10kV干式變壓器鐵芯發熱問題研究

李鑫+曾正雷

摘要：近年來，按照城市配網發展建設的需要，越來越多的廂式變、室內變壓器被應用到人口較為集中的區域，而這些配變多數為干式變壓器。自配網狀態檢修工作開展以來，利用紅外測溫等不停電監測對干式變壓器進行檢測和巡視時，多次發現鐵芯均有不同程度的發熱問題。文章對鐵芯發熱產生的原因及相關解決措施展開了探討。

關鍵詞：干式變壓器；鐵芯發熱；鐵芯質量；電壓質量；溫控系統；配電網 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM412 文章編號：1009-2374（2016）36-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.043

國網十堰供電公司客服分中心主要擔負著十堰城郊區域10kV及電壓配電網的運維檢修工作，自配網狀態檢修工作開展以來，多次對轄區線路設備開展紅外測溫等特巡工作，多次發現10kV干式變壓器鐵芯存在不同程度的發熱現象。通過數次測量發現鐵芯溫度一般為50℃～150℃，鐵芯過熱對其本身絕緣層及周邊附件材料有著嚴重影響，一旦出現鐵芯絕緣層破壞或者繞組絕緣層破壞將影響變壓器正常運行。

1 鐵芯發熱的原因

1.1 鐵芯存在多點接地的情況

鐵芯多點接地主要是鐵芯碰殼、碰夾件，鐵芯的絕緣受潮或損傷，其他異物搭接造成鐵芯接地。鐵芯多點接地時，鐵芯內部有環流，其值與鐵芯正常接地點和其他接地點的位置有關，兩者距離越遠，其產生的磁通越多，環流也越大；相反則越小。此外，環流也與金屬接地或高阻接地也有關。由于鐵芯內部絕緣，其自身也存在電阻，因此當有環流時會造成鐵芯發熱。當多點接地且長時間未處理，變壓器連續運行，鐵芯不正常的發熱將會影響鐵芯內部絕緣，進而引起更大的鐵芯過熱，鐵芯將燒毀，嚴重時甚至使變壓器發生事故。

1.2 鐵芯質量及內部絕緣問題

有些變壓器故障是由鐵芯質量問題造成的，有些不良廠家使用再生硅鋼片或質量問題硅鋼片，導致鐵芯磁密度不夠，容易飽和，運行過程中鐵芯發熱，從而影響變壓器的穩定運行。鐵芯內部絕緣破壞，容易引起鐵芯渦流，導磁率降低，鐵芯也因此會造成局部發熱。

1.3 電壓質量不達標

在電力主網中，電壓隨時波動，有些線路長度過長，為了滿足末端電壓正常運行，往往采取調高出口電壓，這就造成了近電源側的設備電壓會維持在較高的水平。變壓器在電壓過高的情況下運行時，鐵芯磁密度過高，處于過勵磁，使鐵芯嚴重飽和，鐵芯及金屬夾件因漏磁增大而產生高溫，嚴重時將損壞變壓器絕緣并使構件局部變形，縮短變壓器的使用壽命。

1.4 溫控系統故障

干式變壓器繞組及鐵芯封閉在箱殼內，變壓器線圈繞組及鐵芯與油浸式變壓器不同，裸露在空氣中，通過溫控系統調節空氣流動來進行對繞組及鐵芯本體的散熱。運行中的變壓器會產生一定的銅損和鐵損，主要表現為變壓器繞組和鐵芯的發熱，這種發熱是伴隨著變壓器的運行而存在的，是不間斷的，因此溫控系統必須實時進行溫度管控。一旦溫控系統故障，鐵芯和繞組的發熱就會持續，導致鐵芯和繞組過熱，最終影響變壓器正常運行。此外運行環境惡劣，堵塞散熱排風口，鐵芯繞組間異物堵塞也將影響散熱。

1.5 穿心螺桿上的絕緣損壞

穿心螺桿絕緣損壞，其后果可能是穿心螺桿與鐵芯迭片造成兩點連接，出現環流引起局部發熱，甚至引起鐵芯的局部熔毀，也可能造成鐵芯迭片局部短路，產生渦流過熱，引起迭片間絕緣損壞，使變壓器空載損失增大。

2 干式變壓器鐵芯發熱問題的排查手段及解決措施

對于運行中的干式變壓器開展紅外測溫過程中，發現鐵芯過熱后，先根據現場實際并結合以往運行記錄，對發熱問題做出初步判斷，再通過一一排查核實最終確定原因，從而制定檢修方案。

2.1 優先采取不停電排查

對于干式變壓器鐵芯發熱問題的排查，優先通過不停電的方法開始著手，如檢查散熱溫控系統是否運行良好、變壓器運行環境排風情況、變壓器本體及周圍環境情況、是否有異物阻塞等。一般溫控系統故障處理起來相對來說簡單，并非變壓器本體的故障，主要解決溫控系統的故障即可。檢查線路電壓質量，是否存在電壓過高、鐵芯過勵磁的情況導致鐵芯發熱。確定運行電壓過高即可通過調整上級電源的出口電壓，穩定在合理范圍內運行。排查過后仍不能確定起因的，應果斷采取停電檢修的措施，進一步展開排查工作。

2.2 鐵芯多點接地判斷

停電后做好各項安全措施，斷開鐵芯彈片與接地體的連接，利用兆歐表測量鐵芯對地絕緣情況。若測量鐵芯對地絕緣情況良好，即可排查并非由多點接地造成的變壓器鐵芯發熱；若對地絕緣不達標，則存在其他點有搭接或虛接的情況，可先采取在鐵芯正常接地點加裝電阻限制變壓器鐵芯電流，防止溫度過高等臨時措施。進一步排查故障接地點后，若是懸浮接地可采取大電流沖擊來擊穿虛接點；若是可靠接地可通過斷開正常接地點，用其他接地點來替代。

2.3 穿心螺桿的絕緣判斷

運用絕緣電阻測試儀對其進行絕緣電阻測試，根據其值是否達標來進行判斷，也可和出廠試驗值進行比較，測得值下降50%以上的，要查清原因，并在條件允許的情況下更換其絕緣。

2.4 其他方法

對于通過上述方法還無法排查的，只能協調廠家技術人員到現場進行評估，對于鐵芯質量問題和內部絕緣的問題只能協調廠家進行返廠拆解。

3 結語

干式變壓器不同于常規的油浸式變壓器，對于其繞組和鐵芯的絕緣要求更高，且必須依賴溫控系統散熱。鐵芯發熱問題在干式變壓器中比較常見，可根據其設計級別進行判斷，若對其本身絕緣和周邊的附件不構成隱患危險的正常溫升是允許的，危及絕緣或構成隱患的溫升就要引起重視，長期跟蹤，必要時果斷采取措施，及時解決鐵芯發熱的問題。

參考文獻

[1] 陳靜.110kV變電站變壓器鐵芯接地的分析與處理 [J].科技致富向導，2011，（1）.

[2] 王慶斌，邱愛忠.變壓器鐵芯多點接地故障的診斷及 其處理方法[J].廣東輸電與變電技術，2012，（2）.

（責任編輯：蔣建華）