某發(fā)電廠(chǎng)勵(lì)磁變壓器鐵芯過(guò)熱原因分析

陳 浩，于在明，張 璐，唐 紅

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.遼寧電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

經(jīng)驗(yàn)交流

某發(fā)電廠(chǎng)勵(lì)磁變壓器鐵芯過(guò)熱原因分析

陳 浩1，于在明1，張 璐2，唐 紅1

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.遼寧電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110003）

某發(fā)電廠(chǎng)勵(lì)磁變壓器經(jīng)紅外測(cè)溫發(fā)現(xiàn)鐵芯溫度高達(dá)137℃，因此，結(jié)合運(yùn)行情況對(duì)該勵(lì)磁變壓器鐵芯過(guò)熱原因進(jìn)行分析，認(rèn)為繞組燒損后，僅更換繞組，未對(duì)鐵芯絕緣進(jìn)行檢查，鐵芯片間絕緣受損后仍持續(xù)運(yùn)行是導(dǎo)致其過(guò)熱的主要原因，并給出處理意見(jiàn)和對(duì)策。

勵(lì)磁變壓器；紅外測(cè)溫；鐵芯過(guò)熱；片間絕緣

1 異常情況

2015年5月27日19：00，遼寧某發(fā)電廠(chǎng)變電站勵(lì)磁變壓器經(jīng)紅外成像儀測(cè)量鐵芯溫度為137℃，拍攝圖片如圖1所示，該勵(lì)磁變壓器型號(hào)為ZLSC9－6600／20，連接組別為Yd11，阻抗電壓7%，絕緣耐熱等級(jí)為F級(jí)，出廠(chǎng)日期是2011年1月。

圖1 紅外成像儀拍攝鐵芯過(guò)熱溫度

2015年7月7日，該勵(lì)磁變停機(jī)檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變鐵芯下方彎曲變形（如圖2所示），鐵芯表面油漆變色發(fā)白且有部分脫落（如圖3所示），測(cè)試鐵芯對(duì)地絕緣電阻為1 000 MΩ，鐵芯片間電阻為（約10片）0.3 Ω，鐵芯絕緣電阻為2.6 Ω。

圖2 鐵芯下方彎曲變形拍攝圖

圖3 鐵芯表面油漆變色圖

2 異常原因分析

2.1 勵(lì)磁變運(yùn)行情況

2011年11月19日，該發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電機(jī)接地保護(hù)動(dòng)作跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)測(cè)溫元件誤放入高壓側(cè)C相線(xiàn)圈通風(fēng)道內(nèi)，造成高壓側(cè)繞組接地。在勵(lì)磁變檢查過(guò)程中，測(cè)量其低壓側(cè)繞組直流電阻互差值超標(biāo)，低壓側(cè)繞組直流電阻互差為10.1%（線(xiàn)間差別一般不大于三相平均值的2%）［1］，檢查發(fā)現(xiàn)勵(lì)磁變?nèi)鄿y(cè)溫元件均安裝在高壓側(cè)線(xiàn)圈散熱風(fēng)道內(nèi)，安裝位置錯(cuò)誤造成溫控器監(jiān)測(cè)溫度出現(xiàn)偏差，使勵(lì)磁變較高溫度長(zhǎng)期運(yùn)行，高壓側(cè)B相、低壓側(cè)三相繞組固定樹(shù)脂隔板均有不同程度的裂紋，勵(lì)磁變鐵芯存在過(guò)熱現(xiàn)象，隨即對(duì)該勵(lì)磁變繞組進(jìn)行更換。

2.2 原因分析

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鐵芯對(duì)地絕緣電阻為1 000 MΩ，排除了鐵芯多點(diǎn)接地的可能［2］。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鐵芯片間電阻為（約10片）0.3 Ω，鐵芯絕緣電阻為2.6 Ω，數(shù)值明顯偏低，可見(jiàn)鐵芯片間絕緣已受到損害。變壓器鐵芯是由硅鋼片疊裝而成，鐵芯若制成一個(gè)整體，相當(dāng)于一個(gè)面積很大的導(dǎo)體，電路又短，其電阻值小，電流很大。這樣產(chǎn)生了極大的渦流損耗并發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)將造成鐵芯發(fā)熱甚至局部熔化。硅鋼片本身是導(dǎo)電體，在交流磁通的作用下，鐵芯內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生部分熱量，片間涂絕緣漆后，被分割成很多的小截面導(dǎo)體，電阻值變大［3］。因此，涂了絕緣漆的鐵芯，雖存在渦流損耗，但渦流損耗卻降低很多。涂絕緣漆后片間絕緣電阻值一般為幾歐姆到幾十歐姆。

該勵(lì)磁變?cè)l(fā)生過(guò)繞組燒損故障，當(dāng)時(shí)鐵芯已發(fā)熱，對(duì)其繞組進(jìn)行更換，但未更換鐵芯，也未對(duì)鐵芯進(jìn)行相關(guān)測(cè)試試驗(yàn)，上次故障后，鐵芯片間絕緣受到一定程度的損傷，鐵芯在環(huán)境溫度偏高、絕緣受損的情況下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，加劇了片間絕緣損壞，使表面絕緣漆變色脫落，使用紅外成像儀測(cè)溫，其溫度高達(dá)137℃。勵(lì)磁變繞組曾進(jìn)行過(guò)更換，分析認(rèn)為拆裝過(guò)程中鐵芯緊固不到位、鐵芯長(zhǎng)時(shí)間溫度過(guò)高運(yùn)行是導(dǎo)致鐵芯變形的主要原因。

3 處理意見(jiàn)

根據(jù)GB 6450《干式變壓器》對(duì)F級(jí)絕緣的干式變壓器的規(guī)定：“線(xiàn)圈絕緣系統(tǒng)溫度不超過(guò)155℃，最高溫升不大于100 K”、“對(duì)于鐵芯，在任何情況下，不會(huì)出現(xiàn)使鐵芯本身、其他部件或其相鄰材料受到損害的溫度”?？梢?jiàn)，雖然該變壓器鐵芯溫度達(dá)到137℃，仍未超過(guò)允許運(yùn)行的最高溫度，變壓器短期內(nèi)可以運(yùn)行，但若長(zhǎng)期運(yùn)行在該溫度下，將導(dǎo)致絕緣加速損壞，減少變壓器使用壽命。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試鐵芯片間電阻過(guò)低，說(shuō)明變壓器鐵芯硅鋼片片間絕緣受損，但若要確定鐵芯是否受到嚴(yán)重?fù)p壞、能否持續(xù)運(yùn)行，需結(jié)合空載損耗試驗(yàn)驗(yàn)證。空載損耗主要包括鐵芯的磁滯損耗、渦流損耗及空載電流在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生的電阻損耗和絕緣介質(zhì)中產(chǎn)生的損耗［4］。因?yàn)榭蛰d電流很小，空載損耗基本上就是鐵損，測(cè)試空載損耗可在變壓器空載運(yùn)行時(shí)把功率表或電能表接在鐵芯的一側(cè)，表頭測(cè)到的功率就是變壓器的鐵芯損耗（即空載損耗）。磁滯損耗主要取決于硅鋼片的材質(zhì)，而渦流損耗與磁通密度、硅鋼片厚度和電源頻率等有關(guān)［5］。通過(guò)空載試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)變壓器存在以下缺陷：硅鋼片片間絕緣不良；鐵芯極間、片間局部短路燒損；穿芯螺栓、綁扎鋼帶、壓板、上軛鐵等的絕緣部分損壞，形成短路；磁路中硅鋼片松動(dòng)、錯(cuò)位、氣隙太大；鐵芯多點(diǎn)接地；線(xiàn)圈有匝間、層間短路或并聯(lián)支路匝數(shù)不等；誤用高耗劣質(zhì)硅鋼片或設(shè)計(jì)計(jì)算有誤。

針對(duì)該勵(lì)磁變情況，建議采取以下措施。

a.加強(qiáng)巡視，密切關(guān)注鐵芯溫度，觀(guān)察是否有上升趨勢(shì)。

b.增加通風(fēng)措施（空調(diào)、風(fēng)扇等），降低變壓器鐵芯溫度。

c.結(jié)合停電檢修，開(kāi)展空載損耗試驗(yàn)，進(jìn)一步確認(rèn)鐵芯運(yùn)行狀況是否良好。

d.有條件的可更換鐵芯或變壓器，消除設(shè)備隱患。優(yōu)先選用節(jié)能、渦流損耗小的鐵芯材料。

參考文獻(xiàn)：

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［2］周明席.變壓器鐵芯接地故障的分析與處理［J］.江蘇電機(jī)工程，2003，22（6）：8－10.

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［4］海 龍，涂明濤，劉 鵬.一起變壓器突發(fā)過(guò)熱故障的發(fā)現(xiàn)、查找及消除［J］.變電設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)與應(yīng)用，2009，18（10）：18－20.

［5］臧 狀.變壓器鐵芯振動(dòng)特性分析與研究［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（7）：1－6.

Reason Analysis on Iron Core Overheat of Excitation Transformer in a Given Power

CHEN Hao1，YU Zai?ming1，ZHANG Lu2，TANG Hong1
（1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China；2.Liaoning Electric Power Construction Supervision Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110003，China）

The core temperature of excitation transformer is up to 137℃by infrared temperature－measuring in given power plant.This paper analyzes the reason of iron core overheating.After winding burning fault，core insulation should be checked，instead of replacing just winding.The main reason is that excitation transformer operates continually after insulation damaged between plates.This paper gives some treatment suggestions and countermeasures.

Excitation transformer；Infrared temperature measurement；Iron core overheating；Insulation between plates

TM546.1

A

1004－7913（2016）03－0011－02

陳 浩（1987—），男，碩士，工程師，從事變壓器技術(shù)管理和科研工作。

2016－01－10）