電力變壓器運(yùn)行溫度異常原因及防范分析

1、電力變壓器運(yùn)行溫度異常原因 及防范分析電力變壓器運(yùn)行溫度異常原因 及防范分析電力變壓器運(yùn)行溫度異常原因及防范分析華潤(rùn)電力風(fēng)能（威海）有限公司孫樂(lè)場(chǎng)摘要：提出電力變壓器運(yùn)行溫度異常表現(xiàn)特征， 根據(jù)其特征對(duì)溫度異常原因進(jìn)行分析，指引設(shè)備 異常處理思路。結(jié)合多年來(lái)工作經(jīng)驗(yàn)，提出電力 變壓器溫度異常的檢測(cè)方法與預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：溫度異常檢測(cè) 措施.引言為減少過(guò)高溫度對(duì)變壓器絕緣材料的影響，實(shí) 現(xiàn)變壓器的預(yù)期設(shè)計(jì)壽命，保證變壓器安全可靠 運(yùn)行，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了變壓器繞組、鐵心以 及電力變壓器油的溫升極限，變壓器制造廠也給 出設(shè)備運(yùn)行的溫度負(fù)載曲線以指導(dǎo)用戶的運(yùn)行； 但在變壓器的實(shí)際運(yùn)行中，由于受設(shè)計(jì)制

2、造工藝 質(zhì)量，運(yùn)輸、安裝和運(yùn)行維護(hù)等原因的影響，或 變壓器本身存在缺陷運(yùn)行；或受外部氣象環(huán)境影 響，受變壓器自身散熱條件的限制，受用電環(huán)境 和電網(wǎng)設(shè)備限制，以及電力變壓器出現(xiàn)過(guò)負(fù)載運(yùn) 行等等，變壓器的溫度也會(huì)發(fā)生異常，影響變壓 器的安全運(yùn)行；變壓器運(yùn)行溫度異常在其各類故 障中占相當(dāng)?shù)谋壤?，發(fā)生原因和表現(xiàn)的位置和特 征各式各樣，給現(xiàn)場(chǎng)處理和查找?guī)?lái)一定的難 度；變壓器運(yùn)行中的一些溫度異常， 是一個(gè)惡性 循環(huán)的過(guò)程，既增加變壓器損耗，造成能源不必 要的浪費(fèi)，又損壞內(nèi)部絕緣，危及變壓器的安全 可靠運(yùn)行，影響正常供電。本文介紹電力變壓器 一些溫度異常的常見(jiàn)表現(xiàn)特征，進(jìn)行初步原因分 析；并結(jié)合多年來(lái)工作

3、經(jīng)驗(yàn)，提出電力變壓器溫 度異常的檢測(cè)方法與預(yù)防措施。.電力變壓器溫度異常的原因運(yùn)行中的電力變壓器在負(fù)荷和散熱條件、環(huán) 境溫度都不變的情況下，較原來(lái)同條件時(shí)的溫度 高，并有不斷升高的趨勢(shì)，或超極限負(fù)荷引起溫 度升高，都是變壓器的溫度異常，電力變壓器溫 度通常靠測(cè)量上層油溫獲得，與變壓器自身性能 和外部散熱環(huán)境密切相關(guān)，引起溫度異常升高的 原因有：導(dǎo)電回路故障，如：變壓器繞組匝間、 層間短路，線圈接頭焊接不良，分接開(kāi)關(guān)接觸不 良等；電磁回路故障，如：變壓器鐵心多點(diǎn)接地 引起局部短路，嚴(yán)重漏磁或渦流引起油箱、箱蓋 等發(fā)熱；長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，事故過(guò)負(fù)荷；散熱條 件惡化等等；運(yùn)行時(shí)若發(fā)現(xiàn)變壓器溫度異常，應(yīng)

4、 先經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析，查明原因后，再采取相應(yīng)的措施予以排除，把溫度降下來(lái)，如果是電力變壓器 內(nèi)部故障引起溫度異常，應(yīng)停止運(yùn)行，進(jìn)行檢查 和檢修。2. 1繞組的絕緣損壞引起過(guò)熱運(yùn)行中的電力變壓器，不管是繞組自身的層間 絕緣、匝間絕緣，還是繞組及引線對(duì)各類金屬件 的絕緣一旦損壞，就會(huì)出現(xiàn)繞組短路，相當(dāng)于所 在相的線圈匝數(shù)減少，在該繞組內(nèi)部就會(huì)形成一 個(gè)閉合的電流環(huán)，通過(guò)強(qiáng)大的短路電流，產(chǎn)生附 加損耗和熱量，這不僅引起電力變壓器溫度異常 升高，而且三相電壓輸出不平衡，運(yùn)行噪音增大； 停電測(cè)量短路繞組的直流電阻變小， 三相直流電 阻不平衡。引起繞組短路的原因很多，一是導(dǎo)線 質(zhì)量差，有漏銅現(xiàn)象，或線圈繞制、

5、壓裝工藝不 當(dāng)，或金屬異物進(jìn)入等損傷導(dǎo)線絕緣；二是運(yùn)行 中絕緣自然老化或受局部高溫裂化， 喪失絕緣性 能；三是在近距離出口短路電動(dòng)力的作用下， 線 匝位移，造成絕緣磨損而引起短路。2. 2導(dǎo)電回路故障引起過(guò)熱若電力變壓器的分接接觸或接頭焊接不 良，相當(dāng)于減小了導(dǎo)電回路的載流截面， 增大了 局部電阻，當(dāng)正常電流通過(guò)時(shí)產(chǎn)生損耗，損耗功 率p=i2r,造成接頭處的溫度嚴(yán)重過(guò)熱，過(guò)熱又 使觸頭的氧化腐蝕和機(jī)械變形加重，接觸壓力減 小，接觸電阻進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)，最終 導(dǎo)致周圍絕緣燒壞，甚至燒掉分接或焊接接頭， 造成變壓器停電事故，變壓器負(fù)載電流越大發(fā)生 導(dǎo)電回路故障的幾率越大。2. 3鐵心多點(diǎn)接

6、地引起過(guò)熱變壓器的鐵心只允許一個(gè)接地點(diǎn)，做為正常 的工作接地，來(lái)限制鐵心的電位和流過(guò)的電流； 若不接地和出現(xiàn)兩點(diǎn)及以上的接地，都將導(dǎo)致鐵 心出現(xiàn)故障，影響變壓器的安全運(yùn)行；一是變壓 器在運(yùn)行過(guò)程中，其帶電的繞組和油箱之間存在 電場(chǎng)，鐵心和夾件等金屬構(gòu)件處于該電場(chǎng)之中， 由于電容分布不均勻，場(chǎng)強(qiáng)各異，若鐵心沒(méi)有可 靠接地，則存在對(duì)地懸浮電位，產(chǎn)生鐵心對(duì)地或 線圈的充放電現(xiàn)象，破壞固體絕緣和油的絕緣強(qiáng) 度；若鐵心一點(diǎn)接地，即消除了鐵心懸浮電位的 可能。二是當(dāng)鐵心出現(xiàn)兩點(diǎn)或以上多點(diǎn)接地時(shí)， 鐵心在工作磁通周圍就會(huì)形成短路環(huán)， 短路環(huán)在 交變的磁場(chǎng)作用下，產(chǎn)生很大的短路電流，流過(guò) 鐵心，造成鐵心局部過(guò)

7、熱；鐵心的接地點(diǎn)越多， 形成的環(huán)流回路越多，環(huán)流也往往越大（主要取 決于多余接地點(diǎn)的位置），變壓器的溫升越高， 鐵損也越大；同時(shí)，環(huán)流過(guò)熱還會(huì)燒熔局部鐵心 硅鋼片，使相鄰硅鋼片間的絕緣漆膜燒壞。 嚴(yán)重 時(shí)，都會(huì)因過(guò)熱或放電，在變壓器內(nèi)部產(chǎn)生大量 的可燃性氣體，引起輕瓦斯發(fā)信，甚至重瓦斯動(dòng) 作而使變壓器開(kāi)關(guān)掉閘，中斷對(duì)外供電。2. 4嚴(yán)重漏磁引起油箱、箱蓋等發(fā)熱在鐵心中由勵(lì)磁電壓產(chǎn)生的磁通為主磁 通，主磁通的大小取決于勵(lì)磁電壓的大小， 正常 的變壓器鐵心在額定主磁通密度下是不飽和的， 當(dāng)變壓器中流過(guò)負(fù)載電流時(shí)，就會(huì)在繞組周圍產(chǎn) 生漏磁通；主磁通經(jīng)過(guò)的回路全部是鐵磁材料， 而漏磁通是在繞組周圍的空

8、間通過(guò)， 有的經(jīng)過(guò)高 低壓繞組空道，有的通過(guò)繞組端部，有的經(jīng)過(guò)鐵 心或繞組壓板，有的經(jīng)過(guò)油箱再回到繞組空間后 形成閉合回路；漏磁通經(jīng)過(guò)油箱或繞組壓板等金 屬件時(shí)會(huì)產(chǎn)生渦流并造成發(fā)熱，變壓器的容量越 大，負(fù)載電流越大，也就越容易因漏磁通引起發(fā) 熱故障，變壓器油箱溫度最高處往往是在箱體與 繞組或?qū)w的距離最近之處。2. 5冷卻系統(tǒng)異常引起的過(guò)熱電力變壓器正常運(yùn)行損耗產(chǎn)生的熱量是隨變壓器油通過(guò)本體和散熱器擴(kuò)散到大氣中，冷卻 器油泵損壞影響油流速度、散熱管附著灰塵等雜 物影響熱量擴(kuò)散、風(fēng)扇電機(jī)損壞影響熱量散發(fā)速 度、油的循環(huán)通路堵塞影響油的循環(huán)等都會(huì)引起 電力變壓器的運(yùn)行溫度異常升高，特別是冷卻系 統(tǒng)

9、失去電源而停止工作，會(huì)使電力變壓器運(yùn)行溫 度急劇升高，造成變壓器損壞或退出運(yùn)行。6散熱條件惡劣引起過(guò)熱若電力變壓器長(zhǎng)期運(yùn)行在溫度過(guò)高的環(huán)境， 如：室內(nèi)通風(fēng)散熱措施不良、周圍存在熱源、變 壓器間或?qū)ㄖ锏纳峋嚯x不足等，會(huì)使變壓 器正常損耗產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)到大氣環(huán)境中 去，引起線圈導(dǎo)體隨溫度升高電阻增大， 產(chǎn)生更 多的損耗和熱量，形成惡性循環(huán)，致使電力變壓 器溫度異常升高。7其它原因引起的過(guò)熱變壓器三相負(fù)載不平衡，運(yùn)行方式安排使變 壓器過(guò)負(fù)載，并列運(yùn)行的電力變壓器相互間存在 環(huán)流運(yùn)行，存在諧波電流，變壓器絕緣受潮、變 壓器本身制造質(zhì)量不良等也會(huì)引起變壓器溫度 異常升高。3.電力變壓器溫度異常

10、的檢測(cè)與預(yù)防措施由于電力變壓器運(yùn)行溫度異常的發(fā)生幾率 高，對(duì)變壓器運(yùn)行危害大，容易燒毀變壓器和引 起供電中斷，必須引起電力檢修運(yùn)行人員的高度 重視，結(jié)合作者多年來(lái)的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為重點(diǎn)應(yīng) 從以下幾個(gè)方面做好檢測(cè)和預(yù)防工作。1加強(qiáng)電力變壓器色譜分析工作；用氣相色 譜法分析判斷電力變壓器溫度異常的內(nèi)部故障， 由于不需要變壓器停電，而是從運(yùn)行中的變壓器 油中取出油樣，對(duì)油中所溶解的氣體進(jìn)行分離和 分析；電力變壓器油做為一種良好的介質(zhì)， 在變 壓器中主要起電氣絕緣和冷卻散熱的作用， 在變 壓器內(nèi)部一旦發(fā)生過(guò)熱故障，變壓器油和其它絕 緣材料就會(huì)發(fā)生化學(xué)分解，產(chǎn)生特定的燒類氣體 和H2、碳氧化物等，這些氣體

11、的種類、數(shù)量和 產(chǎn)氣速度往往又與故障的溫度密切相關(guān)；理論實(shí) 踐證明，隨著故障溫度的升高，產(chǎn)氣量最大的燒 類氣體依次為 CH4、C2H6、C2H4、C2H2,而這些 特征氣體大部分溶解在變壓器油中。 所以，定期 測(cè)量變壓器油中溶解的特征氣體成分和含量， 能 夠判定變壓器內(nèi)部的發(fā)熱程度，通過(guò)分析發(fā)熱的 溫度來(lái)確定是否存在故障，以及故障的性質(zhì)、類 別和嚴(yán)重程度。2定期開(kāi)展電力變壓器遠(yuǎn)紅外測(cè)溫工作；發(fā)熱物體的溫度與其紅外輻射特性，也即輻射能量 的大小及波長(zhǎng)分布密切相關(guān)，電力變壓器紅外測(cè) 溫即是對(duì)變壓器各部位的紅外輻射進(jìn)行測(cè)量，確 定其表面溫度的高低；電力變壓器紅外測(cè)溫可以 直接測(cè)量出其套管出口導(dǎo)體連接

12、不良、 漏次引起 的箱體渦流過(guò)熱的溫度，也可以分析判斷冷卻裝 置的一些異?，F(xiàn)象，如：潛油泵過(guò)熱，冷卻器堵 塞，管路閥門關(guān)閉等；同時(shí)，還可以與其它檢測(cè) 手段配合，輔助分析線圈、鐵心、分接開(kāi)關(guān)的一 些發(fā)熱異?，F(xiàn)象。電力變壓器紅外測(cè)溫檢測(cè)變壓 器溫度異常，由于快捷方便、準(zhǔn)確可靠，可遠(yuǎn)距 離檢測(cè)而無(wú)須停電，在近幾年做為一種新的檢測(cè) 技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。3重視電力變壓器運(yùn)行溫度的監(jiān)視和測(cè)量工 作；電力變壓器運(yùn)行規(guī)程明確規(guī)定變壓器應(yīng) 裝設(shè)溫度測(cè)量裝置，測(cè)量頂層變壓器油的溫度， 無(wú)人值班變電站應(yīng)將信號(hào)溫度計(jì)接至遠(yuǎn)方， 并應(yīng) 能對(duì)20000 kVA以上變壓器的頂層油溫裝置進(jìn) 行遠(yuǎn)方監(jiān)視；目前一些無(wú)人值班變電站的

13、遠(yuǎn)方測(cè) 溫裝置存在不能正常工作，遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)溫度與就地 實(shí)際溫度不對(duì)應(yīng)等現(xiàn)象，確需引起從業(yè)人員的重 視；另外，高溫、高負(fù)荷情況下，應(yīng)開(kāi)展電力變 壓器特巡，檢查油位和油溫、負(fù)載是否對(duì)應(yīng)，記 錄變壓器運(yùn)行電壓、電流和頂層油溫，以及曾達(dá) 到的最高頂層油溫等；要特別注意：由于變壓器 內(nèi)部散熱能力不能與周圍環(huán)境溫度同步變化，環(huán) 境溫度驟變，有可能出現(xiàn)頂層油溫雖然未超過(guò)允 許值，但電力變壓器內(nèi)部溫度已經(jīng)很高， 可能造 成過(guò)熱而損壞變壓器的情況。4新建變電站和更換電力變壓器要合理選取 變壓器的型式和容量，盡量選擇損耗參數(shù)低的電 力變壓器，要兼顧電力變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的特點(diǎn)， 避免變壓器過(guò)負(fù)載運(yùn)行，特別是戶內(nèi)電力變壓器 要適當(dāng)留有容量裕度，合理通風(fēng)循環(huán)結(jié)構(gòu)，以避 免和減小高負(fù)載率運(yùn)行時(shí)的溫升； 另外，對(duì)可能 并列運(yùn)行的電力變壓器要滿足并列運(yùn)行條件， 防 止產(chǎn)生環(huán)流引起變壓器異常溫升。5加強(qiáng)電力變壓器全過(guò)程管理，嚴(yán)格規(guī)程制 度，重視電力變壓器設(shè)計(jì)、選型、駐廠監(jiān)造、安 裝、交接驗(yàn)收和運(yùn)行維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，認(rèn)真落實(shí) 國(guó)家電網(wǎng)公司防止大型電力變壓器損壞事故的 措施要求，及時(shí)消除變壓器運(yùn)行缺陷，保證設(shè)備 本身質(zhì)量，以提高電力變壓器安全可靠運(yùn)行的水 平。4.