非晶合金變壓器故障原因分析

于在明，姜萬(wàn)超，杜 威，趙 玲

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006;2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006;3.中電投國(guó)際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

非晶合金變壓器故障原因分析

于在明1，姜萬(wàn)超2，杜 威1，趙 玲3

(1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006;2.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110006;3.中電投國(guó)際礦業(yè)投資有限公司，北京 100044)

遼寧省電力有限公司2010年招標(biāo)采購(gòu)的一批某廠家非晶合金變壓器，投運(yùn)過(guò)程中，噪音較大，投運(yùn)后不久多次發(fā)生設(shè)備故障，經(jīng)認(rèn)定，該批變壓器存在家族性缺陷，已返廠更換。對(duì)該批非晶合金變壓器進(jìn)行解體檢查，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析。

非晶合金變壓器;家族性缺陷;噪音

1 概述

非晶合金變壓器兼具節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和電網(wǎng)節(jié)能降耗的要求，是目前節(jié)能效果好、使用成本較經(jīng)濟(jì)的配電變壓器，在城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)改造中得到大力推廣［1］。2012年遼寧省電力有限公司用SH15型非晶合金變壓器更換S7型及以下高耗能配電變壓器5 661臺(tái)，空載損耗平均下降75%［2］。

隨著非晶合金變壓器的大規(guī)模推廣，其存在的一些問(wèn)題也逐步暴露出來(lái)。遼寧省電力有限公司2010年招標(biāo)采購(gòu)了100多臺(tái)某廠生產(chǎn)的非晶合金變壓器，第一批產(chǎn)品在投運(yùn)過(guò)程中，噪音較大，投運(yùn)后不久多次發(fā)生設(shè)備故障，經(jīng)認(rèn)定，該廠該批變壓器存在家族性缺陷，該批產(chǎn)品已返廠更換。非晶合金變壓器噪音超標(biāo)嚴(yán)重影響遼寧電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 故障原因分析

2.1 接線組別

目前市場(chǎng)上非晶合金變壓器結(jié)構(gòu)大部分為三芯五柱式 (Dyn11)結(jié)構(gòu)［3］，該結(jié)構(gòu)的2個(gè)旁軛可供磁通中的高次諧波或零序分量流通，奇次諧波相互抵消，降低了漏抗壓降，改善了電流質(zhì)量，采用Dyn11的高低壓繞組形式，減少了不平衡電流對(duì)電壓的影響［4］。遼寧省電力有限公司招標(biāo)采購(gòu)的非晶合金變壓器采用的是三芯三柱式 (Yyn0)結(jié)構(gòu)，非晶合金變壓器很少采用該種接線組別，因?yàn)樵摻泳€組別生產(chǎn)工藝尚未成熟。正是由于這種不成熟的接線組別結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致三芯三柱式的非晶合金變壓器噪聲過(guò)大。三芯三柱式 (Yyn0)變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示，三芯五柱式 (Dyn11)變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.2 鐵心結(jié)構(gòu)

解體該變壓器，發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部有較多的鐵心碎片，這些鐵心碎片對(duì)變壓器的正常運(yùn)行有潛在威脅。該變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)是敞開(kāi)式的 (如圖1所示)，鐵心振動(dòng)產(chǎn)生的碎片會(huì)進(jìn)入油箱內(nèi)，附著在繞組附近或繞組表面時(shí)，將降低繞組間的絕緣系數(shù)，成為變壓器運(yùn)行過(guò)程中的潛在隱患。而運(yùn)行狀況良好的非晶合金變壓器鐵心完全被夾件封裝，即使產(chǎn)生碎片也不會(huì)進(jìn)入油箱，有效保證了變壓器的安全運(yùn)行。因此，鐵心被夾件封裝起來(lái)的結(jié)構(gòu)要比未封裝的結(jié)構(gòu)更加合理、安全。同時(shí)由于鐵心被夾件完全包裹起來(lái)，夾件的封閉結(jié)構(gòu)起到了隔斷的作用，可有效控制噪聲的傳播。封閉式鐵心結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 三芯三柱式變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖2 三芯五柱式變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖3 鐵心被夾件封閉

2.3 油箱結(jié)構(gòu)

2.3.1 油箱無(wú)防止鐵心松動(dòng)的定位點(diǎn)

非晶合金變壓器鐵心不能受力，鐵心掛靠在繞組上，因此其穩(wěn)定性得不到保證。在油箱上設(shè)定防止鐵心晃動(dòng)的定位點(diǎn) (如圖4所示)，能夠有效防止鐵心發(fā)生移位。

2.3.2 油箱底部無(wú)防止噪聲傳播與減緩鐵心振動(dòng)的膠墊

該非晶合金變壓器油箱內(nèi)部沒(méi)有防止鐵心松動(dòng)的定位點(diǎn)，也沒(méi)有減緩鐵心振動(dòng)的膠墊，運(yùn)行過(guò)程中鐵心是振動(dòng)的，容易發(fā)生位移，在振動(dòng)過(guò)程中沒(méi)

圖4 防止鐵心松動(dòng)定位點(diǎn)

有定位點(diǎn)固定鐵心，沒(méi)有膠墊分離鐵心和油箱表面，因此，產(chǎn)生很大的噪聲，其油箱結(jié)構(gòu)如圖5所示。油箱底部設(shè)置防止噪聲傳播與減緩鐵心振動(dòng)的膠墊 (如圖6所示)，能夠有效抑制噪聲，減少噪聲污染。

圖5 故障變壓器油箱結(jié)構(gòu)

圖6 防止噪聲傳播與減緩鐵心振動(dòng)的膠墊

2.4 高壓繞組導(dǎo)線

故障變壓器高壓繞組導(dǎo)線采用的是紙包線，變壓器繞組為方形結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)角處應(yīng)力集中，如果高壓繞組采用紙包線，在卷曲過(guò)程中，絕緣紙很容易因卷曲應(yīng)力而導(dǎo)致絕緣紙破損、開(kāi)裂，削弱了絕緣紙的絕緣作用。采用漆包線 (如圖7)能夠有效抑制該問(wèn)題的發(fā)生，緩解因應(yīng)力過(guò)大而導(dǎo)致的導(dǎo)線破損、導(dǎo)線間絕緣系數(shù)降低，保障了非晶合金變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定、安全［5］。因此建議非晶合金變壓器高壓繞組使用漆包線。

2.5 鐵心接口

非晶合金變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)必須采用鐵心接口朝下的結(jié)構(gòu)。解體發(fā)現(xiàn)，其家族性缺陷的非晶合金變壓器鐵心由2個(gè)內(nèi)圈鐵心和套裝在外側(cè)的外圈鐵心組成，鐵心開(kāi)口位于下方 (如圖8所示)。運(yùn)行狀態(tài)良好的變壓器鐵心結(jié)構(gòu)也是開(kāi)口向下，其結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖7 高壓側(cè)漆包線的結(jié)構(gòu)展示

圖8 缺陷變壓器鐵心結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 良好變壓器鐵心結(jié)構(gòu)

非晶合金變壓器鐵心接口處容易產(chǎn)生碎片，鐵心接口向下，產(chǎn)生的碎片不會(huì)進(jìn)入繞組，保證了非晶合金變壓器的運(yùn)行安全［6］。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)某廠家生產(chǎn)的具有家族性缺陷的非晶合金變壓器解體檢查，發(fā)現(xiàn)該批變壓器采用技術(shù)工藝尚不成熟的三芯三柱式接線組別，且鐵心結(jié)構(gòu)采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，變壓器在內(nèi)部油箱側(cè)壁沒(méi)有針對(duì)鐵心位置設(shè)定固定點(diǎn)，很難保證鐵心不發(fā)生位移，在油箱內(nèi)底部也沒(méi)有設(shè)置減緩鐵心振動(dòng)的膠墊，是產(chǎn)生較大噪音的原因。同時(shí)鐵心的敞開(kāi)式結(jié)構(gòu)及高壓繞組導(dǎo)線的紙包線結(jié)構(gòu)也是變壓器安全運(yùn)行的潛在隱患。建議以后在招標(biāo)采購(gòu)中對(duì)以上幾點(diǎn)提出明確的要求，從源頭上保證非晶合金變壓器的安全運(yùn)行。

［1］ 汪永華，陳化鋼.非晶合金變壓器及其在城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造中的應(yīng)用［J］.東北電力技術(shù)，2000，21(4):41-42.

［2］ 姜萬(wàn)超，張新宇，蔣大偉.遼寧城市配電網(wǎng)更換S7型配電變壓器經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34(9):23-28.

［3］ 陳建榮，游仲東.SH15型非晶合金油浸式變壓器的技術(shù)與工藝特點(diǎn)分析 ［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2009，38(6):129-130.

［4］ 王 鑫.非晶合金變壓器的特點(diǎn)及其推廣［J］.山東煤炭科技，2009，27(5):125-126.

［5］ 王樹(shù)森.變壓器絕緣材料 ［J］.變壓器，2004，41(8):43-46.

［6］ 鐘星鳴，姚小虎，韓 強(qiáng)，等.非晶合金變壓器鐵芯振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，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，碩士，工程師，主要從事變壓器高壓試驗(yàn)與絕緣的研究工作。

2013-12-15)