安谷水電站變壓器油箱外罩接地電流偏大原因分析

吳 剛 強， 余 林

(1.中國水電建設集團圣達水電有限公司，四川 樂山 614013；2.中電建水電開發集團有限公司，四川 成都 610041)

1 概 述

安谷水電站工程是大渡河干流梯級開發中的最后一級，壩址位于樂山市安谷河段的生姜坡。

安谷水電站220 kV主變壓器(220 MVA)由山東泰開變壓器有限公司生產；機電安裝由水電五局機電安裝分局施工完成。在主變投運過程中，發現變壓器本體外殼鐘罩上下連接處接地電流偏大。當主變額定負荷時，實測的主變低壓側上下節油箱連接片處的電流為：1#主變一點最高連接電流達390 A左右，另一點達150 A左右；2#主變一點最高連接電流達350 A左右，另一點達160 A左右；3#主變一點最高連接電流達到260 A左右，另一點達到240 A左右。主變鐘罩電流過大，可能造成主變緊固件、箱體等發熱、松動、絕緣老化等安全隱患。根據安谷水電站主變壓器油箱連接片處測得的電流數值，廠家會同現場安裝單位對變壓器在生產及安裝過程中所采取的措施進行了分析。安谷水電站變壓器主要技術參數見表1。

2 原因分析

當變壓器中一個繞組與電源接通后，就會在鐵心中產生磁通。鐵心中由勵磁電壓產生的磁通稱為主磁通；當變壓器中流過負載電流時，就會在繞組周圍產生磁通。繞組中由負載電流產生的磁通稱為漏磁通，漏磁通的大小取決于負載電流；主磁通與漏磁通均形成封閉回路，都是向量，但不在同一相位上。主磁通在閉合磁路的鐵心中流通，而漏磁通的磁路十分復雜，有的在繞組所占的部分空間閉合；有的則經過繞組端部空間進入壓板后再回到繞組所占空間后閉合；有的則進入油箱后閉合。

表1 安谷水電站變壓器主要技術參數表

此外，變壓器內部的大電流引線也會產生漏磁通。因此，變壓器負載運行時，繞組和引線的漏磁通始終存在。油箱壁局部位置受漏磁通的影響會在局部位置產生環流并通過上下節油箱連接片形成電流回路。

繞組的漏磁通(Φσ)等于繞組的磁動勢乘以相應的漏磁導，即：

Φσ=N·i·Λσ

式中Λσ為漏磁路的磁導；N為繞組匝數；i為負載電流。

由于繞組匝數及磁導均為定值，因此漏磁通的大小取決于負載電流。對于小容量變壓器，由于其負載電流小，漏磁通對變壓器的影響亦較小；隨著變壓器容量的增大，其負載電流亦隨之增大，漏磁通對變壓器的影響將比較明顯。

3 降低變壓器漏磁所采取的措施

針對安谷水電站變壓器電壓等級高、容量大且短路阻抗高的特點，變壓器設計時著重加大了控制漏磁方面的工作，綜合采取多種措施以降低變壓器的漏磁。例如，合理調整高低壓繞組的安匝分布，保證高低壓繞組的安匝平衡；在變壓器內部也采取了有效措施以減小部分漏磁通對油箱壁的影響。具體措施如下：

(1)在變壓器內部結構設計時，合理安排低壓側引線走形，盡量避免引線漏磁通與繞組漏磁通疊加，并在A、C相首尾相接的引線區域(該區域受引線漏磁通較顯著)油箱壁采用低磁鋼板(圖1)。

(2)根據變壓器高低壓側油箱受漏磁通影響的區域，在變壓器油箱內壁上合理布置磁屏蔽，使漏磁通盡量少地經過油箱壁(圖2)。

圖1 變壓器外罩油箱低磁鋼板布置圖

圖2 變壓器漏磁通示意圖

(3)對于變壓器外部方面，在上下節油箱的高低壓側均布置2處連接片(常規變壓器高低壓側均為1處連接片)，并采用銅排進行連接，以保證油箱局部位置受漏磁通影響形成的電流，通過連接片構成回路(圖3)。

4 電流值偏大的原因分析

變壓器在運行過程中不可避免地會出現漏磁，在油箱局部位置產生環流。對于鐘罩式油箱，油箱的連接片處普遍存在電流。隨著變壓器容量的增加，連接片處的電流亦會隨之增大。由于大多數電站沒有測量過油箱連接片的電流，根據生產廠家多年維修維護變壓器的經驗，對于容量在180～240 MVA的三繞組變壓器，油箱連接片處的電流值在400～600 A左右。現場人員反饋的低壓側油箱連接片的電流值對應于該變壓器的容量、短路阻抗及低壓側額定電流值來說，變壓器在漏磁方面得到了有效的控制，油箱連接片的電流值在正常范圍內。

油箱連接片上的電流是由于局部油箱壁受漏磁通的影響產生的，為局部環流現象，因而不會出現主變鐘罩過熱的問題；而且該位置的溫度亦可使用紅外測溫裝置進行測量，溫升不超過80 K絕對不會對變壓器內部絕緣造成影響。

5 減少變壓器油箱外罩接地電流采用的方法

在變壓器上下節油箱連接螺栓處安裝小連接銅排，以增加上下節油箱的連接點(圖4)。

圖3 原變壓器外部上下鐘罩連接片示意圖

圖4 增加連接片后的示意圖

6 結 語

筆者對安谷水電站變壓器油箱外罩接地電流偏大的原因進行了分析，提出了具體的解決方案并予以實施，效果較好。