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        安谷水電站變壓器油箱外罩接地電流偏大原因分析

        2018-03-12 03:08:10強(qiáng),
        四川水力發(fā)電 2018年1期
        關(guān)鍵詞:鐘罩磁通油箱

        吳 剛 強(qiáng), 余 林

        (1.中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)圣達(dá)水電有限公司,四川 樂(lè)山 614013;2.中電建水電開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司,四川 成都 610041)

        1 概 述

        安谷水電站工程是大渡河干流梯級(jí)開(kāi)發(fā)中的最后一級(jí),壩址位于樂(lè)山市安谷河段的生姜坡。

        安谷水電站220 kV主變壓器(220 MVA)由山東泰開(kāi)變壓器有限公司生產(chǎn);機(jī)電安裝由水電五局機(jī)電安裝分局施工完成。在主變投運(yùn)過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)變壓器本體外殼鐘罩上下連接處接地電流偏大。當(dāng)主變額定負(fù)荷時(shí),實(shí)測(cè)的主變低壓側(cè)上下節(jié)油箱連接片處的電流為:1#主變一點(diǎn)最高連接電流達(dá)390 A左右,另一點(diǎn)達(dá)150 A左右;2#主變一點(diǎn)最高連接電流達(dá)350 A左右,另一點(diǎn)達(dá)160 A左右;3#主變一點(diǎn)最高連接電流達(dá)到260 A左右,另一點(diǎn)達(dá)到240 A左右。主變鐘罩電流過(guò)大,可能造成主變緊固件、箱體等發(fā)熱、松動(dòng)、絕緣老化等安全隱患。根據(jù)安谷水電站主變壓器油箱連接片處測(cè)得的電流數(shù)值,廠家會(huì)同現(xiàn)場(chǎng)安裝單位對(duì)變壓器在生產(chǎn)及安裝過(guò)程中所采取的措施進(jìn)行了分析。安谷水電站變壓器主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

        2 原因分析

        當(dāng)變壓器中一個(gè)繞組與電源接通后,就會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁通。鐵心中由勵(lì)磁電壓產(chǎn)生的磁通稱為主磁通;當(dāng)變壓器中流過(guò)負(fù)載電流時(shí),就會(huì)在繞組周圍產(chǎn)生磁通。繞組中由負(fù)載電流產(chǎn)生的磁通稱為漏磁通,漏磁通的大小取決于負(fù)載電流;主磁通與漏磁通均形成封閉回路,都是向量,但不在同一相位上。主磁通在閉合磁路的鐵心中流通,而漏磁通的磁路十分復(fù)雜,有的在繞組所占的部分空間閉合;有的則經(jīng)過(guò)繞組端部空間進(jìn)入壓板后再回到繞組所占空間后閉合;有的則進(jìn)入油箱后閉合。

        表1 安谷水電站變壓器主要技術(shù)參數(shù)表

        此外,變壓器內(nèi)部的大電流引線也會(huì)產(chǎn)生漏磁通。因此,變壓器負(fù)載運(yùn)行時(shí),繞組和引線的漏磁通始終存在。油箱壁局部位置受漏磁通的影響會(huì)在局部位置產(chǎn)生環(huán)流并通過(guò)上下節(jié)油箱連接片形成電流回路。

        繞組的漏磁通(Φσ)等于繞組的磁動(dòng)勢(shì)乘以相應(yīng)的漏磁導(dǎo),即:

        Φσ=N·i·Λσ

        式中Λσ為漏磁路的磁導(dǎo);N為繞組匝數(shù);i為負(fù)載電流。

        由于繞組匝數(shù)及磁導(dǎo)均為定值,因此漏磁通的大小取決于負(fù)載電流。對(duì)于小容量變壓器,由于其負(fù)載電流小,漏磁通對(duì)變壓器的影響亦較小;隨著變壓器容量的增大,其負(fù)載電流亦隨之增大,漏磁通對(duì)變壓器的影響將比較明顯。

        3 降低變壓器漏磁所采取的措施

        針對(duì)安谷水電站變壓器電壓等級(jí)高、容量大且短路阻抗高的特點(diǎn),變壓器設(shè)計(jì)時(shí)著重加大了控制漏磁方面的工作,綜合采取多種措施以降低變壓器的漏磁。例如,合理調(diào)整高低壓繞組的安匝分布,保證高低壓繞組的安匝平衡;在變壓器內(nèi)部也采取了有效措施以減小部分漏磁通對(duì)油箱壁的影響。具體措施如下:

        (1)在變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),合理安排低壓側(cè)引線走形,盡量避免引線漏磁通與繞組漏磁通疊加,并在A、C相首尾相接的引線區(qū)域(該區(qū)域受引線漏磁通較顯著)油箱壁采用低磁鋼板(圖1)。

        (2)根據(jù)變壓器高低壓側(cè)油箱受漏磁通影響的區(qū)域,在變壓器油箱內(nèi)壁上合理布置磁屏蔽,使漏磁通盡量少地經(jīng)過(guò)油箱壁(圖2)。

        圖1 變壓器外罩油箱低磁鋼板布置圖

        圖2 變壓器漏磁通示意圖

        (3)對(duì)于變壓器外部方面,在上下節(jié)油箱的高低壓側(cè)均布置2處連接片(常規(guī)變壓器高低壓側(cè)均為1處連接片),并采用銅排進(jìn)行連接,以保證油箱局部位置受漏磁通影響形成的電流,通過(guò)連接片構(gòu)成回路(圖3)。

        4 電流值偏大的原因分析

        變壓器在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)漏磁,在油箱局部位置產(chǎn)生環(huán)流。對(duì)于鐘罩式油箱,油箱的連接片處普遍存在電流。隨著變壓器容量的增加,連接片處的電流亦會(huì)隨之增大。由于大多數(shù)電站沒(méi)有測(cè)量過(guò)油箱連接片的電流,根據(jù)生產(chǎn)廠家多年維修維護(hù)變壓器的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于容量在180~240 MVA的三繞組變壓器,油箱連接片處的電流值在400~600 A左右?,F(xiàn)場(chǎng)人員反饋的低壓側(cè)油箱連接片的電流值對(duì)應(yīng)于該變壓器的容量、短路阻抗及低壓側(cè)額定電流值來(lái)說(shuō),變壓器在漏磁方面得到了有效的控制,油箱連接片的電流值在正常范圍內(nèi)。

        油箱連接片上的電流是由于局部油箱壁受漏磁通的影響產(chǎn)生的,為局部環(huán)流現(xiàn)象,因而不會(huì)出現(xiàn)主變鐘罩過(guò)熱的問(wèn)題;而且該位置的溫度亦可使用紅外測(cè)溫裝置進(jìn)行測(cè)量,溫升不超過(guò)80 K絕對(duì)不會(huì)對(duì)變壓器內(nèi)部絕緣造成影響。

        5 減少變壓器油箱外罩接地電流采用的方法

        在變壓器上下節(jié)油箱連接螺栓處安裝小連接銅排,以增加上下節(jié)油箱的連接點(diǎn)(圖4)。

        圖3 原變壓器外部上下鐘罩連接片示意圖

        圖4 增加連接片后的示意圖

        6 結(jié) 語(yǔ)

        筆者對(duì)安谷水電站變壓器油箱外罩接地電流偏大的原因進(jìn)行了分析,提出了具體的解決方案并予以實(shí)施,效果較好。

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