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(shè)備，其運行穩(wěn)定性直接關(guān)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(shè)計允許值時，不僅會加速絕緣材料老化，縮短設(shè)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(shè)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(yù)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(yīng)措施。

三、設(shè)計因素導(dǎo)致的溫升過高

1. 鐵心設(shè)計不合理

鐵心作為變壓器的磁路部分，其設(shè)計質(zhì)量直接影響變壓器的空載損耗和溫升。若鐵心截面設(shè)計過小，磁通密度過高，會導(dǎo)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(dǎo)致鐵心局部過熱。

2. 繞組設(shè)計缺陷

繞組導(dǎo)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(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如匝間絕緣過薄、油道設(shè)置不當?shù)?，會影響散熱效果；繞組安匝不平衡會導(dǎo)致漏磁增加，產(chǎn)生額外的渦流損耗。

3. 冷卻系統(tǒng)設(shè)計不足

冷卻器容量不足或油路設(shè)計不合理會導(dǎo)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(fēng)冷系統(tǒng)風(fēng)量不足或風(fēng)道設(shè)計不合理也會影響散熱效果。

四、制造工藝問題導(dǎo)致的溫升過高

1. 材料質(zhì)量問題

硅鋼片性能不達標，單位損耗過大；繞組導(dǎo)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(dǎo)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(fēng)險；絕緣處理不徹底，存在局部放電隱患；焊接質(zhì)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(yīng)力；引線連接不牢固，接觸電阻增大；分接開關(guān)接觸壓力不足；冷卻系統(tǒng)安裝偏差等裝配問題都會導(dǎo)致運行中額外發(fā)熱。

五、運行維護因素導(dǎo)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(guān)系增加；短時間內(nèi)大幅度過負荷會導(dǎo)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(jié)垢導(dǎo)致散熱效率下降；油泵故障或轉(zhuǎn)向錯誤造成油循環(huán)不暢；風(fēng)扇電機損壞或控制系統(tǒng)失靈使風(fēng)冷失效；油流繼電器誤動作切斷冷卻系統(tǒng)等都會直接導(dǎo)致溫升異常。

3. 絕緣油劣化

油質(zhì)老化使黏度增加，流動性變差；油中雜質(zhì)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(yù)示內(nèi)部存在過熱故障。

4. 外部環(huán)境影響

安裝場所通風(fēng)不良，環(huán)境溫度過高；變壓器室設(shè)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(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)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(zhì)損耗增大；儲油柜呼吸器堵塞；有載分接開關(guān)觸頭燒蝕等附件問題也會間接導(dǎo)致溫升異常。

七、結(jié)論

三相變壓器溫升過高是一個綜合性問題，可能由設(shè)計缺陷、制造工藝、材料質(zhì)量、運行工況、維護管理等多種因素單獨或共同作用導(dǎo)致。要準確判斷溫升過高的具體原因，需要結(jié)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(jié)果進行綜合分析。預(yù)防變壓器溫升過高，應(yīng)從選型設(shè)計、制造監(jiān)造、安裝調(diào)試、運行維護等全過程進行質(zhì)量控制，定期開展預(yù)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。