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红外测温发现跟踪大型三相变压器低压侧B相温度高的处理过程

发表时间：2020/3/3 来源：《电力设备》2019年第20期作者：刘杰

[导读] 摘要：利用红外测温发现并跟踪处理大型三相变压器低压侧B相温度过高的缺陷问题及分析解决过程。

        （国家能源聊城发电有限公司山东聊城 252033）
        摘要：利用红外测温发现并跟踪处理大型三相变压器低压侧B相温度过高的缺陷问题及分析解决过程。
        关键词：红外测温；大型三相变压器；发热；处理
        引言
        我公司二期#4主变自投入运行后，通过红外测温发现#4主变B相升高座与封闭母线外壳连接法兰处存在局部过热问题，最高时达到256℃。设备运行后，生产厂家对发热隐患始终未能解决，且随着机组的运行有进一步恶化趋势，已严重影响了主变压器运行可靠性。
        #4主变型号及主要参数：

1.情况调查
通过对#4主变运行状态红外测温检测，低压侧升高座处出现局部过热，运行温度明显超过正常允许值。经与厂家和电科院咨询了解，国内同类型用于发电厂升压的大型三相变压器，低压侧B相升高座处发热的比例占到40%左右。由于近年来发电厂单机容量的增大，600MW及1000MW单台发电机普遍投产，对应的发电机出口升压变压器也具有容量大，变比大的特点。过去一直采用三台单相变压器，特大型三相一体变压器也是近几年才应用在国内发电厂的，因此国内还没有处理此类问题的成熟经验。

        2.原因分析

        影响主变运行温度高的因素很多，其中有产品本身设计、安装接线、材质选用、工作场所环境、负荷电流大小等各种因素，通过对低压侧升高座处温度高情况跟踪调查及对主变处理的措施，总结分析有以下几个因素：
        2.1 设计原因
        经调查分析，主变B相运行温度正常高于AC相，有资料表明，由于全连式封闭母线外壳环流的集肤效应与邻近效应，三相并排布置圆管载流导体的中相附加电阻与三相平均附加电阻之比接近2倍，因此B相主变与封闭母线外壳的温升正常运行时会略高于AC相。
        2.2 低压侧B相绕组冷却效果差
        该变压器共设计8组冷却风扇，每4组分别处于变压器的AC相两侧。变压器低压侧电流21218A是远远大于高压侧808A的，变压器低压侧的发热程度远远大于高压侧。再者由于潜油泵的作用，变压器油循环路径主要经过AC相，B相温度自然要高于其余两相。
        2.3 主变压器升高座与本体外壳连接不可靠
        由于主变外壳直接接地，封闭母线外壳是三相短路并接地的，铝外壳上感应的轴向电动势与大地间应无电位差。而实际升高座与封母外壳通过橡胶伸缩套连接，无直接金属连接，且主变升高座与主变本体外壳的连接中间加有密封垫，仅靠周围螺栓连接，造成升高座处并非直接接地，其感应电动势在升高座处形成涡流，导致辅加损耗增加。
        3.处理过程
        3.1 改善低压套管升高座的接地方式
        3.1.1处理方法1：用连接铜短路片将主变升高座与本体可靠连接，升高座与本体法兰均有18颗固定螺栓，每对螺栓间逐一加装18片截面100mm×10mm的跨接铜排，均匀分布以对其实施分流，从而降低发热。采用φ35mm2铜线将主变三相升高座短接并引至大地可靠接地。
        处理效果：变压器带负荷630MW工作状态下，发现B、C相间扁铜线逐渐变色至黑色，电流409A，温度169℃；A、B相间电流270A。温度最高点甚至一度达到256℃，包括整根短路线全部发热。
        3.1.2 处理方法2：后来#4机组停机期间，对过热、电化腐蚀部位进行打磨后涂抹增强导电性和防氧化性的电力脂，用φ250 mm2多股铜导线更换原相间短接φ35mm2铜线，铜线与各相法兰均有两处压接并引下至主变本体接地点。
        处理效果：开机后测量温度有下降趋势但发热现象并未改善。
        3.2 主变低压侧升高座处使用导磁螺栓
        分析认为主变低压侧升高座处与封闭母线连接选用的普通金属螺栓不合适，未考虑螺栓位置处于强漏磁场中，因此，当B相主变低压侧漏磁强度很大的情况下，其磁通流过导磁性强的螺栓将会产生损耗。
        3.2.1 处理方法1：将铜短路片拆除，更换导磁率小的不锈钢螺栓。
        处理效果：处理后温度有所下降。2017年10月8日红外测温检测最高温度129℃。

        3.2.2 处理方法2：通过采取多次不同的处理措施，主变运行温度虽然有所下降，但都与预期目标值相差较远，总结分析以往处理结果，认为只有将升高座与本体回路完全隔绝，切断涡流回路，才能取得实效。于2018年1月#4机调停中，采用不锈钢螺栓外包绝缘层，与本体之间增加绝缘垫片的方法，同时拆除两根接地电缆，与本体绝缘的升高座单独引接电缆做接地处理，以消除感应电位，确保人员安全。
        处理效果：#4主变运行中，跟踪检测法兰螺丝处温度逐渐下降，A相：47.7℃；B相：78.4℃；C相44.1℃，与其余两相相比虽仍然偏大，但差值已降到允许范围。
        4.经验总结
        4.1发电厂三相一体大型升压变压器由于具有变比大低压侧电流大的特点，另外构造与配电变压器有所不同，需要在低压侧套管外增加升高座与高压封闭母线相连，感应电动势在升高座处形成涡流导致辅加损耗增加，形成的温度升高往往是生产厂家没有预料到的。今后需要生产厂家考虑到发电厂的升压变压器与封闭母线相连的升高座涡流问题，采用可靠的接地或其他消除涡流措施，避免中间B相过热。
        4.2 通过对#4主变压器低压侧升高座B相局部过热的发现、检测和处理过程可以看出，红外测温用于电气设备的巡检是非常必要的方式。我们应进一步加强电气设备运行的预防性管理，加强监测与分析，做好状态检测记录，分析总结故障发生的前兆、现象、过程以及后果等，综合分析比较，才能有的放矢地采取预防措施，保证设备可靠、安全、经济运行。
        作者简介：
        刘杰，2013年毕业于山东科技大学，主要从事发电厂安全管理和电气设备检修维护工作。