主變增容改造后的溫升控制與溫度監測問題分析及對策

胡金勇 黎 紅

（湛江電力有限公司，廣東 湛江524043）

0 引言

某電廠原為300 MW燃煤發電機組，為降低能耗，進行了汽輪機通流和發電機增容改造，相應的升壓變壓器也應進行配套增容。原來配置的升壓變壓器為SFP9－360000／220 T H，三相強迫油循環風冷，2000年建成投產，現在主變容量需要由360 MVA增容為396 MVA，通過計算和論證，該主變的容量足夠，可以不進行主變本體更換或繞組更換就達到增容的目的，但是主變容量增加后溫度將隨之升高，從而引出如何降溫和進行運行中的溫度監控等問題。本文從增容改造方法、變壓器發熱原理、溫升控制、溫度監控等方面進行了詳細的闡述，提出了溫升控制和溫度監測的對策。

1 增容改造后的溫升控制與溫度監測分析

1.1 主變增容改造的概念、方法

增容與擴容有一定的區別，擴容是要更換容量更大的設備，經濟性不好；而增容是設備主體不變，通過輔助手段，使設備的實際容量比原先增大。實現增容可采取的方法有2種，即更換繞組（甚至鐵芯）或增強冷卻能力。

1.2 變壓器發熱的主要部位、影響因素及散熱途徑

變壓器發熱的主要部位、影響因素及散熱途徑如表1所示。

表1 變壓器發熱的部位、影響因素、散熱途徑

1.3 變壓器容量與溫度變化的關聯性

1.3.1 變壓器額定容量的確定條件

根據國標GB1094.1—1996規定，變壓器的額定容量應該在下列條件下選定：海拔不超過100 m；最高氣溫＋40℃；最熱月平均溫度＋30℃；最高年平均溫度＋20℃；最低氣溫－25℃（適用于戶外式）或－5℃（適用于戶內式）。

1.3.2 變壓器溫升與溫度的規定

對于大型變壓器，其溫升與溫度有嚴格的規定，例如：線圈溫升，65℃（該廠規程40℃）；線圈溫度，95℃報警，108℃跳閘（該廠規程1 05℃）；頂層油溫升，60℃（與大氣不直接接觸）及55℃（與大氣直接接觸）；當本體內的油不與大氣直接接觸時油正常運行最高溫度為100℃，油與大氣接觸則為95℃；運行中控制頂層油溫度不大于85℃（該廠規程為75℃報警）。

1.3.3 溫升與溫度指標確定原則

由繞組最熱點溫度、繞組平均溫度、繞組溫升來相應地確定油的溫度和溫升。

1.3.4 繞組與油之間的溫度差

溫度差存在的原因在于熱傳播方向有溫度梯度，繞組和油的熱時間常數不同。繞組與油之間的溫度差由溫升試驗結果確定，與負荷正相關，與冷卻器投入數相關。增容前主變繞組與油溫度差（即銅油溫差）為28.1℃左右，增容后工作電流高于原額定電流時溫度計顯示的溫度高于繞組熱點溫度，銅油溫差比實際大。

1.3.5 變壓器的安全性與壽命問題

變壓器的壽命取決于各個使用限值，但使用限值并非不能逾越，限值與變壓器負荷的性質相關，超過一定限值所影響的是壽命。而變壓器的安全性對應的是能否安全使用的問題，涉及的參數有絕緣強度、抗短路能力、油的閃點等。對于安全運行而言，油浸式變壓器A級絕緣的最熱點溫度不能超過140℃。

2 主變增容改造要解決的關鍵問題和對策

2.1 關鍵問題

主變增容后，相對于原來的容量來說，實際處于過負荷運行狀態。變壓器的壽命與負荷性質緊密相關，根據IEC354—1991《油浸式電力變壓器負載導則》規定，在正常周期性負載下，允許大型變壓器繞組熱點溫度限值為120℃，中小型允許140℃；在長期急救周期性負載下，允許大型變壓器繞組熱點溫度限值為130℃，中型允許140℃，小型允許150℃；在短期急救周期性負載（比如事故過負荷）下，允許大中型變壓器繞組熱點溫度限值為160℃，只允許持續0.5 h。則增容改造后，需要解決的關鍵問題是發熱與散熱的平衡及其控制，亦即溫升與溫度的控制。

2.2 對策

通過增加變壓器的冷卻通風可以解決容量增加所帶來的溫升，通過優化強油風冷控制方式可以根據溫度和負荷的變化來進行冷卻器的啟動，強化對于溫度的控制。

針對分析出的問題，采取了如下措施：增容改造前有5組冷卻器，增容改造后新增加1組冷卻器，冷卻油管接入原來的系統；安裝新的冷卻器通風控制裝置（JY－BQFK－Ⅱ），采用PLC控制，定期對冷卻器組和電源進行切換，設定按頂層油溫、繞組溫度、負荷電流啟動等方式實行冷卻器的啟停和備用綜合控制；對繞組溫度計（MANUAL－TD34）按照增容后的容量進行重新校核與整定（主要是改變溫度計的電流匹配器，輸入3次電流使之符合變壓器的溫升（T）／時間（t）關系曲線）。

2.3 采取措施前后對比

變壓器繞組的最熱點位置通常位于高或低壓B相繞組3／4高、向外1／3寬的位置，實測最熱點溫度與平均值的差異為10～15℃，國標取13℃。采取新的措施后，主變增容后的溫升變化如表2所示。實際運行中監測變壓器的各種運行狀況均良好。

表2 主變增容前后變壓器繞組的最熱點溫升變化

3 運行及維護中應注意的事項

變壓器增容改造是一項新的技術，在運行中要加強監測和維護，注意負荷增長速率的控制，避免因散熱的滯后而使繞組最熱點溫度過高；要注意溫度、溫差、負荷、冷卻器投入組數的全面記錄；加強電氣檢測及油的化學分析；要定期校正繞組溫度計和其他溫度計，定期試驗冷卻器的切換是否正常。只有全面綜合分析和定期試驗，才能準確判斷設備運行是否正常，最終確保設備長周期安全穩定運行。

［1］王越明，王朋，楊瑩.變壓器故障診斷與維修［M］.北京：化學工業出版社，2008

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