三相變壓器溫升過(guò)高原因分析

一、引言

三相變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行。溫升是衡量變壓器運(yùn)行狀態(tài)的重要指標(biāo)之一，當(dāng)變壓器溫升超過(guò)設(shè)計(jì)允許值時(shí)，不僅會(huì)加速絕緣材料老化，縮短設(shè)備使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)絕緣擊穿、短路等故障，甚至造成重大安全事故。本文將從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行維護(hù)等多個(gè)方面系統(tǒng)分析三相變壓器溫升過(guò)高的原因，為預(yù)防和處理此類問(wèn)題提供參考依據(jù)。

二、變壓器溫升的基本概念

變壓器溫升是指變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，各部位溫度與環(huán)境溫度的差值。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，油浸式變壓器頂層油溫升限值一般為55K，繞組平均溫升限值為65K。干式變壓器的溫升限值則根據(jù)絕緣等級(jí)不同而有所差異。溫升過(guò)高意味著變壓器內(nèi)部存在異常發(fā)熱現(xiàn)象，需要及時(shí)查明原因并采取相應(yīng)措施。

三、設(shè)計(jì)因素導(dǎo)致的溫升過(guò)高

1. 鐵心設(shè)計(jì)不合理

鐵心作為變壓器的磁路部分，其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響變壓器的空載損耗和溫升。若鐵心截面設(shè)計(jì)過(guò)小，磁通密度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鐵損增加；鐵心疊片工藝不良，如接縫過(guò)大、毛刺過(guò)多等，都會(huì)增加附加損耗，導(dǎo)致鐵心局部過(guò)熱。

2. 繞組設(shè)計(jì)缺陷

繞組導(dǎo)體截面積選擇不當(dāng)，電流密度過(guò)高，會(huì)使銅損顯著增加；繞組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，如匝間絕緣過(guò)薄、油道設(shè)置不當(dāng)?shù)?，?huì)影響散熱效果；繞組安匝不平衡會(huì)導(dǎo)致漏磁增加，產(chǎn)生額外的渦流損耗。

3. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不足

冷卻器容量不足或油路設(shè)計(jì)不合理會(huì)導(dǎo)致散熱能力不能滿足實(shí)際需求；油泵選型不當(dāng)或油流分布不均勻會(huì)造成局部油流停滯，形成熱點(diǎn)；風(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)量不足或風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理也會(huì)影響散熱效果。

四、制造工藝問(wèn)題導(dǎo)致的溫升過(guò)高

1. 材料質(zhì)量問(wèn)題

硅鋼片性能不達(dá)標(biāo)，單位損耗過(guò)大；繞組導(dǎo)線純度不足，電阻率偏高；絕緣材料熱穩(wěn)定性差，高溫下易老化；冷卻油介損超標(biāo)或含水量過(guò)高，都會(huì)導(dǎo)致變壓器整體或局部溫升異常。

2. 工藝控制不嚴(yán)

鐵心疊裝不緊密，存在過(guò)大間隙；繞組繞制不整齊，存在匝間短路風(fēng)險(xiǎn)；絕緣處理不徹底，存在局部放電隱患；焊接質(zhì)量不良，接觸電阻過(guò)大等制造缺陷都會(huì)成為溫升過(guò)高的誘因。

3. 裝配工藝問(wèn)題

器身裝配不到位，存在機(jī)械應(yīng)力；引線連接不牢固，接觸電阻增大；分接開(kāi)關(guān)接觸壓力不足；冷卻系統(tǒng)安裝偏差等裝配問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行中額外發(fā)熱。

五、運(yùn)行維護(hù)因素導(dǎo)致的溫升過(guò)高

1. 過(guò)負(fù)荷運(yùn)行

長(zhǎng)期超過(guò)額定容量運(yùn)行會(huì)使變壓器損耗成平方關(guān)系增加；短時(shí)間內(nèi)大幅度過(guò)負(fù)荷會(huì)導(dǎo)致溫度急劇上升；三相負(fù)載嚴(yán)重不平衡會(huì)使某一相繞組過(guò)熱。

2. 冷卻系統(tǒng)故障

冷卻器堵塞或結(jié)垢導(dǎo)致散熱效率下降；油泵故障或轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤造成油循環(huán)不暢；風(fēng)扇電機(jī)損壞或控制系統(tǒng)失靈使風(fēng)冷失效；油流繼電器誤動(dòng)作切斷冷卻系統(tǒng)等都會(huì)直接導(dǎo)致溫升異常。

3. 絕緣油劣化

油質(zhì)老化使黏度增加，流動(dòng)性變差；油中雜質(zhì)顆粒增多，堵塞油道；含水量超標(biāo)降低絕緣性能和散熱能力；溶解氣體含量過(guò)高可能預(yù)示內(nèi)部存在過(guò)熱故障。

4. 外部環(huán)境影響

安裝場(chǎng)所通風(fēng)不良，環(huán)境溫度過(guò)高；變壓器室設(shè)計(jì)不合理，散熱空間不足；灰塵油污覆蓋散熱器表面；周邊存在其他熱源等外部因素都會(huì)加劇變壓器溫升。

5. 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失效

溫度計(jì)或溫控器損壞導(dǎo)致誤顯示；油位計(jì)失靈無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)油量不足；保護(hù)裝置定值設(shè)置不當(dāng)或功能失效，無(wú)法及時(shí)報(bào)警或跳閘。

六、其他特殊原因

1. 諧波影響

電網(wǎng)中存在大量諧波電流會(huì)導(dǎo)致變壓器附加損耗增加，特別是中性點(diǎn)電流過(guò)大時(shí)，會(huì)使溫升明顯提高。

2. 短路電流沖擊

經(jīng)受外部短路后，繞組可能發(fā)生變形或位移，導(dǎo)致局部過(guò)熱；短路電動(dòng)力使內(nèi)部連接件松動(dòng)，接觸電阻增大。

3. 過(guò)電壓影響

操作過(guò)電壓或雷電過(guò)電壓可能導(dǎo)致局部放電，長(zhǎng)期積累會(huì)造成絕緣劣化和熱點(diǎn)形成。

4. 附件故障

套管介質(zhì)損耗增大；儲(chǔ)油柜呼吸器堵塞；有載分接開(kāi)關(guān)觸頭燒蝕等附件問(wèn)題也會(huì)間接導(dǎo)致溫升異常。

七、結(jié)論

三相變壓器溫升過(guò)高是一個(gè)綜合性問(wèn)題，可能由設(shè)計(jì)缺陷、制造工藝、材料質(zhì)量、運(yùn)行工況、維護(hù)管理等多種因素單獨(dú)或共同作用導(dǎo)致。要準(zhǔn)確判斷溫升過(guò)高的具體原因，需要結(jié)合變壓器歷史數(shù)據(jù)、運(yùn)行記錄、試驗(yàn)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果進(jìn)行綜合分析。預(yù)防變壓器溫升過(guò)高，應(yīng)從選型設(shè)計(jì)、制造監(jiān)造、安裝調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)等全過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制，定期開(kāi)展預(yù)防性試驗(yàn)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在隱患，確保變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行。