安谷水电站变压器油箱外罩接地电流偏大原因分析

吴 刚 强， 余 林

(1.中国水电建设集团圣达水电有限公司，四川 乐山 614013；2.中电建水电开发集团有限公司，四川 成都 610041)

1 概 述

安谷水电站工程是大渡河干流梯级开发中的最后一级，坝址位于乐山市安谷河段的生姜坡。

安谷水电站220 kV主变压器(220 MVA)由山东泰开变压器有限公司生产；机电安装由水电五局机电安装分局施工完成。在主变投运过程中，发现变压器本体外壳钟罩上下连接处接地电流偏大。当主变额定负荷时，实测的主变低压侧上下节油箱连接片处的电流为：1#主变一点最高连接电流达390 A左右，另一点达150 A左右；2#主变一点最高连接电流达350 A左右，另一点达160 A左右；3#主变一点最高连接电流达到260 A左右，另一点达到240 A左右。主变钟罩电流过大，可能造成主变紧固件、箱体等发热、松动、绝缘老化等安全隐患。根据安谷水电站主变压器油箱连接片处测得的电流数值，厂家会同现场安装单位对变压器在生产及安装过程中所采取的措施进行了分析。安谷水电站变压器主要技术参数见表1。

2 原因分析

当变压器中一个绕组与电源接通后，就会在铁心中产生磁通。铁心中由励磁电压产生的磁通称为主磁通；当变压器中流过负载电流时，就会在绕组周围产生磁通。绕组中由负载电流产生的磁通称为漏磁通，漏磁通的大小取决于负载电流；主磁通与漏磁通均形成封闭回路，都是向量，但不在同一相位上。主磁通在闭合磁路的铁心中流通，而漏磁通的磁路十分复杂，有的在绕组所占的部分空间闭合；有的则经过绕组端部空间进入压板后再回到绕组所占空间后闭合；有的则进入油箱后闭合。

表1 安谷水电站变压器主要技术参数表

此外，变压器内部的大电流引线也会产生漏磁通。因此，变压器负载运行时，绕组和引线的漏磁通始终存在。油箱壁局部位置受漏磁通的影响会在局部位置产生环流并通过上下节油箱连接片形成电流回路。

绕组的漏磁通(Φσ)等于绕组的磁动势乘以相应的漏磁导，即：

Φσ=N·i·Λσ

式中Λσ为漏磁路的磁导；N为绕组匝数；i为负载电流。

由于绕组匝数及磁导均为定值，因此漏磁通的大小取决于负载电流。对于小容量变压器，由于其负载电流小，漏磁通对变压器的影响亦较小；随着变压器容量的增大，其负载电流亦随之增大，漏磁通对变压器的影响将比较明显。

3 降低变压器漏磁所采取的措施

针对安谷水电站变压器电压等级高、容量大且短路阻抗高的特点，变压器设计时着重加大了控制漏磁方面的工作，综合采取多种措施以降低变压器的漏磁。例如，合理调整高低压绕组的安匝分布，保证高低压绕组的安匝平衡；在变压器内部也采取了有效措施以减小部分漏磁通对油箱壁的影响。具体措施如下：

(1)在变压器内部结构设计时，合理安排低压侧引线走形，尽量避免引线漏磁通与绕组漏磁通叠加，并在A、C相首尾相接的引线区域(该区域受引线漏磁通较显著)油箱壁采用低磁钢板(图1)。

(2)根据变压器高低压侧油箱受漏磁通影响的区域，在变压器油箱内壁上合理布置磁屏蔽，使漏磁通尽量少地经过油箱壁(图2)。

图1 变压器外罩油箱低磁钢板布置图

图2 变压器漏磁通示意图

(3)对于变压器外部方面，在上下节油箱的高低压侧均布置2处连接片(常规变压器高低压侧均为1处连接片)，并采用铜排进行连接，以保证油箱局部位置受漏磁通影响形成的电流，通过连接片构成回路(图3)。

4 电流值偏大的原因分析

变压器在运行过程中不可避免地会出现漏磁，在油箱局部位置产生环流。对于钟罩式油箱，油箱的连接片处普遍存在电流。随着变压器容量的增加，连接片处的电流亦会随之增大。由于大多数电站没有测量过油箱连接片的电流，根据生产厂家多年维修维护变压器的经验，对于容量在180～240 MVA的三绕组变压器，油箱连接片处的电流值在400～600 A左右。现场人员反馈的低压侧油箱连接片的电流值对应于该变压器的容量、短路阻抗及低压侧额定电流值来说，变压器在漏磁方面得到了有效的控制，油箱连接片的电流值在正常范围内。

油箱连接片上的电流是由于局部油箱壁受漏磁通的影响产生的，为局部环流现象，因而不会出现主变钟罩过热的问题；而且该位置的温度亦可使用红外测温装置进行测量，温升不超过80 K绝对不会对变压器内部绝缘造成影响。

5 减少变压器油箱外罩接地电流采用的方法

在变压器上下节油箱连接螺栓处安装小连接铜排，以增加上下节油箱的连接点(图4)。

图3 原变压器外部上下钟罩连接片示意图

图4 增加连接片后的示意图

6 结 语

笔者对安谷水电站变压器油箱外罩接地电流偏大的原因进行了分析，提出了具体的解决方案并予以实施，效果较好。