变压器油箱钟罩与底座连接螺栓发热的分析

变压器油箱钟罩与底座连接螺栓发热的分析

张海军

（呼和浩特热电厂内蒙古呼和浩特010030）

摘要：在巡视运行中的变压器时，通过红外检测设备发现某些变压器的油箱钟罩和基座的连接螺栓异常发热，并通过钳型电流表对连接螺栓的电流进行检测，综合分析该现象属于对变压器运行不利的异常现象。对该异常现象的分析、处理，为今后的变压器日常运维、红外测温提供了实用性技术支撑。

关键词：螺栓发热；变压器漏磁；防护措施

前言

主变压器是电网的重要设备之一，担负着电网输送电能的任务。当主变压器钟罩与底座连接螺栓出现大面积过热时，将会导致变压器绝缘油加速老化和裂解，产生大量的气体，引起瓦斯保护动作，严重时可能造成主变压器停运而致使整台机组停运，这极大地影响了主变压器及电网安全稳定运行。

1案例介绍

呼和浩特热电厂2×350MW机组采用哈尔滨锅炉（集团）股份有限公司主机产品：主机2×350MW发电机为哈尔滨电机厂有限责任公司制造的QFSN-350-2型三相、二极、隐极式转子同步，主变型号为SFP10-420000/220，三相双绕组升压变压器，冷却方式为强迫导向油循环风冷，调压方式为无激磁调压。额定电压为242±2×2.5%/20KV。接线组别为YN，d11。主变配有4＋1组冷却装置（包括一组备用），每组冷却装置配有3台风扇，1台潜油泵。主变高压侧中性点可以直接接地或经避雷器及放电间隙接地。主变由保定天威保变电气股份有限公司生产）。运行人员巡视#3主变压器时，用远红外测量仪对设备进行测温时，发现#3主变3号散热器下方的油箱钟罩与底座连接螺栓温度异常，温度为55℃(其他正常螺栓温度在18℃左右)。后进检修人员跟踪精确测温，并采取在温度异常的螺栓两侧加装导流件，调整所有油箱钟罩与底座的连接螺栓，使所有螺栓松紧度一致等措施，将异常消除。

2检查与处理

（1）通过对变压器现场检查发现：底座各螺栓松紧程度不一致，有的螺栓有松动现象，且与油箱钟罩接触不良；有的螺栓松紧度适合，接触良好；有的温度异常，螺栓却很紧固。

（2）紧固其他螺栓后测温发现：再次紧固后的螺栓温度明显回升，旋松后的螺栓温度显著降低。

（3）检修人员对#3主变油箱钟罩与底座之间所有螺栓进行了调整，并加装了导流铜导线，缺陷消除后再次对发热点进行跟踪对比，发现发热螺栓最高温度已降至20℃，与其他同类型螺栓温差不大，红外测温图中明显可以看到所有螺栓发热均匀，缺陷消除。

3连接螺栓发热的原因及危害分析

（1）原因分析。变压器油箱钟罩与底座连接螺栓发热，运行维护人员应该引起足够重视。很多类型的变压器在实际运行过程中，都可能出现油箱钟罩与底座连接螺栓发热问题，且发热螺栓的数量、温度也有所不同。

根据实践研究分析，当变压器中流过负载电流时，就会在绕组周围产生磁通，由于没有全部通过主磁路铁芯，而且没有全部与一次和二次绕组交链，因此，这部分磁通经过非铁磁物质闭合（常见的非铁磁物质有变压器油、空气、铁芯、绕组等等），在绕组中由负载电流产生漏磁通。变压器内大电流低压引线距离油箱壁过近，大电流场构成油箱壁的漏磁发热；有时由于出线的布置不够合理，使油箱合成的电流为2倍的相电流，因而使漏磁通大为增加，如果有很多漏磁经过油箱，并且形成闭合回路，则会在上、下节油箱连接的螺栓产生电流，造成杂散损耗，导致连接螺栓发热。案例中的电厂#4主变停电，期间#3主变负载率增加，导致主变底部漏磁增加从而产生较大涡流，造成螺栓发热。因此，可得出导致油箱钟罩与底座连接螺栓出现发热问题的根本原因在于漏磁通。

导致螺栓过热的电流可以分为短路电流以及涡电流。短路电流及涡电流的形成主要指：

①箱沿螺栓流过较大的短路电流，从而造成连接螺栓发热。大电流引线能够引起漏磁通，而短路电流一般是由于大容量变压器上、下节油箱在强漏磁场中，因磁密度不同而使感应电势间存在电位差，从而在箱沿螺栓中引起。

②箱沿螺栓感应出较大的涡电流，从而造成连接螺栓发热。漏磁场经过油箱壁，能够形成闭合回路。当漏磁通通过上、下节油箱的交界位置时，如果空气的磁阻大，则大量的漏磁通就会通过导磁较好的连接螺栓，使得螺杆内的磁通密度很高，并在螺杆中感应较大的涡电流。显然，案例中的螺栓过热是受涡电流影响。因变压器底座连接螺栓松紧程度不一致，导致各螺栓电阻分布不均，从而引起变压器漏磁在螺栓上发生涡流导致过热，检查中发现紧固程度越高的螺栓过热越严重。由此判断螺栓发热为漏磁通穿过主变油箱钟罩与底座连接螺栓所产生，由于发热螺栓较其他螺栓紧固，因此电流优先流过此螺栓，造成发热异常。

（2）危害分析。变压器油箱钟罩与底座连接螺栓发热主要有以下危害：

①过热螺栓会将温度传递到变压器钟罩的主密封上，变压器主密封一般采用耐油性高、耐热性好的丁腈橡胶生产制造，但是，如果变压器长期处于高温运行状态，则变压器主密封的老化速度会逐渐加快，进而会造成密封件龟裂、变质和老化问题。如果变压器主密封的老化问题比较严重，则会导致变压器出现漏油或者渗油问题。

②如果局部油温上升，则会促进绝缘油的分解作用，在分解过程中会析出气体，进而造成轻瓦斯保护动作，如果气体的分解速度比较快，则所产生的油流就会超过重瓦斯保护整定值，这就会造成断路器误动，从而在一定程度上影响电力系统稳定运行。

③变压器油的分解过程中会产生大量气体，这些气体会大大降低设备内部的绝缘性能，甚至会造成绕组绝缘被击穿。

④绝缘油在分解过程中所产生的杂质会悬浮在油中，或者吸附在油浸纸表面，造成匝间、线饼间及绕组和屏障之间形成导电桥。另外，在绝缘油分解过程中，还会产生一些酸性物质，这类酸性物质会腐蚀变压器绝缘，而油中的杂质会不断累积，然后沉积在绕组或铁芯表面，堵塞油道，导致绕组的绝缘强度降低。

4经验总结

（1）由于多数变压器在发现存在钟罩螺栓发热时短期内不会有大修或更换计划，且其底部漏磁一时难以降低，因此建议用导流性较好的材料并接发热螺栓即钟罩与底座两端，进行分流，从而使流过螺栓电流减小，减轻发热。

（2）主变压器钟罩螺栓发热故障非常少见，红外测温能有效地检测出该缺陷。对运行时间较长、负荷较重的主变，应将主变本体螺栓作为红外测温重点关注对象，及时发现缺陷，消除缺陷。

（3）结合主变停电机会，检查主变本体所有连接螺栓以及加装的泄流装置情况，并进行打磨、紧固、涂导电膏处理，必要时进行更换，确保连接螺栓及泄流装置接触良好，从而避免异常发生。

结束语

主变压器是电力系统的一种重要设备，安全可靠，直接影响电厂甚至电网安全。在日常运输层面，要不断提高检测技术，完善检测手段，加强对与变压器主机相连的螺栓，导线部分以及增加设置的排泄装置的检测和分析。这样才能更优化以上处理方案，提高变压器的健康水平。

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