主變低壓套管升高座螺栓異常發(fā)熱問題分析及處理

李承憲

（國電投江西電力有限公司南昌發(fā)電廠（新電分公司） 江西南昌 330117）

主變低壓套管升高座螺栓異常發(fā)熱問題分析及處理

李承憲

（國電投江西電力有限公司南昌發(fā)電廠（新電分公司） 江西南昌 330117）

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國的電力事業(yè)有了很大的發(fā)展。在電力系統(tǒng)中，變壓器是其中最為關鍵的組成部分，一旦在運行的過程中發(fā)生故障其危害范圍會日漸擴大。在變壓器運行的過程中，主變壓器的低壓套管側的高座螺栓會出現(xiàn)異常發(fā)熱現(xiàn)象，對主變壓器的安全運行會產生嚴重威脅。本文基于我廠變壓器套管升高座螺栓異常發(fā)熱的實際，對低壓側套管升高座過熱情況進行分析，對故障原因進行探究并提出相關的處理對策，對其進行改造，最后對改造效果進行評價。

變壓器；低壓側套管升高座；發(fā)熱；改造

前言

我廠1#、2#主變均由常州東芝變壓器有限公司生產，2009年出廠。1#主變壓器容量為780MVA，無載調壓型，強油風冷，額定電壓高壓側和低壓側分別為 242±（2×0．25%）kV 和 22kV，額定電流：1860.9/20469.7A，接線方式為YO/D11。繞組和上層油溫允許的溫度分別為105℃，85℃報警，115℃，95℃跳閘。2#主變容量為780MVA，無載調壓型，強油風冷額定電壓高壓和低壓側分別為：525±2×2.5%/22kV和22kV，額定電流：858/20470A，接線方式為Y0/D11，繞組和上層油溫允許的溫度分別為105℃，85℃報警，115℃，95℃跳閘。我廠于2009年對1#機組進行啟動調試試驗，對其低壓側套管升高座過熱情況進行解析，現(xiàn)具體分析如下。

1 低壓側套管升高座過熱情況介紹

在2009年11月我廠1#機組進行整組啟動調試期間。做發(fā)變組主變側短路試驗時，當發(fā)電機機端電流升至12000A時，發(fā)現(xiàn)1#主變低壓側升高座套管溫度異常升高，在線監(jiān)測設備顯示到達134℃，用紅外成像儀測試后發(fā)現(xiàn)，熱源點均分布在升高座與變壓器箱體連接處的螺栓，螺栓最高溫度達到170℃。由于螺絲發(fā)熱嚴重，長期運行將造成密封膠圈老化，變壓器低壓側套管常年如果長期運行在高溫環(huán)境中，也將嚴重影響主變壓器的安全運行。

圖1

2 過熱故障的分析

2.1 過熱故障原因分析

通常情況下，誘發(fā)螺栓過熱現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能有以下幾種：①螺栓安裝不緊，發(fā)生松動現(xiàn)象；②升高座法蘭和螺栓之間接觸不良，導致變壓器出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，繼而導致螺栓出現(xiàn)渦流，最終導致螺栓發(fā)生過熱故障；③變壓器繞組出現(xiàn)磁通現(xiàn)象；④低壓側套管與封母連接處流過大電流等。通過對1#機組的試驗分析，最終發(fā)現(xiàn)引起螺栓過熱的原因有以下2 點[1]。

2.1.1 變壓器繞組磁通的影響

變壓器繞組中的磁通包括主磁通和漏磁通。無論主磁通或漏磁通，都可分為軸向分量和徑向分量。軸向分量分布較簡單，沿繞組高度變化較小[2]。徑向分量沿繞組高度分布復雜，它引起渦流損耗的分布很不均勻，隨變壓器容量的變化而變化，不僅隨繞組的軸向高度變化，還隨繞組的徑向尺寸變化，尤其在端部的變化大，其最大值出現(xiàn)在端部附近。由于變壓器的內繞組離鐵心近，漏磁的徑向值高于外繞組，如變壓器繞組為低、高排列，則低壓繞組的徑向漏磁高；當漏磁通通過低壓側套管升高座時，由于空氣的磁導率較低，從而大量的漏磁通通過導磁較好的連接螺栓，使得螺栓桿內磁通密度加大，高密度的交變磁通在螺桿中產生巨大渦流，造成螺栓嚴重發(fā)熱，甚至燒紅。

2.1.2 主變低壓側大電流的影響

低壓側套管與封母連接處流過大電流缺乏屏蔽而產生的交變磁場在閉合的管型套管升高座中感應出電勢，此電勢生成的電流也勢必流過金屬螺栓造成發(fā)熱[3]。

2.2 故障檢測方法

對其他的螺栓進行緊固之后對其溫度進行測量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過緊固的螺栓其溫度上升趨勢明顯，在螺栓旋松之后其溫度有明顯下降。通過對現(xiàn)象情況分析可知：根據(jù)電磁感應原理，如果運行中的變壓器出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，就會在變壓器的本體表面和低壓套管升高座螺栓間產生較大的感應電流[4]。正常情況下，電流流經(jīng)變壓器的本體外殼、底座，經(jīng)接地銅線流入大地。在這樣的情況下，螺栓越緊固，其接地電阻就會越小，產生的泄放電流也就越大，其發(fā)熱現(xiàn)象也就愈加嚴重[5]。

2.3 過熱故障處理對策

這種設計或制造上的缺陷，造成變壓器的頂部磁屏蔽不良，從而導致低壓側套管升高座相間部位漏磁渦流嚴重。新昌電廠技術人員嘗試多種方法，如緊固螺栓、升高座外殼相問加裝短路板等，都沒有取得較好的效果。經(jīng)咨詢變壓器廠家和同行業(yè)技術人員：要徹底解決此問題，需對低壓側套管升高座的外部結構進行改造，具體做法是在低壓側套管升高座閱增加磁通短路片，即用短路板先將3個低壓側套管升高座連接起來，再把每個升高座與變壓器外殼連接起來，使漏磁通產生的渦流在升高座與主變壓器外殼問均勻分布，增大渦流流通回路，這樣才可較好地解決發(fā)熱問題。但這種方案改造成本相對較高，也不方便日后的維修，且我廠正處于機組整組啟動期間，時間上也難以滿足1#機組年底進入商業(yè)運行的總體目標。因此我廠技術人員決定在用絕緣材料（環(huán)氧樹脂板）加裝在每個升高座與變壓器外殼連接處，徹底隔斷漏磁產生的渦流，連接螺栓改用非導磁材料（塑料王），使漏磁通無法形成。徹底消除發(fā)熱源。

3 改造具體步驟

根據(jù)上述過熱故障的處理對策，對該問題采取如下措施進行解決：

（1）在變壓器停運之后將定制好的6塊半圓形環(huán)氧樹脂板墊于主變升高座與主變本體的連接處；

（2）將連接螺栓換成定制好的非導磁材料螺栓；

（3）為加強連接的機械強度，每相加裝6個用熱塑管熱塑過的不銹鋼螺栓；

（4）升高座相與相間用短路母排相連后接地。

4 低壓側套管升高座改造后的情況

通過對比低壓側套管升高座改造前后的溫度（見表1），可以看到：改造后低壓側套管升高座螺栓未出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，主變低壓側套管升高座的溫度有較大幅度的下降。為此，新昌電廠在對1#主變壓器實施改造并取得效果后，立即在2#主變壓器同樣實施了低壓側套管升高座改造工作。

表1 低壓側套管升高座改造前后溫度分析

5 結束語

大容量升壓變壓器局部過熱是很普遍的現(xiàn)象，解決局部發(fā)熱是制造廠家的技術難點，不易完滿解決。新昌電廠這次使用在主變升高座與主變本體的連接處墊半圓形環(huán)氧樹脂板、將連接螺栓換成定制好的非導磁材料螺栓、加裝熱塑管熱塑過的不銹鋼螺栓、升高座相與相間用短路母排相連后接地的方法對其螺栓發(fā)熱故障進行改善。通過這一系列措施低壓側套管升高座改造有一定的效果，但要對以后的運行情況加強觀察和分析：定期用紅外攝像儀檢查溫升、加強絕緣油的監(jiān)督工作等，以保證設備安全運行。

[1]楊焱，陳紹勇.變壓器低壓側升高座聯(lián)接螺栓溫度過高原因分析及處理[J].貴州水力發(fā)電，2007（1）：69～72.

[2]鄒 進.配電變壓器低壓側接線螺栓發(fā)熱處理方法[J].農村電工，2003（7）：31.

[3]段彬，俞軍，李傳才，等.220kV變壓器頂蓋連接螺栓發(fā)熱分析與處理方法[J].浙江電力，2013（3）：74～76.

[4]李家然.主變壓器連接螺栓發(fā)熱原因及其處理措施分析[J].科協(xié)論壇（下半月），2010（12）：14～15.

[5]曹典武.變壓器箱沿連接螺栓過熱原因分析及處理[J].科技信息（學術版），2007（15）：498，500.

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2015-12-25