主变低压套管升高座螺栓异常发热问题分析及处理

李承宪

（国电投江西电力有限公司南昌发电厂（新电分公司） 江西南昌 330117）

主变低压套管升高座螺栓异常发热问题分析及处理

李承宪

（国电投江西电力有限公司南昌发电厂（新电分公司） 江西南昌 330117）

随着经济的快速发展，我国的电力事业有了很大的发展。在电力系统中，变压器是其中最为关键的组成部分，一旦在运行的过程中发生故障其危害范围会日渐扩大。在变压器运行的过程中，主变压器的低压套管侧的高座螺栓会出现异常发热现象，对主变压器的安全运行会产生严重威胁。本文基于我厂变压器套管升高座螺栓异常发热的实际，对低压侧套管升高座过热情况进行分析，对故障原因进行探究并提出相关的处理对策，对其进行改造，最后对改造效果进行评价。

变压器；低压侧套管升高座；发热；改造

前言

我厂1#、2#主变均由常州东芝变压器有限公司生产，2009年出厂。1#主变压器容量为780MVA，无载调压型，强油风冷，额定电压高压侧和低压侧分别为 242±（2×0．25%）kV 和 22kV，额定电流：1860.9/20469.7A，接线方式为YO/D11。绕组和上层油温允许的温度分别为105℃，85℃报警，115℃，95℃跳闸。2#主变容量为780MVA，无载调压型，强油风冷额定电压高压和低压侧分别为：525±2×2.5%/22kV和22kV，额定电流：858/20470A，接线方式为Y0/D11，绕组和上层油温允许的温度分别为105℃，85℃报警，115℃，95℃跳闸。我厂于2009年对1#机组进行启动调试试验，对其低压侧套管升高座过热情况进行解析，现具体分析如下。

1 低压侧套管升高座过热情况介绍

在2009年11月我厂1#机组进行整组启动调试期间。做发变组主变侧短路试验时，当发电机机端电流升至12000A时，发现1#主变低压侧升高座套管温度异常升高，在线监测设备显示到达134℃，用红外成像仪测试后发现，热源点均分布在升高座与变压器箱体连接处的螺栓，螺栓最高温度达到170℃。由于螺丝发热严重，长期运行将造成密封胶圈老化，变压器低压侧套管常年如果长期运行在高温环境中，也将严重影响主变压器的安全运行。

图1

2 过热故障的分析

2.1 过热故障原因分析

通常情况下，诱发螺栓过热现象出现的原因可能有以下几种：①螺栓安装不紧，发生松动现象；②升高座法兰和螺栓之间接触不良，导致变压器出现漏磁现象，继而导致螺栓出现涡流，最终导致螺栓发生过热故障；③变压器绕组出现磁通现象；④低压侧套管与封母连接处流过大电流等。通过对1#机组的试验分析，最终发现引起螺栓过热的原因有以下2 点[1]。

2.1.1 变压器绕组磁通的影响

变压器绕组中的磁通包括主磁通和漏磁通。无论主磁通或漏磁通，都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[2]。径向分量沿绕组高度分布复杂，它引起涡流损耗的分布很不均匀，随变压器容量的变化而变化，不仅随绕组的轴向高度变化，还随绕组的径向尺寸变化，尤其在端部的变化大，其最大值出现在端部附近。由于变压器的内绕组离铁心近，漏磁的径向值高于外绕组，如变压器绕组为低、高排列，则低压绕组的径向漏磁高；当漏磁通通过低压侧套管升高座时，由于空气的磁导率较低，从而大量的漏磁通通过导磁较好的连接螺栓，使得螺栓杆内磁通密度加大，高密度的交变磁通在螺杆中产生巨大涡流，造成螺栓严重发热，甚至烧红。

2.1.2 主变低压侧大电流的影响

低压侧套管与封母连接处流过大电流缺乏屏蔽而产生的交变磁场在闭合的管型套管升高座中感应出电势，此电势生成的电流也势必流过金属螺栓造成发热[3]。

2.2 故障检测方法

对其他的螺栓进行紧固之后对其温度进行测量，发现经过紧固的螺栓其温度上升趋势明显，在螺栓旋松之后其温度有明显下降。通过对现象情况分析可知：根据电磁感应原理，如果运行中的变压器出现漏磁现象，就会在变压器的本体表面和低压套管升高座螺栓间产生较大的感应电流[4]。正常情况下，电流流经变压器的本体外壳、底座，经接地铜线流入大地。在这样的情况下，螺栓越紧固，其接地电阻就会越小，产生的泄放电流也就越大，其发热现象也就愈加严重[5]。

2.3 过热故障处理对策

这种设计或制造上的缺陷，造成变压器的顶部磁屏蔽不良，从而导致低压侧套管升高座相间部位漏磁涡流严重。新昌电厂技术人员尝试多种方法，如紧固螺栓、升高座外壳相问加装短路板等，都没有取得较好的效果。经咨询变压器厂家和同行业技术人员：要彻底解决此问题，需对低压侧套管升高座的外部结构进行改造，具体做法是在低压侧套管升高座阅增加磁通短路片，即用短路板先将3个低压侧套管升高座连接起来，再把每个升高座与变压器外壳连接起来，使漏磁通产生的涡流在升高座与主变压器外壳问均匀分布，增大涡流流通回路，这样才可较好地解决发热问题。但这种方案改造成本相对较高，也不方便日后的维修，且我厂正处于机组整组启动期间，时间上也难以满足1#机组年底进入商业运行的总体目标。因此我厂技术人员决定在用绝缘材料（环氧树脂板）加装在每个升高座与变压器外壳连接处，彻底隔断漏磁产生的涡流，连接螺栓改用非导磁材料（塑料王），使漏磁通无法形成。彻底消除发热源。

3 改造具体步骤

根据上述过热故障的处理对策，对该问题采取如下措施进行解决：

（1）在变压器停运之后将定制好的6块半圆形环氧树脂板垫于主变升高座与主变本体的连接处；

（2）将连接螺栓换成定制好的非导磁材料螺栓；

（3）为加强连接的机械强度，每相加装6个用热塑管热塑过的不锈钢螺栓；

（4）升高座相与相间用短路母排相连后接地。

4 低压侧套管升高座改造后的情况

通过对比低压侧套管升高座改造前后的温度（见表1），可以看到：改造后低压侧套管升高座螺栓未出现发热现象，主变低压侧套管升高座的温度有较大幅度的下降。为此，新昌电厂在对1#主变压器实施改造并取得效果后，立即在2#主变压器同样实施了低压侧套管升高座改造工作。

表1 低压侧套管升高座改造前后温度分析

5 结束语

大容量升压变压器局部过热是很普遍的现象，解决局部发热是制造厂家的技术难点，不易完满解决。新昌电厂这次使用在主变升高座与主变本体的连接处垫半圆形环氧树脂板、将连接螺栓换成定制好的非导磁材料螺栓、加装热塑管热塑过的不锈钢螺栓、升高座相与相间用短路母排相连后接地的方法对其螺栓发热故障进行改善。通过这一系列措施低压侧套管升高座改造有一定的效果，但要对以后的运行情况加强观察和分析：定期用红外摄像仪检查温升、加强绝缘油的监督工作等，以保证设备安全运行。

[1]杨焱，陈绍勇.变压器低压侧升高座联接螺栓温度过高原因分析及处理[J].贵州水力发电，2007（1）：69～72.

[2]邹 进.配电变压器低压侧接线螺栓发热处理方法[J].农村电工，2003（7）：31.

[3]段彬，俞军，李传才，等.220kV变压器顶盖连接螺栓发热分析与处理方法[J].浙江电力，2013（3）：74～76.

[4]李家然.主变压器连接螺栓发热原因及其处理措施分析[J].科协论坛（下半月），2010（12）：14～15.

[5]曹典武.变压器箱沿连接螺栓过热原因分析及处理[J].科技信息（学术版），2007（15）：498，500.

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