八钢150t精炼炉冶炼变压器主变铁芯接地故障分析及处理

刘兴海，王海涛

（1.新疆八一钢铁股分有限公司 2.宝钢集团八钢公司能源中心）

1 前言

八钢公司炼钢厂150t精炼炉（冶炼变压器型号HJSSPZ-28000/33）于2012年8月9日投入运行，运行状况良好。

2018年3月26日150t产线年修，按照年修计划对150t精炼炉冶炼变压器进行检测。检测内容包括：电压比和联结组别标号、绕组电阻、绕组对地及绕组间直流绝缘电阻、直流泄露电流、绕组连同套管交流耐压试验、铁芯对地绝缘电阻测试。检测结果除主变铁芯对地绝缘电阻试验不合格外，其余测试数据未发现异常现象，主变铁芯对地绝缘试阻值为0.1兆欧，万用表测试为50欧姆，串变铁芯对地绝缘电阻64800兆欧，测试结果为变压器主变铁芯存在多点接地情况，结论为不合格，要求对变压器铁芯多点接地故障处理后再投入运行。

2 变压器铁芯接地的危害

该变压器设计为铁芯单点接地，通过铜排引出与变压器器身连接，若没有接地，则铁芯对地的悬浮电压，会造成铁芯对地断续性击穿放电，但当铁芯出现两点以上接地时，铁芯间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁芯多点接地发热故障。变压器的铁芯接地故障会造成铁芯局部过热或局部放电，严重时，铁芯局部温升增加轻瓦斯动作，甚至将会造成重瓦斯动作而发生跳闸的事故。烧熔的局部铁芯形成铁芯片间的短路故障，使铁损变大会严重影响变压器的性能和正常工作，因此必须更换铁芯硅钢片才能修复。所以变压器不允许多点接地只能有且只有一点接地。

3 变压器铁芯接地故障排查及分析

表1 变压器油色谱检测值 μl/L

根据检测结果对该变压器本身及维护进行检查及处理。

（1）2018年2月28日检查变压器油色谱及微水的检测记录，主要参数见表1，从数据可以看出变压器油正常。变压器油气体色谱检测数值显示变压器内部无过热、放电的情况；油微水测试数据小于规范值，可以排除冷却水泄露到压器油中的情况。

（2）3月26日和27日先后组织三人（次）进入变压器内部进行探查，由于对变压器内部结构不熟悉以及变压器内部空间太过狭小，主变侧不能通过，只能局部检查，未发现有明显的异物与放电现象；3月27日用内窥镜检查也未发现异常。

（3）3月27日探查结束后，通过对铁芯与壳体间接入大电流试验，排除了虚接情况。

变压器内部铁芯分为主变铁芯与串变铁芯。主变、串变铁芯夹件在变压器内部单点接地，夹件与铁芯之间相互绝缘，主变、串变铁芯通过连线引出变压器器身外单点接地。通过测试数据可判断主变铁芯与夹件间绝缘降低导致的对地电阻降低。

综合现场情况及处理过程，认为铁芯绝缘降低有以下原因：（1）铁芯与夹件间绝缘在运行中劣化导致铁芯与夹件绝缘下降；（2）铁芯上落有金属异物将铁芯与夹件间短接；（3）变压器在冶炼时的频繁大电流冲击，可能导致下夹件支板与铁芯柱的距离发生位移相接触；（4）穿心螺杆或金属帮扎带绝缘损坏，与铁芯相碰。

4 变压器铁芯接地故障的处理

故障发生后第一时间联系了生产厂家，现场技术人员同生产厂技术人员于3月30日对变压器进行检查，进入变压器内探查，发现A相和C相上部铁芯各有一处铁芯硅钢片滑出，搭接在夹件上，造成铁芯接地。由于变压器内部空间太过狭小，在变压器内部几乎没有作业空间，且滑出的硅钢片较薄，没能复位，只能将滑出的硅钢片多余部分剪掉，断开接地部分，并用绝缘板可靠隔离，处理后主变铁芯对地绝缘阻值达到无穷大，大于出厂值3000MΩ标准，检测合格,可以投入运行。

5 保障变压器正常运行的措施

变压器内铁芯由硅钢片叠加而成，主要依靠金属夹件的夹紧力使铁芯夹紧。冶炼变压器在运行过程中受到的冲击大，产生震动。2015年3月17日发生的A相绕组上部铁芯夹件支撑螺母掉落故障就说明了现场生产环境震动较大，150t精炼炉冶炼变压器经过近6年的持续运行，夹件的夹持力松动造成硅钢片滑出。

变压器主变铁芯故障已得到解决，为保证变压器持续稳定运行暂时解决了故障，对该设备需做好跟踪监测：（1）变压器运行后定期取油样做油色谱分析，建议每月定期取油样分析。（2）变压器运行后定期监测变压器铁芯对地绝缘阻值，建议周期为每月，利用检修时间实施，并做好记录。（3）变压器运行后定期监测主变铁芯接地电流，做好监测记录。若电流＜100mA可以继续运行，若电流＞100mA可以采用在主变铁芯引出接地线间串电阻措施降低接地电流，将电流限制在300mA以下；若电阻接入后还无法有效降低接地电流，则此变压器必须停止运行，返厂维修。（4）密切监视变压器运行中的其他参数，主要有温度、电流等参数，发现异常及时检查处理。

对测试结果及时分析，发现异常及时停机检查，避免将故障扩大。

6 几点建议

（1）虽然变压器主变铁芯故障点已经找到，但受制于内部空间及现场条件限制只做了临时处理。故障原因是因为夹件的松动而造成的硅钢片滑出，此次滑出的部位刚好在靠近两边的位置。如果硅钢片滑出位置在中间或其他不能处理的位置，只能通过吊芯检查处理。所以建议在合适的机会将变压器返厂吊芯检查，彻底消除故障。通过6年来该变压器实际运行中发生的两次故障来看，建议将该变压器返厂吊芯检修的周期调整为3年。

（2）现场变压器位于精炼炉液压站上层，大门距离对面厂房立柱约6m，该变压器器身吊重29800kg，吊装困难。设计时考虑的方案为将变压器对面的废钢行车梁（设计时已将该段行车梁做成活动梁）拆除，吊车放于废钢坑起吊，该方案实施必将造成150t产线停产，影响较大。所以该变压器若返厂维修，如何安全吊装是最大难点，由于该变压器投运后第一次吊装，没有经验可循。建议提前对现场实地测量，核算吊车起吊的安全性，做好吊装方案。

7 结束语

在对八钢150t精炼炉冶炼变压器主变铁芯接地故障分析及处理过程中，参考其他钢厂的精炼炉冶炼变压器的维护经验。结合八钢炼钢生产实际情况制定了保障措施，确保该变压器稳定、可靠地运行。通过此次故障的处理积累了处理类似变压器故障的方法。