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(jì)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(guān)鍵的組成部分，一旦在運(yùn)行的過程中發(fā)生故障其危害范圍會日漸擴(kuò)大。在變壓器運(yùn)行的過程中，主變壓器的低壓套管側(cè)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(yùn)行會產(chǎn)生嚴(yán)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(shí)際，對低壓側(cè)套管升高座過熱情況進(jìn)行分析，對故障原因進(jìn)行探究并提出相關(guān)的處理對策，對其進(jìn)行改造，最后對改造效果進(jìn)行評價。

變壓器；低壓側(cè)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(chǎn)，2009年出廠。1#主變壓器容量為780MVA，無載調(diào)壓型，強(qiáng)油風(fēng)冷，額定電壓高壓側(cè)和低壓側(cè)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(bào)警，115℃，95℃跳閘。2#主變?nèi)萘繛?80MVA，無載調(diào)壓型，強(qiáng)油風(fēng)冷額定電壓高壓和低壓側(cè)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(bào)警，115℃，95℃跳閘。我廠于2009年對1#機(jī)組進(jìn)行啟動調(diào)試試驗(yàn)，對其低壓側(cè)套管升高座過熱情況進(jìn)行解析，現(xiàn)具體分析如下。

1 低壓側(cè)套管升高座過熱情況介紹

在2009年11月我廠1#機(jī)組進(jìn)行整組啟動調(diào)試期間。做發(fā)變組主變側(cè)短路試驗(yàn)時，當(dāng)發(fā)電機(jī)機(jī)端電流升至12000A時，發(fā)現(xiàn)1#主變低壓側(cè)升高座套管溫度異常升高，在線監(jiān)測設(shè)備顯示到達(dá)134℃，用紅外成像儀測試后發(fā)現(xiàn)，熱源點(diǎn)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(dá)到170℃。由于螺絲發(fā)熱嚴(yán)重，長期運(yùn)行將造成密封膠圈老化，變壓器低壓側(cè)套管常年如果長期運(yùn)行在高溫環(huán)境中，也將嚴(yán)重影響主變壓器的安全運(yùn)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(dǎo)致變壓器出現(xiàn)漏磁現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致螺栓出現(xiàn)渦流，最終導(dǎo)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(cè)套管與封母連接處流過大電流等。通過對1#機(jī)組的試驗(yàn)分析，最終發(fā)現(xiàn)引起螺栓過熱的原因有以下2 點(diǎn)[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(fù)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(nèi)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(dāng)漏磁通通過低壓側(cè)套管升高座時，由于空氣的磁導(dǎo)率較低，從而大量的漏磁通通過導(dǎo)磁較好的連接螺栓，使得螺栓桿內(nèi)磁通密度加大，高密度的交變磁通在螺桿中產(chǎn)生巨大渦流，造成螺栓嚴(yán)重發(fā)熱，甚至燒紅。

2.1.2 主變低壓側(cè)大電流的影響

低壓側(cè)套管與封母連接處流過大電流缺乏屏蔽而產(chǎn)生的交變磁場在閉合的管型套管升高座中感應(yīng)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(jìn)行緊固之后對其溫度進(jìn)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(yīng)原理，如果運(yùn)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(chǎn)生較大的感應(yīng)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(chǎn)生的泄放電流也就越大，其發(fā)熱現(xiàn)象也就愈加嚴(yán)重[5]。

2.3 過熱故障處理對策

這種設(shè)計(jì)或制造上的缺陷，造成變壓器的頂部磁屏蔽不良，從而導(dǎo)致低壓側(cè)套管升高座相間部位漏磁渦流嚴(yán)重。新昌電廠技術(shù)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(shù)人員：要徹底解決此問題，需對低壓側(cè)套管升高座的外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，具體做法是在低壓側(cè)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(cè)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(chǎn)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(jī)組整組啟動期間，時間上也難以滿足1#機(jī)組年底進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行的總體目標(biāo)。因此我廠技術(shù)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(chǎn)生的渦流，連接螺栓改用非導(dǎo)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(jìn)行解決：

（1）在變壓器停運(yùn)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(dǎo)磁材料螺栓；

（3）為加強(qiáng)連接的機(jī)械強(qiáng)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(cè)套管升高座改造后的情況

通過對比低壓側(cè)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(cè)套管升高座螺栓未出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，主變低壓側(cè)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(shí)施改造并取得效果后，立即在2#主變壓器同樣實(shí)施了低壓側(cè)套管升高座改造工作。

表1 低壓側(cè)套管升高座改造前后溫度分析

5 結(jié)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(shù)難點(diǎn)，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(dǎo)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(jìn)行改善。通過這一系列措施低壓側(cè)套管升高座改造有一定的效果，但要對以后的運(yùn)行情況加強(qiáng)觀察和分析：定期用紅外攝像儀檢查溫升、加強(qiáng)絕緣油的監(jiān)督工作等，以保證設(shè)備安全運(yùn)行。

[1]楊焱，陳紹勇.變壓器低壓側(cè)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(jìn).配電變壓器低壓側(cè)接線螺栓發(fā)熱處理方法[J].農(nóng)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(xué)術(shù)版），2007（15）：498，500.

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2015-12-25