变压器钟罩与底座连接片发热原因分析

肖鸿威 王亚芳 吴志勇

（1.宁夏电科院设备评价中心，宁夏 银川 750002；2.宁夏电力公司吴忠供电局，宁夏 吴忠 751100）

大型变压器是电网传输电能的枢纽，是电网运行的主设备，其安全可靠性是保障电力系统可靠运行的必备条件，随着电力系统规模和变压器容量的不断增大，其故障对国民经济造成损失也愈来愈大。变压器的故障类型很多，其中过热故障是常见的多发性故障，对变压器的安全运行带来严重威胁。导致变压器发热的原因很多，变压器的漏磁通在封闭铁磁元件中产生的涡流损耗在变压器的运行中时常存在。由于漏磁密度高，所以产生的杂散损耗很大，有时可达数百千瓦 ，导致局部过热现象。本文主要通过试验中发现的几起变压器钟罩与底座连接铜排电流过大原因进行分析，通过红外在线检测手段找到发热点，并针对故障点制定有效对策，消除发热故障。

1 案例

2012年3月，在对110kV及以上电压等级的变电站进行红外巡视时，发现某110kV 变电站2#主变和某220kV变电站 2#主变的外壳接地装置均有不同程度的发热，且测得主变外壳接地铜排上的电流高达几百安培。遂试验人员对接地装置进行检查测试，分析外壳接地电流过大和接地装置发热的原因。

1.1 案例1

3月23日，试验人员对某110kV变电站 2#主变的外壳接地装置进行例行检查时测得外壳接地电流分别为：北侧251 A，南侧244 A。具体接线方式（见图1），红外测试（见图2、图3）如下所示。

从红外图中可以看出，变压器钟罩外跨短接铜排的发热部位在铜排与变压器钟罩的焊接处和铜排接头处之间的地方，测得上节最高温度达 18.7℃，接地电流为251A；下节最高温度为16.3℃，接地电流为18A，钟罩温度为16℃，当时环境温度为14℃。

图1 变压器钟罩外跨接短路环连接方式

图2 北侧上节外壳接地铜排红外图

图3 北侧下节外壳接地铜排红外图

为了进一步确定是否是变压器绕组电流和引线电流在结构件中产生的漏磁造成涡流发热，将变压器北侧的上节外壳与接地铜排断开，测得下节接地电流为 10A，上节用二次线接地后，测得电流为65mA，此时测得变压器南侧的上节接地电流为94A（未断开前为244A），下节接地电流为2A。测试接线如图4所示。

图4 接头打开后检查接线图

1.2 案例2

3月23日试验人员对某220kV变电站2#主变的变压器钟罩外跨短接铜排例行检查时，测得接地电流分别为：西南侧468 A，西北侧50 A，西侧15 A，其中西南侧接地电流最大为486A，用红外测温仪监测温度时，连接螺栓最高温度达 52.7℃。其他连接螺栓温度正常，相邻螺栓温度为20℃，当时环境温度为17℃。跟踪监测变压器油温、色谱数据正常。具体接线方式如图5所示，红外测试如图6所示。

图5 钟罩外跨短接铜排示意图

图6 钟罩外跨短接铜排螺栓发热部位

2 原因分析

2.1 分析案例1

案例1中外壳短接铜排发热部在铜排与变压器外壳的焊接处和铜排接头处之间的地方，将北侧短接铜排打开后无回路测得北测电流最小为 65mA，对面南侧接地电流最小为2A，说明是变压器漏磁回路造成的接地电流过大。变压器绕组中的磁通包括主磁通和漏磁通，无论主磁通和漏磁通，可分为轴向分量和径向分量。轴向分量分布较简单，沿绕组高度变化较小，径向分量沿绕组高度分布复杂，由他引起涡流损耗分布很不均匀，且随变压器的容量变化而变化，不仅随绕组的轴向高度变化，也随绕组的径向尺寸变化，尤其在端部变化大。

短接铜排不是焊接根部和上下节连接螺栓处，虽然接地电流较大，但是发热部位的相对温差很小，因此不影响变压器绝缘油和密封垫的性能，无需处理，继续加强跟踪监测。

2.2 分析案例2

案例2中发热部位在钟罩上下短接铜排的螺栓上，并且相对温差较大，长期热效应将加速钟罩密封垫的老化，并且会影响到变压器油的性能。

1）疑似螺栓安装不紧、变压器漏磁在螺栓上产生涡流导致过热，是因为螺栓与法兰污垢接触不良而引起的。但松脱过热螺栓的螺帽后，测得该螺栓温度下降，排除疑似。

2）紧固螺栓后，螺栓外接短路电流仍过大并有发热现象，由于变压器绕组电流和引线电流在结构件中产生的漏磁造成涡流发热所致。分析认为运行中的变压器漏磁在变压器钟罩表面感应出较大的电流，正常时此电流通过变压器钟罩螺栓、变压器底座、接地铜排泄放至大地。此时，越是紧固螺栓接地电阻越小，通过的泄放电流就越大，发热就越严重。反之，则较轻。

3）通过上述测试分析确定钟罩上下短接铜牌的螺栓发热现象，是由于变压器自身的漏磁对箱壁的铜屏蔽形成涡流影响造成的，进而引起局部过热。

3 处理措施

1）根据以上分析，由于变压器仍在运行，因此采取在发热较严重的螺栓附近增加跨接短路铜排的数量，在短路片的材质选择上要选择导电性能较好的铜，并且要有足够的载流截面，以增加螺栓的散热面并起到较好的分流效果。处理后的跨接短路铜排的数量由1个增加为3个（见图7），增加后测得接地电流为191A，电流明显减小。

图7 增加后钟罩外跨短接铜排

2）对连接螺栓部位进行清污处理，并涂抹增加导电性和防氧化性的电力脂重新紧固。

处理后用红外测温议进行温度检测，最高温度40℃，相邻铜排为 39℃，环境温度 22℃，经过 10天的跟踪监测温度比较稳定，相对温差很小，不足以引起密封垫老化，影响设备健康运行的因素。

4 结论

通过上述变压器钟罩螺栓过热的发现和处理，警示变电站应重视以下事项：

1）定期监测钟罩外跨短路铜排电流的变化情况，同时结合红外测温仪进行温度监测。

2）检查钟罩连接螺栓，将连接处的接触面处理干净，连接牢固。

3）在温度较高的螺栓旁边增加外跨短路环，将螺栓上、下短接，减少过热螺栓上流过的电流，使温度降低。

4）当钟罩螺栓外跨接短路环电流过大时，可采用案例1的做法，在变压器停电时在变压器箱壁外引接地铜排，不经过钟罩螺栓，避免发热引起密封垫老化。

5）当钟罩螺栓外跨短路环电流过大有发热现象时，要结合油化色谱分析，当油色谱正常时可以继续运行，注意跟踪监测。

6）在加装变压器钟罩外跨短路环时，一定要注意材料的选择，最好是导电性能料好的铜。

7）电流过大的根本解决办法只有对变压器大修时吊罩对油箱壁的磁屏蔽进行处理。

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