變壓器運行中溫度過高現(xiàn)象分析與處理

胡祥飛

國家能源集團銅陵發(fā)電有限公司 安徽 銅陵 244000

鐵損和銅損是在變壓器運行期間產(chǎn)生的。鐵損和銅損的結(jié)果是使變壓器產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致變壓器升溫，嚴(yán)重者會造成變壓器無法使用。另外，線圈通過電流產(chǎn)生熱量，并將其傳遞到變壓器的熱環(huán)境。當(dāng)線圈產(chǎn)生的熱量與變壓器散熱失去的熱量達到平衡狀態(tài)時，變壓器的工作溫度相對穩(wěn)定，并處于正常運行狀態(tài)。但是如果變壓器的溫度超出了規(guī)定范圍內(nèi)零件可以耐受的溫度并保持一段時間時，證明變壓器的運行中產(chǎn)生了故障，變壓器的絕緣可能會受損或產(chǎn)生內(nèi)部故障，降低了變壓器的傳遞效率的同時給生產(chǎn)過程中的設(shè)備帶來損害及相關(guān)工作人員帶來了人身的危險問題。

一、變壓器正常運行中的溫度

(一)運行允許溫度。中國大多數(shù)變壓器使用A級絕緣，即浸漬的有機材料，例如紙張，木材，棉紗等。在傳熱過程中，變壓器運行期間，每個組件的溫度變化很大，繞組溫度最高，而下一個磁芯溫度仍在進行中。絕緣油的溫度低于繞組和鐵芯的溫度，而上下油的溫度不高。上方的油溫也高于下方的油溫。電力安全法規(guī)中規(guī)定的變壓器運行期間的允許溫度并將其設(shè)置為最高油溫。最高油溫的允許值必須符合變壓器制造商的要求。在變壓器實際運行過程中，如果其工作溫度超過105℃時，變壓器機組中的油層溫度為95℃。這時的變壓器屬于超負荷狀態(tài)，一般來說變壓器油層的溫度不應(yīng)超過85℃，過高的溫度會使油層中的油產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。當(dāng)變壓器的溫度超過限定溫度時，每超過8℃，變壓器的設(shè)備使用壽命就會縮減一半。

(二)運行允許溫升。變壓器溫升是指當(dāng)前變壓器在工作中的溫度與工作環(huán)境之間的溫度差，稱為變壓器溫升。由于變壓器內(nèi)部的傳熱是均勻的，因此變壓器各部件之間的溫度與該部件的散熱情況及材質(zhì)有關(guān)，良好的散熱材料有助于變壓器的溫度降低。因此有必要規(guī)定在變壓器的額定負載下每個零件的溫度升高，即變壓器的允許溫度升高。

二、變壓器運行中溫度升高的原因

(一)內(nèi)部原因。變壓器的觸摸開關(guān)彈簧壓力不足，由于油膜污染等引起的觸點接觸小，觸點的接觸電阻增加，并且觸點過熱是最常見的(觸點過熱會導(dǎo)致觸點電阻，觸點電阻和觸點過熱的增加)溫度上升。特別是，如果分接開關(guān)接反或變壓器過載，則分接開關(guān)頭發(fā)生氧化，容易產(chǎn)生過熱。分接開關(guān)接觸不良的主要原因是接觸點的壓力不足，動觸頭與靜觸頭之間的污泥膜接觸面燒毀，或者位置標(biāo)記與開關(guān)的接觸位置不符。當(dāng)絕緣子與變壓器繞組之間產(chǎn)生短路時，會對變壓器的設(shè)備使用壽命造成影響，甚至?xí)?dǎo)致無法繼續(xù)使用。當(dāng)變壓器的繞組短路時，短路點會出現(xiàn)電弧光，從而加熱了各種組件絕緣子的冷卻油。當(dāng)它沸騰時，“嗡嗡”的聲音使變壓器的溫度迅速升高。

鐵芯疊層有絕緣硅鋼板，如果在運行中因為摩擦等因素導(dǎo)致外力損壞鐵芯墊層，會導(dǎo)致其絕緣性能大大降低；鐵芯螺釘?shù)慕^緣老化會因絕緣破壞而破壞硅鋼板之間的絕緣，導(dǎo)致出現(xiàn)設(shè)備的局部溫度升高，影響設(shè)備的正常使用，在嚴(yán)重的情況下，鐵芯局部過熱，油溫升高，空載損耗增加，絕緣降低。

(二)外部原因。除使用冷卻散熱管外，電力變壓器還采用強制空氣和水循環(huán)等散熱方法，當(dāng)冷卻散熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障或散熱條件惡化時(特別是在炎熱的夏天)，變壓器油的溫度會升高。變壓器的進風(fēng)口和出風(fēng)口是變壓器運行過程中的空氣對流氣流，一旦被阻塞或嚴(yán)重積聚，變壓器的加熱狀態(tài)就不會改變，散熱條件會惡化，周圍的空氣不會隨時間消散，并且變壓器的溫度在運行過程中會升高。

三、變壓器運行中溫度過高的處理

變壓器內(nèi)部損耗中由于鐵損是基本不變的，只有銅損是隨運行負荷的變化而變化。當(dāng)變壓器過載時，流經(jīng)線圈的電流會增加，并且變壓器的銅損(繞組損耗)也會增加。然后，變壓器繞組溫度上升。因此，有必要在操作期間減小變壓器上的負載。分接開關(guān)通風(fēng)不良可通過頻繁暴露于氣體繼電器的輕氣體來判斷。可以通過感測、測試和測量繞組的直流電阻來確定。分接開關(guān)接觸不良，油的閃點迅速下降，繞組的直流電阻增加。檢查分接開關(guān)觸點接觸不良后，用細金剛砂布擦拭扁平觸點表面的磨損部分。繞組的匝間短路是通過諸如變壓器內(nèi)部異常聲音之類的方法確定的，可以使用搭建工作電橋法來測量繞組的直流電阻。可以看出，有必要對繞組中的匝間短路情況進行測量。如果情況嚴(yán)重，則必須重新處理繞組的匝間絕緣。對變壓器進行檢修或返廠處理。聆聽鐵芯硅鋼板的聲音以及輕氣體流動和短路變壓器的聲音，搖測變壓器的絕緣電阻，分析變壓器油，并進行諸如變壓器空載測試等綜合參數(shù)進行判斷是電廠和變電站的操作人員必備技能。當(dāng)變壓器油不足時，必須找出并糾正油不足的原因。將經(jīng)過耐壓測試的此類變壓器油添加到適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｈ绻儔浩鞯臒峁芏氯瑧?yīng)檢查變壓器，排干油并提起鐵芯以拆下熱管。

四、總結(jié)

電廠和變電站的操作人員必須能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理變壓器的故障或異常運行狀況。變壓器的溫度或溫升是描述變壓器工作狀態(tài)的最重要的技術(shù)參數(shù)，也是最直接的判斷變壓器工作狀態(tài)的方法和手段。因此，對于電廠和變電站的運行負責(zé)人來說，熟悉處理溫度或變壓器運行溫度過高的技巧非常重要。