成“驼背”，顶到了6段上，变压器运行后，线圈震动，引线9同线段6不断碰撞，运行一段时间后，绝缘撞破，引发线段6中导线短路。

在线圈修复绕制之前，首先用变压器油调和制成面粉团，把线圈、夹件、铁心上附着的微小铜粒吸附干净。然后几个人合作在心柱上通过来回穿插的方式绕好5、6段，每段用白布带固定好，并做好分接引线。然后将高压、低压线段恢复，铁轭回片，焊好低压引线、高压引线。在处理完这些之后，拿来一氧气瓶，利用氧气的压力吹净线圈、铁心上的附着物。最后在器身处理好之后，装入已清理干净的油箱之前，再用干净的变压器油反复冲洗，之后装入油箱，密封好，不注油。

4 干燥过程

变压器现场干燥方法很多，根据现场能提供的工具和环境条件，准备用感应法加热干燥。已知：外施电压220V，油箱外表面面积大约为14.4m2，环境温度 15℃，系数K取 8。经过计算：励磁功率P=10kW。单位面积的电力消耗△P=0.9kW/m2，箱壁外绕匝数W=74匝，励磁电流I=54A。

首先用现场可以找到的石棉布将油箱侧面和顶部围住盖好，用石棉布的目的是给变压器本体保温，然后用35mm2铜线电缆从油箱底部到顶部绕74匝，下半部大约绕45匝，绕好之后固定住，起头和终止头通过一空开控制。油箱底部并联 8根已拉长的2000W电阻丝，通过接线柱固定在耐火砖上，距离箱底大约为100mm，接一空开单独控制。在油箱侧壁上下各固定几个水银温度计，油箱内的温度通过压力释放阀口测量，同时把测量铁心绝缘的引线从压力释放阀口引出。平时压力释放阀口用盖板密封，测量温度及放潮气时打开。

加电220V，12h之后，箱壁上温度计温度上升到98℃左右，箱内温度在开始时低于箱壁温度，大约20h之后，内外温度相当了，并一直维持在95℃左右。期间通过2500V兆欧表每隔1h观察绝缘的变化，并记录。开始时由于蒸发出的水汽多，附着在绝缘件表面上，没排出，绝缘电阻低，之后慢慢升高。在这过程中每隔一段时间打开压力释放阀口，释放油箱内的潮气，同时测量记录油箱内的温度和铁心绝缘电阻。绝缘电阻随时间的变化曲线图如图3所示。在70h之后绝缘电阻稳定在2500MΩ之上。遂断电，拆除励磁导线、石棉布、电阻丝等，清理好现场之后，再打开箱盖及低压引线安装手孔，检查并紧固可能因为干燥已经变松的紧固螺母，同时固定铁心接地片。之后盖上箱盖，紧固好箱盖螺母。上好压力释放阀。注入已经过滤好的变压器油。

图3 变压器器身干燥过程中绝缘电阻随时间的变化曲线

5 试验及加电工作

加油稳定一天之后，进行了电阻、绝缘和耐压的现场验收试验，没有问题。变压器重新放入工作位置，接好短网，加电起炉，一切正常。

6 工作总结

1）产品的质量往往体现在细节上。变压器生产厂家应严格要求工人的工作，注重每一个工作环节。

2）变压器运到现场在使用之前，生产厂家应该配合用户一定要吊心检查。即使是免吊心设计，也要打开箱盖，检查螺栓的紧固情况，以避免线圈的非正常震动。

3）变压器使用厂家一般不会有变压比检测仪，所以在现场故障检查时应该随机应变。在用本文论述的方法加电检查过程中，要注意控制线圈的匝电压，不能超出设计的最大匝电压，同时做好过流保护。由于在加电过程中高压线圈会产生高电压，所以一定要注意人身安全。

4）本文所论述的干燥方法不完全是感应法，因为现场不能抽真空。实际干燥时是首先用盖板密封住压力释放阀口，加电一段时间之后，再打开释放潮气。从干燥方式来看，此时的变压器油箱已类似一小型普通干燥炉。

5）干燥过程中，一定要保证温度不能太高，最大不能超过 105℃，以免引起绝缘材料的老化。必要时可以设计制作一温度控制箱，实现温升的自动控制。

6）干燥过程中，要注意干燥的安全。现场一定要准备一些灭火器材，如灭火器、沙子、铁锹等。

7 结论

电炉变压器在现场使用过程中往往是超负载运行，使用环境恶劣，而且很多使用厂家的检修又不到位，变压器有时出现一些问题也在所难免。如果问题不大，可以考虑采用在现场进行维修。本文所论述的维修过程，从变压器开始准备维修到维修结束投入使用，大约用了7天时间，既降低了变压器生产厂家的维修成本，又减少了使用厂家的损失。而且从维修效果来看，也非常不错。整个检修过程中的方法和经验还是可以借鉴的。

[1] 《变压器手册》编委会.电力变压器手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2002.