10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高原因分析及改進(jìn)措施

何志平（國(guó)家新聞出版廣電總局916臺(tái)，青海　格爾木　816099）

10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高原因分析及改進(jìn)措施

何志平
（國(guó)家新聞出版廣電總局916臺(tái)，青海格爾木816099）

本文對(duì)10kV干式整流變壓器低壓接線端子溫度過高的原因進(jìn)行了分析，并提出了改進(jìn)措施。

干式整流變壓器低壓側(cè)接線端子；溫度過高；原因分析；改進(jìn)措施

1　前言

變壓器在發(fā)電端用來升高電壓減小電流，以降低輸電線路上的電能損耗；在用電端用它降低電壓，為了滿足用電設(shè)備的用電需求。在電臺(tái)變電器是供電的核心設(shè)備之一，其穩(wěn)定、可靠運(yùn)行將對(duì)電臺(tái)安全播音起到非常重要的作用。然而，由于設(shè)計(jì)、制造技術(shù)、施工工藝以及運(yùn)行維護(hù)水平的限制，變壓器的故障還是時(shí)有發(fā)生，大大影響電臺(tái)的安全播音。

2　DX-1000大功率中波發(fā)射機(jī)供電用的10kV干式整流變壓器低壓側(cè)接線端子過熱故障現(xiàn)象

給DX-1000大功率中波發(fā)射機(jī)提供電源的整流變壓器有六臺(tái)，均為節(jié)能性、免維護(hù)干式變壓器，型號(hào)為ZSG10-500/10，容量為500kVA，高壓側(cè)額定電壓為10kV，低壓側(cè)額定電壓為197V，低壓側(cè)額定電流為1215.5A。變壓器至發(fā)射機(jī)整流電源柜用兩根截面積為300mm2低壓特種銅芯電纜線輸送電能，電纜線由電纜橋架敷設(shè)，電纜截面等均符合規(guī)范要求，電纜與變壓器接線端子用型號(hào)為AL9CU的線鼻子（如圖1所示）連接，此線鼻子靠?jī)?nèi)外兩部分的扭矩產(chǎn)生壓力接觸。安裝時(shí)壓力很大、連接較牢固，安裝初始運(yùn)行較穩(wěn)定。

3　10kV干式整流變壓器低壓側(cè)接線端子過熱故障原因分析

根據(jù)發(fā)射機(jī)運(yùn)行記錄表查得，發(fā)射機(jī)高功率時(shí)變壓器低壓側(cè)單相電流為800A左右，實(shí)際流過單根銅單芯電纜的最大負(fù)荷電流約為400A。根據(jù)電力規(guī)程查得電纜額定載流量300mm2的銅芯電纜線額定載流量為858A，完全滿足規(guī)范要求，電纜不可能出現(xiàn)過載發(fā)熱的現(xiàn)象。由P=I2R可知，導(dǎo)體的電阻增加，消耗的功率也增加，故障原因可能為變壓器低壓側(cè)接線端子與低壓電纜連接處的接觸電阻增大引起的。停電后用接觸電阻測(cè)試議測(cè)變壓器低壓側(cè)接線端子與低壓電纜連接處接觸電阻，結(jié)果溫度過高的接線端子接觸電阻為7mΩ，接觸電阻偏大，測(cè)得正常的接線端子接觸電阻為1.5μΩ，接觸電阻較小。仔細(xì)檢查溫度過高的接線端子時(shí)發(fā)現(xiàn)低壓電纜與線鼻子之間的連接有松動(dòng)、接觸壓力減小的現(xiàn)象。判斷為發(fā)熱是接觸電阻增大引起的。進(jìn)一步分析連接松動(dòng)的原因，發(fā)現(xiàn)此線鼻子是鋁材料，而電纜則是銅材料。鋁導(dǎo)線在空氣中極易氧化而形成氧化鋁，再加上此連接是在變壓器低壓側(cè)，變壓器在高功率時(shí)溫度在80℃左右，變壓器低壓接線端子與電纜連接處溫度也在75℃左右，這會(huì)時(shí)鋁材進(jìn)一步氧化，盡管氧化鋁的氧化層很薄，只有3μm～6μm，但是它的電阻值很高，在連接處的接觸電阻會(huì)大大增加，這會(huì)使連接部位發(fā)熱增加。又由于此變壓器給大功率中波發(fā)射機(jī)供電，大功率中波發(fā)射機(jī)白天低功率、晚上高功率。一天中運(yùn)行功率有很大的變化，這就導(dǎo)致通過此電纜的電流變化較大，發(fā)熱變化也較大，發(fā)熱導(dǎo)致電纜及線鼻子也會(huì)隨溫度熱脹冷縮。銅的膨脹系數(shù)為17×10-6/℃，鋁的膨脹系數(shù)24×10-6/℃比銅大約40%，由于鋁膨脹比銅大，因此連接處會(huì)隨溫度的變化而松動(dòng)，松動(dòng)會(huì)導(dǎo)致接觸電阻的增加，接觸電阻增加又會(huì)使連接處溫度進(jìn)一步升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)，最后導(dǎo)致連接處溫度過高的現(xiàn)象。再者，導(dǎo)線發(fā)熱時(shí)會(huì)使銅導(dǎo)線受到擠壓，而在冷卻后不能完全復(fù)原。這樣，經(jīng)過多次反復(fù)之后使連接處松動(dòng)，造成接觸不良使接觸電阻增加。同時(shí)，由于連接處的松動(dòng)，則出現(xiàn)縫隙而進(jìn)入空氣，導(dǎo)致鋁導(dǎo)線氧化，正因?yàn)橛幸陨蠋讉€(gè)方面的原因，所以銅、鋁導(dǎo)線在室外或潮濕環(huán)境下一般不允許直接連接。在干燥的室內(nèi)或無爆炸危險(xiǎn)和強(qiáng)烈震動(dòng)的場(chǎng)所，銅、鋁導(dǎo)線小面積的直接連接是允許的，但是當(dāng)剝開鋁導(dǎo)線后要及時(shí)涂上導(dǎo)電膏，銅導(dǎo)線要鍍錫也需涂上導(dǎo)電膏，然后兩者緊密纏繞并用橡皮膠布緊密包好，最后用普通膠布再包上一層。

4　10kV干式整流變壓器低壓側(cè)接線端子過熱的危害

10kV干式變壓器低壓側(cè)接線端子過熱，熱量迅速的傳導(dǎo)到變壓器的低壓繞組，導(dǎo)致整個(gè)變壓器的溫度增加，加劇變壓器的老化會(huì)速度；10kV干式變壓器低壓側(cè)接線端子過熱使變壓器低壓側(cè)局部溫度升高導(dǎo)到絕緣老化，有可能發(fā)生單相接地等故障的發(fā)生。更有可能發(fā)生變壓器單相絕緣距離發(fā)生變化，或固體絕緣受到損傷，導(dǎo)致局部放電現(xiàn)象的發(fā)生。當(dāng)遇到過電壓作用時(shí)，繞組便有可能發(fā)生餅間或匝間短路導(dǎo)致變壓器絕緣擊穿事故?；蛘咴谡＿\(yùn)行電壓下，因局部放電的長(zhǎng)期作用，絕緣損傷部位逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故。10kV干式變壓器低壓接線端子出現(xiàn)過熱導(dǎo)致絕緣性能下降后，很容易發(fā)生變壓器在出口處發(fā)生短路事故，短路時(shí)的電動(dòng)力和機(jī)械力的作用，使繞組的尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化，產(chǎn)生繞組變形。繞組變形包括軸向和徑向尺寸的變化，器身位移，繞組扭曲、鼓包和匝間短路等。變壓器統(tǒng)組變形后，有的會(huì)立即發(fā)生損壞事故，更多的則是仍能繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短取決于變形的嚴(yán)重程度和部部位。顯然，這種變壓器是帶“病”運(yùn)行，具有嚴(yán)重的故障隱患。

5　改進(jìn)措施

針對(duì)以上的發(fā)熱原因，采取了以下措施。將低壓電纜接線用的鋁線鼻子改用銅質(zhì)的設(shè)備線夾如圖2所示。此設(shè)備線夾適用于戶內(nèi)配電裝置中電氣設(shè)備與各種電線、電纜的過渡連接。其用六個(gè)螺絲將電纜壓緊，螺母配彈簧墊片，可使調(diào)節(jié)熱脹冷縮帶來的電纜與線夾之間保持一定的壓力，確?？煽拷佑|。安裝簡(jiǎn)單，便于施工?？纱蟠罂s短施工時(shí)間，無需任何專用工具，安裝方便。選用設(shè)備線夾與電纜一致的銅材料，這會(huì)使電纜線等發(fā)熱時(shí)的膨脹系數(shù)一致，避免了接線松動(dòng)，接觸電阻增加導(dǎo)致發(fā)熱的現(xiàn)象。線夾的安裝質(zhì)量易于保證，用肉眼即可進(jìn)行檢驗(yàn)，不需專門訓(xùn)練。另外，對(duì)銅質(zhì)的設(shè)備線夾還進(jìn)行了搪錫處理，目的是防止接頭處銅氧化，還可以使設(shè)備線夾與電纜線接觸均勻，減小接觸電阻。

結(jié)語

電氣安裝接線時(shí)選用優(yōu)質(zhì)材料的設(shè)備線夾，設(shè)備線夾選用與電纜一致的銅材料，保證線夾具有較強(qiáng)的抗電化學(xué)腐蝕的能力，也避免了兩種不同的材料壓接在一起熱膨脹時(shí)，膨脹系數(shù)不一致導(dǎo)致接觸電阻增大引起接線端子過熱的現(xiàn)象，確保變壓器的安全運(yùn)行。

[1]李臻，孫白，何東平.10kV干式自愈電容器故障分析及改進(jìn)措施[J].高電壓技術(shù)，2005，31（12）：82-83.

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