对电子束炉变压器的故障检查研究(一)

详细内容

摘要：介绍了电子束炉变压器的故障检查过程，并结合测量的数据进行故障分析，最后通过吊芯检查确定故障为绕组匝间短路、绝缘老化。更换两组线圈后，变压器恢复正常工作。
关键词：电子束；变压器；气相色谱分析；瓦斯保护

引言
EBCHR2/50/500电子束炉是西北有色金属研究院从德国ALD公司进口的大型设备，适用于熔炼和重熔钨、钼、钽、铌、锆、铪等难熔金属及其合金，它具有两个完全独立的电子枪，两只枪均由一个高压变压器供电。该变压器是电子束炉的核心组成部分，为浸油自冷式高压整流变压器，额定功率为500KW，它将500V三相交流电升高到36KV三相交流电，再整流成40KV直流电输送给电子枪，电子枪在40KV加速电压下发射高密度快速电子束来熔炼金属。
1故障现象
电子束炉按正常程序操作熔炼钽金属时，40KV高压电源突然断电，操作面板上出现报警显示：“HvTransformerBUCHHOLZ”（高压变压器瓦斯继电保护动作）。打开变压器的放气阀放气，报警消失，此时变压器能产生40kv直流电压，但高压既不能保持又不能带负载，2到3分钟后，同样的报警信号再次出现，变压器主回路电源断开，停止工作。
2故障检查
2.1变压器的外部检查
（1）检查油枕内和充油套管内油面的高度，发现油位正常，封闭处无渗漏油现象；
（2）检查变压器的响声，发现噪音稍大，但未有异常声音出现；
（3）检查变压器的绝缘套管及瓷瓶，未发现有破损裂纹及放电烧伤痕迹；
（4）检查一、二次母线，接头接触良好，不过热，外壳接地良好；
（5）检查呼吸器，气路畅通，硅胶的颜色为淡红色，吸潮未达到饱和。
2.2变压器负荷检查
（1）用钳形电流表测量变压器空载时一次绕组的三相空载电流，A相：ＩA=160.8A；B相:ＩB=55.8A；C相:ＩC=5.7A。
（2）故障发生时，用红外线测温仪测量变压器外壳不同区域的温度，温度为55℃左右，一分钟温升超过5℃。
2.3气相色谱分析检查
采集变压器本体油、瓦斯油、瓦斯气进行气相色谱分析检查，结果见表1。
本体油瓦斯油瓦斯气
氢11091710373350
氧211652119021345
一氧化碳21016528235
二氧化碳53011458570
甲烷309.53284.512659
乙烷38.5947.56592
乙烯535.511309.514516
乙炔380.339860.020725.0
总烃1264.019528.054492.0
表1油样气相色谱分析表
3故障现象及分析
变压器的故障一般分为电路故障和磁路故障。常见的电路故障有线圈绝缘老化、受潮，材料质量及制造工艺不良，二次系统短路引起的故障等。磁路故障常见的有硅钢片短路、穿芯螺丝与铁芯间的绝缘损坏以及铁芯接地不良引起的放电等。
3.1三相电流不平衡
当变压器二次绕组开路，一次绕组施加额定频率的额定电压时，一次绕组中的电流称空载电流I0。通常I0与额定电流IN的关系可表示为：
i0％＝（I0/IN）*100＝1－3％
该变压器的额定电流为577A，空载电流I0应在5.77A到17.3A之间，而实测的一次绕组三相空载电流ＩA=160.8A，ＩB=55.8A，ＩC=5.7A。三相电流极大的不平衡，初步推断为变压器绕组局部发生匝间和层间短路，产生很大的短路电流。
3.2变压器油温不断升高
油温不断升高可能由以下几个方面引起：
（1）涡流使铁芯长期过热而引起硅钢片间的绝缘破坏，铁损增大，油温升高；
（2）穿芯螺丝绝缘破坏后，与硅钢片短接，有很大的电流通过，使螺丝发热，油温升高；