10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高原因分析及改進措施

何志平（國家新聞出版廣電總局916臺，青海　格爾木　816099）

10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高原因分析及改進措施

何志平
（國家新聞出版廣電總局916臺，青海格爾木816099）

本文對10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高的原因進行了分析，并提出了改進措施。

干式整流變壓器低壓側接線端子；溫度過高；原因分析；改進措施

1　前言

變壓器在發電端用來升高電壓減小電流，以降低輸電線路上的電能損耗；在用電端用它降低電壓，為了滿足用電設備的用電需求。在電臺變電器是供電的核心設備之一，其穩定、可靠運行將對電臺安全播音起到非常重要的作用。然而，由于設計、制造技術、施工工藝以及運行維護水平的限制，變壓器的故障還是時有發生，大大影響電臺的安全播音。

2　DX-1000大功率中波發射機供電用的10kV干式整流變壓器低壓側接線端子過熱故障現象

給DX-1000大功率中波發射機提供電源的整流變壓器有六臺，均為節能性、免維護干式變壓器，型號為ZSG10-500/10，容量為500kVA，高壓側額定電壓為10kV，低壓側額定電壓為197V，低壓側額定電流為1215.5A。變壓器至發射機整流電源柜用兩根截面積為300mm2低壓特種銅芯電纜線輸送電能，電纜線由電纜橋架敷設，電纜截面等均符合規范要求，電纜與變壓器接線端子用型號為AL9CU的線鼻子（如圖1所示）連接，此線鼻子靠內外兩部分的扭矩產生壓力接觸。安裝時壓力很大、連接較牢固，安裝初始運行較穩定。

3　10kV干式整流變壓器低壓側接線端子過熱故障原因分析

根據發射機運行記錄表查得，發射機高功率時變壓器低壓側單相電流為800A左右，實際流過單根銅單芯電纜的最大負荷電流約為400A。根據電力規程查得電纜額定載流量300mm2的銅芯電纜線額定載流量為858A，完全滿足規范要求，電纜不可能出現過載發熱的現象。由P=I2R可知，導體的電阻增加，消耗的功率也增加，故障原因可能為變壓器低壓側接線端子與低壓電纜連接處的接觸電阻增大引起的。停電后用接觸電阻測試議測變壓器低壓側接線端子與低壓電纜連接處接觸電阻，結果溫度過高的接線端子接觸電阻為7mΩ，接觸電阻偏大，測得正常的接線端子接觸電阻為1.5μΩ，接觸電阻較小。仔細檢查溫度過高的接線端子時發現低壓電纜與線鼻子之間的連接有松動、接觸壓力減小的現象。判斷為發熱是接觸電阻增大引起的。進一步分析連接松動的原因，發現此線鼻子是鋁材料，而電纜則是銅材料。鋁導線在空氣中極易氧化而形成氧化鋁，再加上此連接是在變壓器低壓側，變壓器在高功率時溫度在80℃左右，變壓器低壓接線端子與電纜連接處溫度也在75℃左右，這會時鋁材進一步氧化，盡管氧化鋁的氧化層很薄，只有3μm～6μm，但是它的電阻值很高，在連接處的接觸電阻會大大增加，這會使連接部位發熱增加。又由于此變壓器給大功率中波發射機供電，大功率中波發射機白天低功率、晚上高功率。一天中運行功率有很大的變化，這就導致通過此電纜的電流變化較大，發熱變化也較大，發熱導致電纜及線鼻子也會隨溫度熱脹冷縮。銅的膨脹系數為17×10-6/℃，鋁的膨脹系數24×10-6/℃比銅大約40%，由于鋁膨脹比銅大，因此連接處會隨溫度的變化而松動，松動會導致接觸電阻的增加，接觸電阻增加又會使連接處溫度進一步升高，產生惡性循環，最后導致連接處溫度過高的現象。再者，導線發熱時會使銅導線受到擠壓，而在冷卻后不能完全復原。這樣，經過多次反復之后使連接處松動，造成接觸不良使接觸電阻增加。同時，由于連接處的松動，則出現縫隙而進入空氣，導致鋁導線氧化，正因為有以上幾個方面的原因，所以銅、鋁導線在室外或潮濕環境下一般不允許直接連接。在干燥的室內或無爆炸危險和強烈震動的場所，銅、鋁導線小面積的直接連接是允許的，但是當剝開鋁導線后要及時涂上導電膏，銅導線要鍍錫也需涂上導電膏，然后兩者緊密纏繞并用橡皮膠布緊密包好，最后用普通膠布再包上一層。

4　10kV干式整流變壓器低壓側接線端子過熱的危害

10kV干式變壓器低壓側接線端子過熱，熱量迅速的傳導到變壓器的低壓繞組，導致整個變壓器的溫度增加，加劇變壓器的老化會速度；10kV干式變壓器低壓側接線端子過熱使變壓器低壓側局部溫度升高導到絕緣老化，有可能發生單相接地等故障的發生。更有可能發生變壓器單相絕緣距離發生變化，或固體絕緣受到損傷，導致局部放電現象的發生。當遇到過電壓作用時，繞組便有可能發生餅間或匝間短路導致變壓器絕緣擊穿事故。或者在正常運行電壓下，因局部放電的長期作用，絕緣損傷部位逐漸擴大，最終導致變壓器發生絕緣擊穿事故。10kV干式變壓器低壓接線端子出現過熱導致絕緣性能下降后，很容易發生變壓器在出口處發生短路事故，短路時的電動力和機械力的作用，使繞組的尺寸或形狀發生不可逆的變化，產生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等。變壓器統組變形后，有的會立即發生損壞事故，更多的則是仍能繼續運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運行，具有嚴重的故障隱患。

5　改進措施

針對以上的發熱原因，采取了以下措施。將低壓電纜接線用的鋁線鼻子改用銅質的設備線夾如圖2所示。此設備線夾適用于戶內配電裝置中電氣設備與各種電線、電纜的過渡連接。其用六個螺絲將電纜壓緊，螺母配彈簧墊片，可使調節熱脹冷縮帶來的電纜與線夾之間保持一定的壓力，確保可靠接觸。安裝簡單，便于施工。可大大縮短施工時間，無需任何專用工具，安裝方便。選用設備線夾與電纜一致的銅材料，這會使電纜線等發熱時的膨脹系數一致，避免了接線松動，接觸電阻增加導致發熱的現象。線夾的安裝質量易于保證，用肉眼即可進行檢驗，不需專門訓練。另外，對銅質的設備線夾還進行了搪錫處理，目的是防止接頭處銅氧化，還可以使設備線夾與電纜線接觸均勻，減小接觸電阻。

結語

電氣安裝接線時選用優質材料的設備線夾，設備線夾選用與電纜一致的銅材料，保證線夾具有較強的抗電化學腐蝕的能力，也避免了兩種不同的材料壓接在一起熱膨脹時，膨脹系數不一致導致接觸電阻增大引起接線端子過熱的現象，確保變壓器的安全運行。

[1]李臻，孫白，何東平.10kV干式自愈電容器故障分析及改進措施[J].高電壓技術，2005，31（12）：82-83.

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