变压器负荷对温升影响分析

张良伟，曾令甫，张　伟，马进明，王　栋（国网山东省电力公司检修公司，济南　250021）



变压器负荷对温升影响分析

张良伟，曾令甫，张伟，马进明，王栋
（国网山东省电力公司检修公司，济南250021）

摘要：当前，红外测温技术已广泛应用于电力设备发热缺陷诊断中。对于电流致热型设备，在判断其是否存在发热缺陷之前，首先要评估负荷对设备温升的影响。从最大持续负荷过热点温度和不同负荷下的温升折算两个方面入手，提出一种分析负荷对温升影响的实用方法。实例证明，使用这种方法可以直观地展示负荷对温升的影响作用。

关键词：电流致热型缺陷；负荷；温升；红外测温

0　引言

随着电力工业逐步向着高电压等级、超大容量方向发展，电力系统对安全可靠运行提出了越来越高的要求。作为在线监测和状态检修的重要手段之一，红外测温技术因为具有远距离、不接触、不取样、不解体、准确、快速、直观的优点，而在电力系统得到大规模推广应用［1］。在使用红外测温技术发现的热缺陷中，按照发热原因可分为电压致热型缺陷、电流致热型缺陷和综合致热型缺陷，其中，电流致热型缺陷最为常见和多发。

电流致热型缺陷是指电气设备内部或外部金属部件的连接、金属部件与金属部件连接的接头和线夹等载流部分接触不良，电流流过时引起的设备异常发热所判定的缺陷。如果不及时正确地处理电流致热型缺陷，可能会出现燃弧、放电、烧断引线的情况，严重的会导致设备内部烧坏甚至危急电力系统的安全稳定运行。因此，在红外测温过程中正确诊断缺陷性质，给出准确的检修建议是非常重要的。

使用红外测温技术判断设备是否存在电流致热型缺陷时，要考虑以下因素的影响：负荷、环境温度、风速、其他辐射热源干扰、辐射系数、测试距离、仪器精度等。其中，辐射系数、测试距离和仪器精度可以控制，环境温度、风速可以选择，其他辐射热源干扰可以避免。唯有负荷随着电网运行情况而变化，需要每次测温时精确记录，并分析其对温升的影响。

1　负荷对温升影响的分析方法

1.1最大持续负荷过热点温度

最大持续负荷过热点温度，即散热条件不变，实测负荷下设备过热点温度折算至最大持续负荷状态下的过热点将达到的温度。最大持续负荷过热点温度可按下式折算［2］：式中：Tmax为最大持续负荷状态下的过热点将达到的温度，℃；Ts为测量时本回路的实际设备过热点温度，℃；Tθ为测量时同位置其他相最低温度，℃；Imax为回路运行中经常出现的最大持续负荷电流，A；Is为测量时回路的实际负荷电流，A。

在夏季和冬季等电网负荷较大的时期，最大持续负荷时过热点将达到的温度无疑是一个非常重要的数据，据此可以判断出电力设备是否存在发热隐患，从而提前介入，避免最终发展成缺陷。相反，根据最大持续负荷状态下发热缺陷部位的最高温度，也可以反算出额定负荷下缺陷部位的初始温度，为相间对比分析提供重要数据。

1.2不同负荷下的温升折算

设备负荷愈高，缺陷部位温升愈高，缺陷暴露愈明显，根据焦耳定律，温升与负荷的平方成正比，即%

式中：τ1、τ2分别为负荷电流是I1、I2时的温升，K。

例如设备负荷率在50%时，被测部位在相同条件下比正常时温度升高10 K，换算到负荷率100%时的温升，

因此，进行红外检测诊断为了比较设备在不同负荷下的温度应建立一个标准，将设备缺陷的温升换算到额定负荷时的温升与规程标准进行比较，才能对缺陷程度准确判断［3］。

2　应用实例分析

2.1应用情况

2015-01-03T17∶20∶00，500 kV某变电站1号主变C相35 kV套管Z抽头处最高温度89．9℃（图1），而A、B两相同一位置最高温度均为37℃。此时，1号主变低压侧带三组低抗同时运行（图2）。

图1　红外测温图谱

500kV某变电站1号主变生产日期为2005年12月，型号为ODFPS10-250000/500，低压侧容量66．7 MVA，额定电流1 852 A。运行经验数据显示：三组低抗投运时，每组低抗电流为930 A左右；两组低抗投运时，每组低抗电流在960 A左右。

图2　 1号主变低压侧一次接线

在退出1A号低抗后，跟踪测温数据显示，以半小时为间隔，1号主变C相35 kV套管Z抽头处最高温度分别降至60℃、49．8℃、37．6℃。该处温度最终维持在30℃左右，2015-01-04T07∶12∶00最后一次测温为30．8℃。1A号低抗退出前后的测温数据见表1。

表1　 1号主变35 kV套管Z抽头测温数据

2.2最大持续负荷过热点温度分析

在三组低抗投运的最大持续负荷条件下，设备过热点最终达到89．9℃的温度。将Tmax=89．9℃，Tθ= 30．7℃，Imax=2 797．85 A，Is=1 926．27 A代入公式（1）可计算出Ts=66．5℃。也就是说，两组低抗投运时设备需要有66．5℃的基础温度，才能达到3组低抗投运时89．9℃的过热点温度。但实际情况是，两组低抗投运时，设备只有30．8℃的基础温度。因此可以得出结论，过热点的温升除了由负荷增大所引起外，一定还受设备内部缺陷（薄弱点）的影响。显然，设备内部存在薄弱点才是设备发热的主要原因，负荷升高仅起到推波助澜的作用。

2.3负荷与温升关系分析

根据1号主变低压侧额定电流1 852 A计算，投运3组低抗时，负荷2 797．85 A，负荷率151%；投运两组低抗时，负荷1 926．27 A，负荷率104%，接近额定负荷。环境温度为4℃情况下，3组低抗运行时发热部位温升为85．9 K。根据以上数据，利用式（2）将3组低抗投运时的温升折算到额定负荷条件下为37．7 K。另外，经计算可得发热部位相对温差为61．6%。

根据DL/T 664—2008《带电设备红外诊断应用规范》附录A电流致热型设备缺陷诊断判据，1号主变C相35 kV套管Z抽头处的发热缺陷属于一般缺陷，可记录在案，注意观察缺陷发展情况，利用停电检修机会，有计划地消除缺陷［4］。如果不进行换算，直接使用过负荷条件下的温升85．9 K进行判断，则会得出存在危急缺陷、需要立即停电检修的错误结论。

3　结语

实践证明，使用本文中的方法，通过定性分析和定量计算，可以帮助电力运维人员科学认识负荷对温升的影响，从而保证对电流致热型缺陷做出正确诊断。

参考文献

［1］薛荣辉．红外技术在电力设备发热诊断中的应用［J］．硅谷，2010 （18）：14．

［2］Q/GDW/Z-23-001—2010带电电力设备红外检测诊断规程［S］．

［3］董其国．红外诊断技术在电力设备中的应用［M］．北京：机械工业出版社，1998．

［4］DL/T 664—2008带电设备红外诊断应用规范［S］．

张良伟（1988），男，工程师，从事电气试验和变电检修工作；曾令甫（1977），男，工程师，从事电力生产管理工作；

张伟（1979），男，高级工程师，从事电力生产管理工作；马进明（1981），男，工程师，从事电力生产管理工作；

王栋（1970），男，高级技师，从事变电检修现场管理工作。

Analysis M ethod for Transformer Load Effects on Tem perature-rise

ZHANG Liangwei，ZENG Lingfu，ZHANG Wei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250021，China）

Abstract:At present，the infrared temperature measurement technology has been widely used in electric equipment overheating defect diagnosis．For current pyrogenic type device，before it is determined whether or not the overheating defect exists，we must first assess the impact of the load on the device temperature-rise．From two aspects of the highest temperature under maximum continuous load and temperature-rise conversion under different loads，a practical method for analyzing the impact of load on temperature-rise is put forward．The impact of load on temperature-rise can be indicated using this method．

Key words:current pyrogenic type defects；load；temperature-rise；infrared temperature measurement

中图分类号：TN219

文献标志码：B

文章编号：1007-9904（2016）02-0060-02

收稿日期：2015-10-08

作者简介：