三相變壓器溫升過高原因分析

一、引言

三相變壓器作為電力系統(tǒng)中不可或缺的重要設備，其運行穩(wěn)定性直接關系到整個電網(wǎng)的安全可靠運行。溫升是衡量變壓器運行狀態(tài)的重要指標之一，當變壓器溫升超過設計允許值時，不僅會加速絕緣材料老化，縮短設備使用壽命，嚴重時還可能引發(fā)絕緣擊穿、短路等故障，甚至造成重大安全事故。本文將從設計、制造、運行維護等多個方面系統(tǒng)分析三相變壓器溫升過高的原因，為預防和處理此類問題提供參考依據(jù)。

二、變壓器溫升的基本概念

變壓器溫升是指變壓器在運行過程中，各部位溫度與環(huán)境溫度的差值。根據(jù)國家標準規(guī)定，油浸式變壓器頂層油溫升限值一般為55K，繞組平均溫升限值為65K。干式變壓器的溫升限值則根據(jù)絕緣等級不同而有所差異。溫升過高意味著變壓器內(nèi)部存在異常發(fā)熱現(xiàn)象，需要及時查明原因并采取相應措施。

三、設計因素導致的溫升過高

1. 鐵心設計不合理

鐵心作為變壓器的磁路部分，其設計質量直接影響變壓器的空載損耗和溫升。若鐵心截面設計過小，磁通密度過高，會導致鐵損增加；鐵心疊片工藝不良，如接縫過大、毛刺過多等，都會增加附加損耗，導致鐵心局部過熱。

2. 繞組設計缺陷

繞組導體截面積選擇不當，電流密度過高，會使銅損顯著增加；繞組結構設計不合理，如匝間絕緣過薄、油道設置不當?shù)?，會影響散熱效果；繞組安匝不平衡會導致漏磁增加，產(chǎn)生額外的渦流損耗。

3. 冷卻系統(tǒng)設計不足

冷卻器容量不足或油路設計不合理會導致散熱能力不能滿足實際需求；油泵選型不當或油流分布不均勻會造成局部油流停滯，形成熱點；風冷系統(tǒng)風量不足或風道設計不合理也會影響散熱效果。

四、制造工藝問題導致的溫升過高

1. 材料質量問題

硅鋼片性能不達標，單位損耗過大；繞組導線純度不足，電阻率偏高；絕緣材料熱穩(wěn)定性差，高溫下易老化；冷卻油介損超標或含水量過高，都會導致變壓器整體或局部溫升異常。

2. 工藝控制不嚴

鐵心疊裝不緊密，存在過大間隙；繞組繞制不整齊，存在匝間短路風險；絕緣處理不徹底，存在局部放電隱患；焊接質量不良，接觸電阻過大等制造缺陷都會成為溫升過高的誘因。

3. 裝配工藝問題

器身裝配不到位，存在機械應力；引線連接不牢固，接觸電阻增大；分接開關接觸壓力不足；冷卻系統(tǒng)安裝偏差等裝配問題都會導致運行中額外發(fā)熱。

五、運行維護因素導致的溫升過高

1. 過負荷運行

長期超過額定容量運行會使變壓器損耗成平方關系增加；短時間內(nèi)大幅度過負荷會導致溫度急劇上升；三相負載嚴重不平衡會使某一相繞組過熱。

2. 冷卻系統(tǒng)故障

冷卻器堵塞或結垢導致散熱效率下降；油泵故障或轉向錯誤造成油循環(huán)不暢；風扇電機損壞或控制系統(tǒng)失靈使風冷失效；油流繼電器誤動作切斷冷卻系統(tǒng)等都會直接導致溫升異常。

3. 絕緣油劣化

油質老化使黏度增加，流動性變差；油中雜質顆粒增多，堵塞油道；含水量超標降低絕緣性能和散熱能力；溶解氣體含量過高可能預示內(nèi)部存在過熱故障。

4. 外部環(huán)境影響

安裝場所通風不良，環(huán)境溫度過高；變壓器室設計不合理，散熱空間不足；灰塵油污覆蓋散熱器表面；周邊存在其他熱源等外部因素都會加劇變壓器溫升。

5. 監(jiān)測系統(tǒng)失效

溫度計或溫控器損壞導致誤顯示；油位計失靈無法及時發(fā)現(xiàn)油量不足；保護裝置定值設置不當或功能失效，無法及時報警或跳閘。

六、其他特殊原因

1. 諧波影響

電網(wǎng)中存在大量諧波電流會導致變壓器附加損耗增加，特別是中性點電流過大時，會使溫升明顯提高。

2. 短路電流沖擊

經(jīng)受外部短路后，繞組可能發(fā)生變形或位移，導致局部過熱；短路電動力使內(nèi)部連接件松動，接觸電阻增大。

3. 過電壓影響

操作過電壓或雷電過電壓可能導致局部放電，長期積累會造成絕緣劣化和熱點形成。

4. 附件故障

套管介質損耗增大；儲油柜呼吸器堵塞；有載分接開關觸頭燒蝕等附件問題也會間接導致溫升異常。

七、結論

三相變壓器溫升過高是一個綜合性問題，可能由設計缺陷、制造工藝、材料質量、運行工況、維護管理等多種因素單獨或共同作用導致。要準確判斷溫升過高的具體原因，需要結合變壓器歷史數(shù)據(jù)、運行記錄、試驗報告和現(xiàn)場檢查結果進行綜合分析。預防變壓器溫升過高，應從選型設計、制造監(jiān)造、安裝調(diào)試、運行維護等全過程進行質量控制，定期開展預防性試驗和狀態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在隱患，確保變壓器安全穩(wěn)定運行。