某發電廠勵磁變壓器鐵芯過熱原因分析

陳 浩，于在明，張 璐，唐 紅

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.遼寧電力建設監理有限公司，遼寧 沈陽 110003）

經驗交流

某發電廠勵磁變壓器鐵芯過熱原因分析

陳 浩1，于在明1，張 璐2，唐 紅1

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.遼寧電力建設監理有限公司，遼寧 沈陽 110003）

某發電廠勵磁變壓器經紅外測溫發現鐵芯溫度高達137℃，因此，結合運行情況對該勵磁變壓器鐵芯過熱原因進行分析，認為繞組燒損后，僅更換繞組，未對鐵芯絕緣進行檢查，鐵芯片間絕緣受損后仍持續運行是導致其過熱的主要原因，并給出處理意見和對策。

勵磁變壓器；紅外測溫；鐵芯過熱；片間絕緣

1 異常情況

2015年5月27日19：00，遼寧某發電廠變電站勵磁變壓器經紅外成像儀測量鐵芯溫度為137℃，拍攝圖片如圖1所示，該勵磁變壓器型號為ZLSC9－6600／20，連接組別為Yd11，阻抗電壓7%，絕緣耐熱等級為F級，出廠日期是2011年1月。

圖1 紅外成像儀拍攝鐵芯過熱溫度

2015年7月7日，該勵磁變停機檢查發現勵磁變鐵芯下方彎曲變形（如圖2所示），鐵芯表面油漆變色發白且有部分脫落（如圖3所示），測試鐵芯對地絕緣電阻為1 000 MΩ，鐵芯片間電阻為（約10片）0.3 Ω，鐵芯絕緣電阻為2.6 Ω。

圖2 鐵芯下方彎曲變形拍攝圖

圖3 鐵芯表面油漆變色圖

2 異常原因分析

2.1 勵磁變運行情況

2011年11月19日，該發電廠發電機接地保護動作跳閘，檢查發現測溫元件誤放入高壓側C相線圈通風道內，造成高壓側繞組接地。在勵磁變檢查過程中，測量其低壓側繞組直流電阻互差值超標，低壓側繞組直流電阻互差為10.1%（線間差別一般不大于三相平均值的2%）［1］，檢查發現勵磁變三相測溫元件均安裝在高壓側線圈散熱風道內，安裝位置錯誤造成溫控器監測溫度出現偏差，使勵磁變較高溫度長期運行，高壓側B相、低壓側三相繞組固定樹脂隔板均有不同程度的裂紋，勵磁變鐵芯存在過熱現象，隨即對該勵磁變繞組進行更換。

2.2 原因分析

現場測試鐵芯對地絕緣電阻為1 000 MΩ，排除了鐵芯多點接地的可能［2］。

現場測試鐵芯片間電阻為（約10片）0.3 Ω，鐵芯絕緣電阻為2.6 Ω，數值明顯偏低，可見鐵芯片間絕緣已受到損害。變壓器鐵芯是由硅鋼片疊裝而成，鐵芯若制成一個整體，相當于一個面積很大的導體，電路又短，其電阻值小，電流很大。這樣產生了極大的渦流損耗并發熱，嚴重時將造成鐵芯發熱甚至局部熔化。硅鋼片本身是導電體，在交流磁通的作用下，鐵芯內產生感應電流，產生部分熱量，片間涂絕緣漆后，被分割成很多的小截面導體，電阻值變大［3］。因此，涂了絕緣漆的鐵芯，雖存在渦流損耗，但渦流損耗卻降低很多。涂絕緣漆后片間絕緣電阻值一般為幾歐姆到幾十歐姆。

該勵磁變曾發生過繞組燒損故障，當時鐵芯已發熱，對其繞組進行更換，但未更換鐵芯，也未對鐵芯進行相關測試試驗，上次故障后，鐵芯片間絕緣受到一定程度的損傷，鐵芯在環境溫度偏高、絕緣受損的情況下長時間運行，加劇了片間絕緣損壞，使表面絕緣漆變色脫落，使用紅外成像儀測溫，其溫度高達137℃。勵磁變繞組曾進行過更換，分析認為拆裝過程中鐵芯緊固不到位、鐵芯長時間溫度過高運行是導致鐵芯變形的主要原因。

3 處理意見

根據GB 6450《干式變壓器》對F級絕緣的干式變壓器的規定：“線圈絕緣系統溫度不超過155℃，最高溫升不大于100 K”、“對于鐵芯，在任何情況下，不會出現使鐵芯本身、其他部件或其相鄰材料受到損害的溫度”。可見，雖然該變壓器鐵芯溫度達到137℃，仍未超過允許運行的最高溫度，變壓器短期內可以運行，但若長期運行在該溫度下，將導致絕緣加速損壞，減少變壓器使用壽命。

現場測試鐵芯片間電阻過低，說明變壓器鐵芯硅鋼片片間絕緣受損，但若要確定鐵芯是否受到嚴重損壞、能否持續運行，需結合空載損耗試驗驗證。空載損耗主要包括鐵芯的磁滯損耗、渦流損耗及空載電流在勵磁繞組上產生的電阻損耗和絕緣介質中產生的損耗［4］。因為空載電流很小，空載損耗基本上就是鐵損，測試空載損耗可在變壓器空載運行時把功率表或電能表接在鐵芯的一側，表頭測到的功率就是變壓器的鐵芯損耗（即空載損耗）。磁滯損耗主要取決于硅鋼片的材質，而渦流損耗與磁通密度、硅鋼片厚度和電源頻率等有關［5］。通過空載試驗發現變壓器存在以下缺陷：硅鋼片片間絕緣不良；鐵芯極間、片間局部短路燒損；穿芯螺栓、綁扎鋼帶、壓板、上軛鐵等的絕緣部分損壞，形成短路；磁路中硅鋼片松動、錯位、氣隙太大；鐵芯多點接地；線圈有匝間、層間短路或并聯支路匝數不等；誤用高耗劣質硅鋼片或設計計算有誤。

針對該勵磁變情況，建議采取以下措施。

a.加強巡視，密切關注鐵芯溫度，觀察是否有上升趨勢。

b.增加通風措施（空調、風扇等），降低變壓器鐵芯溫度。

c.結合停電檢修，開展空載損耗試驗，進一步確認鐵芯運行狀況是否良好。

d.有條件的可更換鐵芯或變壓器，消除設備隱患。優先選用節能、渦流損耗小的鐵芯材料。

參考文獻：

［1］李 濤.變壓器鐵芯發熱故障的分析與處理［J］.防爆電機，2014，49（5）：41－44.

［2］周明席.變壓器鐵芯接地故障的分析與處理［J］.江蘇電機工程，2003，22（6）：8－10.

［3］湯曉紅，湯曉君.110 kV主變壓器過熱性故障分析［J］.東北電力技術，2005，26（7）：21－23.

［4］海 龍，涂明濤，劉 鵬.一起變壓器突發過熱故障的發現、查找及消除［J］.變電設備狀態檢修技術與應用，2009，18（10）：18－20.

［5］臧 狀.變壓器鐵芯振動特性分析與研究［J］.東北電力技術，2014，35（7）：1－6.

Reason Analysis on Iron Core Overheat of Excitation Transformer in a Given Power

CHEN Hao1，YU Zai?ming1，ZHANG Lu2，TANG Hong1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.Liaoning Electric Power Construction Supervision Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110003，China）

The core temperature of excitation transformer is up to 137℃by infrared temperature－measuring in given power plant.This paper analyzes the reason of iron core overheating.After winding burning fault，core insulation should be checked，instead of replacing just winding.The main reason is that excitation transformer operates continually after insulation damaged between plates.This paper gives some treatment suggestions and countermeasures.

Excitation transformer；Infrared temperature measurement；Iron core overheating；Insulation between plates

TM546.1

A

1004－7913（2016）03－0011－02

陳 浩（1987—），男，碩士，工程師，從事變壓器技術管理和科研工作。

2016－01－10）