干式變壓器過熱原因分析及故障診斷

干式變壓器過熱故障是一種常見的多發(fā)故障，嚴重威脅干式變壓器的安全運行，因此引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

干式變壓器過熱的原因

(1)繞組過熱

近十年來，為了降低干式變壓器的損耗，各種制造商采用全包絕緣換位導線纏繞干式變壓器繞組。由于內(nèi)前期尚未完全掌握換位導線的生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過十年的運行，換位導線干式變壓器已經(jīng)經(jīng)歷了全方位的絕緣擴展。截面間油路堵塞，油流不暢，匝間絕緣冷卻不充分，使其嚴重老化，產(chǎn)生糊料和脆性。在長期電磁振動下，絕緣脫落，局部銅外露，形成匝間(區(qū)間)短路，導致干式變壓器燒毀事故。比如東北電網(wǎng)某240MVA升壓干式變壓器，正常運行負荷率在90%左右，上油溫一般不超過70。從1988年開始，對干式變壓器進行糠醛分析，發(fā)現(xiàn)絕緣老化。跑油色譜分析表明，CO和CO2的絕對值和增長率都比較高。1992年6月，正常運行時，主變壓器輕、重瓦斯保護投入運行，防爆缸噴油，高壓繞組吊出。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生在A相低壓繞組3 ~ 4段較外側(cè)的一組換位導線上，有幾根燒毀。經(jīng)進一步檢查，發(fā)現(xiàn)低壓繞組上下兩端有燒痕和銅外露。導體段之間的絕緣紙已經(jīng)燒壞，6 ~ 8段絕緣為深紅色。單半螺旋繞組半螺旋處的1.5mm油道已經(jīng)完全堵塞，4.5mm油道只能插入1.4mm紙板。

此外，卷繞材料本身質(zhì)量差也會導致過熱。例如，某局1994年安裝并投入運行一臺SF7-8000/35干式變壓器后，發(fā)現(xiàn)在與5600kVA干式變壓器相同的負荷下，干式變壓器的溫度比5600kVA干式變壓器高10左右，當環(huán)境溫度高于5時，無論負荷大小(較大負荷4500kW)和風機如何，只應投入運行干式變壓器掛蓋后發(fā)現(xiàn)B相低壓側(cè)繞組1、4餅明顯過熱，絕緣紙已變成深棕色。拆裝檢查后發(fā)現(xiàn)匝間有小毛刺和漏銅點，但匝間未完全短路，故故障電流不大，油溫上升緩慢。

分接開關(guān)動靜觸頭接觸不良

在有載調(diào)壓的干式變壓器中，特別是調(diào)壓頻繁、負載電流大的干式變壓器，在頻繁轉(zhuǎn)換過程中會造成機械磨損、電氣腐蝕和觸頭間的接觸污染，電流的熱效應會削弱彈簧的彈性，從而降低動、靜觸頭間的接觸壓力。當接觸壓力降低時，觸點之間的接觸電阻會增加，這將導致觸點之間的熱值增加。由于受熱，接觸面上的氧化腐蝕和機械變形會加速，形成惡性循環(huán)。如果不及時處理，干式變壓器經(jīng)常會損壞。如某化工廠800OkVA有載整流干式變壓器，忽略了有載分接開關(guān)粗調(diào)部分的接觸問題，導致接觸電阻增大，發(fā)熱，逐漸導致動、靜觸頭之間金屬熔化蒸發(fā)，環(huán)氧樹脂蠟絕緣支架碳化，較后調(diào)壓過程中起弧造成相間短路，干式變壓器爆炸起火，造成干式變壓器損壞事故。

在空載調(diào)壓的干式變壓器中 #p#分頁標題#e#

此類故障較多，約占1989-1993年東北電網(wǎng)故障總數(shù)的10%。這些故障大多發(fā)生在66kV套管上。一方面，66kV側(cè)的電流較大，另一方面，大多數(shù)66kV引線不會直接沿套管方向進入導管。因此，沒有任何絕緣的導線接觸導管，導致分流和熱故障。原因如下：引線電纜外表面半折的白布帶在制造過程中經(jīng)過工藝和引線組件的傳遞后不緊不全。有的廠家甚至根本不想要這一層白布帶。對于較長的導線，在組裝時，如果裸銅絞線在電纜受壓后緊靠套管銅管內(nèi)壁，則形成閉合回路。當電流通過導線時，導線周圍會產(chǎn)生磁場和磁通量。導線的交流電產(chǎn)生交變磁通量，在這個電路中感應出電勢。由于大容量干式變壓器各相電流很大，相應引線周圍的磁通量和感應電勢也比較大。閉環(huán)，因為路徑短，導線截面大，也就是電阻小，流過環(huán)路的電流大。

相對來說，裸露電纜與回路中銅管的局部接觸電阻比較大，大回路電流通過時會發(fā)熱。從故障實例可以看出，銅管熔成凹點，說明熱點溫度已經(jīng)達到l000以上。

引線連接器過熱

引線連接器(軍用帽)過熱也是一種多重故障。如東北電網(wǎng)某局主變壓器總烴455.9 l/l，B-fast總烴4.23 L/L.吊檢發(fā)現(xiàn)66kV A相外殼引線頭過熱，焊料流出滴落在夾具和壓機上；再比如，主變壓器的B相套管的頭部是熱的。檢查后發(fā)現(xiàn)軍帽螺絲扣配合不好，螺絲扣燒壞了5 ~ 6個扣子，導致過熱。

導線斷股

1990年5月，發(fā)現(xiàn)一臺DFL-60000/220單相干式變壓器色譜分析結(jié)果異常，熱點溫度可能高于1000。直到1993年5月檢修干式變壓器時，才發(fā)現(xiàn)中性點套管有兩處燒傷和三處燒傷(共35股，截面240mm2)。原因是在1989年5月大修期間，鉛被更新。

⑷漏磁導致過熱

干式變壓器繞組中的磁通包括主磁通和漏磁通，無論主磁通或漏磁通，可分為軸向分量和徑向分量。軸向分量分布較簡單，沿繞組高度變化較小。徑向分量沿繞組高度分布復雜，由它引起渦流損耗分布很不均勻，且隨干式變壓器的容量變化而變化，不僅隨繞組的軸向高度變化，也隨繞組的徑向尺寸變化。尤其在端部變化大.其較大值出現(xiàn)在端部附近。由于干式變壓器的內(nèi)繞組離鐵芯近，漏磁的徑向值高于外繞組。若干式變壓器繞組為低、中、高排列，則低壓繞組的徑向漏磁高。

在大型干式變壓器中，由于漏磁密度高，所以產(chǎn)生的雜散損耗很大，有時可達數(shù)百千瓦，導致局部過熱現(xiàn)象。例如，某臺SFPS 120000/220型干式變壓器出現(xiàn)的過熱現(xiàn)象就是低壓側(cè)j箱壁漏磁嚴重所致。又如，某 SZL7一6300/35型干式變壓器，由雜散磁通在鐵芯上、下夾件拉桿上的個別部位形成磁密高度集中，產(chǎn)生局部過熱，并導致絕緣油色譜分析結(jié)果異常。#p#分頁標題#e#

⑸冷卻裝置風路堵塞

冷卻裝置風路堵塞引起的過熱現(xiàn)象也時有報導。例如，某臺 OSFPSL 120000/220型干式變壓器，運行11年均正常。1992年8月28日油溫突然上升，由原來的42℃左右增加到90℃左右。與同容量的干式變壓器比較溫升相差很大，但電氣試驗結(jié)果正常。通過對外觀檢查發(fā)現(xiàn)，風冷卻器散熱管的翅片間積滿了灰塵(長期運行從未清洗過)，已將間隙堵死，電風扇的風已無法吹到教熱管上，致使干式變壓器的溫度不斷升高。經(jīng)沖洗后油溫一直在40℃左右。又如，某臺DSFPSL一90000/220型干式變壓器，上層油溫偏高，曾達80～90℃，檢查發(fā)現(xiàn)散熱器風道縫隙被雜物堵塞，影響正常散熱，用高壓水槍沖洗后，油溫降到60℃，恢復正常。

⑹風扇工作不正常

風扇工作不正常主要包括，

①風扇反轉(zhuǎn)

某局的一臺主干式變壓器，由于冷卻系統(tǒng)在檢修時將電源接反，造成風扇反轉(zhuǎn)，使冷卻效果降低，油溫比帶同樣負載的另一臺主干式變壓器高15℃，查明原因糾正后，溫度恢復正常(兩臺主干式變壓器溫度只差1℃)。

②啟動風扇設定值錯誤

某臺SFY7一63000/110型主干式變壓器(法專業(yè))，運行在某牽引變電所。在運行中發(fā)現(xiàn)其CO/CO2=0.68，屬于異常?？扇夹詺怏w總量也屬 注意值 之列，且其增加趨勢已為異常。顯然，主干式變壓器存在早期熱性故障。檢查發(fā)現(xiàn)，啟動風扇的溫度為75℃(在 ASEA圖紙上也是75℃CONTROL)。它不符合鐵道部頒發(fā)的《牽引變電所運行檢修規(guī)程》，規(guī)程第36條規(guī)定：風冷式干式變壓器當其上層油溫超過55℃時應啟動風扇。本臺主干式變壓器為油浸風冷式，由于啟動風扇的設定值錯誤，導致主干式變壓器不能風冷散熱。因而出現(xiàn)熱性故障。

1 來源：北極星電力網(wǎng)