介 挺

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)白洞礦業(yè)大同有限公司，山西 大同 037031）

0 引言

變壓器是煤礦井下重要電氣設(shè)備，變壓器主要作用將各種電壓按照設(shè)計(jì)進(jìn)行變壓，確保能夠?qū)Σ煌吞?hào)的設(shè)備進(jìn)行供電，變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行是煤礦供電安全的重要保證，在實(shí)際煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程中受供電工藝、施工環(huán)境以及變壓器安裝工藝等影響，造成變壓器在供電過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，影響著采掘工作面供電穩(wěn)定性，針對(duì)這一技術(shù)難題，白洞礦電氣隊(duì)通過(guò)技術(shù)研究[1]，對(duì)井下KBSG-T-500/10 礦用隔爆型干式變壓器在使用過(guò)程中常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并提出了若干項(xiàng)預(yù)防措施，力求保證煤礦供電安全。

1 變壓器結(jié)構(gòu)組成

KBSG-T-500/10 的礦用隔爆型干式變壓器主要由鐵芯、繞組、絕緣套管、油箱等部分組成。

1）鐵芯。鐵芯主要由鐵軛和鐵芯柱兩部分組成，是變壓器重要組成部分[2]，是變壓器主磁路部分，鐵芯柱上纏繞繞組形成磁路，而鐵軛主要使磁路形成閉合，鐵芯主要由若干塊軋鋼疊加而成，軋鋼厚度為0.5mm。

2）繞組。繞組是變壓器電路部分，主要由銅線(xiàn)或鋁線(xiàn)繞制而成，繞組根據(jù)接入電網(wǎng)高低分為高低壓繞組，且在鐵芯柱上排列方式不同；變壓器內(nèi)繞組布置方式可分為同心式和交疊式兩種，同心式繞組將高低壓繞組同心纏繞在鐵芯上[3]，交疊式繞組成餅狀，高低壓繞組交替纏繞在鐵芯上。

3）油箱。油箱內(nèi)裝有變壓器油，變壓器油主要使繞組與繞組以及繞組與鐵芯之間相互絕緣，同時(shí)變壓油受熱后會(huì)產(chǎn)生對(duì)流，從而對(duì)變壓器起到散熱降溫作用[4]。

4）絕緣套管。變壓器引線(xiàn)從油箱接入油箱蓋時(shí)必須安裝絕緣套管，使引線(xiàn)與油箱絕緣，低電壓等級(jí)變壓器采用10～35 kV 的空心充油式套管，電壓等級(jí)高于110 kV 時(shí)變壓器應(yīng)采用電容式套管[5]。

2 井下變壓器常見(jiàn)故障分析

2.1 變壓器出現(xiàn)異響

1）若變壓器在供電過(guò)程中出現(xiàn)“嗡嗡”聲且不清脆，應(yīng)及時(shí)檢查供電負(fù)荷情況，變壓器未出現(xiàn)故障燈，報(bào)警時(shí)則為變壓器供電超負(fù)荷嚴(yán)重。

2）若變壓器異響尖銳刺耳，則變壓器出現(xiàn)了單相接地或者出現(xiàn)設(shè)備處于諧振過(guò)電壓現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)檢查供電電網(wǎng)設(shè)備情況。

2.2 變壓器油位異常

變壓器出現(xiàn)油位異常主要包括油位低以及顯示油位為虛假油位兩種。

1）油位低故障。變壓器在供電時(shí)出現(xiàn)正常油耗但未及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，變壓器油箱出現(xiàn)破損導(dǎo)致漏油，以及檢修過(guò)程中檢修人員放油后未檢測(cè)油位以及未及時(shí)補(bǔ)充。

2）油位虛假顯示。變壓器中通氣小孔因供油堵塞出現(xiàn)油位失真，若油表管路堵塞會(huì)造成油位顯示不準(zhǔn)確，而油枕吸管出現(xiàn)器堵塞后會(huì)造成油位顯示出現(xiàn)誤差。

2.3 變壓器油溫高

1）變壓器冷卻裝置故障。變壓器內(nèi)部排氣扇故障停運(yùn)、散熱器供油油管出現(xiàn)堵塞以及循環(huán)油泵故障是造成油溫升高的主要原因。

2）變壓器鐵軛穿芯螺栓絕緣損壞。穿芯螺栓在安裝時(shí)以及變壓器鐵軛安裝不牢固導(dǎo)致穿芯螺栓出現(xiàn)磨損導(dǎo)致其外表絕緣損壞，出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，而該處產(chǎn)生的熱量不易快速消散，造成油溫升高。

2.4 變壓器產(chǎn)生異味

1）套管故障。變壓器內(nèi)部套管出現(xiàn)污損而產(chǎn)生電磁，導(dǎo)致油泵、風(fēng)扇燒毀產(chǎn)生燒焦異味；套管閃絡(luò)放電使其自身絕緣層燒焦以及套管安裝連接處發(fā)熱造成接觸面以及表面鍍層氧化等。

2）防爆管故障。變壓器中防爆管破損或者管口用薄膜老化破損，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部油液收到無(wú)損、乳化變質(zhì)等產(chǎn)生異味。

2.5 變壓器鐵軛故障

1）鐵軛多地接地故障。白洞礦井下為KBSG-T-500/10的礦用隔爆型干式變壓器鐵軛主要采用肢板結(jié)構(gòu)固定方式，如圖1 所示；鐵軛采用該固定方式時(shí)占用體積大，在供電過(guò)程中U 型螺桿與肢板之間易出現(xiàn)短路環(huán)，從而造成鐵軛之間形成雜散電流，易出現(xiàn)鐵軛多接地故障。

圖1 變壓器鐵軛肢板結(jié)構(gòu)固定方式示意圖

2）固定穩(wěn)定性差。變壓器鐵軛采用肢板結(jié)構(gòu)固定方式雖然避免了沖孔工序，但是采用固定方式時(shí)變壓器在搬移過(guò)程中，很容易造成U 型螺桿受力變形，導(dǎo)致鐵軛出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。

3 變壓器故障預(yù)防措施

3.1 加強(qiáng)變壓器防水、防潮管理

由于井下施工條件復(fù)雜，受頂板淋水、噴霧淋水以及其他生產(chǎn)用水等影響，變壓器內(nèi)部出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象，影響著變壓器安全性能，所以變壓器在搬運(yùn)、安裝、調(diào)試以及使用過(guò)程中必須對(duì)變壓器做好防水、防潮工作。變壓器必須安裝在干燥環(huán)境中，定期對(duì)變壓器內(nèi)部受潮情況進(jìn)行檢查，必要時(shí)需對(duì)變壓器進(jìn)行干燥處理。

3.2 防止異物進(jìn)入變壓器

變壓器在對(duì)接安裝時(shí)應(yīng)防止異物進(jìn)入變壓器內(nèi)部，在安裝前需對(duì)變壓器內(nèi)部進(jìn)行清理，防止細(xì)小鐵屑進(jìn)入油管、油泵內(nèi)，定期對(duì)變壓器內(nèi)部油液進(jìn)行檢查并過(guò)濾，發(fā)現(xiàn)異物量大時(shí)不需及時(shí)更換。

3.3 防止變壓器絕緣受損

在進(jìn)行變壓器護(hù)罩安裝時(shí)必須對(duì)引線(xiàn)、高壓套管、支架采取特殊防護(hù)措施，在進(jìn)行高壓套管安裝時(shí)必須保證引線(xiàn)平直，不得有扭矩，防止變壓器絕緣層磨損，導(dǎo)致供電過(guò)程中出現(xiàn)絕緣擊穿事故。

3.4 防止套管爆裂

套管爆裂主要原因是套管絕緣損壞，導(dǎo)致套管電容屏出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象，并使瓷套內(nèi)壁出現(xiàn)閃絡(luò)故障，故障后產(chǎn)生的電流形成放電通道，使套管絕緣油受熱并產(chǎn)生膨脹反應(yīng)，最終造成套管出現(xiàn)爆裂，如圖2 所示。

圖2 變壓器套管結(jié)構(gòu)及爆裂事故示意圖

由此可見(jiàn)套管爆裂主要原因是絕緣損壞，所以在進(jìn)行變壓器安裝、調(diào)試過(guò)程中應(yīng)對(duì)套管絕緣性能進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)套管破裂、絕緣磨損時(shí)必須及時(shí)更換；同時(shí)新變壓器在注油前需對(duì)變壓器內(nèi)部進(jìn)行真空處理，保證真空度，注油時(shí)應(yīng)升高油溫對(duì)本體進(jìn)行排氣處理；變壓器應(yīng)采用不銹鋼真空球閥具有較強(qiáng)的密封性，從而防止空氣進(jìn)入變壓器油內(nèi)。

3.5 優(yōu)化鐵軛固定方式

為了解決傳統(tǒng)變壓器故障方式存在的問(wèn)題，可對(duì)變壓器鐵軛固定方式進(jìn)行優(yōu)化[6]，采用開(kāi)口槽鋼固定方式，如圖3 所示。

圖3 變壓器鐵軛開(kāi)口槽鋼固定方式示意圖

1）鐵軛開(kāi)口槽鋼固定方式主要無(wú)緯玻璃絲黏帶將固定件與鐵軛進(jìn)行捆綁，然后通過(guò)高溫烘烤使固定件收緊，收緊后的鐵軛采用固定螺栓將夾件與變壓器殼體四周進(jìn)行固定，防止竄動(dòng)磨損。

2）鐵軛采用開(kāi)口槽鋼固定相比傳統(tǒng)固定方式，減小了鐵軛體積，提高了鐵軛固定質(zhì)量，避免了形成雜散電流。

4 結(jié)語(yǔ)

白洞礦對(duì)井下KBSG-T-500/10 的礦用隔爆型干式變壓器在使用過(guò)程中常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，并提出了若干項(xiàng)合理有效的預(yù)防措施，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看。2021 年白洞礦井下變壓器采取故障預(yù)防措施后，變壓器故障率明顯降低，變壓器故障率由原來(lái)的14%降低為2%，全年變壓器維修費(fèi)減少至3 萬(wàn)余元，延長(zhǎng)了變壓器使用壽命，保證了井下供電安全。