電爐變壓器的現(xiàn)場維修技術(shù)

楊 勇

（北華大學(xué)電氣信息工程學(xué)院，吉林 吉林 132021）

電爐變壓器由于現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境惡劣，變壓器制造工藝復(fù)雜，在現(xiàn)場使用過程中往往有意想不到的問題出現(xiàn)。本文通過一臺電爐變壓器的現(xiàn)場故障分析、檢查、故障處理、及現(xiàn)場干燥過程的論述，總結(jié)了在現(xiàn)場類似工作中可以采用的方法及相關(guān)經(jīng)驗，并指出了在現(xiàn)場工作中應(yīng)注意的問題。

該變壓器為青海西寧某冶煉公司一臺容量為6300kVA，電壓等級為10kV的礦熱爐變壓器。在投入運(yùn)行1個月后，突然發(fā)生重瓦斯保護(hù)動作跳閘，冶煉工作被迫停止。變壓器生產(chǎn)廠家技術(shù)人員于第二天抵達(dá)現(xiàn)場，隨即對變壓器進(jìn)行了檢查。

1 變壓器初步檢查及故障分析

首先在檢查之前排除了重瓦斯與輕瓦斯接錯的可能，同時確定重瓦斯沒有誤動作。由于該變壓器采用了免吊心結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以放出部分油之后，吊起箱蓋，即可看到器身情況，油箱內(nèi)變壓器油光亮如新，引線、木件都完好無損，線圈上的壓板沒有破裂、移位等，線圈也沒有鼓出突起部分，但是線餅之間要在吊心之后才能看到。初步斷定變壓器沒有遭受短路等過電流的沖擊，有可能是變壓器的線圈發(fā)生了輕微匝間或段間短路，需進(jìn)一步確定。

2 檢查故障的過程

冶煉工作停止之后，現(xiàn)場環(huán)境有了很大提高，同時考慮到現(xiàn)場有吊車、濾油機(jī)，為了降低維修成本低，縮短維修時間，減少生產(chǎn)損失，決定該變壓器在現(xiàn)場維修。

首先用1寸鋼管焊長寬高大約都為8m左右的一框架，并用苫布密封圍住，放至一已打掃干凈的地面，里面接上幾盞臨時燈，變壓器吊心之后，器身即放在此框架內(nèi)，所有的檢查維修都在此完成。既能保證器身最大限度不受潮，又能避免灰塵落在上面。

變壓器線圈圖如圖1所示，繞組采用交疊式。該變壓器共13分接，低壓電壓從103～133V，低壓線圈為3匝，最大匝電壓為44.25V/T。變壓器的器身吊出之后，首先進(jìn)行外觀檢查，發(fā)現(xiàn)A相高壓線圈上部5、6段之間有些許細(xì)銅粒。用手電筒照亮，觀察在5、6段之間有燒黑跡象，初步確定故障點在此。現(xiàn)場沒有變壓比測試設(shè)備，為進(jìn)一步確定故障所在，利用220V電源，一個20A空開，一個電流互感器，一個電流表，連一個線路，加在A相各個分接上，如圖2所示。

首先加電“A”和“1”之間，此時A-1之間匝數(shù)為112匝，匝電壓為1.96V/T，電流表沒指示。之后加“1”上的電源線不動，將原加在A上的電源線分別改到“13、11、9、…”，當(dāng)加電至“5-1”時，此時匝電壓為24.4V/T，電流表指針突然滿偏，同時空開跳閘斷開，并發(fā)現(xiàn)在A相上部5、6段間有打火現(xiàn)象，確定故障點在此。為了確定B、C相線圈是否受損，也采用上述方法給B、C相分別加電。測量前將A相低壓線圈首尾短接，目的是使磁通不從A相心柱流通，避免對B、C相測量有影響。測量結(jié)果B、C線圈沒有問題。

圖1

圖2

3 維修過程

由于只是A相線圈上部需要處理。經(jīng)過分析討論，決定A相線圈不吊出，即在心柱上處理。軛片挑開之后，首先將低壓引線用氣焊焊開，之后將低壓 D1線段取下，置入事先準(zhǔn)備好的干凈的塑料袋中，密封好。將A相的A1，A2之間線斷開，小心將A相上部4段取下，同樣放入干凈塑料袋中。再斷開6、7段間連線，取下5、6段。發(fā)現(xiàn)原來是5段上的分接引線9的細(xì)銅排折彎處做長了，結(jié)果在油道內(nèi)成“駝背”，頂?shù)搅?段上，變壓器運(yùn)行后，線圈震動，引線9同線段6不斷碰撞，運(yùn)行一段時間后，絕緣撞破，引發(fā)線段6中導(dǎo)線短路。

在線圈修復(fù)繞制之前，首先用變壓器油調(diào)和制成面粉團(tuán)，把線圈、夾件、鐵心上附著的微小銅粒吸附干凈。然后幾個人合作在心柱上通過來回穿插的方式繞好5、6段，每段用白布帶固定好，并做好分接引線。然后將高壓、低壓線段恢復(fù)，鐵軛回片，焊好低壓引線、高壓引線。在處理完這些之后，拿來一氧氣瓶，利用氧氣的壓力吹凈線圈、鐵心上的附著物。最后在器身處理好之后，裝入已清理干凈的油箱之前，再用干凈的變壓器油反復(fù)沖洗，之后裝入油箱，密封好，不注油。

4 干燥過程

變壓器現(xiàn)場干燥方法很多，根據(jù)現(xiàn)場能提供的工具和環(huán)境條件，準(zhǔn)備用感應(yīng)法加熱干燥。已知：外施電壓220V，油箱外表面面積大約為14.4m2，環(huán)境溫度 15℃，系數(shù)K取 8。經(jīng)過計算：勵磁功率P=10kW。單位面積的電力消耗△P=0.9kW/m2，箱壁外繞匝數(shù)W=74匝，勵磁電流I=54A。

首先用現(xiàn)場可以找到的石棉布將油箱側(cè)面和頂部圍住蓋好，用石棉布的目的是給變壓器本體保溫，然后用35mm2銅線電纜從油箱底部到頂部繞74匝，下半部大約繞45匝，繞好之后固定住，起頭和終止頭通過一空開控制。油箱底部并聯(lián) 8根已拉長的2000W電阻絲，通過接線柱固定在耐火磚上，距離箱底大約為100mm，接一空開單獨控制。在油箱側(cè)壁上下各固定幾個水銀溫度計，油箱內(nèi)的溫度通過壓力釋放閥口測量，同時把測量鐵心絕緣的引線從壓力釋放閥口引出。平時壓力釋放閥口用蓋板密封，測量溫度及放潮氣時打開。

加電220V，12h之后，箱壁上溫度計溫度上升到98℃左右，箱內(nèi)溫度在開始時低于箱壁溫度，大約20h之后，內(nèi)外溫度相當(dāng)了，并一直維持在95℃左右。期間通過2500V兆歐表每隔1h觀察絕緣的變化，并記錄。開始時由于蒸發(fā)出的水汽多，附著在絕緣件表面上，沒排出，絕緣電阻低，之后慢慢升高。在這過程中每隔一段時間打開壓力釋放閥口，釋放油箱內(nèi)的潮氣，同時測量記錄油箱內(nèi)的溫度和鐵心絕緣電阻。絕緣電阻隨時間的變化曲線圖如圖3所示。在70h之后絕緣電阻穩(wěn)定在2500M?之上。遂斷電，拆除勵磁導(dǎo)線、石棉布、電阻絲等，清理好現(xiàn)場之后，再打開箱蓋及低壓引線安裝手孔，檢查并緊固可能因為干燥已經(jīng)變松的緊固螺母，同時固定鐵心接地片。之后蓋上箱蓋，緊固好箱蓋螺母。上好壓力釋放閥。注入已經(jīng)過濾好的變壓器油。

圖3 變壓器器身干燥過程中絕緣電阻隨時間的變化曲線

5 試驗及加電工作

加油穩(wěn)定一天之后，進(jìn)行了電阻、絕緣和耐壓的現(xiàn)場驗收試驗，沒有問題。變壓器重新放入工作位置，接好短網(wǎng)，加電起爐，一切正常。

6 工作總結(jié)

1）產(chǎn)品的質(zhì)量往往體現(xiàn)在細(xì)節(jié)上。變壓器生產(chǎn)廠家應(yīng)嚴(yán)格要求工人的工作，注重每一個工作環(huán)節(jié)。

2）變壓器運(yùn)到現(xiàn)場在使用之前，生產(chǎn)廠家應(yīng)該配合用戶一定要吊心檢查。即使是免吊心設(shè)計，也要打開箱蓋，檢查螺栓的緊固情況，以避免線圈的非正常震動。

3）變壓器使用廠家一般不會有變壓比檢測儀，所以在現(xiàn)場故障檢查時應(yīng)該隨機(jī)應(yīng)變。在用本文論述的方法加電檢查過程中，要注意控制線圈的匝電壓，不能超出設(shè)計的最大匝電壓，同時做好過流保護(hù)。由于在加電過程中高壓線圈會產(chǎn)生高電壓，所以一定要注意人身安全。

4）本文所論述的干燥方法不完全是感應(yīng)法，因為現(xiàn)場不能抽真空。實際干燥時是首先用蓋板密封住壓力釋放閥口，加電一段時間之后，再打開釋放潮氣。從干燥方式來看，此時的變壓器油箱已類似一小型普通干燥爐。

5）干燥過程中，一定要保證溫度不能太高，最大不能超過 105℃，以免引起絕緣材料的老化。必要時可以設(shè)計制作一溫度控制箱，實現(xiàn)溫升的自動控制。

6）干燥過程中，要注意干燥的安全?，F(xiàn)場一定要準(zhǔn)備一些滅火器材，如滅火器、沙子、鐵鍬等。

7 結(jié)論

電爐變壓器在現(xiàn)場使用過程中往往是超負(fù)載運(yùn)行，使用環(huán)境惡劣，而且很多使用廠家的檢修又不到位，變壓器有時出現(xiàn)一些問題也在所難免。如果問題不大，可以考慮采用在現(xiàn)場進(jìn)行維修。本文所論述的維修過程，從變壓器開始準(zhǔn)備維修到維修結(jié)束投入使用，大約用了7天時間，既降低了變壓器生產(chǎn)廠家的維修成本，又減少了使用廠家的損失。而且從維修效果來看，也非常不錯。整個檢修過程中的方法和經(jīng)驗還是可以借鑒的。

[1] 《變壓器手冊》編委會.電力變壓器手冊[M].沈陽:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2002.