风电场箱式变压器故障分析及防范措施.pdf

设备管理与维修2023 翼10（下）0引言2022 年 3 月，某风电场 2 台箱式变压器先后发生故障，变压器室有黑烟冒出，进一步排查发现变压器高压线圈存在明显故障点，故障点分别在高压 A 相和高压 C 相线圈（图 1）。1故障分析1.1变压器电压比及直流电阻测试故障发生后，风电场技术人员立即对 2 台故障箱变进行了试验分析与解体检查，测试变压器电压比及直流电阻（表 1、表 2）。表 1箱变 1 测试值由箱变 1 试验结果可知，箱变高压侧 A 相对中性点 AO 无直流电阻值，箱变低压侧 a 相对中性点 aO 直流电阻值与其他两相一致，箱变高压侧 A 相对低压侧 a 相电压比-91.5%，电压比已接近 100%，与其他两相偏差较大，说明箱变 1 高压侧 A 相线圈内部电磁线已熔断，线圈开路。由箱变 2 试验结果可知，箱变高压侧 C 相对中性点 CO 无直流电阻值，箱变低压侧 c 相对中性点 cO 直流电阻值与其他两相一致，箱变高压侧 C 相对低压侧 a 相电压比已无法测试，说明箱变 2 高压侧 C 相线圈内部电磁线已熔断，线圈开路。1.2故障变压器解体检查基于箱变测试结果及初步分析，对 2 台故障箱变进行解体检查。揭盖后发现 2 台故障烧毁的变压器线圈表面有严重熏黑，A 相、C 相烧损严重（图 2）。对 2 台变压器线圈进行解剖，发现故障点均在 B6 段圆周区域（距端子分接右侧 90毅位置）内层表面已严重烧毁（图 3）。故障变压器 1 解体后发现故障点在 A 相高压侧（图 4），具体解体检查情况如下：淤对线圈进行层间解剖，发现 B6 段故障点第 2 层电磁线已严重烧毁，电磁线都已断开；于对线圈进行层间解剖，发现 B6 段故障点第 3 层电磁线已严重烧毁，电磁线都已断开；盂对线圈进行层间解剖，发现 B6 段故障点最外层（第13 层）电磁线也已严重烧毁，电磁线都已断开；榆对线圈进行解剖后，发摘要：结合某风电场箱式变压器故障烧损实例，通过试验测试、解体检查等方法对变压器故障原因进行深入分析，最终判断因电磁线挤压质量缺陷是导致高压线圈的根本故障。为避免同类事故再次发生，从同类型设备缺陷排查、箱变在线监测等方面给出指导性建议和预防处理措施。关键词：风电场；箱式变压器；电磁线；处理措施中图分类号：TM614文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.46风电场箱式变压器故障分析及防范措施孙彬（中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中南电力试验研究院，河南郑州450000）图 1箱变高压线圈故障相别电压比/%相别直流电阻/赘相别直流电阻/m赘A/a-0.08%AO4.546aO0.400 5B/b-0.08%BO4.562bO0.401 2C/c-CO-cO0.402 5表 2箱变 2 测试值相别电压比/%相别直流电阻/赘相别直流电阻/m赘A/a-91.50%AO-aO0.400 2B/b-0.10%BO4.462bO0.400 8C/c-0.09%CO4.476cO0.402 0图 2揭盖情况检查图 3现场解剖情况骳髄髜设备管理与维修2023 翼10（下）现 B6 段故障点每层电磁线都已烧毁断开，即故障点存在层间或匝间短路故障。故障变压器 2 解体后发现故障点在 C 相高压侧（图 5），具体解体检查情况如下：淤解剖发现，短路点位于 B6 段位置（距端子分接右侧 90毅位置），周围树脂完全碳化；于短路故障点线段的电磁线全部熔断，周围碳化严重。针对短路点位置碳化严重的情况，在同线圈上距短路点180毅的位置选取样块 A，从检查情况看，故障线圈 B6 另一侧树脂浸润良好，没有出现大面积树脂浸润不充分现象。在与故障线圈同一批次的正常线圈 B6 段同一位置选取样块 B，从检查情况看，同批次正常线圈 B6 与故障线圈同一位置树脂浸润良好，没有出现大面积树脂浸润不充分现象（图 6）。1.3故障线圈生产过程追溯根据以上试验测试分析结果及拆解检查情况，对变压器的原材料使用及工艺制造环节进行追溯，从人、机、料、法、测、环六方面对原材料领用、生产过程记录、工艺执行进行分析，得出如下结论：淤经查人员资质符合要求，故障变压器相关的绕制人员工龄资质都在 3 年及以上，能熟练执行绕制工艺和操作规程；于经追溯故障变压器使用的主材，如硅钢片、树脂、铜导体等各项指标均满足该项目技术协议要求；盂检查故障变压器线圈绕制、浇注适用工艺文件 三维包线填料线绕高压线圈绕制工艺 全自动混料填料树脂浇注固化工艺，工艺规范经验证后于 2013 年 11 月发布并执行，已应用近 10 年未出现质量问题属于成熟工艺；榆检查故障变压器线圈生产期间环境无异常，温湿度均在施工工艺要求范围以内；虞经查故障变压器出厂例行试验中电压比测定、绝缘试验、局部放电测量等试验数据均满足标准及合同要求。综上所述，各个环节均符合标准和要求规定。2故障原因分析根据对线圈生产过程的追溯，结合箱式变压器故障案例，可能导致类似线圈短路的原因主要有浇注质量、异物掉入线圈、线圈特殊工艺处理不当、线圈转运防护不当、操作工工艺执行不到位、电磁线缺陷等。2.1浇注质量在浇注过程中，如果浇注设备异常，如真空度不足、温度控制异常，可能会导致线圈浸润不充分或线圈内存在气泡等绝缘缺陷。经检查分析，故障线圈生产期间，浇注设备没有任何故障报修及大修记录，可排除设备因素。另外，故障变压器采用环氧树脂真空浇注工艺，树脂液体是自下而上浸润，如果存在浇注浸润异常，理论上是浇注最上端，但故障位置位于线圈中间位置，与其本身物理特性不符。并且从解剖现象看，故障点圆周方向（未碳化位置）浇注浸润良好。同时，如果浇注过程有细小气泡，局部放电试验会出现异常，而故障变压器出厂时局部放电试验合格。因此可以排除因浇注质量导致线圈故障的可能性。2.2异物掉入线圈线圈绕制过程及吊运过程中，如果有异物掉入，会削弱电磁线表面绝缘性能，导致匝间绝缘影响。按照故障变压器生产厂家的工艺要求，在线圈焊接、吊运过程中，需对线圈进行遮盖防护，以防止焊接时候的焊渣和高空异物掉入。经检查，车间对该要求执行情况良好，排除因异物掉入导致线圈故障的可能性。2.3线圈特殊工艺处理不当特殊工艺位置一般指升层、段间过渡、分接引线和电磁线接头焊接为线圈质量关键点，需做绝缘加强处理，如果存在处理不当会造成线圈绝缘性能下降。查线圈图纸结构和绕制记录，段间过渡及分接引线焊接端子板与故障点位置不符；升层位置在故障点反方向，与故障点位置不符；2 个故障线圈除分接引线焊接外，也无电磁线接头焊接处理。根据以上分析，排除因特殊工艺处理不当导致线圈故障的可能性。2.4线圈转运防护不当线圈转运过程中，可能会发生滚动、碰撞，从而损伤电磁线绝缘。故障变压器生产厂家线圈转运过程中均进行了防异物掉入和碰撞防护，圆周方向加塞防滚动木块，线圈不会发生滚动、碰撞。经检查，上述措施均得到良好执行，排除线圈转运防护不当导致线圈故障的可能性较低。2.5操作工工艺执行不到位操作工在绕制过程中，可能存在暴力敲打、工艺卫生执行不到位的情况，导致绝缘性能受到影响。经查故障变压器的工艺符合性检查记录，没有发现有野蛮敲打电磁线和不按工艺要求执行的情况。排除操作工工艺执行不到位导致线圈故障的可能性。图 4箱变 1 解体检查情况图 6样块 A、B 检查情况图 5箱变 2 解体检查情况骳髄髝设备管理与维修2023 翼10（下）2.6电磁线缺陷无氧铜杆使用连续挤压机，配合相应规格的模具连续生产而成。在挤压过程中，由于原材料表面质量、硬度、设备工装等可能导致电磁线表面出现少量缺陷，如气泡、缺口、凹凸等。由于挤压线速度较快（80 m/min），现有电磁线在线检测技术不完善。变压器生产厂家根据实际情况安排专人现场摸线，并配合尼龙丝预警系统进行质量控制，但实际在生产过程中可能存在操作工在摸线时没有严格执行手不离线，同时尼龙丝预警系统对小缺陷探测灵敏度较低，可能存在小缺陷被遗漏的现象。结合本次故障线圈解剖及追溯情况，2 台故障线圈均使用了同一厂家、同一批次的铜杆，综合检查分析结果，认为该批次铜杆挤压的电磁线存在缺陷是导致本次箱变变压器故障的根本原因。3结论与防范措施通过对本次箱式变压器故障分析，判断出因电磁线挤压质量缺陷是导致该风电场2个箱式变压器高压线圈故障的根本原因，且同批次铜杆所涉及的其他线圈也存在一定隐患。为了避免同类箱式变压器故障再次发生，本文给出如下处理措施与建议：淤风电场应立即对同类型箱式变压器进行排查，更换同批次铜杆挤压的电磁线；于建议在箱式变压器内部应增加烟雾传感器，接入箱变监控系统，并与高低压开关联动；盂应完善电磁线缺陷在线监测设备，避免类似事故发生。参考文献1朱永强，张旭.风电场电气系统 M.北京：机械工业出版社，2010.2中国大唐集团公司赤峰风电培训基地.风电场建设与运维 M.北京：中国电力出版社，2020.编辑张韵0引言在冷轧生产工艺中，酸轧机联合机组的生产工艺方案得到业界广泛认可和使用。为了维持 PL-TCM 单元的连续、稳定运行，焊机在应用中起着重要的作用。本钢冷轧厂有 4 台在线应用焊机，其中闪光焊机 2 台、激光焊机 2 台。本钢冷轧厂的焊机经历了两代发展，将一冷分厂引进的二手 FBW64 型 CLECIM 闪光焊机作为第一代。第二代以 MIEBACH 激光焊接机被引入到以汽车座椅、家电座椅、高强度钢为产品的 POSCO 冷轧和高强度钢的三冷轧工程中。激光焊机不仅满足技术要求，而且焊缝质量高、焊后板型良好，同时焊接周期短，为机组单位时间内提高材料形成率奠定基础。1冷轧工艺介绍冷轧生产工艺一般包括原料准备、酸洗、轧制、脱脂、退火（热处理）、精加工等，冷轧应以热轧产品为原料，冷轧前原料应先除磷，保证冷轧产品表面清洁轧制是使材料变形的主要工序。脱脂的目的是为了在退火时不污染钢材表面，除去轧制时附着在轧制材料上的润滑脂，对不锈钢也防止增碳退火包括中间退火和成品热处理以恢复材料的塑性并降低金属的变形阻力。成品热处理的目的是通过再结晶除去固化另外，根据产品的技术要求，得到必要的组织（例如各种纹理等）和产品性能（如拉深、电磁性能等）。精加工包括检查、剪切、矫正（平整）、印刷、分类包装等内容轧制硅钢片时，在冷轧前进行脱碳退火，轧制后进行涂膜、拉伸矫正（参照张力矫正）等。2激光焊机的组成和工作原理激光焊机由三大部分组成，分别为钢板出口段、钢板入口段、焊机本体。2.1出口段设备（1）提升辊。提升辊位于夹送辊架上，目的是支撑钢板。当带钢高速运行时提升辊略微抬起，经过剪切过后的钢板尾部到达焊机时，提升辊落在夹送辊前。在焊机准备和焊接过程中，它始终保持落下状态顶弯新月后，提升辊迅速支撑，固定焊后钢板两个上升气缸分别安装在钢板两侧执行举升和落下的环节。（2）钢板夹送辊。它主要用于运送前一卷的带尾部分，底辊（即传动辊）安装在焊机水平线下，当摆动辊动作时，由液压齿轮马达驱动在摆动辊后部安装的 RT 计数编码器工作，以计算出钢板头部分到剪刀下的有效距离和钢板实际位置。（3）活套辊。为不影响后续焊接，在焊机前后方各形成一个隆起的活套，在出口段安装活套辊，气压缸推动活套起套臂上升形成钢板活套，形成完活套后快速下降至机组水平位置。（4）钢板对中装置。钢板对中装置位于设备出口中段，包括至少两个对中单元，每个对中单元又包括升降座、调节轮及两台升降油缸，升降座上设置有左对中辊和右对中辊，两个辊之间形摘要：本钢冷轧厂的 MIEBACH 激光焊接机被引入以汽车座椅、家电座椅、高强度钢为产品的 POSCO 冷轧和高强度钢的三冷轧工程中，激光焊机不仅满足技术要求，而且焊缝质量高、焊后板型良好、焊接周期短，为机组提高材料形成率奠定了基础。关键词：冷轧工艺；激光；焊机；维护中图分类号：TG47文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.47冷轧 PL-TCM 机组激光焊接机的应用及维护林伟（本钢板材冷轧总厂，辽宁本溪117000）骳髆髒