電爐變壓器故障原因分析及對(duì)策

麻林偉，朱三軍，李 丹 ，牛紅亞，孫曉光

（1.中國(guó)平煤神馬集團(tuán)汝州電化有限公司；2.中國(guó)平煤神馬集團(tuán)瑞平電廠，河南 平 頂山 4 67500）

電爐變壓器是電石爐中重要電氣設(shè)備之一，目前，大型電石爐自然功率因數(shù)偏低的問(wèn)題已被關(guān)注。為了提高功率因數(shù)，中平能化集團(tuán)汝州電化有限公司7#電石爐在星接轉(zhuǎn)角接運(yùn)行后,投入無(wú)功補(bǔ)償電容時(shí)電爐變壓器產(chǎn)生了重瓦斯信號(hào)報(bào)警。之后對(duì)變壓器油樣進(jìn)行了氣相色譜診斷及現(xiàn)場(chǎng)綜合試驗(yàn)分析，查出了電爐變壓器故障原因，并采取有效措施，確保了電石爐變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

一、電石爐變壓器故障現(xiàn)象

中平能化集團(tuán)汝州電化有限公司7#30 000kV·A電石爐變壓器型號(hào)：HCDSPZ-10000/110×3(3臺(tái)單相電爐變壓器)，27檔有載調(diào)壓，輸出電壓138～246V，每檔電壓級(jí)差4V。7#電石爐于2012年9月26日停爐檢修，于2013年元月25日開(kāi)爐送電，元月29日當(dāng)烘好爐星形轉(zhuǎn)三角形運(yùn)行時(shí)，當(dāng)時(shí)電石爐總負(fù)荷10 000kV·A，功率因數(shù)0.84。在投入無(wú)功補(bǔ)償電容器組(6 000kVar,型號(hào)：BFM12√3-334-1W)的瞬間，電爐變壓器進(jìn)線開(kāi)關(guān)跳閘。同時(shí)，3臺(tái)單相爐變壓器重瓦斯信號(hào)報(bào)警。事故發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)B相變壓器瓦斯氣體室被充滿；A、C相變壓器瓦斯氣體室各充一半，氣體易燃。此時(shí)無(wú)功補(bǔ)償真空開(kāi)關(guān)出線端子弧光短路?，F(xiàn)從三個(gè)方面進(jìn)行分析。

二、故障原因分析

1.電爐變壓器油樣氣相色譜診斷

氣相色譜分析：氣體先溶于油中，超過(guò)油的溶解限度時(shí)會(huì)形成游離氣體，這些氣體的組成成份與設(shè)備故障的類型及嚴(yán)重程度密切相關(guān)，所以氣相色譜診斷分析能發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部是否存在故障、故障部位及發(fā)展?fàn)顩r。因此，首先

對(duì)該電石爐3臺(tái)變壓器進(jìn)行了油樣氣相色譜分析(表1)。

表1 電爐變壓器油樣氣相色譜診斷性分析數(shù)據(jù) μL/L

依據(jù)DL/T722-2000標(biāo)準(zhǔn)，表1中乙炔含量超過(guò)注意值，判斷為變壓器內(nèi)部電弧放電故障。

2.電爐變壓器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

(1)綜合試驗(yàn)。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，A、B、C三相絕緣電阻為105.6GΩ/1 194，吸收比2.24，介損0.32～0.37%，電容量71 739PF，直流泄漏40kV/5μA，耐壓63kV。以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)與原試驗(yàn)報(bào)告對(duì)比，未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。

(2)直流電阻試驗(yàn)。

A、C兩相高、中壓線圈試驗(yàn)數(shù)據(jù)與原試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)相同；B相高壓線圈開(kāi)路，中壓線圈試驗(yàn)數(shù)據(jù)與原試驗(yàn)報(bào)告數(shù)據(jù)有誤差。說(shuō)明B相高壓線圈電弧放電，存在線圈燒斷或燒毀現(xiàn)象。

(3)空載試驗(yàn)。

首先對(duì)A相電爐變壓器試驗(yàn)，將其有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)調(diào)至14檔位置，二次額定電壓193V。自電爐變輸出端加入試驗(yàn)電壓，當(dāng)試驗(yàn)電壓升至120V，電流在75A時(shí)，試驗(yàn)變壓器電磁振動(dòng)聲大，試驗(yàn)電壓由120V逐步降到50V，實(shí)驗(yàn)電流由75A逐步升高400A時(shí)跳閘。時(shí)間約3min，電爐變壓器輕瓦斯信號(hào)報(bào)警。B、C兩相電爐變壓器空載試驗(yàn)現(xiàn)象與A相基本相同，說(shuō)明A、B、C三相電爐變壓器內(nèi)部線圈都有擊穿放電現(xiàn)象。

3.外部原因分析

該電石爐變壓器采用TBB型10kV中壓補(bǔ)償，當(dāng)總補(bǔ)償容量10 800kVar,分兩組，a組4 880kVar，b組6 000kVar。

(1)由于新開(kāi)電爐，總?cè)萘?0 000kV·A，當(dāng)其負(fù)荷升至10 000kV·A時(shí)，爐內(nèi)溫度較低，電極電弧還不穩(wěn)定，此時(shí)投入6 000kVar無(wú)功補(bǔ)償量，造成操作過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。

(2)由于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較差，灰塵較大，無(wú)功補(bǔ)償電容開(kāi)關(guān)相間絕緣降低。當(dāng)投無(wú)功補(bǔ)償電容時(shí)，引發(fā)三相無(wú)功補(bǔ)償真空開(kāi)關(guān)出線端子間弧光短路，引起電爐變壓器中壓線圈短路，導(dǎo)至電爐變壓器高壓、中壓線圈燒斷及變形。

三、防范措施

(1)無(wú)功補(bǔ)償電容真空開(kāi)關(guān)上下端子用3240絕緣板隔開(kāi)，防止環(huán)境污染、灰塵聚集引起真空開(kāi)關(guān)端子間絕緣降低，并定時(shí)清理灰塵。

(2)對(duì)于新開(kāi)的電石爐，當(dāng)電爐負(fù)荷達(dá)到70%以上，功率因數(shù)在0.85以下時(shí)，在確定突加無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，可先投入4 800kVar無(wú)功補(bǔ)償量；當(dāng)電爐變壓器達(dá)到額定功率，如功率因數(shù)在0.85以下時(shí)，再投入6 000kVar無(wú)功補(bǔ)償量。

四、結(jié)語(yǔ)

該電爐變壓器產(chǎn)生的重瓦斯氣體故障，通過(guò)變壓器油樣氣相色譜診斷、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及外部因素三方面綜合分析，查出故障原因，并采取有效措施，消除故障隱患，確保了設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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