变压器制造质量分析
2022-06-09
国家电网公司从2010年以来，制定了变电设备监造大纲和变压器监造作业规范，建立了设备质量监督工作标准，项目单位、制造单位和监造单位共同配合，各自规范工作流程，设备质量逐年稳步提高，设备安装投运后，故障率明显降低，取得了显著效果。但变压器运行过程中暴露出来的问题也不少。据有关部门对2005年以来集中招标采购的变压器出现的故障情况进行的统计分析，82%的故障与生产制造有关。现分类归纳近三年我们公司监造283台电力变压器过程中，发现的145起质量问题，分析产生的原因，提出改进质量监督的措施。
1 制造过程出现的主要质量问题
1.1 工艺控制问题
这是变压器设备最突出的问题。共发现问题92起，其中油箱制作问题24起，占26%；线圈制作7起，占7.6%；铁芯制作17起，占 18.4%；绝缘加工9起，占9.8%；器身装配18起，占19.5%；总装配17起，占18.4%。
1.1.1 油箱制作。一是焊接工艺不良，主要出现在油箱箱沿、加强铁等部位，存在咬边、焊缝不饱满、不整齐等问题；油箱焊缝存在气孔、夹渣，密封试验时发现泄漏点。二是外观处理不到位，主要表现在油漆浓度调整不均匀，喷漆量过大造成流淌，形成漆瘤；转序总装后，箱体面漆受损。
1.1.2 线圈制作。一是导线换位处理不当，换位处辐向尺寸高于工艺偏差要求，内部换位有轻度剪刀口，换位处底部垫条下凹量大。二是导线焊接不良，线圈接头焊缝不饱满；线圈换线焊接后，内侧的组合导线长，外侧的组合导线短，线圈绕制不紧密。三是线圈垫块、撑条有的尺寸大小不一，有的存在裂纹。
1.1.3 铁芯制作。一是硅钢片剪裁不良，防护不当，导致硅钢片漆膜损伤，边角磕碰，表面存在污渍等。二是铁芯叠片不良，叠片边缘不齐，敲打较重，叠片参差不齐。三是铁芯装配工艺不良，铁芯夹件绝缘不合格。
1.1.4 绝缘制作。主要是绝缘材料及绝缘成型件加工问题，撑条、垫块冲压时有裂纹、毛刺现象。
1.1.5 器身装配。一是引线制作和装配工艺不良，存在引线局部包扎不规范、不够紧固、断裂、引线铜排焊接不饱满；引线绝缘包扎不紧实；引线排列不齐，夹持不牢固，引线松动。二是上铁轭装配工艺不良，铁芯片有搭接，端面不平整；铁轭垫块与夹件支板间缝隙大；三是清洁度达不到要求。
1.1.6 总装配。主要是装配人员不细心，损坏组部件、附件。
1.2 原材料/组部件问题
主要反应在硅钢片外观颜色深浅不一，色差较大；卷料边缘存在翘边、毛刺、锈蚀现象。电磁线绝缘纸有破损现象；换位导线尺寸超标。变压器油微水超标、含有氢气等。有载分接开关主传动轴多次出现耐压试验时被击穿情况。
1.3 设计结构
设计时考虑不周，导致质量问题或安全隐患，主要反应在油箱上有关连接部位匹配上的设计不一致以及铁心夹件、引线支持架连接部门出现的不匹配问题。如水平分体式变压器低压套管升高座设计不合理，在做温升试验时，造成该处温升过高，临近最高值；低压铜排不能与线圈出线冷压连接；中压中心点开孔与加强板尺寸不符等。
1.4 出厂试验问题
一是局部放电试验发现问题突出，主要为试验前静放时间不够、绝缘件缺陷、绝缘装配不良等。静放时间短，油中气泡未完全释放；油处理工艺不规范，存在杂质。二是试验不规范或未按要求进行试验，包括试验过程中施加电压不规范、参数不满足要求等；三是试验管理不到位，试验过程记录简单、试验环境背景干扰大。
1.5 储存
主要问题是储存保管不当，硅钢片有锈迹，导线绝缘破损，绝缘纸板边角污损，油箱表面油漆刮伤、多处锈蚀等。变压器充气存放时，未考虑环境变化影响，环境温度上升，导致油箱内气体压力增大，超出工艺要求。
2 出现质量问题的原因
2.1 制造单位质量管理不完善，工艺控制问题突出。主要是监督管理不系统、不严格，造成工艺文件执行不彻底；质量管理流于形式，深度不够，质量职责不清晰，过程记录不全，质量问题没有闭环管理，缺少责任追溯机制；原材料/组部件入厂检验手段不过关，生产装配工艺不严格；工装、检测试验设备等老化，特别是老企业，由于没有及时更新设备，导致工艺质量不稳定，出现产品质量问题；生产技术人员责任心不强，业务能力不足，造成对工艺文件内容的理解不全面、不深入，工艺操作不规范。
2.2 项目单位质量监督手段不完善，对制造单位违约处罚力度还不够，使少数制造单位存在侥幸或投机心理，造成类似的产品质量问题不断重复出现。
2.3 监造单位监督力度不够。驻厂监造人员对产品制造全过程的监督没有完全到位，主动及时发现问题不多，要求制造厂实施整改的问题有限。
3 提高设备质量的措施
3.1 加强变压器制造工艺的管控，督促制造单位重视质量，加强工艺控制，加强操作人员培训考核管理，提升技术能力，质量意识。加强油箱整体装配质量检验，避免油箱质量问题；加强线圈制作工艺的监造，重点关注线圈绕制过程中绝缘件的使用，导线换位、焊接，以及线圈出头绝缘的处理；加强硅钢片剪切、铁芯叠片工艺控制，重点关注硅钢片毛刺、波浪度控制，避免漆膜损伤；加强器身装配过程中的引线制作和装配、上铁轭装配工艺控制；加强绝缘件加工、线圈套装的工艺控制。
3.2 督促制造单位加强原材料/组部件质量管控，制造单位应重视对其质量管理，加强原材料/组部件的入厂检验和监督管理，完善检测项目和检测方法，重要部件要逐只检测试验，保证原材料/组部件出厂检验合格证、入厂检测报告与设备采购合同对原材料/组部件的要求相一致。原材料/组部件的使用要有追溯性。特别是要加强对上游原材料/组部件生产厂家的合格供方评价，必要时到原材料/组部件生产现场评估、抽查，确保原材料/组部件质量稳定、可靠。
3.3 加强出厂试验关键点见证。出厂试验是制造阶段对产品质量的最后一道把关，可以及时发现设备质量缺陷，督促制造单位重视试验方案的制定和执行，监造人员认真审查试验方案，确保严格按照技术协议进行试验，按照标准规范进行试验，避免重要试验项目缺项。
3.4 督促制造单位提高设计结构意识和水平，设计是产品质量的源头，应加强设计审核和设计方案确认。
3.5 加强存储管控。加强对储存、转运及存放环境的控制，对于长时间存放的原材料、组部件，在使用前应再次检验。
3.6 加强现场监造力量，配备数量足够的专业人员，注重培训，提升专业技术水平，强化责任意识，提高发现和解决问题的能力，使产品质量可控、受控。
4 结束语
影响变压器产品制造质量的因素虽然较多，但绝大部分都是可以控制的。随着国家电网公司产品质量监督工作的深入推进，只要项目单位、制造单位、监造单位三方按照变压器设备监造作业规范、产品技术协议和工厂生产工艺，各自不断努力，就一定会进一步提高电力变压器的制造质量，增强设备运行的安全稳定可靠性。
参考文献
[1]张萍.电力设备监造管理的体会与探讨[J].科技传播，2012（5）.
[2]国家电网公司物资部.2012年度物资质量监督报告[R].
1 制造过程出现的主要质量问题
1.1 工艺控制问题
这是变压器设备最突出的问题。共发现问题92起，其中油箱制作问题24起，占26%；线圈制作7起，占7.6%；铁芯制作17起，占 18.4%；绝缘加工9起，占9.8%；器身装配18起，占19.5%；总装配17起，占18.4%。
1.1.1 油箱制作。一是焊接工艺不良，主要出现在油箱箱沿、加强铁等部位，存在咬边、焊缝不饱满、不整齐等问题；油箱焊缝存在气孔、夹渣，密封试验时发现泄漏点。二是外观处理不到位，主要表现在油漆浓度调整不均匀，喷漆量过大造成流淌，形成漆瘤；转序总装后，箱体面漆受损。
1.1.2 线圈制作。一是导线换位处理不当，换位处辐向尺寸高于工艺偏差要求，内部换位有轻度剪刀口，换位处底部垫条下凹量大。二是导线焊接不良，线圈接头焊缝不饱满；线圈换线焊接后，内侧的组合导线长，外侧的组合导线短，线圈绕制不紧密。三是线圈垫块、撑条有的尺寸大小不一，有的存在裂纹。
1.1.3 铁芯制作。一是硅钢片剪裁不良，防护不当，导致硅钢片漆膜损伤，边角磕碰，表面存在污渍等。二是铁芯叠片不良，叠片边缘不齐，敲打较重，叠片参差不齐。三是铁芯装配工艺不良，铁芯夹件绝缘不合格。
1.1.4 绝缘制作。主要是绝缘材料及绝缘成型件加工问题，撑条、垫块冲压时有裂纹、毛刺现象。
1.1.5 器身装配。一是引线制作和装配工艺不良，存在引线局部包扎不规范、不够紧固、断裂、引线铜排焊接不饱满；引线绝缘包扎不紧实；引线排列不齐，夹持不牢固，引线松动。二是上铁轭装配工艺不良，铁芯片有搭接，端面不平整；铁轭垫块与夹件支板间缝隙大；三是清洁度达不到要求。
1.1.6 总装配。主要是装配人员不细心，损坏组部件、附件。
1.2 原材料/组部件问题
主要反应在硅钢片外观颜色深浅不一，色差较大；卷料边缘存在翘边、毛刺、锈蚀现象。电磁线绝缘纸有破损现象；换位导线尺寸超标。变压器油微水超标、含有氢气等。有载分接开关主传动轴多次出现耐压试验时被击穿情况。
1.3 设计结构
设计时考虑不周，导致质量问题或安全隐患，主要反应在油箱上有关连接部位匹配上的设计不一致以及铁心夹件、引线支持架连接部门出现的不匹配问题。如水平分体式变压器低压套管升高座设计不合理，在做温升试验时，造成该处温升过高，临近最高值；低压铜排不能与线圈出线冷压连接；中压中心点开孔与加强板尺寸不符等。
1.4 出厂试验问题
一是局部放电试验发现问题突出，主要为试验前静放时间不够、绝缘件缺陷、绝缘装配不良等。静放时间短，油中气泡未完全释放；油处理工艺不规范，存在杂质。二是试验不规范或未按要求进行试验，包括试验过程中施加电压不规范、参数不满足要求等；三是试验管理不到位，试验过程记录简单、试验环境背景干扰大。
1.5 储存
主要问题是储存保管不当，硅钢片有锈迹，导线绝缘破损，绝缘纸板边角污损，油箱表面油漆刮伤、多处锈蚀等。变压器充气存放时，未考虑环境变化影响，环境温度上升，导致油箱内气体压力增大，超出工艺要求。
2 出现质量问题的原因
2.1 制造单位质量管理不完善，工艺控制问题突出。主要是监督管理不系统、不严格，造成工艺文件执行不彻底；质量管理流于形式，深度不够，质量职责不清晰，过程记录不全，质量问题没有闭环管理，缺少责任追溯机制；原材料/组部件入厂检验手段不过关，生产装配工艺不严格；工装、检测试验设备等老化，特别是老企业，由于没有及时更新设备，导致工艺质量不稳定，出现产品质量问题；生产技术人员责任心不强，业务能力不足，造成对工艺文件内容的理解不全面、不深入，工艺操作不规范。
2.2 项目单位质量监督手段不完善，对制造单位违约处罚力度还不够，使少数制造单位存在侥幸或投机心理，造成类似的产品质量问题不断重复出现。
2.3 监造单位监督力度不够。驻厂监造人员对产品制造全过程的监督没有完全到位，主动及时发现问题不多，要求制造厂实施整改的问题有限。
3 提高设备质量的措施
3.1 加强变压器制造工艺的管控，督促制造单位重视质量，加强工艺控制，加强操作人员培训考核管理，提升技术能力，质量意识。加强油箱整体装配质量检验，避免油箱质量问题；加强线圈制作工艺的监造，重点关注线圈绕制过程中绝缘件的使用，导线换位、焊接，以及线圈出头绝缘的处理；加强硅钢片剪切、铁芯叠片工艺控制，重点关注硅钢片毛刺、波浪度控制，避免漆膜损伤；加强器身装配过程中的引线制作和装配、上铁轭装配工艺控制；加强绝缘件加工、线圈套装的工艺控制。
3.2 督促制造单位加强原材料/组部件质量管控，制造单位应重视对其质量管理，加强原材料/组部件的入厂检验和监督管理，完善检测项目和检测方法，重要部件要逐只检测试验，保证原材料/组部件出厂检验合格证、入厂检测报告与设备采购合同对原材料/组部件的要求相一致。原材料/组部件的使用要有追溯性。特别是要加强对上游原材料/组部件生产厂家的合格供方评价，必要时到原材料/组部件生产现场评估、抽查，确保原材料/组部件质量稳定、可靠。
3.3 加强出厂试验关键点见证。出厂试验是制造阶段对产品质量的最后一道把关，可以及时发现设备质量缺陷，督促制造单位重视试验方案的制定和执行，监造人员认真审查试验方案，确保严格按照技术协议进行试验，按照标准规范进行试验，避免重要试验项目缺项。
3.4 督促制造单位提高设计结构意识和水平，设计是产品质量的源头，应加强设计审核和设计方案确认。
3.5 加强存储管控。加强对储存、转运及存放环境的控制，对于长时间存放的原材料、组部件，在使用前应再次检验。
3.6 加强现场监造力量，配备数量足够的专业人员，注重培训，提升专业技术水平，强化责任意识，提高发现和解决问题的能力，使产品质量可控、受控。
4 结束语
影响变压器产品制造质量的因素虽然较多，但绝大部分都是可以控制的。随着国家电网公司产品质量监督工作的深入推进，只要项目单位、制造单位、监造单位三方按照变压器设备监造作业规范、产品技术协议和工厂生产工艺，各自不断努力，就一定会进一步提高电力变压器的制造质量，增强设备运行的安全稳定可靠性。
参考文献
[1]张萍.电力设备监造管理的体会与探讨[J].科技传播，2012（5）.
[2]国家电网公司物资部.2012年度物资质量监督报告[R].