露天矿变压器常见故障处理和日常维护

王晓东

摘 要：在露天矿变压器运用中出现各种各样的情况。特别是在重要的露天矿供电系统中，矿用变压器是十分重要的电气设备，它能够直接影响到露天矿的生产情况，拉制露天矿生产经济效益。在露天矿变压器运行过程中，常见故障主要包括附件故障和铁芯故障。如果变压器在运行过程中出现问题，就要及时进行处理来保障露天矿安全平稳生产。在电气设备实际运行中，发现只有不断地针对变压器进行科学故障诊断和分析，才能找对策略，不断提高变压器维护效率，从而保障变压器安全和稳定运行。

关键词：露天矿;变压器故障处理;日常维护

变压器作为露天矿供电系统当中非常关键的电器设备之一，露天矿变压器运行状况的好坏，将会直接地影响到煤炭生产的安全性以及煤炭产量，所以很有必要对变压器例行不定期的检查，随时掌握和控制变压器的运行状况，如果变压器运行中出现了异常现象必须要进行分析研究，准确快速地判断并且尽快地排除故障及问题，充分地保障露天矿的安全供电，将有着非比寻常的重大意义。

1 变压器运行中常见故障现象

1.1强烈而不均匀的噪声

有强烈而不均的噪音，可能由下列原因之一所造成：（1）铁芯夹紧螺栓因长期受振而有较大的松动。（2）变压器端电压超过允许值。正常情况下，变压器应保持在额定电压下运行。当端电压高出额定电压10%时，不仅有强烈的噪音，而且会使变压器的铁损增加30%～50%，变压器的温度升高，缩短其使用寿命。（3）绕组引出线距箱壁太近，而形成闪络放电。（4）接地线断裂，铁芯感应电势在断线处产生火花。

1.2变压器严重漏油或缺油

变压器缺油，有以下不良后果：（1）油面降到油位表以下时，无法观察油是否因碳化而变色。（2）油位降到变压器顶盖以下时，增大了油和空气的接触面，油就会因氧化和吸收空气中的水分而降低绝缘强度，或破坏线圈的绝缘并使铁件产生锈蚀。（3）油面再进一步下降，因绝缘劣化在过电压时可能产生放电，分接开关的接头也将产生爬弧放电。（4）当油面低于散热器管口时，变压器油就不能正常冷却循环，器身由于过热而遭到破坏。

1.3变压器自动跳闸

首先及时投入备用变压器，以保证正常供电。然后检查跳闸原因，如继电保护动作情况及引起动作的原因，以及跳闸时周围环境有何异常现象等。经检查确认无外因后，应用试验手段测量变压器的绝缘电阻、直流电阻和油的绝缘强度等。如绝缘电阻、直流电阻有明显下降，或三相之间有较大差异时，说明变压器内部有故障，应进行吊芯检查。

1.4变压器的失火和灭火

发现变压器失火时，应首先切断电源，并及时投入备用变压器。如变压器油溢出并在箱壁上着火，要迅速打开箱壁下部的放油阀，使油面低于着火处再进行灭火。

1.5变压器的不对称运行

在变压器运行中出现不对称现象，其主要原因有三：（1）由于三相负载不等而形成不对称运行，这主要是因为变压器带有大功率的单相负载。（2）由三台单相变压器组成的三相变压器组，当其中一台损坏而用不同短路阻抗和变比的单相变压代替时，将造成电流、电压的不对称。（3）由于某种原因使变压器两相运行而造成不对称运行，此种不对称运行将使变压器容量降低。变压器发生不对称运行时，不仅变压器受损，而且因电流、电压的不对称，使用户的用电受到影响。此外，对沿线通讯线路以及电力系统继电保护等都有一定的影响。因此，一旦出现变压器不对称运行时，应分析引起的原因，尽快消除。

1.6变压器其它常见故障

（1）在负荷不变正常冷却条件下变压器温度不断升高。此现象说明变压器内部出现故障，如穿芯螺栓绝缘破损;线圈匝间短路或电压过高放电等，应有计划地安排检修，做到及时处理。（2）变压器油颜色变化过大。此现象说明油质严重碳化，应及时处理，否则将引起绝缘击穿。（3）套管有较大碎片和裂纹或有明显放电现象。有上述明显伤痕时应及时处理，否则由于闪络放电可能引起套管击穿，或因发热不均使套管爆炸。（4）油枕或防爆筒喷油。此时应投入备用变压器，立即停止检修。

2 露天矿变压器常见的故障及原因

2.1露天矿常见的故障

（1）铁芯故障。铁芯故障是变压器的常见故障之一，变压器的铁芯发生故障一般都是由铁芯局部发热引起的，有一部分是由铁芯紧固螺杆对地绝缘不良导致的。其中，造成铁芯局部发热的原因包括内部原因和外部原因两部分。变压器内部造成铁芯发热主要是因为该变压器中的铁芯多点接地，除此之外还有铁芯和铁芯之间的绝缘膜时间过长而导致的老化和变压器的绕组之间发生了短路的现象。造成变压器局部发热的外部原因主要有：变压器的输入电压高于其额定电压;变压器接入的电源的电压不稳定以及负载产生的谐波;变压器的外部线路出现了短路的现象。此外，由于铁芯紧固螺杆对地绝缘不良而造成的变压器局部发热时，应该根据要求测试绝缘电阻是否符合要求。（2）绕组故障。变压器的绕组发生故障是变压器最常见的故障，因为变压器在工作过程中出现相间短路，绕组短路以及匝间短路等都是很容易发生的。这些现象主要是由于变压器绕组发生绝缘老化而导致的。一般情况下，在变压器的制造过程中会由于绕组压制不紧而导致绕组发生绝缘老化的现象。除此之外，变压器在高负荷的运行过程中会产生大量的热量导致变压器绕组绝缘老化;而且，变压器的绕组受潮后会导致变压器绕组的绝缘部分膨胀进而导致整个变压器的油道阻塞，使得变压器的局部过热。当变压器的匝间出现短路现象时，会导致变压器的内部过热进而会导致其油温过高，从而引起变压器的绕组发生故障。当变压器的发生匝间短路应及时处理，否则会引起更严重的单相接地和相间短路的故障。（3）套管故障。在这几个常见的变压器故障中，虽然套管故障发生的概率较低。但是，在露天矿生产中一旦变压器的套管发生故障就会对整个露天矿工作面造成不可估量的威胁。常见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，不仅與套管的初步设计有关，而且还与工作面中的人为因素有极大的关系。其中，由于套管初始设计的不合理往往会导致套管的密封不严，进而出现漏油的现象;由于负责套管安检的工作人员经验不足，往往会导致套管上的污垢或灰尘过多，进而导致套管发生爆炸。

3 常规的故障诊断方法

3.1直观法

当发现变压器运行异常后，应首先进行直观检查，查套管有无破裂、有无冒烟异臭、各种仪表是否指示正常、保护有无动作信号等。

3.2绝缘电阻试验

绝缘电阻试验能有效的检查出变压器绝缘整体受潮、部件表面受潮、脏污等缺陷。

3.泄漏电流试验

泄漏电流试验测量灵敏度较高，能有效地发现变压器套管密封不严进水、高压套管裂纹等其它试验不易发现的缺陷。

3.4介质损失角正切试验

介质损失角正切试验能发现变压器绝缘整体老化受潮。

3.5交流耐压试验

交流耐压试验能发现变压器主绝缘的局部缺陷，如绕组主绝缘受潮、开裂或绕组松动、以及绕组绝缘上附着有脏物等。

3.6直流电阻试验

直流电阻试验可以检查分接开关和引线与套管的接触是否良好、接头是否松动、绕组是否断股、匝间有无短路等缺陷。

3.7空载试验

空载试验能发现变压器铁芯多点接地、铁芯硅钢片整体老化等局部绝缘不良或整体缺陷，根据交流耐压试验前后两次空载试验测得的空载损耗比较、判断绕组是否有匝间击穿情况等。

3.8绕组变形试验

绕组变形试验能通过各线圈在高频下的响应特性来判断绕组结构和周围状况是否发生了明显的变化。

4 变压器人工智能诊断方法

4.1专家系统

专家系统由专家知识库，推理机制以及用户接口和解释机制等主要部分组成。专家知识库是专家系统的核心和关键，是解决问题的出发点。专家系统可以实现从故障表象到故障本质的推理过程。它具有概念明确，长于分析，推理路径清晰，易于用户参与，便于解释等显著优点。专家知识库中的知识是从专家那里来的变压器领域专业知识，也就是他们对于变压器故障性质、种类、原因，及其诊断技术的经验，从而保证故障诊断的顺利进行。但专家系统也具有缺陷：首先，专家系统的规则表述缺乏深度，缺乏对专家思维过程的描述，而且专家系统的学习能力低下，人工方式获取知识的效率又很低下，使得专家系统的知识难以完备，从而制约了专家系统的发展;其次，基于知识的推理，存在“匹配冲突”和“组合爆炸”的问题，推理的速度慢，效率差，难以适应检测控制适时性的要求。

4.2人工神经网络

变压器故障诊断的人工神经网络是由大量简单的处理单元广泛地相互连接而形成的复杂网络，在某种程度上它是对人脑神经网络的简化和模拟，具有人脑的一些基本特征，如学习、记忆和归纳。人工神经网络具有诊断速度快、适应性强和诊断的正确性强优点，克服了专家系统的某些局限性。但神经网络存在知识不直观、难以建立解释机制等缺点。若能将专家系统和神经网络结合起来各取其长，则能得到较完善的系统。

4.3专家系统和人工神经网络相结合

一个成功的变压器智能诊断系统首先要解决的是如何充分发挥专家系统和人工神经网络的特长，这应该既是专家系统或人工神经网络难于解决的问题，又是人工神经网络或专家系统擅长处理的问题。变压器故障诊断的人工智能系统既利用了人工神经网络自组织、自学习的特点，克服了传统专家系统知识获取的“瓶颈”及知识库维护等难点，又利用了基于规则系统的符号处理、逻辑推理功能，弥补了人工神经网络的不足之处。变压器人工智能故障诊断的前景被广泛看好，但目前尚处起步阶段，离现场实际应用还存在一定差距，需要进一步完善。

5 露天矿变压器的日常维护

露天矿变压器的故障处理技术再精湛都不是重点，重点在于变压器的日常维护，日常维护是避免露天矿变压器发生故障的最主要也是最为重要的方法。因此，应该采取一些行之有效的变压器日常维护措施：（1）定时（每天一次）仔细检查充油套管和油枕的油面颜色和高度，以及在封闭处是否存有漏油的现象出现。一般油面应该在油位计标着±35℃的中间零位左右;出现过高，通常是因为冷却的配制运行不大正常或者变压器的内部出现故障所造成的;出现过低，则应该检查每一个密封处有没有漏油现象的出现，油阀门有没有关紧等。通常，油色在正常时是透明微带着黄色，假如呈现红棕色，则有可能是油位计的脏污所造成的，当然也很有可能是变压器的油运行时间过长，或者油温度偏高导致使油质变坏从而引起。需要注意的是，油位下降或者变色都是严重的问题，应该马上查明原因并作出处理。（2）定时（每个星期一次）检查变压器的上层油温，有没有超出被允许的范围。鉴于每一台变压器的负荷大小和冷却条件，以及由于季节的不同，已经运行的变压器，不能仅仅以上层油温没有超过允许值作为参考，也要依据平常的运行经验以及在上述的情况下和上一次的油温作出比较。应改增大油箱的散热面积，安装好油冷却装置。（3）不定时（随时）检查和辨别油质，正常的应为透明中微带黄色，可以以此来判断油质的好坏状况。参照资料上的说明，在油温超过55℃后，温度每上升高9℃，那么油的使用寿命将会缩短一半。还有油面应该符合周围的温度标准线范围，假如油面出现过低情况，需要检查变压器有没有漏油的危险，以便做到妥当处理。（4）定时做好清洁卫生工作，每天要进行套管清洁检查并且对其进行清洁，同时检查其有没有裂纹与放电的痕迹，冷却装置是否正常。假如在炎热的夏季不间断連续地工作，且冷却效果不好或者散热功能差，致使机器发热过大，迫使油温过高。（5）如遇天气剧烈变化时，就应该需要特殊检查。刮大风时，要检查引线有没有出现剧烈的摆动，变压器的顶盖、套管引线处是否有杂物;在冰冷的大雪天，各部触点在下雪之后，是否会有立即熔化或者放电等现象;蒙胧大雾天，局部是否出现火花放电异常现象等。

6 结束语

总之，以上根据本人日常的经验是对变压器的温度、声音、油位、外观及其他现象的故障的初步、综合的归纳、分析，由于变压器故障并非某单一因素的反映，而是涉及诸多因素，有时甚至会出现假象，因此，必要时必须进行变压器的特性试验及综合分析，才能准确、可靠找出故障原因，判明故障性质，提出较完善的处理办法，确保变压器的安全运行。为此还应做好变压器的运行管理及运行维护，根据变压器运行中的现象发现隐患，及时排除，保障变压器的安全运行，从而为露天矿的安全生产奠定坚实的基础。

参考文献

[1]丁玉龙.浅析露天矿变压器常见故障处理和日常维护.中国高新技术企业，2011.27.116-118.

[2]冯海斌，陈延智.浅论油浸式变压器日常维护检查及其常见故障处理.才智，2011.01.92-93.

[3]王春明.浅析露天矿变压器常见故障处理及日常维护.科技信息，2010.20.359.