10kV干式變壓器鐵芯發(fā)熱問題研究

李鑫+曾正雷

摘要：近年來，按照城市配網(wǎng)發(fā)展建設(shè)的需要，越來越多的廂式變、室內(nèi)變壓器被應(yīng)用到人口較為集中的區(qū)域，而這些配變多數(shù)為干式變壓器。自配網(wǎng)狀態(tài)檢修工作開展以來，利用紅外測溫等不停電監(jiān)測對干式變壓器進(jìn)行檢測和巡視時，多次發(fā)現(xiàn)鐵芯均有不同程度的發(fā)熱問題。文章對鐵芯發(fā)熱產(chǎn)生的原因及相關(guān)解決措施展開了探討。

關(guān)鍵詞：干式變壓器；鐵芯發(fā)熱；鐵芯質(zhì)量；電壓質(zhì)量；溫控系統(tǒng)；配電網(wǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM412 文章編號：1009-2374（2016）36-0087-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.043

國網(wǎng)十堰供電公司客服分中心主要擔(dān)負(fù)著十堰城郊區(qū)域10kV及電壓配電網(wǎng)的運(yùn)維檢修工作，自配網(wǎng)狀態(tài)檢修工作開展以來，多次對轄區(qū)線路設(shè)備開展紅外測溫等特巡工作，多次發(fā)現(xiàn)10kV干式變壓器鐵芯存在不同程度的發(fā)熱現(xiàn)象。通過數(shù)次測量發(fā)現(xiàn)鐵芯溫度一般為50℃～150℃，鐵芯過熱對其本身絕緣層及周邊附件材料有著嚴(yán)重影響，一旦出現(xiàn)鐵芯絕緣層破壞或者繞組絕緣層破壞將影響變壓器正常運(yùn)行。

1 鐵芯發(fā)熱的原因

1.1 鐵芯存在多點(diǎn)接地的情況

鐵芯多點(diǎn)接地主要是鐵芯碰殼、碰夾件，鐵芯的絕緣受潮或損傷，其他異物搭接造成鐵芯接地。鐵芯多點(diǎn)接地時，鐵芯內(nèi)部有環(huán)流，其值與鐵芯正常接地點(diǎn)和其他接地點(diǎn)的位置有關(guān)，兩者距離越遠(yuǎn)，其產(chǎn)生的磁通越多，環(huán)流也越大；相反則越小。此外，環(huán)流也與金屬接地或高阻接地也有關(guān)。由于鐵芯內(nèi)部絕緣，其自身也存在電阻，因此當(dāng)有環(huán)流時會造成鐵芯發(fā)熱。當(dāng)多點(diǎn)接地且長時間未處理，變壓器連續(xù)運(yùn)行，鐵芯不正常的發(fā)熱將會影響鐵芯內(nèi)部絕緣，進(jìn)而引起更大的鐵芯過熱，鐵芯將燒毀，嚴(yán)重時甚至使變壓器發(fā)生事故。

1.2 鐵芯質(zhì)量及內(nèi)部絕緣問題

有些變壓器故障是由鐵芯質(zhì)量問題造成的，有些不良廠家使用再生硅鋼片或質(zhì)量問題硅鋼片，導(dǎo)致鐵芯磁密度不夠，容易飽和，運(yùn)行過程中鐵芯發(fā)熱，從而影響變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行。鐵芯內(nèi)部絕緣破壞，容易引起鐵芯渦流，導(dǎo)磁率降低，鐵芯也因此會造成局部發(fā)熱。

1.3 電壓質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

在電力主網(wǎng)中，電壓隨時波動，有些線路長度過長，為了滿足末端電壓正常運(yùn)行，往往采取調(diào)高出口電壓，這就造成了近電源側(cè)的設(shè)備電壓會維持在較高的水平。變壓器在電壓過高的情況下運(yùn)行時，鐵芯磁密度過高，處于過勵磁，使鐵芯嚴(yán)重飽和，鐵芯及金屬夾件因漏磁增大而產(chǎn)生高溫，嚴(yán)重時將損壞變壓器絕緣并使構(gòu)件局部變形，縮短變壓器的使用壽命。

1.4 溫控系統(tǒng)故障

干式變壓器繞組及鐵芯封閉在箱殼內(nèi)，變壓器線圈繞組及鐵芯與油浸式變壓器不同，裸露在空氣中，通過溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)空氣流動來進(jìn)行對繞組及鐵芯本體的散熱。運(yùn)行中的變壓器會產(chǎn)生一定的銅損和鐵損，主要表現(xiàn)為變壓器繞組和鐵芯的發(fā)熱，這種發(fā)熱是伴隨著變壓器的運(yùn)行而存在的，是不間斷的，因此溫控系統(tǒng)必須實(shí)時進(jìn)行溫度管控。一旦溫控系統(tǒng)故障，鐵芯和繞組的發(fā)熱就會持續(xù)，導(dǎo)致鐵芯和繞組過熱，最終影響變壓器正常運(yùn)行。此外運(yùn)行環(huán)境惡劣，堵塞散熱排風(fēng)口，鐵芯繞組間異物堵塞也將影響散熱。

1.5 穿心螺桿上的絕緣損壞

穿心螺桿絕緣損壞，其后果可能是穿心螺桿與鐵芯迭片造成兩點(diǎn)連接，出現(xiàn)環(huán)流引起局部發(fā)熱，甚至引起鐵芯的局部熔毀，也可能造成鐵芯迭片局部短路，產(chǎn)生渦流過熱，引起迭片間絕緣損壞，使變壓器空載損失增大。

2 干式變壓器鐵芯發(fā)熱問題的排查手段及解決措施

對于運(yùn)行中的干式變壓器開展紅外測溫過程中，發(fā)現(xiàn)鐵芯過熱后，先根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際并結(jié)合以往運(yùn)行記錄，對發(fā)熱問題做出初步判斷，再通過一一排查核實(shí)最終確定原因，從而制定檢修方案。

2.1 優(yōu)先采取不停電排查

對于干式變壓器鐵芯發(fā)熱問題的排查，優(yōu)先通過不停電的方法開始著手，如檢查散熱溫控系統(tǒng)是否運(yùn)行良好、變壓器運(yùn)行環(huán)境排風(fēng)情況、變壓器本體及周圍環(huán)境情況、是否有異物阻塞等。一般溫控系統(tǒng)故障處理起來相對來說簡單，并非變壓器本體的故障，主要解決溫控系統(tǒng)的故障即可。檢查線路電壓質(zhì)量，是否存在電壓過高、鐵芯過勵磁的情況導(dǎo)致鐵芯發(fā)熱。確定運(yùn)行電壓過高即可通過調(diào)整上級電源的出口電壓，穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)運(yùn)行。排查過后仍不能確定起因的，應(yīng)果斷采取停電檢修的措施，進(jìn)一步展開排查工作。

2.2 鐵芯多點(diǎn)接地判斷

停電后做好各項(xiàng)安全措施，斷開鐵芯彈片與接地體的連接，利用兆歐表測量鐵芯對地絕緣情況。若測量鐵芯對地絕緣情況良好，即可排查并非由多點(diǎn)接地造成的變壓器鐵芯發(fā)熱；若對地絕緣不達(dá)標(biāo)，則存在其他點(diǎn)有搭接或虛接的情況，可先采取在鐵芯正常接地點(diǎn)加裝電阻限制變壓器鐵芯電流，防止溫度過高等臨時措施。進(jìn)一步排查故障接地點(diǎn)后，若是懸浮接地可采取大電流沖擊來擊穿虛接點(diǎn)；若是可靠接地可通過斷開正常接地點(diǎn)，用其他接地點(diǎn)來替代。

2.3 穿心螺桿的絕緣判斷

運(yùn)用絕緣電阻測試儀對其進(jìn)行絕緣電阻測試，根據(jù)其值是否達(dá)標(biāo)來進(jìn)行判斷，也可和出廠試驗(yàn)值進(jìn)行比較，測得值下降50%以上的，要查清原因，并在條件允許的情況下更換其絕緣。

2.4 其他方法

對于通過上述方法還無法排查的，只能協(xié)調(diào)廠家技術(shù)人員到現(xiàn)場進(jìn)行評估，對于鐵芯質(zhì)量問題和內(nèi)部絕緣的問題只能協(xié)調(diào)廠家進(jìn)行返廠拆解。

3 結(jié)語

干式變壓器不同于常規(guī)的油浸式變壓器，對于其繞組和鐵芯的絕緣要求更高，且必須依賴溫控系統(tǒng)散熱。鐵芯發(fā)熱問題在干式變壓器中比較常見，可根據(jù)其設(shè)計(jì)級別進(jìn)行判斷，若對其本身絕緣和周邊的附件不構(gòu)成隱患危險(xiǎn)的正常溫升是允許的，危及絕緣或構(gòu)成隱患的溫升就要引起重視，長期跟蹤，必要時果斷采取措施，及時解決鐵芯發(fā)熱的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳靜.110kV變電站變壓器鐵芯接地的分析與處理 [J].科技致富向?qū)В?011，（1）.

[2] 王慶斌，邱愛忠.變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的診斷及 其處理方法[J].廣東輸電與變電技術(shù)，2012，（2）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）