750千伏高压电抗器绕组温度偏高报警原因分析及处理

750千伏高压电抗器绕组温度偏高报警原因分析及处理

努尔东•,沙地尔

国网新疆电力有限公司检修公司新疆乌鲁木齐830002

摘要：本文从几个方面分析了运行中750kV高压电抗器绕组温度偏高的问题，并根据变电站实际运行情况提出防范措施和改进建议。高压电抗器的寿命取决于绝缘的老化程度，绝缘老化会使高压电抗器逐渐丧失原有的机械性能和绝缘性能，绝缘强度降低易产生局部放电、绝缘的工频及冲击击穿强度降低，造成高压电抗器击穿损坏。而绝缘的老化主要取决于运行的温度。

关键词：高压电抗器；绕组温度；防范措施

概述：750kV喀楚一线高压电抗器（以下简称高抗）型号为BDK-70000/750，单相容量70000kvar，该高抗投运已有两年多，在运行过程中存在温度偏高问题，夏季七、八月份经常发出“绕组温度高”告警信号，环境温度30℃左右时，绕组最高温度达到101℃，顶层最高油温86℃，已经超过运行导则规定的自然循环冷却电抗器的顶层油温不宜经常超过85℃的要求。高抗温度的偏高加快了绝缘老化的速度，降低绝缘性能，缩短运行寿命。以下对高抗存在绕组温度高的问题进行分析，并提出一些粗略的看法。

1.原因分析及处理

1.1内部存在损耗引起温度异常

高抗内部如果发生绕组匝间短路、内部引接线头发热或铁芯过热等故障会引起高抗绕组温度异常升高。运行中高抗铁芯和线圈中由于铁芯的磁滞损耗、涡流损耗和线圈的铜损转化为热量，使温度升高，热量向周围以辐射、传导等方式扩散,当发热和散热达到平衡状态时,各部分的温度趋于稳定。铁损(磁滞损耗和涡流损耗)是基本不变的损耗，与结构有关,所以在运行中无法减少或消除，而铜损随负荷变化而变化，由铜损和铁损引起的损耗转变为积聚的热量，导致高抗本体温度升高。

由于高抗绕组的匝间或层间短路，会造成温度过高，一般可以通过电抗器油样进行化验，如果发现油的绝缘和质量变坏，可以判断为内部有短路故障。高压试验人员按照规定在高抗投运后第一个月每10日取油样、运行的第二至第六个月每月取油样化验一次，提取的油样化验结果均合格。现场调取油色谱在线监测装置自设备投运以来的数据及对铁芯、夹件进行接地电流测试的结果进行综合分析后，判断高抗内部无故障、内部各项损耗也在允许范围内，排除了因高抗内部损耗和故障引起高抗温度偏高的因素。

1.2外部因素导致温度偏高

高抗的温升取决于损耗的大小，降低温升取决于电抗器油的循环量、循环速度，即冷却系统的配置。一旦冷却散热系统故障或散热条件差将造成运行中的高抗温度上升。如果电抗器的冷却设备选用不合理，安装与设计的油流走向、油流量不合理、散热对流通道不畅，则温升会升高，寿命将缩短。

1.2.1喀楚一线高抗为投运两年的设备，如果安装和运行前检查的疏忽使得散热器与本体相连的上、下蝶阀没有打开，或开度不够大，或者散热器及联管内部投运前未用热油冲洗干净，有杂物堵塞，或是连接管道漏油，会使得高抗油没有经过或只有少量的油经过散热器进行冷却，也就大大的降低了高抗本体的冷却散热效果，也是影响高抗绕组温度的一个重要的因素。运维人员现场检查了高抗散热器各连接蝶阀开启情况均在规定位置，使用红外线测温仪点测各连接联管管道及法兰接合部位，各部分均温度均衡无异常，排除了可能存在的蝶阀未开和联管杂物堵塞造成温度偏高的因素。

1.2.2喀楚一线高抗采用的是ONAN油浸自然冷却方式，在高、低压侧各安装了7组散热器，属板式散热器，散热装置与四周空气热交换主要是对流换热，辐射传热则较为微弱。因油的对流作用当绕组及铁心附近的油被加热之后，就会自动向上流动，而冷却后的冷油则向下流动。对流靠的是温差，如果温差达不到设计值，油处于平衡状态，对流速度慢则温升就高，使高抗上部温度较高的油经上部汇集管分流至散热片，并降温向下流动，经下部汇集管回流至高抗内部，吸收热量后上升，从而形成自然循环。喀楚一线高抗本体A、B两相被两侧的防火墙夹在中间，C相则只有一侧有防火墙，数据显示运行期间只有C相绕组温度未达到高温报警值。对高抗A、B、C三相绕组温度曲线进行周期性对比，数据显示A、B两相要高出C相绕组温度10℃左右，这证明防火墙对采用自然冷却及主要靠对流散热方式的高抗影响较大。

1-2喀楚一线高压电抗器防火墙位置图

1.3温度监测装置异常造成温度偏差

温度监测装置必须可靠。绕组温度测点不正确或者是测量存在误差、基值不准等因素会造成高抗误发高温报警信号。国网公司变压器（电抗器）运行规范中规定：现场指针温度计示值、控制室温度显示值及计算机监控系统温度数据三者间最大偏差大于5℃时，视为温度数据异常。因为当高抗超出允许温度或监测装置不准确时，会给正常运行带来一定程度的危险。

1.3.1绕组温度计的补偿原理

喀楚一线高抗绕组温度计采用是采用模拟测量方法来间接的测量绕组热点温度，即绕组温度T1为电抗器顶层油温T2与铜油温差△T之和，T1=T2+△T。绕组温度是电抗器顶层油温使仪表内弹性波纹管产生对应的角位移量，叠加仪表内发热元件产生的角位移量，从而指示电抗器绕组温度。发热元件时通过匹配器及电抗器CT二次侧负载情况变化而补偿不同的铜油温差。

1.3.2高抗的温升换算

喀楚一线高抗采用的是PC3000-24/520型散热片共14只，电抗器的总损耗为190kW。

散热单位热负荷：q=190000/（38×14）=367W/m2

油对空气平均温升：0.262×3670.8=29.5K

油面对空气的温升：1.2×29.5+10=45.5K

绕组对空气的平均温升：29.5+16.2（△T）=45.7K

绕组热点对空气的温升：1.3×16.2+45.4=66.46K（注：绕组热点为绕组的极限温升）

通过对喀楚一线高抗绕组温度测量方式、计算公式和实际运行中的温升换算得出数据，在与实际运行中采集到的温度数据对比发现高抗绕组温度与上层油温温度保持15℃度左右温差，并且同步上升或下降，说明了测量点及监测装置没有故障，能够随着温度的变化而反应出对应数值。

2.温度偏高的防范措施

（1）正常运行时应加强对高抗的油位、油温变化的检测，定期取油样化验。

（2）每日定时检查油色谱在线检测系统，并将数据记录，以作对比。

（3）若安装投运前的检查的疏忽，使得散热器与高抗相连的上蝶阀和下蝶阀没有打开或者开度不够大或被杂物堵塞，或是连接管道漏油时，应该立即开启蝶阀，疏通油路。

（4）温度传感器输出的温度不是待测物即时温度，通常会有一定的误差。对于需要精确测量的场合，需选用响应速度更快的传感器。安装前应做好必要的校验，且安装正确无误，把远传在投运时就解决好，避免投运后出现错误，把温度远传指示不准确消灭在萌芽中。

结束语

建议对高抗冷却装置进行技改，油浸自冷的基础上，在散热器上加装冷却风扇，高温天气开启风扇将周围的空气吹向散热器，加速散热器中油的冷却，使油温迅速降低，因上下层油温的不同上下层油的比重不同，在重力的作用下就形成了自然循环，使得高抗内绕组及铁心得到循环冷却，提高油的循环速度，从而增强了高压电抗器散热能力。