變壓器溫度異常的分析及應(yīng)對(duì)措施

張松銘

（國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)能矸石發(fā)電公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

目前，電力系統(tǒng)普遍采用油浸式電力變壓器，其絕緣介質(zhì)的老化是由于電力變壓器在運(yùn)行過(guò)程中受電能、鐵損、銅損等問(wèn)題，導(dǎo)致電力變壓器的各個(gè)部位出現(xiàn)溫度變化的情況，溫度過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行及使用壽命。為此有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)在一定范圍內(nèi)有效控制調(diào)整變壓器的穩(wěn)定安全運(yùn)行，這樣才可以確保電力變壓器的平穩(wěn)供電及延長(zhǎng)使用壽命。

一、變壓器過(guò)熱故障對(duì)變壓器的危害

過(guò)熱對(duì)變壓器危害是巨大的，變壓器過(guò)熱或者溫度升速過(guò)快或與同種產(chǎn)品在相同條件下相比溫升明顯偏高，就可視為故障。變壓器過(guò)熱會(huì)降低絕緣材料的耐壓和機(jī)械強(qiáng)度，是造成變壓器絕緣損壞導(dǎo)致短路及使用壽命降低的主要原因，也是故障的主要表現(xiàn)。

溫升過(guò)高過(guò)快對(duì)變壓器危害最大的是會(huì)使絕緣材料老化及絕緣油老化、絕緣性能的破壞，而老化速度的快慢與溫度是直接相關(guān)的。變壓器油老化的基本因素是氧化和溫度，高溫加速油的老化同時(shí)也加速氧化作用的速度。氧化會(huì)使油色變深、渾濁、酸度增加導(dǎo)致絕緣性能變壞，出現(xiàn)破壞絕緣和腐蝕金屬的低分子酸和沉淀物，影響變壓器使用壽命，因此加強(qiáng)冷卻、降低溫升會(huì)延長(zhǎng)變壓器使用壽命。

二、變壓器過(guò)熱故障分析

變壓器運(yùn)行過(guò)程中鐵芯和線圈中由于鐵芯的磁滯損耗、渦流損耗和線圈的銅損轉(zhuǎn)化為熱量，這些損耗形成的熱量會(huì)在變壓器的繞組、鐵芯和外殼上集聚，使繞組、鐵芯及周圍介質(zhì)的溫度升高，這些熱量會(huì)通過(guò)變壓器外殼、變壓器油箱及冷卻裝置向周圍環(huán)境以傳導(dǎo)、輻射等方式擴(kuò)散到周圍環(huán)境，當(dāng)各部分產(chǎn)生的熱和散出去的熱平衡時(shí)，變壓器發(fā)熱與散熱就達(dá)到平衡狀態(tài)，變壓器的溫度就會(huì)根據(jù)運(yùn)行情況保持一定的數(shù)值不會(huì)繼續(xù)上升；如果無(wú)法平衡就會(huì)使變壓器及構(gòu)件過(guò)熱，這時(shí)變壓器各部件的溫度會(huì)超過(guò)規(guī)定值。鐵損（磁滯損耗和渦流損耗）是基本不變的損耗，和變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，所以在運(yùn)行中無(wú)法減少或消除；而銅損（線損）隨負(fù)荷變化而變化，因此預(yù)防各種損耗帶來(lái)的溫升很重要。變壓器進(jìn)出風(fēng)口是變壓器運(yùn)行中空氣對(duì)流的通道，一旦阻塞或嚴(yán)重集塵，熱量不能及時(shí)向周圍空氣散熱，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行中溫度升高。環(huán)境溫度升高以及環(huán)境條件限制、變壓器過(guò)負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行也會(huì)導(dǎo)致變壓器運(yùn)行中溫度升高。溫度指示裝置故障雖然不常見(jiàn)，但是也是有可能發(fā)生的一種情況。

三、變壓器過(guò)熱故障的分類

1.內(nèi)部過(guò)熱故障：主要發(fā)生在繞組、匝間、鐵芯、油箱、有載分接開(kāi)關(guān)等部件上。2.外部過(guò)熱故障：主要發(fā)生在套管、冷卻裝置和其他外部組件上及周圍環(huán)境導(dǎo)致散熱條件惡劣等。3.按變壓器過(guò)熱故障性質(zhì)分：主要有以發(fā)熱異常為主的發(fā)熱型過(guò)熱故障和以散熱異常為主的散熱型過(guò)熱故障。

四、內(nèi)部過(guò)熱故障原因分析

變壓器運(yùn)行時(shí)會(huì)在各鐵芯、繞組、有載分接開(kāi)關(guān)、匝間等部件之間產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng)，而處在該電場(chǎng)中的鐵芯、繞組等金屬構(gòu)件因其所處位置的不同，所形成的懸浮電位會(huì)不相等，當(dāng)兩點(diǎn)間的懸浮電位差增大到擊穿其間絕緣時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生火花放電，使變壓器油分解，該故障如果得不到及時(shí)處理，就會(huì)使變壓器絕緣損壞。為了避免事故發(fā)生，會(huì)對(duì)變壓器鐵芯等構(gòu)件實(shí)施可靠接地。當(dāng)鐵芯一點(diǎn)接地時(shí)，能保證鐵芯整體均為零電位，但由于特殊情況使鐵芯兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地時(shí)，在接地點(diǎn)之間就會(huì)構(gòu)成閉合回路，導(dǎo)致鐵芯兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地，回路中產(chǎn)生電流或環(huán)流，從而導(dǎo)致局部過(guò)熱，致使油質(zhì)變壞絕緣減弱或損壞對(duì)變壓器造成危害。

鐵芯多點(diǎn)接地的原因：1.變壓器內(nèi)存在導(dǎo)電懸浮物，在電磁場(chǎng)的作用下形成導(dǎo)電橋，使鐵芯與底部短接。2.制造或大修時(shí)，選用的硅鋼片質(zhì)量有問(wèn)題如硅鋼片表面粗糙不光滑;熱軋硅鋼片涂的絕緣漆膜脫落;冷軋硅鋼片的絕緣氧化膜附著力差也會(huì)脫落。3.鐵芯加工工藝不合理。如毛刺超標(biāo)，剪切中放的不平，夾有細(xì)小的金屬顆?；蛴操|(zhì)非金屬微粒，將疊片壓出一個(gè)個(gè)小坑，另一面則成小凸點(diǎn)，疊裝后也將破壞絕緣層造成匝間短路。4.運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)。變壓器長(zhǎng)期超銘牌容量運(yùn)行使片間絕緣老化;平時(shí)巡視和檢測(cè)不夠，鐵芯局部過(guò)熱嚴(yán)重，硅鋼疊片間絕緣遭破壞造成多點(diǎn)接地。5.鐵芯底部絕緣墊塊受潮或穿芯螺桿絕緣損壞，引起鐵芯絕緣急劇下降，造成鐵芯多點(diǎn)接地。

繞組過(guò)熱故障原因：1.繞組與匝間在長(zhǎng)期運(yùn)行中會(huì)自然出現(xiàn)絕緣老化、損壞，這會(huì)使匝間出現(xiàn)一個(gè)閉合的短路環(huán)流，形成匝間短路，短路環(huán)流產(chǎn)生的高熱量使變壓器溫度升高，導(dǎo)致變壓器發(fā)生燒損事故。2.有統(tǒng)包的絕緣換位導(dǎo)線制變壓器由于其繞組制造工藝不成熟，因此在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中會(huì)逐漸出現(xiàn)統(tǒng)包絕緣鼓包現(xiàn)象，導(dǎo)致段間油道堵塞和油流不暢，這樣會(huì)使匝間得不到及時(shí)冷卻溫度聚集逐漸形成絕緣老化掉落情況，造成局部銅線外露形成匝間短路導(dǎo)致燒損事故。

分接開(kāi)關(guān)過(guò)熱故障原因：對(duì)于調(diào)壓比較頻繁、負(fù)荷電流較大的調(diào)壓變壓器而言，在其進(jìn)行頻繁調(diào)壓時(shí)，觸頭極容易磨損或腐蝕而使其接觸性能降低，接觸電阻變大，導(dǎo)致觸頭熱量積聚而發(fā)熱，而發(fā)熱又反過(guò)來(lái)加劇了觸頭的氧化和腐蝕，如此惡性循環(huán)，最終必然會(huì)導(dǎo)致變壓器損壞事故。

五、外部過(guò)熱故障原因分析

（一）冷卻循環(huán)系統(tǒng)異常引起的過(guò)熱

電力變壓器的正常工作損耗產(chǎn)生的熱量通過(guò)主體和冷卻循環(huán)系統(tǒng)和變壓器油擴(kuò)散到大氣中，因此冷卻散熱系統(tǒng)故障或散熱條件變差不能及時(shí)向周圍空間散熱將導(dǎo)致變壓器溫度異常。油流量及散熱管上的灰塵碎屑等也會(huì)嚴(yán)重影響散熱效果。散熱速度同時(shí)也受風(fēng)扇電機(jī)損壞的影響，特別是如果冷卻系統(tǒng)由于電源故障或其他故障而導(dǎo)致停止，電源變壓器的工作溫度將急劇上升，導(dǎo)致變壓器的跳閘或損壞。

（二）散熱條件惡劣引起過(guò)熱

如果電力變壓器在高溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行或者室內(nèi)通風(fēng)不良、熱源、變壓器之間的散熱距離不足，并且很難將產(chǎn)生的熱量擴(kuò)散到周圍環(huán)境，將導(dǎo)致變壓器溫度聚集并且會(huì)越來(lái)越高，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致電力變壓器跳閘或損壞。

（三）變壓器的進(jìn)出風(fēng)口阻塞或積塵嚴(yán)重

變壓器進(jìn)出風(fēng)口是變壓器運(yùn)行中空氣對(duì)流的通道，一旦阻塞或嚴(yán)重集塵，變壓器的發(fā)熱條件沒(méi)變而散熱性能下降，不能及時(shí)向周圍空氣散熱，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行中溫度升高。

六、預(yù)防措施

針對(duì)不同的過(guò)熱原因可以采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施：1.對(duì)于繞組結(jié)構(gòu)原因引起的低壓繞組故障，可將變壓器低壓繞組改為雙螺旋結(jié)構(gòu)。2.對(duì)于鐵芯等部件故障，各部件要可靠接地，保證變壓器正常運(yùn)行，及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)以免絕緣損壞，選用制作材料時(shí)要選質(zhì)量合格產(chǎn)品。3.對(duì)于分接頭故障，分接開(kāi)關(guān)要正確連接，螺帽緊固，防止松動(dòng)導(dǎo)致的發(fā)熱。同時(shí)應(yīng)盡量減少分接開(kāi)關(guān)操作次數(shù)。4.對(duì)于冷卻器管道堵塞引起的過(guò)熱故障，應(yīng)該采取定期用壓縮空氣或水清洗冷卻器管道的方法予以防范；冷卻系統(tǒng)要有兩個(gè)可靠的電源，配有自動(dòng)切換裝置，并定期測(cè)試其可靠性。5.加強(qiáng)變壓器全過(guò)程監(jiān)管，嚴(yán)格按規(guī)程及技術(shù)參數(shù)運(yùn)行，避免過(guò)負(fù)荷而導(dǎo)致的過(guò)熱事故發(fā)生。6.變壓器盡量安裝在通風(fēng)的寬敞的場(chǎng)合，密閉的空間不利于熱量擴(kuò)散。7.定期開(kāi)展電力變壓器紅外測(cè)溫工作，電力變壓器紅外測(cè)溫是對(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，通過(guò)溫度分析判斷異常現(xiàn)象。8.定期對(duì)變壓器油進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油質(zhì)變化情況，掌握運(yùn)行中變壓器油的性能保證油的品質(zhì)，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。9.加強(qiáng)對(duì)變壓器呼吸器硅膠的檢測(cè)，如果硅膠由藍(lán)色變成淡紅色，表明吸附劑已經(jīng)受潮，必須更換和干燥。

結(jié)束語(yǔ)：電力變壓器運(yùn)行中表現(xiàn)的溫度異常，即加快絕緣老化又影響變壓器使用壽命，并且容易造成損壞事故發(fā)生，嚴(yán)重危及變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此變壓器設(shè)計(jì)制造部門(mén)、安裝施工、使用部門(mén)以及運(yùn)行維護(hù)部門(mén)都要采取有效措施，任何環(huán)節(jié)疏忽都會(huì)影響變壓器的可靠和穩(wěn)定性，各個(gè)環(huán)節(jié)的規(guī)范對(duì)變壓器過(guò)熱故障防范起著決定性作用。因此加強(qiáng)管理，采取有效措施，以預(yù)防變壓器過(guò)熱故障的發(fā)生。變壓器運(yùn)行中溫度異常原因多樣復(fù)雜有時(shí)候會(huì)幾種故障同時(shí)出現(xiàn)，因此必須引起從業(yè)人員高度重視，有關(guān)人員需要充分了解和熟悉到每臺(tái)電力變壓器的各種參數(shù)及實(shí)際運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)做出及時(shí)處理。