矿用移动变压器故障分析及使用方法

管 珍

（晋能控股装备制造集团大同机电装备有限公司中央机厂， 山西 大同 037000）

引言

为了适应高容量、长距离供电要求，采掘工作面移动变压器必须具有更高的技术性能，但是在实际煤矿生产过程中，由于井下生产环境恶劣，如阴暗潮湿、存在腐蚀性气体及液体等，以及对变压器结构不了解、检修维护力度不足，导致移动变压器出现设备老化、故障频发等现象，制约着井下安全、稳定供电[1]。对此，为了进一步提高移动变压器供电性能、降低故障率，本文对井下隔爆移动变压器结构原理进行分析，并对常见故障采取了相应的维护措施。

1 移动变压器结构原理

1.1 结构特征

1）矿用隔爆型移动变压器主要由金属壳体、保护隔离开关、互感器、断路器、接线腔、降压线圈、高压开关箱、降压线圈、低压保护箱等部分组成，在使用过程中变压器主要将进线一侧高压电（10 kV）通过降压线圈降压作用转化为低压电源（3 300 V/1 140 V/660 V），从而为采掘工作面各类机械设备稳定供电。

2）矿用隔爆型移动变压器适用于海拔低于2000 m、工作环境温度在-8～45 ℃范围内、空气潮湿度不得高于90%，变压器必须安装在顶板稳定、无淋水且底板倾斜度不低于15°的位置。

3）移动变压器低压侧通常与隔爆型真空高低压开关配套使用，从而组成低压侧供电系统。移动变压器在实际应用中具有短路、过载、欠压、断相等闭锁功能，以及远程通信功能。

1.2 工作原理

1）电气回路工作原理：移动变压器电气回路主要包括保护回路、主回路及控制回路三部分；当变压器高压侧输电后对低压侧保护器合闸，进行供电工作，在供电期间通过对变压器外围检测，若存在故障闭锁时，高压侧无法合闸；若KO1K 触点能够闭合且KO1B 触点能够打开，高压侧真空断路器才能合闸。

2）机电闭锁原理：当高压电源接入变压器高压侧后，高压互感器通过隔离开关控制作用，使断路器分合闸线圈供电，通过断路器分合闸作用实现隔离开关与高压断路器机电闭锁作用，从而有效防止隔离开关在断路器带电作用下被打开。

3）变压器运行模式：在供电过程中高压隔爆开关与变压器低压侧保护箱共同形成断路保护系统，当低压侧出现故障时及时对高压侧断路器进行分断，从而实现漏电闭锁、短路保护、断相保护等作用。

2 移动变压器常见故障及处理

由于井下变压器长期处于高温、潮湿、高次谐波等环境中，使得变压器受影响较大，常见的影响因素主要包括以下几方面：变压器在长期运行过程中会产生高温，从而导致变压器故障；变压器出现过电流时，会造成变压器绕组绝缘老化，引起故障；变压器在供电过程中会产生谐波、操作、暂态等过电压现象，从而降低了变压器绝缘水平。常见故障如下：

2.1 变压器铁心故障

变压器铁心故障是最常见故障之一，铁心故障类型主要包括相邻铁芯片之间产生短路、铁心接地不良及铁心多点接地，铁心有异响、振动，铁心发热等，具体铁心故障类型[2]如下页图1 所示。

图1 变压器铁心故障分类图

当变压器铁心出现故障时，首先检测铁心故障类型，当铁心出现声响、振动时，可增加选片、加固自由端及重新固定铁心；若铁心局部发热时，应杜绝穿心螺杆与铁心片之间产生两点连接，同时及时更换绝缘老化、局部损坏、短路的铁心。

2.2 绕组故障

绕组出现故障的常见原因主要有以下几方面：绕组安装不牢固，造成出现绕组绝缘受阻现象；绕组受潮，导致绕组绝缘性能下降；外部负荷频繁变化，导致绕组产生峰值电压、电流；绕组中导线产生错位现象，导致绕组产生过电压现象。

变压器绕组一旦出现故障后，分别从绕组是否变形、是否短路、是否断路三方面着手解决；当绕组出现变形时及时进行更换，防止因抗短路能力降低，导致外部短路；绕组出现短路时绝缘性能降低，检查是否受潮、绝缘损坏等，必要时进行更换；若绕组出现断路时，检查焊接部位是否焊接牢固，并进行加固[3]。

2.3 断路器拒分合故障

断路器拒分合故障主要有两种类型，一种为断路器电动无法合闸，但是手动可合闸；另一种为断路器电动、手动均无法合闸。

2.3.1 断路器电动不合闸

变压器出现此类故障时，说明合闸机构无故障，电动控制回路存在故障。首先通过按下合闸按钮观察是否存在合闸动作，若发现电机正常运转但是不存在合闸动作时，确定为电机齿轮咬合存在问题，及时对电动机传动轴进行更换；同时合闸电机烧毁、保险管损坏及按钮弹簧失效等同样会出现类似故障。

2.3.2 断路器电动、手动均无法合闸

变压器出现电动、手动均无法合闸时，首先进行手动合闸试验，若能合闸但又自动跳闸时，说明存在分闸保护动作，出现此种现象的主要原因如下：门锁未到位，导致失压线圈不吸合，及时更换门锁即可；保险收回导致线圈无交流电，及时检查保险并更换[4]。

3 移动变压器安全维护

1）移动变压器在入井前必须进行供电试验，保证变压器安全稳定供电，以及变压器内部零部件完好，变压器采用整体一次性运输，采用专用设备进行拖运。

2）移动变压器在合闸供电前应检查供电情况及变压器安装稳固情况，在采掘工作面移变硐室内安装时，必须对硐室底板进行硬化，保证底板平整，顶板支护牢固可靠，必要时对硐室内采取支设，木柱、单体柱进行加固。

3）根据采掘工作面机电设备数量、种类、供电负荷等合理确定移动变压器容量，变压器进入安装地点后在供电前对变压器及时施工专用接地，接地电缆横截面积必须符合煤矿安全规程要求。

4）在进行操作移动变压器时，操作人员必须佩戴绝缘手套及绝缘鞋，若变压器出现故障时，严禁操作人员带电打开变压器高低压侧各类盖板。

5）在搬迁变压器时必须进行断电，同时为了提高移动变压器中断路器动作灵敏度及使用寿命，在进行断路器操作时确保移动变压器处于无负荷状态。

6）采掘工作面回采结束回撤移动变压器时，必须先断电后拆卸，拆卸过程中对变压器内部配件必须保护完整，拆线后及时对接线侧进行清理，保证接线腔内无浮煤、积水[5]。

4 结语

移动变压器稳定运行对煤矿井下安全供电具有重要意义，为了降低移动变压器故障率，在日常生产过程中必须加大对移动变压器检修维护力度，及时发现变压器故障并进行处理，对操作人员进行专岗培训熟练掌握变压器结构特性，从而有效减少因供电故障影响采掘生产现象，促进煤矿安全高效生产。