礦用移動變壓器故障分析及使用方法

管 珍

（晉能控股裝備制造集團大同機電裝備有限公司中央機廠， 山西 大同 037000）

引言

為了適應高容量、長距離供電要求，采掘工作面移動變壓器必須具有更高的技術性能，但是在實際煤礦生產(chǎn)過程中，由于井下生產(chǎn)環(huán)境惡劣，如陰暗潮濕、存在腐蝕性氣體及液體等，以及對變壓器結構不了解、檢修維護力度不足，導致移動變壓器出現(xiàn)設備老化、故障頻發(fā)等現(xiàn)象，制約著井下安全、穩(wěn)定供電[1]。對此，為了進一步提高移動變壓器供電性能、降低故障率，本文對井下隔爆移動變壓器結構原理進行分析，并對常見故障采取了相應的維護措施。

1 移動變壓器結構原理

1.1 結構特征

1）礦用隔爆型移動變壓器主要由金屬殼體、保護隔離開關、互感器、斷路器、接線腔、降壓線圈、高壓開關箱、降壓線圈、低壓保護箱等部分組成，在使用過程中變壓器主要將進線一側高壓電（10 kV）通過降壓線圈降壓作用轉化為低壓電源（3 300 V/1 140 V/660 V），從而為采掘工作面各類機械設備穩(wěn)定供電。

2）礦用隔爆型移動變壓器適用于海拔低于2000 m、工作環(huán)境溫度在-8～45 ℃范圍內(nèi)、空氣潮濕度不得高于90%，變壓器必須安裝在頂板穩(wěn)定、無淋水且底板傾斜度不低于15°的位置。

3）移動變壓器低壓側通常與隔爆型真空高低壓開關配套使用，從而組成低壓側供電系統(tǒng)。移動變壓器在實際應用中具有短路、過載、欠壓、斷相等閉鎖功能，以及遠程通信功能。

1.2 工作原理

1）電氣回路工作原理：移動變壓器電氣回路主要包括保護回路、主回路及控制回路三部分；當變壓器高壓側輸電后對低壓側保護器合閘，進行供電工作，在供電期間通過對變壓器外圍檢測，若存在故障閉鎖時，高壓側無法合閘；若KO1K 觸點能夠閉合且KO1B 觸點能夠打開，高壓側真空斷路器才能合閘。

2）機電閉鎖原理：當高壓電源接入變壓器高壓側后，高壓互感器通過隔離開關控制作用，使斷路器分合閘線圈供電，通過斷路器分合閘作用實現(xiàn)隔離開關與高壓斷路器機電閉鎖作用，從而有效防止隔離開關在斷路器帶電作用下被打開。

3）變壓器運行模式：在供電過程中高壓隔爆開關與變壓器低壓側保護箱共同形成斷路保護系統(tǒng)，當?shù)蛪簜瘸霈F(xiàn)故障時及時對高壓側斷路器進行分斷，從而實現(xiàn)漏電閉鎖、短路保護、斷相保護等作用。

2 移動變壓器常見故障及處理

由于井下變壓器長期處于高溫、潮濕、高次諧波等環(huán)境中，使得變壓器受影響較大，常見的影響因素主要包括以下幾方面：變壓器在長期運行過程中會產(chǎn)生高溫，從而導致變壓器故障；變壓器出現(xiàn)過電流時，會造成變壓器繞組絕緣老化，引起故障；變壓器在供電過程中會產(chǎn)生諧波、操作、暫態(tài)等過電壓現(xiàn)象，從而降低了變壓器絕緣水平。常見故障如下：

2.1 變壓器鐵心故障

變壓器鐵心故障是最常見故障之一，鐵心故障類型主要包括相鄰鐵芯片之間產(chǎn)生短路、鐵心接地不良及鐵心多點接地，鐵心有異響、振動，鐵心發(fā)熱等，具體鐵心故障類型[2]如下頁圖1 所示。

圖1 變壓器鐵心故障分類圖

當變壓器鐵心出現(xiàn)故障時，首先檢測鐵心故障類型，當鐵心出現(xiàn)聲響、振動時，可增加選片、加固自由端及重新固定鐵心；若鐵心局部發(fā)熱時，應杜絕穿心螺桿與鐵心片之間產(chǎn)生兩點連接，同時及時更換絕緣老化、局部損壞、短路的鐵心。

2.2 繞組故障

繞組出現(xiàn)故障的常見原因主要有以下幾方面：繞組安裝不牢固，造成出現(xiàn)繞組絕緣受阻現(xiàn)象；繞組受潮，導致繞組絕緣性能下降；外部負荷頻繁變化，導致繞組產(chǎn)生峰值電壓、電流；繞組中導線產(chǎn)生錯位現(xiàn)象，導致繞組產(chǎn)生過電壓現(xiàn)象。

變壓器繞組一旦出現(xiàn)故障后，分別從繞組是否變形、是否短路、是否斷路三方面著手解決；當繞組出現(xiàn)變形時及時進行更換，防止因抗短路能力降低，導致外部短路；繞組出現(xiàn)短路時絕緣性能降低，檢查是否受潮、絕緣損壞等，必要時進行更換；若繞組出現(xiàn)斷路時，檢查焊接部位是否焊接牢固，并進行加固[3]。

2.3 斷路器拒分合故障

斷路器拒分合故障主要有兩種類型，一種為斷路器電動無法合閘，但是手動可合閘；另一種為斷路器電動、手動均無法合閘。

2.3.1 斷路器電動不合閘

變壓器出現(xiàn)此類故障時，說明合閘機構無故障，電動控制回路存在故障。首先通過按下合閘按鈕觀察是否存在合閘動作，若發(fā)現(xiàn)電機正常運轉但是不存在合閘動作時，確定為電機齒輪咬合存在問題，及時對電動機傳動軸進行更換；同時合閘電機燒毀、保險管損壞及按鈕彈簧失效等同樣會出現(xiàn)類似故障。

2.3.2 斷路器電動、手動均無法合閘

變壓器出現(xiàn)電動、手動均無法合閘時，首先進行手動合閘試驗，若能合閘但又自動跳閘時，說明存在分閘保護動作，出現(xiàn)此種現(xiàn)象的主要原因如下：門鎖未到位，導致失壓線圈不吸合，及時更換門鎖即可；保險收回導致線圈無交流電，及時檢查保險并更換[4]。

3 移動變壓器安全維護

1）移動變壓器在入井前必須進行供電試驗，保證變壓器安全穩(wěn)定供電，以及變壓器內(nèi)部零部件完好，變壓器采用整體一次性運輸，采用專用設備進行拖運。

2）移動變壓器在合閘供電前應檢查供電情況及變壓器安裝穩(wěn)固情況，在采掘工作面移變硐室內(nèi)安裝時，必須對硐室底板進行硬化，保證底板平整，頂板支護牢固可靠，必要時對硐室內(nèi)采取支設，木柱、單體柱進行加固。

3）根據(jù)采掘工作面機電設備數(shù)量、種類、供電負荷等合理確定移動變壓器容量，變壓器進入安裝地點后在供電前對變壓器及時施工專用接地，接地電纜橫截面積必須符合煤礦安全規(guī)程要求。

4）在進行操作移動變壓器時，操作人員必須佩戴絕緣手套及絕緣鞋，若變壓器出現(xiàn)故障時，嚴禁操作人員帶電打開變壓器高低壓側各類蓋板。

5）在搬遷變壓器時必須進行斷電，同時為了提高移動變壓器中斷路器動作靈敏度及使用壽命，在進行斷路器操作時確保移動變壓器處于無負荷狀態(tài)。

6）采掘工作面回采結束回撤移動變壓器時，必須先斷電后拆卸，拆卸過程中對變壓器內(nèi)部配件必須保護完整，拆線后及時對接線側進行清理，保證接線腔內(nèi)無浮煤、積水[5]。

4 結語

移動變壓器穩(wěn)定運行對煤礦井下安全供電具有重要意義，為了降低移動變壓器故障率，在日常生產(chǎn)過程中必須加大對移動變壓器檢修維護力度，及時發(fā)現(xiàn)變壓器故障并進行處理，對操作人員進行專崗培訓熟練掌握變壓器結構特性，從而有效減少因供電故障影響采掘生產(chǎn)現(xiàn)象，促進煤礦安全高效生產(chǎn)。