一、     引言：

电炉变压器是铁合金设备的重要组成部分之一，电炉变压器的运行特点：停送电频繁，即（24h，正常交接班，出炉压放电极，约8—12次）。加上冶炼工艺的特性，负载波动较大。炉内物料的塌料，炉内物理、化学反应机理，很容易造成二次电流具增，甚至二次侧电极短路现象，对电炉变的冲击危害较大。为此说明，电炉变压器属在恶劣工况下运行的电气设备。本文根据一座12.5MVA矿热炉变压器，型号：HKSSPz—12500/35。在正常运行中产生两次轻瓦斯气体，并排气送电运行正常。根据气体产生的原因等诸多方面因素进行综合分析，查出故障的原因并采取有效的措施，避免了停炉停产等诸多方面的经济损失。

一座12.5MVA的矿热炉生产硅锰产品。2007年4月份投产运行，在将近2个月的运行中，先后发生两次轻瓦斯气体报警信号；第一次轻瓦斯报警信号是在炉子正常运行时，由于炉内的物理化学反应大塌料时，造成二次电流具增，额定电流一次206.2A，当时运行 260A（行业允许超载运行20—30%），出现轻瓦斯报警信号，后停电排瓦斯气体送电正常；未发现异常情况。第二次轻瓦斯信号是在炉子交接班送电时。由于电极升降机构没有提升到位，送电时二次负载较重，一次A、B两相过流跳闸，同时轻瓦斯报警。经排瓦斯气体点燃、易燃。后经试送电运行正常。并对两次轻瓦斯气体产生的报警引起高度重视。一方面加强电炉变压器监视运行及增加外侧温等措施；防止事故扩大；另一方面，避免停炉停产经济损失，尽快查找设备隐患，现从如下三方面综合分析。
 

三、    电炉变压器故障原因的分析

 3.1、取变压器油样进行气相色谱分析

   气相色谱分析——是气体先溶于油中，超过油的溶解限度时会形成游离气体，这些气体的组成（含量ul/l）与故障的类型及严重程度密切相关，所以，气相色谱分析，能尽早发现变压器内部是否存在故障，并可随时监视故障部位及发展状况。因此说明，气相色谱分析是电气设备试验必不可少的项目之一。

  附表：气相色谱分析数据报告

 

组合	氢气 H2	一氧化碳 CO	二氧化碳 CO2	甲烷 CH4	乙烷 C2H6	乙烯 C2H4	乙炔 C2H2	总烃 PPM
相
含量(ul/l)	175.61	736.40	3915.69	179.14	228.50	211.67	16.83	636.14

分析意见：总烃超标、氢气、乙炔已超过注意值，根据三比值法编码规则，编码组合为：0-2-0，参考故障类型：150-300C°范围过热性故障，引线外包绝缘脆化，绕组油道堵塞，铁芯的局部短路等故障。建议跟踪分析、监视运行。

初步判断：电炉变压器内部某一部位有过热(温度150-300C°)性故障；过热部位接触的绝缘油氧化分解产生气体。由于该电炉变二次出线端子48套，内部出线连接点较多、并且运行电流较大（额定电流51550A；行业允许超载运行20-30%，实际运行电流在61860A）；因此推测故障涉及在二次部位。
 

3.2、电炉变压器现场吊芯检查分析

 为了尽快消除设备隐患，防止故障扩大及停产停炉经济损失。根据电炉变压器故障现象及气相色谱报告分析，和电炉变厂家技术人员共同商讨，决定采取现场吊芯检查，（见图1.电炉变二次端子排列及内部平衡短接线示意图）

    经现场吊芯检查，发现A、C两相中间部位平衡连接线变色发黑

严重，部分绝缘纸烤焦脱落严重(即：X₂-X₃-X₄-X₅-X₆-X₇;a₂-a₃

-a₄-a₅-a₆-a₇;Z₂-Z₃-Z₄-Z₅-Z₆-Z₇;C₂-C₃-C₄-C₅-C₆-C₇)。上部和下部绝缘纸变色较轻（即：X₁-X₂,X₇-X₈,a₁-a₂,a₇-a₈;Z₁-Z₂,Z₇-Z₈,C₁-C₂,C₇-C₈）。中相(B)绝缘纸未发现变色发黑现象，即（y₁-y₉,b₁-b₉）。根据电炉变压器设计的平衡短接线面积（参数）：短网各支路，短接平衡连接面积：120mm²×7=840 mm²，按每平方电流面积：4A，不平衡系数取：480A以上。根据故障现象说明，电炉变（A、C）两相中间部位电抗较低，短网各支路不平衡电流大于480A以上，两边相（A、C）上下部及中相（B）电抗较大，短网各支路不平衡电流小于480A以下。，初步判断故障点应在短网外部造成电炉变压器故障。
 3.2、短网外部分析

 该矿热炉短网设计属低电抗短网技术，目的是提高电炉的有功功率，降低无功损耗，运行功率因数0.83以上，短网设计两大特点（如图2、短网截面图）。

3.2.1、中相（B）距离炉体较近，短网布置几何尺寸较短，为了增大（B）相电抗值，力求达到三相电极做功平衡，即：加大中相y₁-y₈、b₁-b₈的间距：180mm。它的不平衡电流小于480A以下，为此说明中相(B)短接线绝缘未变色碳化脱落。

3.2.2、两边相（A、C）距离炉子较远，短网布置几何尺寸较长，而减小短网各支路电抗值，短网各支路每相（16个铜管支路）间距控制在100mm。而传统的短网各支路间距200mm，所以，中间部位各支路抵消漏磁通较好，那么，短网的电抗值较低。造成中间部位不平衡电流大于480A电炉变设计的平衡短接线面积。由于短网各支路电抗有较大的差异，造成电炉变每相16个出线端子负荷不能均衡分配，使中间短接平衡线发热绝缘加速老化变黑脆化脱落,高热部位接触绝缘油氧化分解产生气体。
 

四、解决处理措施

为了尽快确定解决方案，不至于炉况的恶化，降低故障损失。经商讨，其一、电炉变内部发黑的平衡短接线重新处理用绝缘纸包扎。其二、在短网外部进行平衡短接的方法。采用100×10铜排用氩弧焊机连接；即（a₁—a₈短接：x₁-x₈短接：y₁-y₈短接：b₁-b₈短接:z₁-z₈短接：c₁-c₈短接），这样无论外部电抗差异的大小，使电炉变每相各支路的负荷能够均衡的分配，确保电炉变压器安全运行。

五、结论

该电炉变压器出现的轻瓦斯气体，经三个方面综合分析，查出问题存在的原因，采取有效的措施，消除故障隐患。经半年多的运行未出现其它异常情况，该故障的解决避免了电炉变吊运、反厂，维修、停产等经济损失，取得较好的经济效益。

参考文献：

[1]、赵家礼、张庆达、变压器故障诊断与维修。北京机械工业出版社，1996.

[2]、崔立军  变压器理论与设计  科学技术文献出版社   1994

[3]、李宏力    色谱分析软件   2005

作者简介：麻林伟（1964-），男，86年毕业于南阳理工学院，高级工程师，中国设备工程高级专家，现从事冶金机电设备技术管理工作。

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