礦井變壓器的故障檢測與維修

周慧芳

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦，山西 古交030205）

在礦井生產(chǎn)工作中，變壓器起到非常重要的作用，但是在正式運(yùn)行時(shí)，總是會狀況百出。這其中的原因之一是因?yàn)橹圃旌蜕a(chǎn)變壓器的技術(shù)尚且不夠成熟，所以生產(chǎn)出的變壓器各方面的性能都不能夠達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)需求；另一個原因則是技術(shù)人員使用時(shí)，不注意變壓器的故障檢測和維護(hù)。前者是客觀原因，無法改變，但是后者則是主觀原因，是可以防護(hù)的，所以技術(shù)人員應(yīng)多加注意。

1 變壓器以及其技術(shù)特性

目前，變壓器主要分為電力變壓器和特殊變壓器。而本文中所談到的變壓器是針對礦井工作而設(shè)計(jì)出的具有特殊要求的變壓器，即礦用變壓器。此類變壓器也有更細(xì)致的分類：礦式油浸變壓器和礦式干式變壓器。兩者的區(qū)別是一個充油不隔爆，一個隔爆不充油。

變壓器主要是由鐵芯和繞組組成的。鐵芯就是用來作為變壓器的機(jī)械骨架，鐵芯柱和鐵軛共同構(gòu)建成鐵芯。鐵芯的主要工作原理就是在鐵芯柱上套裝繞組，而鐵軛是用來構(gòu)造出閉合回路。由于我國近些年來技術(shù)發(fā)展比較迅速，市場上出現(xiàn)了漸開線鐵芯，這種鐵芯的制造工藝比較簡單，同時(shí)也比較節(jié)省材料。它的出現(xiàn)，為礦井工作走入機(jī)械化打下了基礎(chǔ)。

繞組是屬于變壓器中的電氣部分。在礦井生產(chǎn)作業(yè)中，通常是采用同心式繞組的，因?yàn)檫@種繞組電氣性能和耐熱性都很好，能夠讓變壓器的使用時(shí)間增長，并且這種繞組的制造、結(jié)構(gòu)都很簡單。變壓器的結(jié)構(gòu)中也包括外部絕緣和內(nèi)部絕緣，而油箱，則是由鋼板焊成的。

2 礦井變壓器易出現(xiàn)的故障原因分析

1）鐵芯故障。鐵芯故障屬于變壓器的常見故障，并且也是由不同的原因引起的。多數(shù)情況下是因?yàn)槠渚植堪l(fā)熱造成；在少數(shù)情況下，則是因?yàn)殍F芯緊固螺釘對地絕緣不良，則容易引起變壓器繞組間短路問題，并導(dǎo)致鐵芯內(nèi)部局部發(fā)熱。對于變壓器來講，其外部電路很容易產(chǎn)生“短路”，這是因?yàn)橛行┳儔浩鞯妮斎腚妷合啾容^額定電壓來講，高了一些，或者電路的電壓不穩(wěn)定。

2）繞組故障。繞組故障的主要問題是短路、斷路和松脫。根本原因在于繞組本身的質(zhì)量。由于質(zhì)量和材質(zhì)不好，在開路下的沖擊會使繞組變形，進(jìn)而損壞繞組。絕緣一旦損壞，就會留下一些缺陷。在長期負(fù)荷下，當(dāng)雜質(zhì)進(jìn)入繞組時(shí)，溫度會過高，從而導(dǎo)致絕緣體老化。另外，空氣濕度對繞組的影響也會導(dǎo)致局部過熱，進(jìn)而導(dǎo)致匝間短路。

3）套管故障。套管在變壓器運(yùn)行時(shí)發(fā)生故障的概率比較低，但是這也不能忽略，因?yàn)檫@類故障一旦發(fā)生，后果是非常嚴(yán)重的，會造成巨大的損失。此外，套管安全檢驗(yàn)人員的缺乏將直接導(dǎo)致套管的故障。

4）瓦斯保護(hù)故障。當(dāng)變壓器發(fā)生輕微故障時(shí)，輕瓦斯保護(hù)方式觸發(fā)保護(hù)動作，但只發(fā)出報(bào)警信號，不進(jìn)行關(guān)、斷處理。除此之外，在使用變壓器的過程中，如果不小心發(fā)生了多相短路等問題，這會直接產(chǎn)生變壓器瓦斯保護(hù)動作，從而影響整個變壓器的運(yùn)行進(jìn)程。

3 礦井變壓器的故障檢測

3.1 直接觀察和檢驗(yàn)方法

礦井變壓器發(fā)生故障后，通過一系列的觀察和檢查，探測設(shè)備、儀表指示是否異常，保護(hù)動作是否落實(shí)，設(shè)備部件是否開裂，有無燒灼、冒煙等現(xiàn)象，借助目測，找出具體的位置對斷層進(jìn)行了探測。例如，測量絕緣電阻時(shí)，記錄15 s和60 s的絕緣電阻，并計(jì)算R60/R15的比值，即吸收比。500 kV及以上容量的變壓器，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)為10～30℃時(shí)，吸收比一般不小于1.3。吸收比越大，絕緣越好。分接開關(guān)各部位是否接觸良好；分接開關(guān)的真實(shí)部分是否與指示部位在同一位置；出口導(dǎo)線是否斷線；多股導(dǎo)線繞組是否斷裂。

3.2 直流電阻實(shí)驗(yàn)法

一般來說，通過測量直流電阻不平衡率，分析變壓器線圈與引線的連接情況。直流電阻不平衡率為1 600 kV及以下，線路不得超過2%，相位不得超過4%，所有其他變壓器線路和相位不得超過2%。用這種方法可以診斷出繞組開路。

3.3 智能檢測

隨著人工智能理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、向量機(jī)、信息融合等計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，利用智能理論進(jìn)行變壓器故障診斷已成為一種趨勢。智能診斷具有良好的適應(yīng)性、準(zhǔn)確性和快速性。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法適用于建立物理模型和人工干預(yù)。它屬于簡單非線性函數(shù)的積分，建立了故障狀態(tài)與樣本輸入之間的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)BP方法比較慢，且呈現(xiàn)發(fā)散狀態(tài)，BP方法對初值有嚴(yán)格要求。支持向量機(jī)能夠及時(shí)解決小樣本、非線性、高維的特點(diǎn)。

專家系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)庫、知識庫、采集系統(tǒng)、人機(jī)界面和解釋系統(tǒng)。知識庫位于知識存儲區(qū)，數(shù)據(jù)庫用于存儲中間信息和初始數(shù)據(jù)。推理機(jī)是一套完整的計(jì)算機(jī)程序，可以控制專家系統(tǒng)，滿足操作要求。解釋系統(tǒng)可以為專家用戶解決問題，同時(shí)對診斷結(jié)果進(jìn)行解釋。人機(jī)界面采用下拉式菜單，解釋推理結(jié)果和問題。

信息融合技術(shù)屬于信息處理方式，一般分為特征層、數(shù)據(jù)層和決策層三個部分。數(shù)據(jù)層是對原始數(shù)據(jù)的綜合處理，也稱為傳感器級融合；特征層融合是對處理后的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理。

數(shù)據(jù)層融合是局部檢測單元和氣體溶解單元的信息融合，可以獲得更多有用的信息，及時(shí)修正偏差信息和數(shù)據(jù)。

4 礦井變壓器維修內(nèi)容

變壓器的維修內(nèi)容包括的項(xiàng)目：

1）技術(shù)人員要做到定期去清潔套管，看其是否存在放電的痕跡以及破損問題。

2）勤檢查套管的接頭溫度，避免過于太熱。同時(shí)，要認(rèn)真檢查和套管引線所接觸的螺栓松動情況，如果過松，立即擰緊。

3）認(rèn)真清理變壓器油箱的眾多附件，比如儲油柜子，安全氣道等，都需要多加注意。

4）查看安全氣道防爆膜，看其是否完好無損。并且，要經(jīng)常性地清理壓力釋放閥蓋子內(nèi)所沉積的灰塵雜物。

5）對于油箱附件—儲油柜，應(yīng)該檢查其油位是否正常、油位計(jì)的情況是否正常，并且要及時(shí)排除油污。

6）失效變色的干燥劑要及時(shí)更換，并且要檢查呼吸器。

7）及時(shí)補(bǔ)充絕緣油。變壓器本體和充油套管都需要進(jìn)行補(bǔ)充。

8）對于散熱器的滲油現(xiàn)象、冷卻風(fēng)扇等方面要多加注意。

9）在變壓器運(yùn)行時(shí)，我們要經(jīng)常用溫度計(jì)檢測上層油溫，對于該溫度計(jì)，也要定時(shí)檢查。

10）繼電器也會經(jīng)常出現(xiàn)滲油，應(yīng)定期檢查，杜絕此類現(xiàn)象。同時(shí)，要檢查閥門的開關(guān)是否靈活，電纜的絕緣是否良好。

11）對于處理變壓器外殼接地線以及中性點(diǎn)接地裝置，也要勤于檢查。

12）對于由分接開關(guān)所控制的回路以及傳動部分等，也要檢查。并且清掃操作箱的內(nèi)部。

5 結(jié)語

礦井變壓器可以說是礦井供電系統(tǒng)中極為重要的組成部分。其運(yùn)行狀態(tài)是否安全可靠，在很大程度上決定著礦井生產(chǎn)活動的安全性和經(jīng)濟(jì)性。然而，在礦井變壓器運(yùn)行中，繞組故障時(shí)有發(fā)生，對礦井生產(chǎn)效益有很大的不利影響。變壓器故障診斷技術(shù)能力的不斷提高，使變壓器能夠安全可靠地運(yùn)行，使礦井各方面的運(yùn)行效率得到了較大提高。