某变配电所干式变压器烧损原因和应对措施

武 骥

（国能朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西忻州 034100）

0 引言

干式变压器由于运行环境的局限性，极易出现温度过高现象，铁芯、绕组过热严重影响设备绝缘，出现通风散热不良，潮湿等情况，会加剧设备内部发热。干式变压器发热不容忽视，应根据发热的基本的原理和常见的原因妥善处理，以免出现事故，严重影响设备安全运行。

1 干式变压器发热的主要原因

1.1 变压器绝缘电阻下降

（1）由于受潮引起绝缘下降。目前管内变配电所已全部更换为树脂浇注式干式变压器，通过树脂将绕组密封，因此其绝缘电阻的下降大多是由绕组表面树脂破坏或部分绝缘材料受潮引起。当干式变压器在使用过程中受潮时，由于水中有腐蚀物质，使漆包线发霉变质、绝缘漆脱落或绝缘程度下降，造成匝间、层间出现放电现象，从而造成匝间短路或层间短路。出现短路时一般先发热，再出现异味、冒烟，所以当干式变压器出现异味时，应马上停电检查原因。

（2）由于环境污染引起的绝缘下降。目前管内变配电所、分区所所处位置临近煤矿、公路，煤灰污染严重，春夏季还存在柳絮、杨絮进入间隔的现象，设备清扫周期长于污染周期，存在污染物引起设备绝缘下降的隐患，造成沿面放电。

1.2 铁芯发热

（1）铁芯质量及内部绝缘问题。干式变压器铁芯由硅钢片叠加制成，当在制作过程中由于硅钢片质量问题，会存在铁芯磁密度不够，容易饱和，运行过程中铁芯发热，从而影响变压器负载能力，硅钢片在胶合时由于施工问题出现空隙，会造成内部局部放电，出现过热。

（2）铁芯存在多点接地的情况。铁芯多点接地主要是铁芯距离金属外壳绝缘距离不足，固定螺栓安装方向错误造成与铁芯绝缘距离不足，铁芯的绝缘受潮或损伤，其他异物搭接造成铁芯接地。铁芯多点接地时，铁芯内部存在环流，环流相当于小范围短路，而短路部分存在电阻，因此当有环流时会造成铁芯发热。当多点接地且长时间未处理，变压器连续运行，铁芯不正常的发热将会影响铁芯内部绝缘，进而引起更严重的铁芯过热，铁芯将烧毁，严重时甚至使变压器发生事故。

1.3 绕组发热

绕组发热的原因有：①在制造过程中铜线截面积选择不合理，导致投运后当有冲击负载或涌流时发热量较大；②设计与运行环境不匹配，运行负荷大，但空间小，散热差造成过热；③每年的周期性检修试验过程中由于人员素质问题，在检修设备上遗留短接线、保险丝、金属工具造成绕组短路；④绕组外部安装的温度检测元件由于接触不良造成短接，引起绕组发热。

1.4 通风散热系统不良

干式变压器暴露在空气中，通过空气流通与配电室工业空调来调节设备热量，没有直接的柜体散热装置，柜体只有密闭观察窗，无法进行很好的温度传输，变压器运行中会产生一定的铜损和铁损，转化为变压器绕组和铁芯的热量，发热过大时需要持续散热，而目前管内配电柜只有自动加热系统，无法进行有效散热。当变压器绕组温度升高到一定程度，势必会破坏系统的绝缘性能，导致绝缘件老化。因此，需要尽量降低变压器绕组的运行温度。

1.5 变压器负荷三相不平衡

（1）增大干式变压器损耗。干式变压器有铜损和铁损两种损耗，铁损一般不变，铜损会根据负载的变化而变化。当三相负荷不平衡运行时，会造成相电流过大，从而造成绕组过热，加快干式变压器老化，绝缘性能下降，减少干式变压器使用寿命，甚至烧毁绕组。同时三相不平衡条件下运行的干式变压器会产生零序磁通，零序磁通流经金属部件组成的回路，而钢材料不具备导磁的功能，所以会存在磁滯现象和涡流损耗，使钢材部件发热，导致变压器温升过快。

（2）增加线路损耗。变压器三相负荷不平衡度不应大于15%，只带少量单相负荷的三相变压器中性线电流不应超过额定电流的25%。三相负荷不平衡会产生零序磁通，零序磁通在中性线上会变为中性线电流，不但相线会有损耗，同时中性线也会产生损耗，从而就会增加线路损耗。目前所内负荷大多采用三相四线制，在三相负荷平衡时线路的功率损耗最小，当三相负荷失衡的状态下运行时，线路中的失衡电流产生的附加损耗就会使线路中的功率增加，从而造成线路发热，增加线路损耗，也加大对线路的冲击。

（3）缩短负载寿命。当出现负荷不平衡时，较大负荷会冲击用电设备，加速部件的更换频率，也就增加设备维护的成本，对于变配电设备而言，在三相负载不平衡条件下运行时，各相的输出电流是不等会导致其内部三相压降不相等，从而造成输出电压三相不平衡，当电压不平衡时容易造成电压高的一相所带用户设备烧坏，而电压低的一相所带用户用电设备则可能无法使用。所以三相负载不平衡运行时，将严重影响负载运行质量与运行安全。

2 事故调查分析情况

2.1 事故概况

两起事故发生间隔时间9 个月，烧损型号同为SCB10-80/10环氧浇注干式变压器，容量为80 kV·A，1#SB 出现单相接地故障，造成绕组烧损，2#SB 出现运行温度过高，绕组烧损的现象。

2.2 事故调查

2.2.1 关联事件

调查发现该所为施工改造所，在室外场地开挖过程中由于管控不到位，在雷雨季节出现雨水倒灌入配电室电缆沟，后续只是进行了排水而没有有效的干燥。

该所由于离站区较远，供暖设备无法满足生活供暖，后勤为保障员工供暖增加石墨烯壁挂加热装置，但施工过程中没有与生产部专业负责人沟通，造成负荷全部接在一相上。在退出所有壁挂装置时所内三相负荷为A：7 A，B：6 A，C：9 A，不平衡度为23%，由于负荷不大，红外测温，变压器铁芯运行温度37 ℃，当壁挂装置投入运行时，负荷为A：7 A，B：37 A，C：9.2 A，不平衡度为117%，严重不平衡，铁芯运行温度67 ℃。

2.2.2 测试数据

测试数据见表1。

表1 1#SB 数据对比

2#SB 直流电阻与变比测试无明显变化，绝缘由于烧损严重，只能单相对地测量，每相绝缘电阻只有几千欧，绝缘不合格。

2.2.3 推论

（1）电缆沟进水受潮同时由于通风换热不满足要求，造成设备绝缘下降，大负荷时绕组发热。

（2）三相负荷严重不平衡，造成零序电流过大，中性线发热。当采用F 级绝缘材料，极限工作温度在155 ℃时，最高温升应小于100 ℃，最高运行温度不足以使设备烧损，但由于设备内部受潮，绝缘性能下降，综合因素影响下存在设备烧损的可能性。

（3）设备质量问题，设备运行3 年，负荷相对较小，可能制造中存在内部绝缘层未干燥就进行后续加工，造成内部轻微放电逐渐扩大为设备烧损。

3 应对措施

3.1 制定关于干式变压器运行管理制度

将所用变负荷监测纳入日常巡视中，每日对运行变压器进行红外测温一次，同时严防配电室进水受潮。当干式变压器受潮后，应及时进行烘干，每周打开防火门进行通风换热，保证配电室干燥。两路交流供电互为热备用，实行单、双月轮换运行，每月1 日进行切换，单月1#电源运行，双月2#电源运行。

3.2 加强标准化作业管理

检修作业过程中严格执行标准化作业，做好设备修后复检工作，由小组负责人、工作领导人、工队管理人员、变电所值班员多环节把控，消除设备内部遗留物，防止铁芯多点接地。同时使用标准件，防止螺栓过长造成的绝缘距离不足的现象。当试验过程中发现绝缘不足的问题时要分步对单个绕组、夹件、穿心螺杆、绝缘层等对地测量绝缘电阻，确认绝缘不足的部位。

3.3 加强管控绕组温度

监测变压器绕组运行温度，利用红外测温进行准确记录，发现过热时及时统计当时运行负荷，并切换交流电源系统，当确定是由于负荷原因时及时调整用电负荷。同时在配电室安装温湿度计，在夏季实时关注室内温度，及时投入配电室工业空调，并定时打开配电室门进行通风，降低环境温度，以便于变压器散热。检修时彻底清扫变压器绕组、铁芯、绝缘层上的积灰，有利于变压器散热。

3.4 利用科技手段防止变压器过热

（1）安装弧光装置。弧光装置具备故障自动定位功能，安装在柜内能够在设备发生故障时，准确定位故障点，确认发生弧光具体位置，同时对系统进行自检，发出告警信号，及时通知值班员退出系统。

（2）加装温度监测单元。目前温湿度计装在上柜，通过感应器能够在温度降低时启动加热器，在后柜加装温度监测单元能够通过传感探针、荧光光纤、测温装置等进行监测温度，同时探针直径小于3 mm，能够监测-20～150 ℃，测量精度为±1 ℃，能够在电磁环境中运行，可以接入现有综自系统，自动监测设备运行。

（3）创新改造后柜观察窗。设计制作可视化后柜排风装置，利用工业排风扇，从前柜交流电源取电，利用现有温湿度控制器节点，当温度低时能够开启加热器，当温度过高时能够导通排风电路，同时兼具观察内部运行情况与通风换热的功能。

（4）按周期增加局放试验。增加空气柜局部放电试验监测，通过局部放电试验发现常规性检修试验不易发现的隐患点，及时进行消除，防止由于局部放电造成设备损坏范围扩大。

3.5 加强负荷管理

（1）提高对电力变压器三相负荷的监测并纳入日常变配电所管理条例与考核体系。

（2）加强变配电所生活用电的接入管理制度，保证三相负荷分配的合理性与平衡度。

（3）重点关注零序电流，利用电度表在负荷高峰时段关注零序电流，发现不平衡度超过25%时，要进行调整，安装时要合理选择中性线截面。

4 结语

通过以上手段能够更科学规划配电所低压负荷分布，规范对负荷基础资料的收集整理，同时通过对事故的分析找出可能的原因，以点带面，完善变配电运营管理办法，更有效的保障干式变压器运行安全。