变压器温升异常导致降负荷运行原因分析及对策

杨平

摘要：本文通过分析一起主变温升异常情况导致的主变降负荷运行的故障原因，并结合实例阐述了其通过对冷却系统的结构优化改进，从而确保主变安全运行的方法。

关键词：温升异常;强油水冷装置;换热效率

变压器在电力系统中的作用是变换电压，以利于功率的传输。发电厂发出的电能经主变（升压变压器）升压后，传输到输电线路，最终提供给用户用电，是供电线路中必不可少的重要一环。由于变压器在电能输送过程中，会产生一定的电能损耗，在电能损耗的热效应下，变压器油温逐渐上升，而受变压器绝缘材料耐热能力限制，变压器油温升一旦超过允许值，将极大缩短变压器的使用寿命，危及设备运行安全。

一、故障情况

（一）故障经过

20XX年X月X日，5号发电机带负载105MUA，5号主变运行过程中油温升至40℃，油水冷却器自动投入2组，运行30分钟后，油温持续上升至50℃，油水冷却器自动投入第3组，运行40分钟后，油温持续上升至60℃，温度监控装置发油温报警信号，运行值班人员按规程规定对主变采取降负荷处理措施，负载降至53MVA运行2小时后，油温降至50℃维持平衡。

（二）检查情况

现场检查，自动流程按规定要求对冷却器进行了分组投入，3台冷却器油泵均在正常运转，现场测量电流电压值显示正常。检查油路，水路阀门均正常开启，技术供水水压正常，油回路、水回路流量传感器显示介质流动正常。对主变本体取油样进行色谱分析，数据合格。测量环境温度为32℃，冷却器进口水温20.3℃，冷却器出口水温21.3℃，冷却器進口油温57.6℃，冷却器出口油温56.9℃。

二、原因分析

（一）换热效能值分析

经过以上情况检查，表明主变内部无故障，油水回路无明显的堵塞，油泵一次回路运转正常，流程投入正常。而冷却器进出水温差1.1℃，冷却器进出油温差仅为0.7℃，表明问题出现在油水冷却器的换热效率上，26.4）=0.5530。查找5号主变近期运行状态参数并计算效能值。（见表1）

据此做出5号主变冷却器换热效能与负载关系图。

由此图1看出主变冷却器换热效能随主变负载降低略有升高，然而结合数据值比较，与出厂数据存在较大差异，对厂内其他4台主变冷却器换热效能情况进行调查，选取1-5号主变lOMW情况下数据一组进行比较：（见表2）

对比分析1-5号主变冷却器效能值，5号主变冷却器效能值下降严重，说明其内部积垢情况严重。

（二）影响能效值因素分析

管路结构：冷却装置腔内冷却水管路采用76根双层管防渗漏波纹管，内管为管径φ18mm铜镍合金管，外管为φ20mm铜镍合金波纹管增大散热面积，冷却水经技术供水通过冷却器底部排沙装置至进入主水室与油进行热交换后上行至上水室，而上水室采用弯管联通，造成管路易淤堵。

运行工况：该厂技术供水采用坝前取水方式，河流水泥沙杂质较多。技术供水系统采用的ZLSG-500B型滤水器过滤精度为5mm，对泥沙处理效果不佳。非汛期自流方式供水情况下，水位落差8米，不计算水能损耗情况下，压差仅为0.08Mpa，较设计水压0.35MPa相比水压严重不足，造成冷却器上水室弯管处泥沙沉积淤堵。冷却水内含的淤泥经长期运行在主水室内水管管壁大量附着，泥沙的比热率为1.5X10J/（kg·℃），水的比热率为4.2X10J/（kg·℃）极大的影响了油水介质的热交换，散热效果差。

三、采取措施

工作人员针对故障原因，采取相应对策，提高冷却器效能。

（一）改进上水室结构

由于上水室与主水室独立分开，内部管路与油路不发生接触，不参与热交换，故对其改进，不会影响设备的安全状况，改进方案可采用取消上水室弯管结构，将其改为空腔结构，消除了上水室管路淤堵的故障情况，同时降低了水能损耗，从而提高了冷却装置的热交换效率。

（二）提升检修清洗效率

通过取消上水室弯管结构，将其改为空腔结构后，工作人员对其结构继续改进将上水室顶部改为闷盖设计，在采用物理压力水清洗主水室水管路时，拆除上水室闷盖后，上水室可作为遮挡清理污水装置，让清理后的泥沙水经排水管路排出，保障了临近带电设备的安全运行。改进结构后可实现发现缺陷立即处置，而冷却器无需停电停运，减少了主变降负荷运行的风险。

四、结束语

对于使用强迫油循环水冷却系统的变压器油温异常升高情况，经检查分析内部无故障的情况，通常首先考虑冷却器是否存在故障，对于冷却器内部的积垢情况因加强对冷却器油、水温度的监视，通过换热效能计算分析，确定其内部积垢情况是否严重，及时做好状态检修。

参考文献：

[1]GB/T27689.2-2011，热交换器及传热元件性能测试方法第2部分管壳式热交换器[M].北京：中国标准出版社，2011.

[2]GB/T30262-2013，空冷式热交换器效率评价方法[M].北京：中国标准出版社，2013.