井下干式变压器常见故障及维修

张振中

（西山煤电集团有限责任公司电力公司， 山西 太原 030053）

引言

干式变压器是煤矿井下供配电系统中极为重要的一部分，其应用较为普遍，供电方式分为移动式和固定式两种。干式变压器结构设计大体相似，但外形不尽相同。一旦干式变压器出现故障，将会对煤矿供电系统运行以及安全生产造成直接影响。

1 干式变压器常见故障及原因

1.1 绕组故障

绕组故障分为变压器电流突变和绕组绝缘受潮两种：

1）电流突变。井下供电系统设计复杂，其机电设备长期在恶劣环境下运行，使供电线路短路或者过负荷问题较为常见。变压器在短路状态下的电流强度为正常额定电流的数倍，甚至高达数十倍。此状态下线圈温度急剧升高，绝缘老化加速。绕组在强电磁力矩作用下出现变形移位，绝缘材料碎裂并脱落，导致线体裸露和匝间短路事件[1]。

2）绝缘受潮。一是井下作业环境潮湿，潮气容易侵入变压器，或变压器意外淋水，导致绝缘受潮；二是运行操作或检修维护操作不当，变压器密封腔内残留水分和杂质，导致绝缘强度明显降低；三是绕组内层在设计制造环节浸漆不透，未能彻底干燥，或引线接头焊接质量不佳导致绝缘不完整，引起匝间或者层间短路；四是上井检修不规范，变压器壳体在潮湿环境下放置过久。

1.2 无载分接开关故障

1）高温过热。变压器分接开关在正常运行状态下长期作业于过载电流下，开关触头可能炭化，导致电阻升高，触头发热，降低弹簧压力或引起零件变形，从而加剧触头发热，最终导致电弧短路和变压器损毁。

2）分解开关受潮。在过于潮湿的作业环境下，分接开关保护不佳，密封不良，都容易导致绝缘受潮，引起放电短路事件。

3）分解开关制造缺陷。制造分解开关时结构设计不合理，或者接触不可靠、压力值偏低等因素均会导致触头接触不完全、错位，绝缘距离随之变小，导致相间短路以及对地放电问题[2]。

1.3 铁芯故障

1）多点接地。导致铁芯多点接地的因素主要包括三种：一是夹板穿心螺栓套管受损，直接与铁芯相接触，进而形成多点接地，导致铁芯局部过热，线圈绝缘因此受损；二是夹板和铁芯间残留金属粉末或其他导电异物，受到电磁力的影响形成“金属桥”，导致多点接地；三是夹板和铁芯间绝缘层受损或受潮湿环境影响，引起多点低电阻接地。

2）硅钢片短路。制造环节硅钢片之间已经涂覆绝缘漆，然而由于绝缘电阻相对较小，仅能有效隔断涡流。一旦硅钢片受潮，绝缘受损，就会造成较高的涡流损耗，引起铁芯局部发热，从而使绕组绝缘击穿短路，最终烧毁。

1.4 二次侧短路

变压器出现接地以及二次侧短路等故障问题时，二次侧短路电流幅值可超出额定电流值约30倍。与此同时，一次侧为抵消二次侧短路电流产生的消磁效应，必然也要产生远高于正常值的电流。线圈内部的大电流机械应力极高，容易造成线圈压缩、夹板螺丝松弛、绝缘衬垫以及垫板松动、高压线圈畸变甚至崩裂等问题，引起变压器故障[3]。

2 井下干式变压器的维护与故障检修

2.1 定期维护检查

通常情况下，干式变压器运行5年左右就要开展直流电阻以及绝缘电阻测试，以评估变压器运行状况，确定其能否持续运行。怀疑有灰尘、化学烟雾、空气污染等因素时，检修人员应每隔3～6个月进行一次检查；作业环境清洁干燥的情况下，可以延长至每年检查一次或者更长时间。定期检修时主要检查紧固件以及连接件有无松动现象，导电零部件有无生锈或者腐蚀痕迹；观察绝缘表面有无爬电痕迹以及碳化现象，出现上述问题应及时采取措施加以解决[4]。

2.2 日常维护检查

日常维护检查项目较多，主要包括如下：一是温度。测量干式变压器温度前一定要校准测量仪器仪表，以免因仪表自身问题引起测量失误。二是异常响声与振动。仔细观察外壳内是否有共振音，铁板有无振音，附件在运行过程中有无异常响声或振动，是否存在因不良接地产生的放电声。三是有载分接开关以及触头是否存在过热等异常问题，一旦出现异常应第一时间终止变压器运行并投入检修。四是运行状态。注意监测变压器负荷、电压、功率因数、频率以及电流有无异常现象。五是注意监测风机冷却装置是否存在振动或者温度异常问题。六是观察电缆母线以及引线接头部分，根据示温涂料以及油漆是否变色来判断母线、引线以及电缆是否存在过热问题。一旦出现异常，应立即停机并投入检修。七是观察绝缘件以及绕组外观有无放电或者碳化痕迹，表面有无龟裂纹，一旦出现异常应及时清扫处理。八是观察绕组套管和铁芯有无污染，绕组上有无脏污附着，保持绕组套管和铁芯清洁度。九是高强度运行状态下注意观察绝缘件有无烧焦或臭味，出现异常及时清扫处理。

2.3 异常运行与处理

1）应立即停机处理的情况：一是冒烟并有明火可见；二是有异常声响，存在过热表现，局部有放电响声；三是邻近设备爆炸、着火对变压器造成严重威胁；四是出现严重故障但是保护装置无反应[5]。

2）温升超规时的处理方法。一是同时装配有温控和温度显示装置时，检修人员应读取温度值，并确认测温装置有无异常。二是监测各绕组运行负载和温度情况，注意以正常温度为对照。三是注意变压器室通风效果并检查冷却装置，对于风冷装置故障导致的温度升高，可根据现场规程降低变压器运行负载，以有效控制变压器温度[6]。四是负载与风冷装置正常的情况下，变压器温度持续异常升高，检修人员首先应确认测温装置是否正常工作，排除测温装置故障并怀疑变压器内部故障时，应停止变压器运行。

2.4 各部件检修要点

1）铁芯。注意上下夹板、压板以及方铁紧固度，检修人员用扳手对各部位螺栓逐个紧固；观察铁芯平整度以及叠片紧密度，绝缘漆膜完整与否、有无脱落；测量穿心螺杆对地以及对铁芯绝缘电阻，保持穿心螺栓的紧固度。

2）绕组。观察绕组是否存在位移、倾斜、破损、变形、绝缘变色和放电痕迹，确保绕组表面清洁无污垢和杂质；观察引线绝缘状态，排除变脆变形、断股和残缺问题；高低压侧绕组之间的风道应保持通畅，排除堵塞。

3）绝缘子。保持绝缘子清洁度，观察有无爬电或者碳化现象，保持固定牢靠。

4）绝缘件、连接件以及紧固件检查。观察此类部件绝缘是否受损，表面有无爬电痕迹或者碳化现象，保持紧固件以及连接件的稳定性，螺栓齐全不应松动。

3 结语

针对日常运行状态下井下干式变压器的常见故障，有计划、有针对性地进行预防检修，是变压器安全运行的必要保证。因此，应重视变压器的运行管理与维护，严格遵循各项操作规程，为煤矿用电提供有力保障。