避免变压器油温过高导致的故障措施研究

发表时间:2019/12/16   来源:《当代电力文化》2019年第16期   作者:马志强
[导读] 根据运行管理规定,变压器顶层的油温一般不宜超过85℃,顶层油温的报警温度为80℃
         摘要:根据运行管理规定,变压器顶层的油温一般不宜超过85℃,顶层油温的报警温度为80℃。通过分析某炼厂35kV变电站两台变压器运行工况,全年1#变压器高温报警16次,2#变压器高温报警15次。如果变压器油温长时间超过其允许值,特别是变压器油温比正常高出10℃以上或者温度持续走高并居高不下,变压器的绝缘容易损坏,很容易被高电压击穿而造成设备故障或电气事故。
         关键词:变压器;油温过高;故障措施
         一、基本概念
         1、变压器基本原理
         变压器是一个静态的电气设备,根据电磁感应原理,变压器是在绕组之间的电路中来转换能量,当变压器一侧的绕组通过电流时,那么,就会产生磁场,在闭合的电路中产生一个变化的磁通量,使得在变压器中有变化的磁通量,通过这个变化的磁通量在次级线圈中产生变化的电动势,这样电路中就会有电流通过带动负载发热、发光。因此,变压器是电力系统中重要的电力装置。
         2、传感器测温基本原理
         通常测温元件有压力温度计、热电偶、热电阻、热敏电阻。、压力式温度计根据压力和温度之间的变化来进行测量的,温度范围可达-100~600,它结构简单,具有防爆等特点。热电偶温度传感器基于塞贝克热电动势效应,是两种不同的导体两端构成回路,形成温差电动势而合成的。其测量温度可达-200~1600。热电阻基本原理是基于使用金属导体电阻值伴随着温度的改变来进行温度的测量,性能稳定、精度高、其测量温度,测量温度-200~500度。热敏电阻是由电阻值随着温度而显著变化的半导体电阻材料组成。
         二、原因分析
         在变压器的实际运行中,导致变压器油温高的原因有5个,分别为:(1)变压器铁芯设计缺陷。(2)变压器绕组闸间短路。(3)变压器油变质。(4)温度计测量不准。(5)环境温度高。
         1、变压器铁芯设计缺陷
         变压器空载运行时存在空载损耗。空载损耗可以反映变压器的铁芯是否存在设计缺陷。按照规定,35kV油侵式变压器空载损耗应小于12.50kW。经试验表明变压器的铁芯不存在缺陷(试验记录见表1)。
         2、变压器绕组匝间短路
         变压器发生匝间短路时,线匝内产生环流,使线圈迅速发热。会出现下列的现象:(1)变压器三相电压不平衡,出现大幅度差值。(2)变压器会发出“咕噜咕噜”的声音。(3)特别严重时会出现瓦斯动作和差动保护动作。如表2所示,变压器电压差值没有超过标准值0.5kV,所以变压器未发生匝间短路。
         表12018年变压器空载记录调查
        

         3、变压器油变质
         对每一台变压器取了二次样品,共计4个样品进行试验,结果如表3所示。可以看出,CS11变电站1#、2#变压器油已经存在变质,不满足使用要求。所以要进行变压器油的更换。
         4、温度计测量不准
         变压器油温表的测量范围为0~120℃,精度等级为1.5级。仪表的误差范围为:R=±(120×1.5%),R=±1.8℃。通过现场显示的数据与红外线作对比可知,温度的差值都控制在0.5℃以内,符合要求。
         表2CS111#,2#变压器主变二次侧电压对比
        
         表3CS111#,2#变压器油样分析
        
         5、环境温度是否过高
         通过调查天气记录、设备运行记录,做调查并汇总了变压器温度与室外温度对比趋势图,如图1所示。2#变压器的温度变化与1#变压器的基本一致。由此可知,外部温度变化会直接影响设备温度的变化。
         三、油温的异常诊断
         1、观察周围的环境
         观察变压器室的环境(特别是夏天高温环境下),如果室内空气对外循环不畅通,热量聚集室内不能通过对流排到室外,通风不畅可能是变压器油温升高的原因。可以全部打开室内排风扇,安装排风风机或者改变排风风机的位置来改善通风环境。
         2、看是否过负荷
         查看变压器长期运行的有功负荷、无功负荷以及电流均值的跟踪记录表,看是否长期超过了额定值,如果超过额定值,过负荷可能是油温异常的原因。减小变压器运行负荷,油温正常,那么过负荷是油温异常的原因。
         3、热故障和冷却装置异常的诊断
         以油色谱为主结合有关电气试验、红外测温来分析变压器过热性故障的性质、原因和部位的综合诊断方法。在油色谱中采用特征气体含量比较法、产气速率法判断是否存在过热。如果存在过热故障,用三比值法判断是什么类型的过热故障。当变压器内部发生过热故障时,变压器导电回路与非导电回路的温度较接近,在油中产生故障气体组分的特征较相似,利用特征气体含量比较法、产气速率法和三比值法只能判断变压器的故障程度或发热点的温度范围,而无法判断故障是在导电回路还是在非导电回路。这时需要采用色谱回归分析法来判断。
         四、措施实施
         1、解决变压器油变质问题
         将变压器油全部放出。对新的变压器油作分析,油样要符合要求,然后将新变压器油缓缓地注入变压器内。
         2、解决环境温度过高问题
         为变压器增加智能冷却系统,利用继电保护中的返回系数控制风机的启停方式。这样既可以避免风机出现频繁启停而损坏风机,又能真正起到冷却变压器的作用。
         以上两项措施实施结束后,变压器投入运行。改造完成后,该变电站的变压器已经平稳运行了13个月,再没有发生报警。
         图1CS111#变压器温度与室外温度对比趋势
         结束语
         该项目有效地解决了35kV主变的油温持续走高并频繁报警的问题,有效地避免了变压器绝缘损坏,进而避免了设备故障、装置停车和电气事故。该项目的直接经济效益为60万元,间接经济效益为150多万元。有力地保证了炼油生产的平稳运行,大大提高了炼油厂的经济效益。
         参考文献
         [1]吕如良,沈汉昌,陆惠君,等.电工手册[M].上海:上海科学技术出版公司,2014.
         [2]常大军,常绪斌.电工上岗应试宝典[M].北京:人民邮电出版社,2000.
         [3]杜宗轩.电气设备运行技术问答[M].北京:中国电力出版社,2004.
         [4]戈东方.电力工程设计电气设计手册电气二次部分[M].北京:中国电力出版社,2016.
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