矿井变压器的故障检测与维修

周慧芳

（山西西山煤电股份有限公司马兰矿，山西 古交030205）

在矿井生产工作中，变压器起到非常重要的作用，但是在正式运行时，总是会状况百出。这其中的原因之一是因为制造和生产变压器的技术尚且不够成熟，所以生产出的变压器各方面的性能都不能够达到实际生产需求；另一个原因则是技术人员使用时，不注意变压器的故障检测和维护。前者是客观原因，无法改变，但是后者则是主观原因，是可以防护的，所以技术人员应多加注意。

1 变压器以及其技术特性

目前，变压器主要分为电力变压器和特殊变压器。而本文中所谈到的变压器是针对矿井工作而设计出的具有特殊要求的变压器，即矿用变压器。此类变压器也有更细致的分类：矿式油浸变压器和矿式干式变压器。两者的区别是一个充油不隔爆，一个隔爆不充油。

变压器主要是由铁芯和绕组组成的。铁芯就是用来作为变压器的机械骨架，铁芯柱和铁轭共同构建成铁芯。铁芯的主要工作原理就是在铁芯柱上套装绕组，而铁轭是用来构造出闭合回路。由于我国近些年来技术发展比较迅速，市场上出现了渐开线铁芯，这种铁芯的制造工艺比较简单，同时也比较节省材料。它的出现，为矿井工作走入机械化打下了基础。

绕组是属于变压器中的电气部分。在矿井生产作业中，通常是采用同心式绕组的，因为这种绕组电气性能和耐热性都很好，能够让变压器的使用时间增长，并且这种绕组的制造、结构都很简单。变压器的结构中也包括外部绝缘和内部绝缘，而油箱，则是由钢板焊成的。

2 矿井变压器易出现的故障原因分析

1）铁芯故障。铁芯故障属于变压器的常见故障，并且也是由不同的原因引起的。多数情况下是因为其局部发热造成；在少数情况下，则是因为铁芯紧固螺钉对地绝缘不良，则容易引起变压器绕组间短路问题，并导致铁芯内部局部发热。对于变压器来讲，其外部电路很容易产生“短路”，这是因为有些变压器的输入电压相比较额定电压来讲，高了一些，或者电路的电压不稳定。

2）绕组故障。绕组故障的主要问题是短路、断路和松脱。根本原因在于绕组本身的质量。由于质量和材质不好，在开路下的冲击会使绕组变形，进而损坏绕组。绝缘一旦损坏，就会留下一些缺陷。在长期负荷下，当杂质进入绕组时，温度会过高，从而导致绝缘体老化。另外，空气湿度对绕组的影响也会导致局部过热，进而导致匝间短路。

3）套管故障。套管在变压器运行时发生故障的概率比较低，但是这也不能忽略，因为这类故障一旦发生，后果是非常严重的，会造成巨大的损失。此外，套管安全检验人员的缺乏将直接导致套管的故障。

4）瓦斯保护故障。当变压器发生轻微故障时，轻瓦斯保护方式触发保护动作，但只发出报警信号，不进行关、断处理。除此之外，在使用变压器的过程中，如果不小心发生了多相短路等问题，这会直接产生变压器瓦斯保护动作，从而影响整个变压器的运行进程。

3 矿井变压器的故障检测

3.1 直接观察和检验方法

矿井变压器发生故障后，通过一系列的观察和检查，探测设备、仪表指示是否异常，保护动作是否落实，设备部件是否开裂，有无烧灼、冒烟等现象，借助目测，找出具体的位置对断层进行了探测。例如，测量绝缘电阻时，记录15 s和60 s的绝缘电阻，并计算R60/R15的比值，即吸收比。500 kV及以上容量的变压器，当标准为10～30℃时，吸收比一般不小于1.3。吸收比越大，绝缘越好。分接开关各部位是否接触良好；分接开关的真实部分是否与指示部位在同一位置；出口导线是否断线；多股导线绕组是否断裂。

3.2 直流电阻实验法

一般来说，通过测量直流电阻不平衡率，分析变压器线圈与引线的连接情况。直流电阻不平衡率为1 600 kV及以下，线路不得超过2%，相位不得超过4%，所有其他变压器线路和相位不得超过2%。用这种方法可以诊断出绕组开路。

3.3 智能检测

随着人工智能理论和神经网络、专家系统、向量机、信息融合等计算机技术的飞速发展，利用智能理论进行变压器故障诊断已成为一种趋势。智能诊断具有良好的适应性、准确性和快速性。

神经网络方法适用于建立物理模型和人工干预。它属于简单非线性函数的积分，建立了故障状态与样本输入之间的关系。标准BP方法比较慢，且呈现发散状态，BP方法对初值有严格要求。支持向量机能够及时解决小样本、非线性、高维的特点。

专家系统主要包括数据库、知识库、采集系统、人机界面和解释系统。知识库位于知识存储区，数据库用于存储中间信息和初始数据。推理机是一套完整的计算机程序，可以控制专家系统，满足操作要求。解释系统可以为专家用户解决问题，同时对诊断结果进行解释。人机界面采用下拉式菜单，解释推理结果和问题。

信息融合技术属于信息处理方式，一般分为特征层、数据层和决策层三个部分。数据层是对原始数据的综合处理，也称为传感器级融合；特征层融合是对处理后的数据和信息进行整理。

数据层融合是局部检测单元和气体溶解单元的信息融合，可以获得更多有用的信息，及时修正偏差信息和数据。

4 矿井变压器维修内容

变压器的维修内容包括的项目：

1）技术人员要做到定期去清洁套管，看其是否存在放电的痕迹以及破损问题。

2）勤检查套管的接头温度，避免过于太热。同时，要认真检查和套管引线所接触的螺栓松动情况，如果过松，立即拧紧。

3）认真清理变压器油箱的众多附件，比如储油柜子，安全气道等，都需要多加注意。

4）查看安全气道防爆膜，看其是否完好无损。并且，要经常性地清理压力释放阀盖子内所沉积的灰尘杂物。

5）对于油箱附件—储油柜，应该检查其油位是否正常、油位计的情况是否正常，并且要及时排除油污。

6）失效变色的干燥剂要及时更换，并且要检查呼吸器。

7）及时补充绝缘油。变压器本体和充油套管都需要进行补充。

8）对于散热器的渗油现象、冷却风扇等方面要多加注意。

9）在变压器运行时，我们要经常用温度计检测上层油温，对于该温度计，也要定时检查。

10）继电器也会经常出现渗油，应定期检查，杜绝此类现象。同时，要检查阀门的开关是否灵活，电缆的绝缘是否良好。

11）对于处理变压器外壳接地线以及中性点接地装置，也要勤于检查。

12）对于由分接开关所控制的回路以及传动部分等，也要检查。并且清扫操作箱的内部。

5 结语

矿井变压器可以说是矿井供电系统中极为重要的组成部分。其运行状态是否安全可靠，在很大程度上决定着矿井生产活动的安全性和经济性。然而，在矿井变压器运行中，绕组故障时有发生，对矿井生产效益有很大的不利影响。变压器故障诊断技术能力的不断提高，使变压器能够安全可靠地运行，使矿井各方面的运行效率得到了较大提高。