220 kV主变压器发热异常的原因分析及处理

于 强,王天正,王建伟

（1.国网山西省电力公司晋中供电公司，山西晋中 030600；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

220 kV主变压器发热异常的原因分析及处理

于 强1,王天正2,王建伟1

（1.国网山西省电力公司晋中供电公司，山西晋中 030600；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西 太原 030001）

针对某220 k V主变压器异常发热情况，进行了红外热像图谱测试、油色谱分析、吊罩观检检测等深入排查缺陷，开展技术分析，对该变压器关键参数与相关变压器国家标准进行了对照研究，发现该变压器负载损耗、空载损耗均超过国家标准，分析出了该变压器发热异常的根本原因。提出了严格变压器工艺监造的措施，增加变压器出厂温升试验的建议，杜绝不合格变压器进入输变电网。

220 k V；变压器；发热

0 引言

大型电力变压器系是电网中最重要的设备，变压器异常发热会严重限制变压器荷载，削弱变压器抗短路能力，增加变压器故障率，增加损耗，造成变压器材料老化，寿命缩短，运行维护成本增加。因此，通过分析某变压器运行异常的特殊案例，找出变压器运行异常的原因，提出相关的防范措施。

1 某台220 kV变压器异常发热情况介绍

某220 kV主变压器，型号为SFPS7-120000/ 220，西安电炉变压器厂1990年生产，1991年投入运行。2004年5月进行了大修，在交接试验和历年的高压预防性试验中未发现异常。该主变压器长期轻载运行到2005年，负荷一直小于30 000 kW。2005年负荷开始增加，2006年负荷最多高峰时能达到70 000 kW，从此绝缘油气象相色谱中乙烯、乙烷、一氧化碳、二氧化碳逐步增长增加，变压器油色谱分析结果认为负荷增大时，变压器油中产生过热特征气体，怀疑内部存在异常发热缺陷。

2 某台220 kV变压器油色谱试验数据异常

从该变压器绝缘油几年来色谱试验数据入手，分析变压器异常发热的起始时间段。

2.1 绝缘油色谱试验数据分析

2003年6月—2006年7月某220 kV变压器油色谱试验数据见表1。

从色谱数据可以看出：2003年到2006年3 a时间内，2005年以前该变压器油色谱数据基本正常，从2005年开始，变压器油中C2H4、CO、CO2增长显著。C2H2、H2无增长。

绝缘油在500～800℃左右时分解的烃类气体主要成分为乙烯C2H4。由于绝缘油中烃类气体主要成分为乙烯，所以说，过热点温度应为600～800℃。乙炔C2H2为绝缘油在800℃以上时分解的产物，由于绝缘油特征气体中几乎无C2H2，所以过热点温度应低于800℃。变压器内部固体绝缘在高温局部过 热的情况下，将会分解产生CO和CO2[1]。

表1 某220 kV变压器油色谱试验记录情况 μL/L

2.2 变压器油色谱数据3比值法分析

表2为根据表1中2006年7月1日试验数据的3比值结果。

表2 根据表1中2006年7月1日试验数据的3比值结果

从3比值数据看，该主变压器存在700℃左右的高温过热[1]。

可能存在的情况：有涡流引起局部过热；铁芯漏磁，局部短路；层间绝缘不良；绕组过细，电阻偏大或焊接不良电阻异常致热。

由于高压直流电阻试验三相平衡，所以分接开关接触不良，引线夹件螺丝松动可排除。

3 查找发热点

3.1 红外热像图谱测试没有发现主变异常发热

红外热像图谱测试主变压器外观无异常，分析主变压器发热在内部。该主变压器系强油循环风冷大型变压器，变压器变铁芯或绕组内部发热时，红外热像图谱测试难以发现。

3.2 现场吊罩检查未发现异常

现场吊罩会同变压器生产厂家检查未发现异常。现场不具备大型变压器解体检查条件，故未解体检查。

3.3 变压器异常发热与其负荷有关

改变运行方式，从2006年7月15日开始，白家庄1号主变压器110 kV侧负荷转移到其他变电站，该主变压器临时不带110 kV负荷，35 kV侧一如平常只带20 000～30 000 kVA负荷，直至7 月22日。

表3 某220 kV变压器油色谱试验记录 μL/L

2006年7月1日至7月22日由变压器油色谱数据发展趋势看，7月1日至7月14日增长明显，而从7月14日至7月22日数据几乎未增长，在7月14日至7月22日这一段时间内，110 kV侧未带负荷，无负荷电流，其他运行工况不变。由此分析认为，过热故障应存在于110 kV绕组侧。而110 kV侧绝缘试验正常。分析该变压器110 kV侧可能有发热缺陷，如电阻发热异常，油道不畅，散热不良等缺陷，在变压器带小负载时，因电流小，发热少，发热散热容易平衡，故异常发热不显现。

4 变压器发热异常的根本原因分析

对该变压器关键参数与GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》进行了对照研究，发现负载损耗、空载损耗均超过国家标准，分析出了该变压器发热异常的根本原因。

该主变压器型号SFPS7-120000/220，其铭牌空载损耗为94 kW，负载损耗为451.8 kW。铭牌负载损耗超过GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》该型号变压器标准288 kW的约163.8 kW。多出标准的163.8kW多余损耗发热加剧了变压器内部温升，加剧了变压器油和内部绝缘材料的老化、劣化分解。

该主变压器真实的负载损耗实际比铭牌标示的负载损耗451.8 kW还大，有做假之嫌。论证如下：该主变压器75℃时：高压侧 (220 kV绕组侧）直流电阻为0.757 66Ω，中压侧（110 kV绕组侧）直流电阻为0.179 451Ω，高压侧额定电流为314.92 A，中压侧额定电流为602.45 A，故高中压侧的75℃时电阻损耗为，其中PR为换算到75℃时的变压器高中压两侧绕组电阻损耗；R1、R2分别为换算到75℃时高压侧、中压侧绕组直流电阻值；I1N、I2N变压器高压侧、中压侧绕组额定电流。变压器75℃时额定电阻损耗加上附加损耗为额定负载损耗。而大型油浸变压器附加损耗数值上接近于空载损耗（通过对多台大型油浸变压器统计分析，附加损耗与空载损耗差值不超过5%）。所以近似计算出的负载损耗可用损耗可用PJ=PR+P0±5%P0计算，其中P0为铭牌的空载损耗94 kW。计算负载损耗达到510～520 kW，计算出的负载损耗远大于铭牌负载损耗451.8 kW达到58～68 kW左右。

该主变压器负载损耗超标。该主变压器型号SFPS7-120000/220，其铭牌空载损耗为94 kW，铭牌空载损耗超过GB/T6451—2008《三相油浸式电力变压器技术参数和要求》该型号变压器标准56 kW[2]约38 kW。

由于该主变压器投入运行以来到2004年负载一直很小，负载一直不足30 000 kW。所以，主变压器容量设计不足未体现出来，从2005年开始，该主变压器负载逐步增大，所以发热异常显现。

5 采取的措施

a)该变压器只允许轻载运行，负荷不允许超过60 000 kVA。

b)增容扩建1台120 000 kVA或以上变压器，分担该主变压器负荷。

c)有条件时更换主变压器，因主变压器不符合国标要求，属高能耗变压器，经过多年运行，变压器内部绝缘材料已严重老化、劣化。抗短路能力不足，容易故障损坏。

d)严格变压器工艺监造，增加变压器出厂温升试验，杜绝不合格变压器进入输变电网。

e)严格变压器出厂试验，严格防止空载、负载损耗超标的电力变压器进入电网。

从2006年7月23号开始转移走部分110 kV侧负荷，2007年5月30号，新增150 000 kVA的2号主变压器投产，大部分承担了1号主变压器负荷，故减少了1号主变压器内部的发热。2007年5 月30号以后1号该主变压器持续只带20 000 kW左右负荷，变压器油气象色谱数据未明显增长，2015年3月该主变压器退役，变电站更换增容了新的主变压器。

[1]李建明，朱康.高压电气设备试验方法 [M].北京：中国电力出版社，2005：76-79.

[2]注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导委员会，编.三相油浸式电力变压器技术参数和要求GB/T6451—2008 [S].北京：中国电力出版社，2012：338-339.

Causal Analysis and Treatment of Abnormal Heating of a 220 kV M ain Transformer

YU Qiang1,WANG Tianzheng2,WANG Jianwei1

(1.State Grid Jinzhong Power Supply Com pany of SEPC,Jinzhong,Shanxi 030600,China; 2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute of SEPC,Taiyuan,Shanxi 030001,China)

In view of abnormal heating of a 220 kV main transformer,defects inspections and technical analysis are carried out through infrared thermogram test,oil chromatographic analysis and hanging hood detection.The key parameters of the transformer are contrasted with thatof thenationalstandard and itis found thatboth no-load lossand load lossexceeded the nationalstandard,which is the main reason for transformer abnormal heating.Measures are proposed for supervising transformermanufacture strictly so as to eliminate substandard transformers in powergrid.

220 kV;transformer;heating

TM401+.2

B

1671-0320（2016）03-0023-03

2016-01-21，

2016-04-15

于 强（1972），男，河北深泽人，1996年毕业于太原电力学校城镇供电专业，高级工程师，从事电气设备运行运行监督检修管理工作；

王天正（1965），男，山西应县人，1987年毕业于太原工业大学电机专业，高级工程师，从事高电压研究工作；

王建伟（1968），男，山西平遥人，1993年毕业于葛洲坝水电工程学院电力系统及其自动化专业，高级工程师，从事电气设备技术监督管理工作。