【摘要】本文在對(duì)運(yùn)行中的變壓器油溫與繞組溫度的變化關(guān)系進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)二者在正常運(yùn)行負(fù)荷下是一致的，通過(guò)分析其變壓器繞組工作的原理，并結(jié)合實(shí)證研究的方法進(jìn)行驗(yàn)證，最終提出現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校匹配器加熱調(diào)節(jié)電阻的解決措施，實(shí)驗(yàn)取得了良好的實(shí)踐效果。

【關(guān)鍵詞】變壓器；油溫；繞組溫度；變化關(guān)系

一、引言

伴隨我國(guó)現(xiàn)代化電網(wǎng)建設(shè)的日趨發(fā)展，對(duì)各種類型變壓器的需求也逐漸增大。對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的判斷關(guān)乎變壓器正常使用及電網(wǎng)的安全。目前針對(duì)變壓器油溫與繞組溫度都有專門的測(cè)量裝置，如變壓器繞組溫度表即以變壓器的原理和結(jié)構(gòu)來(lái)專門設(shè)計(jì)的測(cè)量裝置，使用這種測(cè)量裝置可以保障變壓器運(yùn)行的安全。在實(shí)際的變電站變壓器維修人員的日常維護(hù)中發(fā)現(xiàn)，變壓器油溫和繞組溫度在正常的運(yùn)行負(fù)荷情況下是基本一致的，這一般會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行人員對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的錯(cuò)誤判斷。因此本文結(jié)合變壓器油溫與繞組溫度的變化關(guān)系，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析，最終提出相應(yīng)解決措施以供運(yùn)行及維護(hù)人員參考。

二、本項(xiàng)技術(shù)的原理

無(wú)論使用何種繞組溫度表，繞組溫度表的工作原理一般如下：繞組溫度表通過(guò)模擬測(cè)量的方法來(lái)間接測(cè)量到繞組的熱點(diǎn)溫度，也就是繞組溫度T1等于變壓器頂層油溫T2和變壓器銅油溫差△T的相加，T1=T2+△T。

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析和實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)，繞組熱點(diǎn)溫升問(wèn)題是導(dǎo)致大多數(shù)變壓器出現(xiàn)故障及事故的原因。《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中提出，變壓器繞組最熱部分內(nèi)達(dá)到的溫度，是限制變壓器負(fù)載值的最主要原因，因此需要準(zhǔn)確地確定最熱的溫度值。通常變壓器使用壽命是受承受最高溫度區(qū)域的絕緣材料壽命所限制的。變壓器繞組的熱點(diǎn)實(shí)際上是變壓器運(yùn)行時(shí)其繞組溫度最熱的區(qū)域，因此熱點(diǎn)溫度過(guò)高，會(huì)使絕緣老化加快，變壓器壽命減短；反之，熱點(diǎn)溫度過(guò)低，那么變壓器就得不到充分利用。而與繞組溫度密切相關(guān)的還有油溫，如表1所示，在額定的負(fù)載下，油浸式的變壓器其繞組平均溫升是65K，熱點(diǎn)溫升是78K。那么在這樣的運(yùn)行溫度下，變壓器可正常運(yùn)行時(shí)限為20至30年。繞組熱點(diǎn)溫升是一個(gè)整體的問(wèn)題，第一，變壓器的損耗是發(fā)熱源，也是計(jì)算層油溫升的基礎(chǔ)，對(duì)變壓器整體損耗進(jìn)行計(jì)算能夠確定繞組區(qū)域中各繞組進(jìn)油口的溫升，從而使得繞組溫度場(chǎng)計(jì)算精準(zhǔn)；第二，通過(guò)對(duì)變壓器油溫的分析，能夠?qū)@組區(qū)域各繞組冷卻油流量的分配進(jìn)行解決，有利于計(jì)算變壓器的散熱；第三，可以通過(guò)上述分析確定變壓器油溫與繞組溫度的變化關(guān)系。

在知曉原理的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外專家對(duì)這一領(lǐng)域的研究也值得關(guān)注。國(guó)內(nèi)關(guān)于變壓器油溫與繞組溫度的變化關(guān)系研究較早，如王秀春通過(guò)建立計(jì)算大型自然油導(dǎo)向循環(huán)變壓器繞組區(qū)域溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型，并編寫了數(shù)值計(jì)算程序，來(lái)分析研究導(dǎo)向循環(huán)冷卻變壓器的繞組溫度場(chǎng)分布和最熱點(diǎn)溫升數(shù)值的計(jì)算方法[1]。在2010年，陳琪等計(jì)算和分析了繞組熱點(diǎn)溫度，在保障繞組雜散且損耗分布呈現(xiàn)不均勻的情況下，研究了各繞組區(qū)域的溫升狀況，并且對(duì)導(dǎo)油擋板影響溫升進(jìn)行了分析，以埋設(shè)光纖的方法開(kāi)展了測(cè)溫實(shí)驗(yàn)，并給出了計(jì)算繞組熱點(diǎn)溫升和位置的方法[2]。在2011年，王宇翔等人研究了對(duì)油浸式變壓器的繞組渦流損耗和溫升分布，對(duì)繞組橫和縱渦流損耗的分布進(jìn)行了分析，最終提出了簡(jiǎn)化繞組溫升分布的計(jì)算方法[3]。2012年，滕黎等人建立了針對(duì)于電力變壓器動(dòng)態(tài)等效熱路的改進(jìn)模型，分析了油箱外壁的熱量傳遞和油粘度的變化情況，繞組的熱容以及頂層油溫度的受非線性熱阻的影響進(jìn)行了分析，將最終結(jié)果進(jìn)行了比較分析[4]。2012年，魏本剛等人建立起了變壓器的熱路模型。在其研究中隨著變壓器運(yùn)行過(guò)程中油溫變化引起的油粘度變化的影響加入到變壓器熱路模型的建立中，修正熱路模型，并根據(jù)模型推導(dǎo)了微分公式[5]。而在國(guó)外這一領(lǐng)域方面的研究也較多，典型的有W.Wu等分析了油道尺寸對(duì)于傳熱系數(shù)的影響，并計(jì)算油道內(nèi)的油流分布和線餅溫升分布[6]。Kamil利用CFD軟件COMSOL計(jì)算和分析了自然油循環(huán)變壓器繞組區(qū)域油流場(chǎng)和溫度場(chǎng)，在其研究中分析了冷卻介質(zhì)的屬性和線餅溫升分布 [7]。

三、實(shí)證研究，驗(yàn)證實(shí)施效果

通過(guò)隨機(jī)抽樣的方法統(tǒng)計(jì)XX地區(qū)供電局220KV和500KV的主變壓器的油溫與繞組溫度運(yùn)行數(shù)據(jù)，其中占66.7%的繞組溫度表測(cè)量的繞組溫度T1和變壓器頂層油溫T2測(cè)量數(shù)據(jù)是相一致的（T1≈T2），這使得專門對(duì)變壓器繞組溫升進(jìn)行測(cè)量失去了意義。根據(jù)繞組溫度表的工作原理，繞組溫度T1應(yīng)等于變壓器頂層油溫T2和變壓器銅油溫差△T的相加，但實(shí)證測(cè)量發(fā)現(xiàn)銅油溫差△T幾近于0，也就是說(shuō)加熱元件并未發(fā)揮作用（P=I*I*R≈0），這是造成繞組溫度異常狀況的重要原因。

從原理上分析，對(duì)P=I*I*R≈0產(chǎn)生影響的因素有兩個(gè)，分別是匹配器二次輸入電流I以及加熱調(diào)節(jié)電阻R。因此，變電站的修試人員首先對(duì)繞組溫度表的匹配器二次輸入電流I進(jìn)行檢查。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，匹配器二次輸入電流I與現(xiàn)場(chǎng)負(fù)載實(shí)際是相符的。因此二次CT輸入電流導(dǎo)致影響加熱元件被排除了。最后，對(duì)加熱調(diào)節(jié)電阻R影響進(jìn)行分析，將變電站主變溫度表采取對(duì)比試驗(yàn)的方式，發(fā)現(xiàn)繞組溫度表正常運(yùn)行時(shí)，它內(nèi)部的匹配器于安裝前有效的進(jìn)行了調(diào)校，但那些運(yùn)行異常的繞組溫度表它的調(diào)節(jié)電阻調(diào)校是不準(zhǔn)確的，這也就是油溫與繞組溫度出現(xiàn)相一致現(xiàn)象的原因。

四、總結(jié)技術(shù)效果，說(shuō)明實(shí)施注意點(diǎn)，提出改進(jìn)方案

通過(guò)上面的實(shí)例分析，我們發(fā)現(xiàn)變壓器油溫與繞組溫度一致的原因是繞組溫度表的加熱調(diào)節(jié)電阻的調(diào)校是不準(zhǔn)確的，為了能夠解決問(wèn)題，采用了相關(guān)的測(cè)試設(shè)備和儀器進(jìn)行調(diào)校試驗(yàn)工作。

首先，找到變壓器滿負(fù)載的時(shí)候銅油溫差△T、標(biāo)定的CT電流和相應(yīng)的加熱電流值。

其次，把恒定電流加到加熱器標(biāo)定CT電流上并測(cè)量加熱電流值。

再次，調(diào)整調(diào)節(jié)旋鈕，滿足加熱電流的要求。

最后，在30分鐘后對(duì)繞組溫度表的溫升是否能夠滿足要求進(jìn)行觀察。

在一年半的期間內(nèi)，有利把握主變壓器停電檢修的機(jī)會(huì)，針對(duì)繞組溫度表出現(xiàn)的異常狀況一一實(shí)施調(diào)校及維護(hù)，變壓器油溫的情況，發(fā)現(xiàn)繞組溫度大都高油溫10℃左右，不再保持一致，如表2：

五、結(jié)論或總結(jié)

本文在工作實(shí)際的基礎(chǔ)上，對(duì)運(yùn)行中的變壓器油溫與繞組溫度一致進(jìn)行了探討，首先對(duì)繞組溫度測(cè)量表的工作原理進(jìn)行了論述，對(duì)原理分析后得出在正常運(yùn)行下油溫與繞組溫度一致是因?yàn)榧訜嵩](méi)有發(fā)揮作用導(dǎo)致的，也就是加熱調(diào)節(jié)電阻調(diào)整并不合理的原因，最后通過(guò)實(shí)證研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)校匹配器來(lái)加熱調(diào)節(jié)電阻可以有效解決油溫與繞組溫度一致的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]王秀春，陶軍普.大型自然油循環(huán)導(dǎo)向冷卻變壓器溫度場(chǎng)研究.變壓器，2008，45（7），6-10.

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[4]滕黎，陳偉根，孫才新.油浸式電力變壓器動(dòng)態(tài)熱路改進(jìn)模型.電網(wǎng)技術(shù)，2012，36（4）：236-241.

[5]魏本剛，黃華，傅晨釗等.基于修正熱路模型的變壓器頂層油溫及繞組熱點(diǎn)溫度計(jì)算方法.華東電力，2012，40（3）：444-447.

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[7]Kamil Dursun. Oil and Winding Temperature Control in Power Transformers. 4th International Conference on Power Engineering， Energy and Electrical Drives， Turkey， 2013：1631-1639.

作者簡(jiǎn)介

楊娜娜（1978，8—），女，漢族，籍貫：河南沁陽(yáng)，學(xué)歷：大專，職稱：助理工程師。工作單位：國(guó)網(wǎng)河南省電力公司檢修公司。研究方向：電氣工程。