變壓器溫度異常的分析及應對措施

張松銘

（國家能源集團準能矸石發電公司，內蒙古 鄂爾多斯 010300）

目前，電力系統普遍采用油浸式電力變壓器，其絕緣介質的老化是由于電力變壓器在運行過程中受電能、鐵損、銅損等問題，導致電力變壓器的各個部位出現溫度變化的情況，溫度過高會嚴重影響變壓器的正常運行及使用壽命。為此有關人員應當在一定范圍內有效控制調整變壓器的穩定安全運行，這樣才可以確保電力變壓器的平穩供電及延長使用壽命。

一、變壓器過熱故障對變壓器的危害

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

溫升過高過快對變壓器危害最大的是會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也加速氧化作用的速度。氧化會使油色變深、渾濁、酸度增加導致絕緣性能變壞，出現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，因此加強冷卻、降低溫升會延長變壓器使用壽命。

二、變壓器過熱故障分析

變壓器運行過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化為熱量，這些損耗形成的熱量會在變壓器的繞組、鐵芯和外殼上集聚，使繞組、鐵芯及周圍介質的溫度升高，這些熱量會通過變壓器外殼、變壓器油箱及冷卻裝置向周圍環境以傳導、輻射等方式擴散到周圍環境，當各部分產生的熱和散出去的熱平衡時，變壓器發熱與散熱就達到平衡狀態，變壓器的溫度就會根據運行情況保持一定的數值不會繼續上升；如果無法平衡就會使變壓器及構件過熱，這時變壓器各部件的溫度會超過規定值。鐵損（磁滯損耗和渦流損耗）是基本不變的損耗，和變壓器結構有關，所以在運行中無法減少或消除；而銅損（線損）隨負荷變化而變化，因此預防各種損耗帶來的溫升很重要。變壓器進出風口是變壓器運行中空氣對流的通道，一旦阻塞或嚴重集塵，熱量不能及時向周圍空氣散熱，導致變壓器運行中溫度升高。環境溫度升高以及環境條件限制、變壓器過負荷長時間運行也會導致變壓器運行中溫度升高。溫度指示裝置故障雖然不常見，但是也是有可能發生的一種情況。

三、變壓器過熱故障的分類

1.內部過熱故障：主要發生在繞組、匝間、鐵芯、油箱、有載分接開關等部件上。2.外部過熱故障：主要發生在套管、冷卻裝置和其他外部組件上及周圍環境導致散熱條件惡劣等。3.按變壓器過熱故障性質分：主要有以發熱異常為主的發熱型過熱故障和以散熱異常為主的散熱型過熱故障。

四、內部過熱故障原因分析

變壓器運行時會在各鐵芯、繞組、有載分接開關、匝間等部件之間產生不均勻的電場，而處在該電場中的鐵芯、繞組等金屬構件因其所處位置的不同，所形成的懸浮電位會不相等，當兩點間的懸浮電位差增大到擊穿其間絕緣時，便會產生火花放電，使變壓器油分解，該故障如果得不到及時處理，就會使變壓器絕緣損壞。為了避免事故發生，會對變壓器鐵芯等構件實施可靠接地。當鐵芯一點接地時，能保證鐵芯整體均為零電位，但由于特殊情況使鐵芯兩點或多點接地時，在接地點之間就會構成閉合回路，導致鐵芯兩點或多點接地，回路中產生電流或環流，從而導致局部過熱，致使油質變壞絕緣減弱或損壞對變壓器造成危害。

鐵芯多點接地的原因：1.變壓器內存在導電懸浮物，在電磁場的作用下形成導電橋，使鐵芯與底部短接。2.制造或大修時，選用的硅鋼片質量有問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脫落。3.鐵芯加工工藝不合理。如毛刺超標，剪切中放的不平，夾有細小的金屬顆粒或硬質非金屬微粒，將疊片壓出一個個小坑，另一面則成小凸點，疊裝后也將破壞絕緣層造成匝間短路。4.運行維護不當。變壓器長期超銘牌容量運行使片間絕緣老化;平時巡視和檢測不夠，鐵芯局部過熱嚴重，硅鋼疊片間絕緣遭破壞造成多點接地。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，造成鐵芯多點接地。

繞組過熱故障原因：1.繞組與匝間在長期運行中會自然出現絕緣老化、損壞，這會使匝間出現一個閉合的短路環流，形成匝間短路，短路環流產生的高熱量使變壓器溫度升高，導致變壓器發生燒損事故。2.有統包的絕緣換位導線制變壓器由于其繞組制造工藝不成熟，因此在長時間運行中會逐漸出現統包絕緣鼓包現象，導致段間油道堵塞和油流不暢，這樣會使匝間得不到及時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致燒損事故。

分接開關過熱故障原因：對于調壓比較頻繁、負荷電流較大的調壓變壓器而言，在其進行頻繁調壓時，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，導致觸頭熱量積聚而發熱，而發熱又反過來加劇了觸頭的氧化和腐蝕，如此惡性循環，最終必然會導致變壓器損壞事故。

五、外部過熱故障原因分析

（一）冷卻循環系統異常引起的過熱

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

（二）散熱條件惡劣引起過熱

如果電力變壓器在高溫環境下長時間運行或者室內通風不良、熱源、變壓器之間的散熱距離不足，并且很難將產生的熱量擴散到周圍環境，將導致變壓器溫度聚集并且會越來越高，形成惡性循環，導致電力變壓器跳閘或損壞。

（三）變壓器的進出風口阻塞或積塵嚴重

變壓器進出風口是變壓器運行中空氣對流的通道，一旦阻塞或嚴重集塵，變壓器的發熱條件沒變而散熱性能下降，不能及時向周圍空氣散熱，導致變壓器運行中溫度升高。

六、預防措施

針對不同的過熱原因可以采取相應的應對措施：1.對于繞組結構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構。2.對于鐵芯等部件故障，各部件要可靠接地，保證變壓器正常運行，及時保養維護以免絕緣損壞，選用制作材料時要選質量合格產品。3.對于分接頭故障，分接開關要正確連接，螺帽緊固，防止松動導致的發熱。同時應盡量減少分接開關操作次數。4.對于冷卻器管道堵塞引起的過熱故障，應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；冷卻系統要有兩個可靠的電源，配有自動切換裝置，并定期測試其可靠性。5.加強變壓器全過程監管，嚴格按規程及技術參數運行，避免過負荷而導致的過熱事故發生。6.變壓器盡量安裝在通風的寬敞的場合，密閉的空間不利于熱量擴散。7.定期開展電力變壓器紅外測溫工作，電力變壓器紅外測溫是對變壓器各部位的紅外輻射進行測量，確定其表面溫度的高低，通過溫度分析判斷異常現象。8.定期對變壓器油進行檢測，及時發現油質變化情況，掌握運行中變壓器油的性能保證油的品質，發現故障及時采取應對措施。9.加強對變壓器呼吸器硅膠的檢測，如果硅膠由藍色變成淡紅色，表明吸附劑已經受潮，必須更換和干燥。

結束語：電力變壓器運行中表現的溫度異常，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生，嚴重危及變壓器安全穩定運行。因此變壓器設計制造部門、安裝施工、使用部門以及運行維護部門都要采取有效措施，任何環節疏忽都會影響變壓器的可靠和穩定性，各個環節的規范對變壓器過熱故障防范起著決定性作用。因此加強管理，采取有效措施，以預防變壓器過熱故障的發生。變壓器運行中溫度異常原因多樣復雜有時候會幾種故障同時出現，因此必須引起從業人員高度重視，有關人員需要充分了解和熟悉到每臺電力變壓器的各種參數及實際運行情況，發現問題結合自身的經驗做出及時處理。