220 kV主變壓器發(fā)熱異常的原因分析及處理

于 強,王天正,王建偉

（1.國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司，山西晉中 030600；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

220 kV主變壓器發(fā)熱異常的原因分析及處理

于 強1,王天正2,王建偉1

（1.國網(wǎng)山西省電力公司晉中供電公司，山西晉中 030600；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

針對某220 k V主變壓器異常發(fā)熱情況，進行了紅外熱像圖譜測試、油色譜分析、吊罩觀檢檢測等深入排查缺陷，開展技術(shù)分析，對該變壓器關(guān)鍵參數(shù)與相關(guān)變壓器國家標準進行了對照研究，發(fā)現(xiàn)該變壓器負載損耗、空載損耗均超過國家標準，分析出了該變壓器發(fā)熱異常的根本原因。提出了嚴格變壓器工藝監(jiān)造的措施，增加變壓器出廠溫升試驗的建議，杜絕不合格變壓器進入輸變電網(wǎng)。

220 k V；變壓器；發(fā)熱

0 引言

大型電力變壓器系是電網(wǎng)中最重要的設(shè)備，變壓器異常發(fā)熱會嚴重限制變壓器荷載，削弱變壓器抗短路能力，增加變壓器故障率，增加損耗，造成變壓器材料老化，壽命縮短，運行維護成本增加。因此，通過分析某變壓器運行異常的特殊案例，找出變壓器運行異常的原因，提出相關(guān)的防范措施。

1 某臺220 kV變壓器異常發(fā)熱情況介紹

某220 kV主變壓器，型號為SFPS7-120000/ 220，西安電爐變壓器廠1990年生產(chǎn)，1991年投入運行。2004年5月進行了大修，在交接試驗和歷年的高壓預(yù)防性試驗中未發(fā)現(xiàn)異常。該主變壓器長期輕載運行到2005年，負荷一直小于30 000 kW。2005年負荷開始增加，2006年負荷最多高峰時能達到70 000 kW，從此絕緣油氣象相色譜中乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳逐步增長增加，變壓器油色譜分析結(jié)果認為負荷增大時，變壓器油中產(chǎn)生過熱特征氣體，懷疑內(nèi)部存在異常發(fā)熱缺陷。

2 某臺220 kV變壓器油色譜試驗數(shù)據(jù)異常

從該變壓器絕緣油幾年來色譜試驗數(shù)據(jù)入手，分析變壓器異常發(fā)熱的起始時間段。

2.1 絕緣油色譜試驗數(shù)據(jù)分析

2003年6月—2006年7月某220 kV變壓器油色譜試驗數(shù)據(jù)見表1。

從色譜數(shù)據(jù)可以看出：2003年到2006年3 a時間內(nèi)，2005年以前該變壓器油色譜數(shù)據(jù)基本正常，從2005年開始，變壓器油中C2H4、CO、CO2增長顯著。C2H2、H2無增長。

絕緣油在500～800℃左右時分解的烴類氣體主要成分為乙烯C2H4。由于絕緣油中烴類氣體主要成分為乙烯，所以說，過熱點溫度應(yīng)為600～800℃。乙炔C2H2為絕緣油在800℃以上時分解的產(chǎn)物，由于絕緣油特征氣體中幾乎無C2H2，所以過熱點溫度應(yīng)低于800℃。變壓器內(nèi)部固體絕緣在高溫局部過 熱的情況下，將會分解產(chǎn)生CO和CO2[1]。

表1 某220 kV變壓器油色譜試驗記錄情況 μL/L

2.2 變壓器油色譜數(shù)據(jù)3比值法分析

表2為根據(jù)表1中2006年7月1日試驗數(shù)據(jù)的3比值結(jié)果。

表2 根據(jù)表1中2006年7月1日試驗數(shù)據(jù)的3比值結(jié)果

從3比值數(shù)據(jù)看，該主變壓器存在700℃左右的高溫過熱[1]。

可能存在的情況：有渦流引起局部過熱；鐵芯漏磁，局部短路；層間絕緣不良；繞組過細，電阻偏大或焊接不良電阻異常致熱。

由于高壓直流電阻試驗三相平衡，所以分接開關(guān)接觸不良，引線夾件螺絲松動可排除。

3 查找發(fā)熱點

3.1 紅外熱像圖譜測試沒有發(fā)現(xiàn)主變異常發(fā)熱

紅外熱像圖譜測試主變壓器外觀無異常，分析主變壓器發(fā)熱在內(nèi)部。該主變壓器系強油循環(huán)風(fēng)冷大型變壓器，變壓器變鐵芯或繞組內(nèi)部發(fā)熱時，紅外熱像圖譜測試難以發(fā)現(xiàn)。

3.2 現(xiàn)場吊罩檢查未發(fā)現(xiàn)異常

現(xiàn)場吊罩會同變壓器生產(chǎn)廠家檢查未發(fā)現(xiàn)異?！，F(xiàn)場不具備大型變壓器解體檢查條件，故未解體檢查。

3.3 變壓器異常發(fā)熱與其負荷有關(guān)

改變運行方式，從2006年7月15日開始，白家莊1號主變壓器110 kV側(cè)負荷轉(zhuǎn)移到其他變電站，該主變壓器臨時不帶110 kV負荷，35 kV側(cè)一如平常只帶20 000～30 000 kVA負荷，直至7 月22日。

表3 某220 kV變壓器油色譜試驗記錄 μL/L

2006年7月1日至7月22日由變壓器油色譜數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢看，7月1日至7月14日增長明顯，而從7月14日至7月22日數(shù)據(jù)幾乎未增長，在7月14日至7月22日這一段時間內(nèi)，110 kV側(cè)未帶負荷，無負荷電流，其他運行工況不變。由此分析認為，過熱故障應(yīng)存在于110 kV繞組側(cè)。而110 kV側(cè)絕緣試驗正常。分析該變壓器110 kV側(cè)可能有發(fā)熱缺陷，如電阻發(fā)熱異常，油道不暢，散熱不良等缺陷，在變壓器帶小負載時，因電流小，發(fā)熱少，發(fā)熱散熱容易平衡，故異常發(fā)熱不顯現(xiàn)。

4 變壓器發(fā)熱異常的根本原因分析

對該變壓器關(guān)鍵參數(shù)與GB/T6451—2008《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》進行了對照研究，發(fā)現(xiàn)負載損耗、空載損耗均超過國家標準，分析出了該變壓器發(fā)熱異常的根本原因。

該主變壓器型號SFPS7-120000/220，其銘牌空載損耗為94 kW，負載損耗為451.8 kW。銘牌負載損耗超過GB/T6451—2008《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》該型號變壓器標準288 kW的約163.8 kW。多出標準的163.8kW多余損耗發(fā)熱加劇了變壓器內(nèi)部溫升，加劇了變壓器油和內(nèi)部絕緣材料的老化、劣化分解。

該主變壓器真實的負載損耗實際比銘牌標示的負載損耗451.8 kW還大，有做假之嫌。論證如下：該主變壓器75℃時：高壓側(cè) (220 kV繞組側(cè)）直流電阻為0.757 66Ω，中壓側(cè)（110 kV繞組側(cè)）直流電阻為0.179 451Ω，高壓側(cè)額定電流為314.92 A，中壓側(cè)額定電流為602.45 A，故高中壓側(cè)的75℃時電阻損耗為，其中PR為換算到75℃時的變壓器高中壓兩側(cè)繞組電阻損耗；R1、R2分別為換算到75℃時高壓側(cè)、中壓側(cè)繞組直流電阻值；I1N、I2N變壓器高壓側(cè)、中壓側(cè)繞組額定電流。變壓器75℃時額定電阻損耗加上附加損耗為額定負載損耗。而大型油浸變壓器附加損耗數(shù)值上接近于空載損耗（通過對多臺大型油浸變壓器統(tǒng)計分析，附加損耗與空載損耗差值不超過5%）。所以近似計算出的負載損耗可用損耗可用PJ=PR+P0±5%P0計算，其中P0為銘牌的空載損耗94 kW。計算負載損耗達到510～520 kW，計算出的負載損耗遠大于銘牌負載損耗451.8 kW達到58～68 kW左右。

該主變壓器負載損耗超標。該主變壓器型號SFPS7-120000/220，其銘牌空載損耗為94 kW，銘牌空載損耗超過GB/T6451—2008《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》該型號變壓器標準56 kW[2]約38 kW。

由于該主變壓器投入運行以來到2004年負載一直很小，負載一直不足30 000 kW。所以，主變壓器容量設(shè)計不足未體現(xiàn)出來，從2005年開始，該主變壓器負載逐步增大，所以發(fā)熱異常顯現(xiàn)。

5 采取的措施

a)該變壓器只允許輕載運行，負荷不允許超過60 000 kVA。

b)增容擴建1臺120 000 kVA或以上變壓器，分擔(dān)該主變壓器負荷。

c)有條件時更換主變壓器，因主變壓器不符合國標要求，屬高能耗變壓器，經(jīng)過多年運行，變壓器內(nèi)部絕緣材料已嚴重老化、劣化。抗短路能力不足，容易故障損壞。

d)嚴格變壓器工藝監(jiān)造，增加變壓器出廠溫升試驗，杜絕不合格變壓器進入輸變電網(wǎng)。

e)嚴格變壓器出廠試驗，嚴格防止空載、負載損耗超標的電力變壓器進入電網(wǎng)。

從2006年7月23號開始轉(zhuǎn)移走部分110 kV側(cè)負荷，2007年5月30號，新增150 000 kVA的2號主變壓器投產(chǎn)，大部分承擔(dān)了1號主變壓器負荷，故減少了1號主變壓器內(nèi)部的發(fā)熱。2007年5 月30號以后1號該主變壓器持續(xù)只帶20 000 kW左右負荷，變壓器油氣象色譜數(shù)據(jù)未明顯增長，2015年3月該主變壓器退役，變電站更換增容了新的主變壓器。

[1]李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗方法 [M].北京：中國電力出版社，2005：76-79.

[2]注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)委員會，編.三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求GB/T6451—2008 [S].北京：中國電力出版社，2012：338-339.

Causal Analysis and Treatment of Abnormal Heating of a 220 kV M ain Transformer

YU Qiang1,WANG Tianzheng2,WANG Jianwei1

(1.State Grid Jinzhong Power Supply Com pany of SEPC,Jinzhong,Shanxi 030600,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

In view of abnormal heating of a 220 kV main transformer,defects inspections and technical analysis are carried out through infrared thermogram test,oil chromatographic analysis and hanging hood detection.The key parameters of the transformer are contrasted with thatof thenationalstandard and itis found thatboth no-load lossand load lossexceeded the nationalstandard,which is the main reason for transformer abnormal heating.Measures are proposed for supervising transformermanufacture strictly so as to eliminate substandard transformers in powergrid.

220 kV;transformer;heating

TM401+.2

B

1671-0320（2016）03-0023-03

2016-01-21，

2016-04-15

于 強（1972），男，河北深澤人，1996年畢業(yè)于太原電力學(xué)校城鎮(zhèn)供電專業(yè)，高級工程師，從事電氣設(shè)備運行運行監(jiān)督檢修管理工作；

王天正（1965），男，山西應(yīng)縣人，1987年畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)電機專業(yè)，高級工程師，從事高電壓研究工作；

王建偉（1968），男，山西平遙人，1993年畢業(yè)于葛洲壩水電工程學(xué)院電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)，高級工程師，從事電氣設(shè)備技術(shù)監(jiān)督管理工作。