露天礦變壓器常見故障處理和日常維護(hù)

王曉東

摘 要：在露天礦變壓器運用中出現(xiàn)各種各樣的情況。特別是在重要的露天礦供電系統(tǒng)中，礦用變壓器是十分重要的電氣設(shè)備，它能夠直接影響到露天礦的生產(chǎn)情況，拉制露天礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。在露天礦變壓器運行過程中，常見故障主要包括附件故障和鐵芯故障。如果變壓器在運行過程中出現(xiàn)問題，就要及時進(jìn)行處理來保障露天礦安全平穩(wěn)生產(chǎn)。在電氣設(shè)備實際運行中，發(fā)現(xiàn)只有不斷地針對變壓器進(jìn)行科學(xué)故障診斷和分析，才能找對策略，不斷提高變壓器維護(hù)效率，從而保障變壓器安全和穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：露天礦;變壓器故障處理;日常維護(hù)

變壓器作為露天礦供電系統(tǒng)當(dāng)中非常關(guān)鍵的電器設(shè)備之一，露天礦變壓器運行狀況的好壞，將會直接地影響到煤炭生產(chǎn)的安全性以及煤炭產(chǎn)量，所以很有必要對變壓器例行不定期的檢查，隨時掌握和控制變壓器的運行狀況，如果變壓器運行中出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象必須要進(jìn)行分析研究，準(zhǔn)確快速地判斷并且盡快地排除故障及問題，充分地保障露天礦的安全供電，將有著非比尋常的重大意義。

1 變壓器運行中常見故障現(xiàn)象

1.1強(qiáng)烈而不均勻的噪聲

有強(qiáng)烈而不均的噪音，可能由下列原因之一所造成：（1）鐵芯夾緊螺栓因長期受振而有較大的松動。（2）變壓器端電壓超過允許值。正常情況下，變壓器應(yīng)保持在額定電壓下運行。當(dāng)端電壓高出額定電壓10%時，不僅有強(qiáng)烈的噪音，而且會使變壓器的鐵損增加30%～50%，變壓器的溫度升高，縮短其使用壽命。（3）繞組引出線距箱壁太近，而形成閃絡(luò)放電。（4）接地線斷裂，鐵芯感應(yīng)電勢在斷線處產(chǎn)生火花。

1.2變壓器嚴(yán)重漏油或缺油

變壓器缺油，有以下不良后果：（1）油面降到油位表以下時，無法觀察油是否因碳化而變色。（2）油位降到變壓器頂蓋以下時，增大了油和空氣的接觸面，油就會因氧化和吸收空氣中的水分而降低絕緣強(qiáng)度，或破壞線圈的絕緣并使鐵件產(chǎn)生銹蝕。（3）油面再進(jìn)一步下降，因絕緣劣化在過電壓時可能產(chǎn)生放電，分接開關(guān)的接頭也將產(chǎn)生爬弧放電。（4）當(dāng)油面低于散熱器管口時，變壓器油就不能正常冷卻循環(huán)，器身由于過熱而遭到破壞。

1.3變壓器自動跳閘

首先及時投入備用變壓器，以保證正常供電。然后檢查跳閘原因，如繼電保護(hù)動作情況及引起動作的原因，以及跳閘時周圍環(huán)境有何異?，F(xiàn)象等。經(jīng)檢查確認(rèn)無外因后，應(yīng)用試驗手段測量變壓器的絕緣電阻、直流電阻和油的絕緣強(qiáng)度等。如絕緣電阻、直流電阻有明顯下降，或三相之間有較大差異時，說明變壓器內(nèi)部有故障，應(yīng)進(jìn)行吊芯檢查。

1.4變壓器的失火和滅火

發(fā)現(xiàn)變壓器失火時，應(yīng)首先切斷電源，并及時投入備用變壓器。如變壓器油溢出并在箱壁上著火，要迅速打開箱壁下部的放油閥，使油面低于著火處再進(jìn)行滅火。

1.5變壓器的不對稱運行

在變壓器運行中出現(xiàn)不對稱現(xiàn)象，其主要原因有三：（1）由于三相負(fù)載不等而形成不對稱運行，這主要是因為變壓器帶有大功率的單相負(fù)載。（2）由三臺單相變壓器組成的三相變壓器組，當(dāng)其中一臺損壞而用不同短路阻抗和變比的單相變壓代替時，將造成電流、電壓的不對稱。（3）由于某種原因使變壓器兩相運行而造成不對稱運行，此種不對稱運行將使變壓器容量降低。變壓器發(fā)生不對稱運行時，不僅變壓器受損，而且因電流、電壓的不對稱，使用戶的用電受到影響。此外，對沿線通訊線路以及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等都有一定的影響。因此，一旦出現(xiàn)變壓器不對稱運行時，應(yīng)分析引起的原因，盡快消除。

1.6變壓器其它常見故障

（1）在負(fù)荷不變正常冷卻條件下變壓器溫度不斷升高。此現(xiàn)象說明變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障，如穿芯螺栓絕緣破損;線圈匝間短路或電壓過高放電等，應(yīng)有計劃地安排檢修，做到及時處理。（2）變壓器油顏色變化過大。此現(xiàn)象說明油質(zhì)嚴(yán)重碳化，應(yīng)及時處理，否則將引起絕緣擊穿。（3）套管有較大碎片和裂紋或有明顯放電現(xiàn)象。有上述明顯傷痕時應(yīng)及時處理，否則由于閃絡(luò)放電可能引起套管擊穿，或因發(fā)熱不均使套管爆炸。（4）油枕或防爆筒噴油。此時應(yīng)投入備用變壓器，立即停止檢修。

2 露天礦變壓器常見的故障及原因

2.1露天礦常見的故障

（1）鐵芯故障。鐵芯故障是變壓器的常見故障之一，變壓器的鐵芯發(fā)生故障一般都是由鐵芯局部發(fā)熱引起的，有一部分是由鐵芯緊固螺桿對地絕緣不良導(dǎo)致的。其中，造成鐵芯局部發(fā)熱的原因包括內(nèi)部原因和外部原因兩部分。變壓器內(nèi)部造成鐵芯發(fā)熱主要是因為該變壓器中的鐵芯多點接地，除此之外還有鐵芯和鐵芯之間的絕緣膜時間過長而導(dǎo)致的老化和變壓器的繞組之間發(fā)生了短路的現(xiàn)象。造成變壓器局部發(fā)熱的外部原因主要有：變壓器的輸入電壓高于其額定電壓;變壓器接入的電源的電壓不穩(wěn)定以及負(fù)載產(chǎn)生的諧波;變壓器的外部線路出現(xiàn)了短路的現(xiàn)象。此外，由于鐵芯緊固螺桿對地絕緣不良而造成的變壓器局部發(fā)熱時，應(yīng)該根據(jù)要求測試絕緣電阻是否符合要求。（2）繞組故障。變壓器的繞組發(fā)生故障是變壓器最常見的故障，因為變壓器在工作過程中出現(xiàn)相間短路，繞組短路以及匝間短路等都是很容易發(fā)生的。這些現(xiàn)象主要是由于變壓器繞組發(fā)生絕緣老化而導(dǎo)致的。一般情況下，在變壓器的制造過程中會由于繞組壓制不緊而導(dǎo)致繞組發(fā)生絕緣老化的現(xiàn)象。除此之外，變壓器在高負(fù)荷的運行過程中會產(chǎn)生大量的熱量導(dǎo)致變壓器繞組絕緣老化;而且，變壓器的繞組受潮后會導(dǎo)致變壓器繞組的絕緣部分膨脹進(jìn)而導(dǎo)致整個變壓器的油道阻塞，使得變壓器的局部過熱。當(dāng)變壓器的匝間出現(xiàn)短路現(xiàn)象時，會導(dǎo)致變壓器的內(nèi)部過熱進(jìn)而會導(dǎo)致其油溫過高，從而引起變壓器的繞組發(fā)生故障。當(dāng)變壓器的發(fā)生匝間短路應(yīng)及時處理，否則會引起更嚴(yán)重的單相接地和相間短路的故障。（3）套管故障。在這幾個常見的變壓器故障中，雖然套管故障發(fā)生的概率較低。但是，在露天礦生產(chǎn)中一旦變壓器的套管發(fā)生故障就會對整個露天礦工作面造成不可估量的威脅。常見的套管故障主要有爆炸和漏油等。引起套管爆炸和漏油的原因有很多，不僅與套管的初步設(shè)計有關(guān)，而且還與工作面中的人為因素有極大的關(guān)系。其中，由于套管初始設(shè)計的不合理往往會導(dǎo)致套管的密封不嚴(yán)，進(jìn)而出現(xiàn)漏油的現(xiàn)象;由于負(fù)責(zé)套管安檢的工作人員經(jīng)驗不足，往往會導(dǎo)致套管上的污垢或灰塵過多，進(jìn)而導(dǎo)致套管發(fā)生爆炸。

3 常規(guī)的故障診斷方法

3.1直觀法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)變壓器運行異常后，應(yīng)首先進(jìn)行直觀檢查，查套管有無破裂、有無冒煙異臭、各種儀表是否指示正常、保護(hù)有無動作信號等。

3.2絕緣電阻試驗

絕緣電阻試驗?zāi)苡行У臋z查出變壓器絕緣整體受潮、部件表面受潮、臟污等缺陷。

3.泄漏電流試驗

泄漏電流試驗測量靈敏度較高，能有效地發(fā)現(xiàn)變壓器套管密封不嚴(yán)進(jìn)水、高壓套管裂紋等其它試驗不易發(fā)現(xiàn)的缺陷。

3.4介質(zhì)損失角正切試驗

介質(zhì)損失角正切試驗?zāi)馨l(fā)現(xiàn)變壓器絕緣整體老化受潮。

3.5交流耐壓試驗

交流耐壓試驗?zāi)馨l(fā)現(xiàn)變壓器主絕緣的局部缺陷，如繞組主絕緣受潮、開裂或繞組松動、以及繞組絕緣上附著有臟物等。

3.6直流電阻試驗

直流電阻試驗可以檢查分接開關(guān)和引線與套管的接觸是否良好、接頭是否松動、繞組是否斷股、匝間有無短路等缺陷。

3.7空載試驗

空載試驗?zāi)馨l(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯多點接地、鐵芯硅鋼片整體老化等局部絕緣不良或整體缺陷，根據(jù)交流耐壓試驗前后兩次空載試驗測得的空載損耗比較、判斷繞組是否有匝間擊穿情況等。

3.8繞組變形試驗

繞組變形試驗?zāi)芡ㄟ^各線圈在高頻下的響應(yīng)特性來判斷繞組結(jié)構(gòu)和周圍狀況是否發(fā)生了明顯的變化。

4 變壓器人工智能診斷方法

4.1專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)由專家知識庫，推理機(jī)制以及用戶接口和解釋機(jī)制等主要部分組成。專家知識庫是專家系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵，是解決問題的出發(fā)點。專家系統(tǒng)可以實現(xiàn)從故障表象到故障本質(zhì)的推理過程。它具有概念明確，長于分析，推理路徑清晰，易于用戶參與，便于解釋等顯著優(yōu)點。專家知識庫中的知識是從專家那里來的變壓器領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，也就是他們對于變壓器故障性質(zhì)、種類、原因，及其診斷技術(shù)的經(jīng)驗，從而保證故障診斷的順利進(jìn)行。但專家系統(tǒng)也具有缺陷：首先，專家系統(tǒng)的規(guī)則表述缺乏深度，缺乏對專家思維過程的描述，而且專家系統(tǒng)的學(xué)習(xí)能力低下，人工方式獲取知識的效率又很低下，使得專家系統(tǒng)的知識難以完備，從而制約了專家系統(tǒng)的發(fā)展;其次，基于知識的推理，存在“匹配沖突”和“組合爆炸”的問題，推理的速度慢，效率差，難以適應(yīng)檢測控制適時性的要求。

4.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

變壓器故障診斷的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由大量簡單的處理單元廣泛地相互連接而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，在某種程度上它是對人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的簡化和模擬，具有人腦的一些基本特征，如學(xué)習(xí)、記憶和歸納。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有診斷速度快、適應(yīng)性強(qiáng)和診斷的正確性強(qiáng)優(yōu)點，克服了專家系統(tǒng)的某些局限性。但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)存在知識不直觀、難以建立解釋機(jī)制等缺點。若能將專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來各取其長，則能得到較完善的系統(tǒng)。

4.3專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合

一個成功的變壓器智能診斷系統(tǒng)首先要解決的是如何充分發(fā)揮專家系統(tǒng)和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特長，這應(yīng)該既是專家系統(tǒng)或人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)難于解決的問題，又是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或?qū)＜蚁到y(tǒng)擅長處理的問題。變壓器故障診斷的人工智能系統(tǒng)既利用了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自組織、自學(xué)習(xí)的特點，克服了傳統(tǒng)專家系統(tǒng)知識獲取的“瓶頸”及知識庫維護(hù)等難點，又利用了基于規(guī)則系統(tǒng)的符號處理、邏輯推理功能，彌補了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不足之處。變壓器人工智能故障診斷的前景被廣泛看好，但目前尚處起步階段，離現(xiàn)場實際應(yīng)用還存在一定差距，需要進(jìn)一步完善。

5 露天礦變壓器的日常維護(hù)

露天礦變壓器的故障處理技術(shù)再精湛都不是重點，重點在于變壓器的日常維護(hù)，日常維護(hù)是避免露天礦變壓器發(fā)生故障的最主要也是最為重要的方法。因此，應(yīng)該采取一些行之有效的變壓器日常維護(hù)措施：（1）定時（每天一次）仔細(xì)檢查充油套管和油枕的油面顏色和高度，以及在封閉處是否存有漏油的現(xiàn)象出現(xiàn)。一般油面應(yīng)該在油位計標(biāo)著±35℃的中間零位左右;出現(xiàn)過高，通常是因為冷卻的配制運行不大正?；蛘咦儔浩鞯膬?nèi)部出現(xiàn)故障所造成的;出現(xiàn)過低，則應(yīng)該檢查每一個密封處有沒有漏油現(xiàn)象的出現(xiàn)，油閥門有沒有關(guān)緊等。通常，油色在正常時是透明微帶著黃色，假如呈現(xiàn)紅棕色，則有可能是油位計的臟污所造成的，當(dāng)然也很有可能是變壓器的油運行時間過長，或者油溫度偏高導(dǎo)致使油質(zhì)變壞從而引起。需要注意的是，油位下降或者變色都是嚴(yán)重的問題，應(yīng)該馬上查明原因并作出處理。（2）定時（每個星期一次）檢查變壓器的上層油溫，有沒有超出被允許的范圍。鑒于每一臺變壓器的負(fù)荷大小和冷卻條件，以及由于季節(jié)的不同，已經(jīng)運行的變壓器，不能僅僅以上層油溫沒有超過允許值作為參考，也要依據(jù)平常的運行經(jīng)驗以及在上述的情況下和上一次的油溫作出比較。應(yīng)改增大油箱的散熱面積，安裝好油冷卻裝置。（3）不定時（隨時）檢查和辨別油質(zhì)，正常的應(yīng)為透明中微帶黃色，可以以此來判斷油質(zhì)的好壞狀況。參照資料上的說明，在油溫超過55℃后，溫度每上升高9℃，那么油的使用壽命將會縮短一半。還有油面應(yīng)該符合周圍的溫度標(biāo)準(zhǔn)線范圍，假如油面出現(xiàn)過低情況，需要檢查變壓器有沒有漏油的危險，以便做到妥當(dāng)處理。（4）定時做好清潔衛(wèi)生工作，每天要進(jìn)行套管清潔檢查并且對其進(jìn)行清潔，同時檢查其有沒有裂紋與放電的痕跡，冷卻裝置是否正常。假如在炎熱的夏季不間斷連續(xù)地工作，且冷卻效果不好或者散熱功能差，致使機(jī)器發(fā)熱過大，迫使油溫過高。（5）如遇天氣劇烈變化時，就應(yīng)該需要特殊檢查。刮大風(fēng)時，要檢查引線有沒有出現(xiàn)劇烈的擺動，變壓器的頂蓋、套管引線處是否有雜物;在冰冷的大雪天，各部觸點在下雪之后，是否會有立即熔化或者放電等現(xiàn)象;蒙朧大霧天，局部是否出現(xiàn)火花放電異?，F(xiàn)象等。

6 結(jié)束語

總之，以上根據(jù)本人日常的經(jīng)驗是對變壓器的溫度、聲音、油位、外觀及其他現(xiàn)象的故障的初步、綜合的歸納、分析，由于變壓器故障并非某單一因素的反映，而是涉及諸多因素，有時甚至?xí)霈F(xiàn)假象，因此，必要時必須進(jìn)行變壓器的特性試驗及綜合分析，才能準(zhǔn)確、可靠找出故障原因，判明故障性質(zhì)，提出較完善的處理辦法，確保變壓器的安全運行。為此還應(yīng)做好變壓器的運行管理及運行維護(hù)，根據(jù)變壓器運行中的現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)隱患，及時排除，保障變壓器的安全運行，從而為露天礦的安全生產(chǎn)奠定堅實的基礎(chǔ)。

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