东莞供电局广东东莞523000
摘要:220kV变压器绝缘油气象相色谱中乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳逐步增长增加,分析认为是由于内部异常发热引起的,并采用相关方法对发热点进行了检查,分析了该220kV变压器异常发热的原因,结合实际情况提出了相应的处理措施。
关键词:变压器;发热;原因;处理措施
0引言
变压器是供电系统中的重要组成部分,其正常运行确保对供电系统供电的质量及安全、稳定运行具有十分重要的意义。但是在变压器运行过程中,由于各种因素的影响,常常会导致变压器负载增大,造成变压器异常发热现象的发生,增加变压器故障率,缩短了变压器的寿命,增加变压器运行维护成本。鉴于此,笔者结合某220kV变压器异常发热实例,对其原因进行了分析,并提出了合理的处理措施。
1220kV变压器异常发热情况介绍
主变压器长期轻载运行到2005年,负荷一直小于30000kW。2005年负荷开始增加,2006年负荷最多高峰时能达到70000kW,从此绝缘油气象相色谱中乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳逐步增长增加,变压器油色谱分析结果认为负荷增大时,变压器油中产生过热特征气体,怀疑内部存在异常发热缺陷。
2220kV变压器油色谱试验数据异常
从该变压器绝缘油几年来色谱试验数据入手,分析变压器异常发热的起始时间段。
2.1绝缘油色谱试验数据分析
2003年6月—2006年7月220kV变压器油色谱试验数据见表1。
表1220kV变压器油色谱试验记录情况μL/L
从色谱数据可以看出:2003年到2006年3a时间内,2005年以前该变压器油色谱数据基本正常,从2005年开始,变压器油中C2H4、CO、CO2增长显著。C2H2、H2无增长。
绝缘油在500~800℃左右时分解的烃类气体主要成分为乙烯C2H4。由于绝缘油中烃类气体主要成分为乙烯,所以说,过热点温度应为600~800℃。乙炔C2H2为绝缘油在800℃以上时分解的产物,由于绝缘油特征气体中几乎无C2H2,所以过热点温度应低于800℃。变压器内部固体绝缘在高温局部过热的情况下,将会分解产生CO和CO2。
2.2变压器油色谱数据3比值法分析
表2为根据表1中2006年7月1日试验数据的3比值结果。
表2根据表1中2006年7月1日试验数据的3比值结果
从3比值数据看,该主变压器存在700℃左右的高温过热。
可能存在的情况:有涡流引起局部过热;铁芯漏磁,局部短路;层间绝缘不良;绕组过细,电阻偏大或焊接不良电阻异常致热。
由于高压直流电阻试验三相平衡,所以分接开关接触不良,引线夹件螺丝松动可排除。
3查找发热点
3.1红外热像图谱测试没有发现主变异常发热
红外热像图谱测试主变压器外观无异常,分析主变压器发热在内部。该主变压器系强油循环风冷大型变压器,变压器变铁芯或绕组内部发热时,红外热像图谱测试难以发现。
3.2现场吊罩检查未发现异常
现场吊罩会同变压器生产厂家检查未发现异常。现场不具备大型变压器解体检查条件,故未解体检查。
3.3变压器异常发热与其负荷有关
改变运行方式,从2006年7月15日开始,主变压器110kV侧负荷转移到其他变电站,该主变压器临时不带110kV负荷,35kV侧一如平常只带20000~30000kVA负荷,直至7月22日。
从表3可以看出,2006年7月1日至7月22日由变压器油色谱数据发展趋势,7月1日至7月14日增长明显,而从7月14日至7月22日数据几乎未增长,在7月14日至7月22日这一段时间内,110kV侧未带负荷,无负荷电流,其他运行工况不变。由此分析认为,过热故障应存在于110kV绕组侧。而110kV侧绝缘试验正常。分析该变压器110kV侧可能有发热缺陷,如电阻发热异常,油道不畅,散热不良等缺陷,在变压器带小负载时,因电流小,发热少,发热散热容易平衡,故异常发热不显现。
表3220kV变压器油色谱试验记录μL/L
4变压器发热异常的根本原因分析
对该变压器关键参数与GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》进行了对照研究,发现负载损耗、空载损耗均超过国家标准,分析出了该变压器发热异常的根本原因。
该主变压器型号SFPS7-120000/220,其铭牌空载损耗为94kW,负载损耗为451.8kW。铭牌负载损耗超过GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》该型号变压器标准288kW的约163.8kW。多出标准的163.8kW多余损耗发热加剧了变压器内部温升,加剧了变压器油和内部绝缘材料的老化、劣化分解。
该主变压器真实的负载损耗实际比铭牌标示的负载损耗451.8kW还大,有做假之嫌。论证如下:该主变压器75℃时:高压侧(220kV绕组侧)直流电阻为0.75766Ω,中压侧(110kV绕组侧)直流电阻为0.179451Ω,高压侧额定电流为314.92A,中压侧额定电流为602.45A,故高中压侧的75℃时电阻损耗为PR=3R1I21N+3R2I22N=420.8kW,其中PR为换算到75℃时的变压器高中压两侧绕组电阻损耗;R1、R2分别为换算到75℃时高压侧、中压侧绕组直流电阻值;I1N、I2N变压器高压侧、中压侧绕组额定电流。变压器75℃时额定电阻损耗加上附加损耗为额定负载损耗。而大型油浸变压器附加损耗数值上接近于空载损耗(通过对多台大型油浸变压器统计分析,附加损耗与空载损耗差值不超过5%)。所以近似计算出的负载损耗可用损耗可用PJ=PR+P0±5%P0计算,其中P0为铭牌的空载损耗94kW。计算负载损耗达到510~520kW,计算出的负载损耗远大于铭牌负载损耗451.8kW达到58~68kW左右。
该主变压器负载损耗超标。该主变压器型号SFPS7-120000/220,其铭牌空载损耗为94kW,铭牌空载损耗超过GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》该型号变压器标准56kW约38kW。
由于该主变压器投入运行以来到2004年负载一直很小,负载一直不足30000kW。所以,主变压器容量设计不足未体现出来,从2005年开始,该主变压器负载逐步增大,所以发热异常显现。
5采取的处理措施
(1)该变压器只允许轻载运行,负荷不允许超过60000kVA。
(2)增容扩建1台120000kVA或以上变压器,分担该主变压器负荷。
(3)有条件时更换主变压器,因主变压器不符合国标要求,属高能耗变压器,经过多年运行,变压器内部绝缘材料已严重老化、劣化。抗短路能力不足,容易故障损坏。
(4)严格变压器工艺监造,增加变压器出厂温升试验,杜绝不合格变压器进入输变电网。
(5)严格变压器出厂试验,严格防止空载、负载损耗超标的电力变压器进入电网。
从2006年7月23号开始转移走部分110kV侧负荷,2007年5月30号,新增150000kVA的2号主变压器投产,大部分承担了1号主变压器负荷,故减少了1号主变压器内部的发热。2007年5月30号以后1号该主变压器持续只带20000kW左右负荷,变压器油气象色谱数据未明显增长,2015年3月该主变压器退役,变电站更换增容了新的主变压器。
6结语
综上所述,变压器出现异常发热的现象不仅会导致变压器材料老化速度加快,缩短变压器的使用寿命,增加变压器故障发生的概率,而且严重影响到了供电系统供电的质量和安全。因此,要对变压器出现异常发热现象的原因进行分析,严格排查变压器异常发热点,并采取有效的处理措施对变压器的异常发热进行处理,从而保障变压器的安全稳定运行。
参考文献:
[1]徐经纬,孙静.220kV变电站主变压器跳闸事故原因分析及处理措施[J].内蒙古电力技术.2015(06)
[2]李卓,张晏铭.220kV变电站主变压器冲击合闸异常分析[J].河北电力技术.2016(S1)