浅析110kV玉带变电站主变压器油温偏高的原因及控制措施

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摘要：针对某变电站#2主变压器油温偏高的问题，通过对变压器的损耗、冷却器性能等内因和负荷、通风条件等外因进行简要分析，得出了变压器可能导致油温偏高的两个诱因，并以此制定相应的措施进行整改，整改后数据显示这些措施都不同程度地降低了主变的油温，但是效果都不显著，没有达到预期的目标，最后提出可通过进一步改造冷却系统、调整两台主变负荷和更换新主变等措施来降低主变压器的温度。

关键词：主变压器；油温偏高；原因分析；整改措施；冷却装置；空载损耗；负荷损耗

中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0129-03

1 现状

某变电站现配置两台常州变压器厂生产的三相双绕组油浸风冷式有载调压主变压器，主变型号为SFZ9-50000/110，每台容量50MVA。油顶层温升55℃，绕组温升65℃。

通过长期跟踪观察发现，两台主变压器的油温在负荷高峰期都维持在较高水平。由于两台变压器是线串变接线方式，并且10kV母线处于分列运行状态，而两台主变压器的负荷分配极不平衡，#2主变压器负荷比#1主变压器明显偏高（2011年#2主变压器有功功率平均值约为#1主变压器的1.7倍），#2主变压器的油温长期超过70℃运行。

2 原因分析

2.1 变压器内因

2.1.1 损耗过大。变压器的发热主要来自损耗，其损耗分为铁损和铜损，铁损又叫空载损耗，就是其固定损耗，实是铁芯所产生的损耗（也称铁芯损耗），而铜损也叫负荷损耗。#1、#2主变压器于1995年10月投运，两台主变的冷却器运行均已超过16年，随着变压器的老化，变压器性能也会随着下降，其绕组的电阻以及其铁芯漏磁通增加，导致变压器损耗增大，造成变压器正常运行时的温度异常。

2.1.2 冷却装置故障。对于油浸风冷式变压器，绕组、铁心以及其他结构件中产生的热量是通过变压器油传给油箱和冷却器，再由周围空气进行冷却。变压器在运行时，当变压器的负荷达到额定容量的四分之三或变压器上层油温达到65℃时，冷却器自动投入。如果冷却装置发生故障（比如二次回路故障），那么当油温达到启动温度时冷却装置不能正常投入，从而造成油温升高。

通过对两台主变冷却装置的多次测试，发现无论是自动还是手动方式，冷却器都能够正常投入，因此，冷却系统故障不是造成主变升温的原因。

2.1.3 冷却器散热性能不佳。主变压器的安全可靠运行和使用寿命，在很大程度上取决于主变压器冷却器的散热性能。如果冷却器运行时间比较长，各部分均可能出现不同程度的磨损和老化，在夏季环境气温相对较高，冷却器散热片间如稍有风沙后积灰，就会导致冷却器换热效果恶化，散热性能不佳。

#1、#2主变压器于1995年10月投运，两台主变的冷却器运行均已超过16年，有可能因为冷却器的磨损和老化导致冷却器的性能下降，从而导致主变油温上升。此外，如果原设计的散热系统存在缺陷，也可能导致散热效果欠佳。因此，冷却器散热性能不佳可能是造成主变油温上升的主要原因。

2.2 变压器外因

2.2.1 负荷过重。变压器的过负荷运行，是指变压器在运行时传输的容量超过了变压器的额定容量。

三相变压器的额定容量为：

Se=3UI （1）

而运行中记录的是变压器的有功输出和无功输出，故需换算：

（2）

当S>Se时，则变压器过负荷运行。变压器过负荷一定是工作电流超过额定电流，这时变压器的负载损耗急剧增加，势必造成变压器温度升高。

通过2011年1月至2011年12月期间对两台主变压器负荷的长时间跟踪记录，#1、#2主变长期运行的有功负荷、无功负荷、电流均值以及负载率如表1所示，发现两台主变负载都未超过额定值，因此，过负荷不是油温偏高的主要原因。

表1 #1、#2主变长期运行的有功负荷、无功负荷以及电流均值

主变压器 有功功率

均值 无功功率

均值 变高开关电流均值 负载率

#1主变 13.77MW 2.84MVar 69.44A 28.12%

#2主变 23.08MW 6.25MVar 119.7A 47.82%

2.2.2 通风不畅。当变压器运行时，负载损耗产生的热量通过变压器的散热器和本体外壳将热量散发到变压器室内，而室内的这些热量只有靠室内空气的对流带到室外，以满足变压器运行时的环境要求。变压器室散热通风首先是靠自然通风，它的原理是利用室内外空气的密度差引起的自然重力（或室外风力）而进行的通风换气，要求进入室内的空气量能补偿排出的风量。充分合理地利用自然通风是一种既经济又有效的措施，在自然通风不能满足要求时，可再考虑机械通风补偿。

通过对两个主变压器的观察，发现两个室的通风条件都不畅通。在主变压器日常运行期间，两个主变压器室的门窗较长时间处于关闭状态，这样就造成了两台主变压器长时间处于密闭的空间内，空气基本不能流通，室内的大量热量不能通过对流排到室外。因此，通风不畅可能是主变油温升高的一个重要原因。

3 整改措施

通过上述原因分析可以看出，冷却器散热性能不佳和变压器室内通风不畅可能是主变油温升高的原因，因此针对这两个原因，制定相应的措施来改善主变温度偏高，并检验相应措施的效果。

3.1 改善通风条件

变压器室的通风量与有效通风面积有关，有效通风面积越大，通风量也就越大，通风效果就越明显。为了增大通风量，变压器室的几扇折叠门被打开，同时在未打开的几扇门上开设进出风百页窗，使有效通风面积得到了大大增加。为了加快空气的流动，主变压器室内的排风扇全部被开启。这样，排气扇和打开的门以及开设进出风百页窗的门就构成了顺畅的通道，排风扇提供了强劲的动力，从而形成了自然通风和机械通风联合运行的复合通风方式，使通风量得到很大的增加，散热效果也得到了很大的提高。

3.2 增加辅助降温系统

根据之前对冷却器散热性能不佳的分析，可能是冷却器散热不良导致了油温升高，针对这一因素可以用增加辅助降温系统的方法进行验证：

图1 2011年6月#1、#2主变压器温度负荷图

（加装水淋降温装置前）

注：从上到下，第一条曲线为#2主变油温、第二条曲线为#1主变油温、第三条曲线为#2变高102有功、第四条曲线为#1变高101有功，以下图片相同。

3.2.1 第一阶段：2011年8月份，为两台主变加装了水淋降温装置，高温高负荷期间再在主变压器室临时放置3台大功率牛角扇，对两台主变压器进行辅助降温。根据之后对两台主变油温的长期跟踪观察，油温较改造前下降约3℃～5℃，仍然维持在较高水平（环境温度20℃，负荷35MW，#2主变平均油温在60℃以上）。由此可见，加装了水淋降温装置并没有明显降低主变油温。

图2 2011年9月#1、#2主变压器温度负荷图

（加装水淋降温装置后）

3.2.2 第二阶段：2012年3月份，为了进一步降低油温，又对两台主变的降温装置进行了改造，改为雾状水淋降温装置，增大水淋面积。之后对其油温和负荷进行了连续多天的跟踪观察，油温较改造前下降约3℃（改造后，为避免雾状水汽飘上套管及CT接线盒，牛角扇不能开启），#2主变油温仍然维持在60℃以上。由此可见，改为雾状水淋降温装置仍然未达到理想散热要求。

图3 2012年3月份温度负荷曲线

（改为雾状水淋降温装置前）

4 结语

综上所述，某变电站#2变压器温度偏高的主要原因是冷却器的散热性能不足，因此，可通过进一步改造冷却系统、调整两台主变负荷等措施来降低主变压器的温度。由于变压器运行年限已久，各方面性能已有一定下降，随着区域负荷的增加和综合考虑电网运行安全性和经济性，更换新主变成了解决问题的最优方案。

参考文献

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[2] 金福林，王盛起.变压器真实功率损耗的计算[J].电工技术，1997，（9）.

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