非晶合金变压器故障原因分析

于在明，姜万超，杜 威，赵 玲

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006;2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006;3.中电投国际矿业投资有限公司，北京 100044)

非晶合金变压器故障原因分析

于在明1，姜万超2，杜 威1，赵 玲3

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006;2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006;3.中电投国际矿业投资有限公司，北京 100044)

辽宁省电力有限公司2010年招标采购的一批某厂家非晶合金变压器，投运过程中，噪音较大，投运后不久多次发生设备故障，经认定，该批变压器存在家族性缺陷，已返厂更换。对该批非晶合金变压器进行解体检查，并对存在的问题进行了详细分析。

非晶合金变压器;家族性缺陷;噪音

1 概述

非晶合金变压器兼具节能性和经济性，符合国家产业政策和电网节能降耗的要求，是目前节能效果好、使用成本较经济的配电变压器，在城乡电网建设改造中得到大力推广［1］。2012年辽宁省电力有限公司用SH15型非晶合金变压器更换S7型及以下高耗能配电变压器5 661台，空载损耗平均下降75%［2］。

随着非晶合金变压器的大规模推广，其存在的一些问题也逐步暴露出来。辽宁省电力有限公司2010年招标采购了100多台某厂生产的非晶合金变压器，第一批产品在投运过程中，噪音较大，投运后不久多次发生设备故障，经认定，该厂该批变压器存在家族性缺陷，该批产品已返厂更换。非晶合金变压器噪音超标严重影响辽宁电网的安全稳定运行。

2 故障原因分析

2.1 接线组别

目前市场上非晶合金变压器结构大部分为三芯五柱式 (Dyn11)结构［3］，该结构的2个旁轭可供磁通中的高次谐波或零序分量流通，奇次谐波相互抵消，降低了漏抗压降，改善了电流质量，采用Dyn11的高低压绕组形式，减少了不平衡电流对电压的影响［4］。辽宁省电力有限公司招标采购的非晶合金变压器采用的是三芯三柱式 (Yyn0)结构，非晶合金变压器很少采用该种接线组别，因为该接线组别生产工艺尚未成熟。正是由于这种不成熟的接线组别结构，导致三芯三柱式的非晶合金变压器噪声过大。三芯三柱式 (Yyn0)变压器内部结构如图1所示，三芯五柱式 (Dyn11)变压器内部结构如图2所示。

2.2 铁心结构

解体该变压器，发现其内部有较多的铁心碎片，这些铁心碎片对变压器的正常运行有潜在威胁。该变压器的铁心结构是敞开式的 (如图1所示)，铁心振动产生的碎片会进入油箱内，附着在绕组附近或绕组表面时，将降低绕组间的绝缘系数，成为变压器运行过程中的潜在隐患。而运行状况良好的非晶合金变压器铁心完全被夹件封装，即使产生碎片也不会进入油箱，有效保证了变压器的安全运行。因此，铁心被夹件封装起来的结构要比未封装的结构更加合理、安全。同时由于铁心被夹件完全包裹起来，夹件的封闭结构起到了隔断的作用，可有效控制噪声的传播。封闭式铁心结构如图3所示。

图1 三芯三柱式变压器内部结构

图2 三芯五柱式变压器内部结构

图3 铁心被夹件封闭

2.3 油箱结构

2.3.1 油箱无防止铁心松动的定位点

非晶合金变压器铁心不能受力，铁心挂靠在绕组上，因此其稳定性得不到保证。在油箱上设定防止铁心晃动的定位点 (如图4所示)，能够有效防止铁心发生移位。

2.3.2 油箱底部无防止噪声传播与减缓铁心振动的胶垫

该非晶合金变压器油箱内部没有防止铁心松动的定位点，也没有减缓铁心振动的胶垫，运行过程中铁心是振动的，容易发生位移，在振动过程中没

图4 防止铁心松动定位点

有定位点固定铁心，没有胶垫分离铁心和油箱表面，因此，产生很大的噪声，其油箱结构如图5所示。油箱底部设置防止噪声传播与减缓铁心振动的胶垫 (如图6所示)，能够有效抑制噪声，减少噪声污染。

图5 故障变压器油箱结构

图6 防止噪声传播与减缓铁心振动的胶垫

2.4 高压绕组导线

故障变压器高压绕组导线采用的是纸包线，变压器绕组为方形结构，其转角处应力集中，如果高压绕组采用纸包线，在卷曲过程中，绝缘纸很容易因卷曲应力而导致绝缘纸破损、开裂，削弱了绝缘纸的绝缘作用。采用漆包线 (如图7)能够有效抑制该问题的发生，缓解因应力过大而导致的导线破损、导线间绝缘系数降低，保障了非晶合金变压器运行的稳定、安全［5］。因此建议非晶合金变压器高压绕组使用漆包线。

2.5 铁心接口

非晶合金变压器的铁心结构必须采用铁心接口朝下的结构。解体发现，其家族性缺陷的非晶合金变压器铁心由2个内圈铁心和套装在外侧的外圈铁心组成，铁心开口位于下方 (如图8所示)。运行状态良好的变压器铁心结构也是开口向下，其结构如图9所示。

图7 高压侧漆包线的结构展示

图8 缺陷变压器铁心结构示意图

图9 良好变压器铁心结构

非晶合金变压器铁心接口处容易产生碎片，铁心接口向下，产生的碎片不会进入绕组，保证了非晶合金变压器的运行安全［6］。

3 结束语

经过对某厂家生产的具有家族性缺陷的非晶合金变压器解体检查，发现该批变压器采用技术工艺尚不成熟的三芯三柱式接线组别，且铁心结构采用开放式结构，变压器在内部油箱侧壁没有针对铁心位置设定固定点，很难保证铁心不发生位移，在油箱内底部也没有设置减缓铁心振动的胶垫，是产生较大噪音的原因。同时铁心的敞开式结构及高压绕组导线的纸包线结构也是变压器安全运行的潜在隐患。建议以后在招标采购中对以上几点提出明确的要求，从源头上保证非晶合金变压器的安全运行。

［1］ 汪永华，陈化钢.非晶合金变压器及其在城乡电网改造中的应用［J］.东北电力技术，2000，21(4):41-42.

［2］ 姜万超，张新宇，蒋大伟.辽宁城市配电网更换S7型配电变压器经济评价分析［J］.东北电力技术，2013，34(9):23-28.

［3］ 陈建荣，游仲东.SH15型非晶合金油浸式变压器的技术与工艺特点分析 ［J］.机电工程技术，2009，38(6):129-130.

［4］ 王 鑫.非晶合金变压器的特点及其推广［J］.山东煤炭科技，2009，27(5):125-126.

［5］ 王树森.变压器绝缘材料 ［J］.变压器，2004，41(8):43-46.

［6］ 钟星鸣，姚小虎，韩 强，等.非晶合金变压器铁芯振动的实验研究［J］.科学技术与工程，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，硕士，工程师，主要从事变压器高压试验与绝缘的研究工作。

2013-12-15)