變壓器負荷對溫升影響分析

張良偉，曾令甫，張　偉，馬進明，王　棟（國網山東省電力公司檢修公司，濟南　250021）

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變壓器負荷對溫升影響分析

張良偉，曾令甫，張偉，馬進明，王棟
（國網山東省電力公司檢修公司，濟南250021）

摘要：當前，紅外測溫技術已廣泛應用于電力設備發熱缺陷診斷中。對于電流致熱型設備，在判斷其是否存在發熱缺陷之前，首先要評估負荷對設備溫升的影響。從最大持續負荷過熱點溫度和不同負荷下的溫升折算兩個方面入手，提出一種分析負荷對溫升影響的實用方法。實例證明，使用這種方法可以直觀地展示負荷對溫升的影響作用。

關鍵詞：電流致熱型缺陷；負荷；溫升；紅外測溫

0　引言

隨著電力工業逐步向著高電壓等級、超大容量方向發展，電力系統對安全可靠運行提出了越來越高的要求。作為在線監測和狀態檢修的重要手段之一，紅外測溫技術因為具有遠距離、不接觸、不取樣、不解體、準確、快速、直觀的優點，而在電力系統得到大規模推廣應用［1］。在使用紅外測溫技術發現的熱缺陷中，按照發熱原因可分為電壓致熱型缺陷、電流致熱型缺陷和綜合致熱型缺陷，其中，電流致熱型缺陷最為常見和多發。

電流致熱型缺陷是指電氣設備內部或外部金屬部件的連接、金屬部件與金屬部件連接的接頭和線夾等載流部分接觸不良，電流流過時引起的設備異常發熱所判定的缺陷。如果不及時正確地處理電流致熱型缺陷，可能會出現燃弧、放電、燒斷引線的情況，嚴重的會導致設備內部燒壞甚至危急電力系統的安全穩定運行。因此，在紅外測溫過程中正確診斷缺陷性質，給出準確的檢修建議是非常重要的。

使用紅外測溫技術判斷設備是否存在電流致熱型缺陷時，要考慮以下因素的影響：負荷、環境溫度、風速、其他輻射熱源干擾、輻射系數、測試距離、儀器精度等。其中，輻射系數、測試距離和儀器精度可以控制，環境溫度、風速可以選擇，其他輻射熱源干擾可以避免。唯有負荷隨著電網運行情況而變化，需要每次測溫時精確記錄，并分析其對溫升的影響。

1　負荷對溫升影響的分析方法

1.1最大持續負荷過熱點溫度

最大持續負荷過熱點溫度，即散熱條件不變，實測負荷下設備過熱點溫度折算至最大持續負荷狀態下的過熱點將達到的溫度。最大持續負荷過熱點溫度可按下式折算［2］：式中：Tmax為最大持續負荷狀態下的過熱點將達到的溫度，℃；Ts為測量時本回路的實際設備過熱點溫度，℃；Tθ為測量時同位置其他相最低溫度，℃；Imax為回路運行中經常出現的最大持續負荷電流，A；Is為測量時回路的實際負荷電流，A。

在夏季和冬季等電網負荷較大的時期，最大持續負荷時過熱點將達到的溫度無疑是一個非常重要的數據，據此可以判斷出電力設備是否存在發熱隱患，從而提前介入，避免最終發展成缺陷。相反，根據最大持續負荷狀態下發熱缺陷部位的最高溫度，也可以反算出額定負荷下缺陷部位的初始溫度，為相間對比分析提供重要數據。

1.2不同負荷下的溫升折算

設備負荷愈高，缺陷部位溫升愈高，缺陷暴露愈明顯，根據焦耳定律，溫升與負荷的平方成正比，即%

式中：τ1、τ2分別為負荷電流是I1、I2時的溫升，K。

例如設備負荷率在50%時，被測部位在相同條件下比正常時溫度升高10 K，換算到負荷率100%時的溫升，

因此，進行紅外檢測診斷為了比較設備在不同負荷下的溫度應建立一個標準，將設備缺陷的溫升換算到額定負荷時的溫升與規程標準進行比較，才能對缺陷程度準確判斷［3］。

2　應用實例分析

2.1應用情況

2015-01-03T17∶20∶00，500 kV某變電站1號主變C相35 kV套管Z抽頭處最高溫度89．9℃（圖1），而A、B兩相同一位置最高溫度均為37℃。此時，1號主變低壓側帶三組低抗同時運行（圖2）。

圖1　紅外測溫圖譜

500kV某變電站1號主變生產日期為2005年12月，型號為ODFPS10-250000/500，低壓側容量66．7 MVA，額定電流1 852 A。運行經驗數據顯示：三組低抗投運時，每組低抗電流為930 A左右；兩組低抗投運時，每組低抗電流在960 A左右。

圖2　 1號主變低壓側一次接線

在退出1A號低抗后，跟蹤測溫數據顯示，以半小時為間隔，1號主變C相35 kV套管Z抽頭處最高溫度分別降至60℃、49．8℃、37．6℃。該處溫度最終維持在30℃左右，2015-01-04T07∶12∶00最后一次測溫為30．8℃。1A號低抗退出前后的測溫數據見表1。

表1　 1號主變35 kV套管Z抽頭測溫數據

2.2最大持續負荷過熱點溫度分析

在三組低抗投運的最大持續負荷條件下，設備過熱點最終達到89．9℃的溫度。將Tmax=89．9℃，Tθ= 30．7℃，Imax=2 797．85 A，Is=1 926．27 A代入公式（1）可計算出Ts=66．5℃。也就是說，兩組低抗投運時設備需要有66．5℃的基礎溫度，才能達到3組低抗投運時89．9℃的過熱點溫度。但實際情況是，兩組低抗投運時，設備只有30．8℃的基礎溫度。因此可以得出結論，過熱點的溫升除了由負荷增大所引起外，一定還受設備內部缺陷（薄弱點）的影響。顯然，設備內部存在薄弱點才是設備發熱的主要原因，負荷升高僅起到推波助瀾的作用。

2.3負荷與溫升關系分析

根據1號主變低壓側額定電流1 852 A計算，投運3組低抗時，負荷2 797．85 A，負荷率151%；投運兩組低抗時，負荷1 926．27 A，負荷率104%，接近額定負荷。環境溫度為4℃情況下，3組低抗運行時發熱部位溫升為85．9 K。根據以上數據，利用式（2）將3組低抗投運時的溫升折算到額定負荷條件下為37．7 K。另外，經計算可得發熱部位相對溫差為61．6%。

根據DL/T 664—2008《帶電設備紅外診斷應用規范》附錄A電流致熱型設備缺陷診斷判據，1號主變C相35 kV套管Z抽頭處的發熱缺陷屬于一般缺陷，可記錄在案，注意觀察缺陷發展情況，利用停電檢修機會，有計劃地消除缺陷［4］。如果不進行換算，直接使用過負荷條件下的溫升85．9 K進行判斷，則會得出存在危急缺陷、需要立即停電檢修的錯誤結論。

3　結語

實踐證明，使用本文中的方法，通過定性分析和定量計算，可以幫助電力運維人員科學認識負荷對溫升的影響，從而保證對電流致熱型缺陷做出正確診斷。

參考文獻

［1］薛榮輝．紅外技術在電力設備發熱診斷中的應用［J］．硅谷，2010 （18）：14．

［2］Q/GDW/Z-23-001—2010帶電電力設備紅外檢測診斷規程［S］．

［3］董其國．紅外診斷技術在電力設備中的應用［M］．北京：機械工業出版社，1998．

［4］DL/T 664—2008帶電設備紅外診斷應用規范［S］．

張良偉（1988），男，工程師，從事電氣試驗和變電檢修工作；曾令甫（1977），男，工程師，從事電力生產管理工作；

張偉（1979），男，高級工程師，從事電力生產管理工作；馬進明（1981），男，工程師，從事電力生產管理工作；

王棟（1970），男，高級技師，從事變電檢修現場管理工作。

Analysis M ethod for Transformer Load Effects on Tem perature-rise

ZHANG Liangwei，ZENG Lingfu，ZHANG Wei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250021，China）

Abstract:At present，the infrared temperature measurement technology has been widely used in electric equipment overheating defect diagnosis．For current pyrogenic type device，before it is determined whether or not the overheating defect exists，we must first assess the impact of the load on the device temperature-rise．From two aspects of the highest temperature under maximum continuous load and temperature-rise conversion under different loads，a practical method for analyzing the impact of load on temperature-rise is put forward．The impact of load on temperature-rise can be indicated using this method．

Key words:current pyrogenic type defects；load；temperature-rise；infrared temperature measurement

中圖分類號：TN219

文獻標志碼：B

文章編號：1007-9904（2016）02-0060-02

收稿日期：2015-10-08

作者簡介：