黄慧群
（广东电网有限责任公司河源供电局 广东河源 517000）
摘要：针对变压器外壳与底座连接片发热问题，本文对变压器的制作工艺、内部结构进行分析，因为变压器内部磁屏蔽层制作工艺问题，漏磁通过大导致外壳感应电流过大，引起连接片发热严重。通过控制变压器负荷、加强对变压器的巡视、阻隔磁路等方法减少变压器的漏磁通。
关键词：漏磁通；变压器；磁屏蔽层；连接片；发热
前言
电力变压器是变电站中的重要设备，随着我国经济的发展，用电负荷的不断增加，对于变压器的要求也越来越高，大容量、高电压等级变压器的出现，导致其漏磁场也不断增强。变压器正常运行时，内部由主磁通和漏磁通组成。主磁通通过铁芯闭合，而漏磁通主要通过变压器内部空间和油箱壁闭合。漏磁通的大小取决于变压器负荷的大小，而变压器绕组和金属部件中的涡流损耗是由漏磁场的分布和大小决定，从而导致变压器部件的发热。目前变压器油箱内壁上装有磁屏蔽可以阻断从绕组到外壳的漏磁场，这将大大减少外壳的涡流损耗。
1 变压器漏磁通
1.1 变压器漏磁通产生原理
变压器是一种按电磁感应原理工作的电气设备，当一次绕组加上电压、流过交流电流时，在铁芯中产生交变磁通。正常运行中的变压器，通过电流的绕组线圈会在其周围空间产生磁通，变压器的铁芯材质决定了其具有很高的磁导率，大部分磁力线可通过铁芯形成闭合的回路，这些闭合的磁回路称为变压器的主磁通，在主磁通的作用下，两侧的绕组分别产生感应电动势，电动势的大小与匝数成正比。绕组线圈电流产生的磁通还会通过变压器油等弱导磁性介质进入变压器油箱再次构成磁通回路，由于这部分磁通仅与本绕组交链，而与其它绕组不发生耦合，因此对变压器传递电能的工作无任何帮助，故形象地称为漏磁通。变压器漏磁通和主磁通回路如图1所示，为主磁通、、为漏磁通。
图1. 变压器漏磁通和主磁通回路
变压器带负荷运行时，特别是过载运行的情况下，其漏磁可分为一次电流漏磁和二次负载电流漏磁两部分。过载时，一次电流和二次电流值较大。因此，变压器的漏磁所产生的影响比较严重。
2 变压器外壳与底座连接片发热案例分析
2.1 连接片发热实例
运行人员红外测温时，发现110kV仙塘变电站#1主变压器外壳与底座连接片温度过高，实测温度达53.5℃，现场环境温度28℃，钳形电流表测得电流值为196A左右，主变压器负荷功率12.79MW，现场检查连接片连接正常无松动、生锈现象，主变压器油温和油位正常，监控装置无异常告警信号，#1主变压器运行正常。变压器外壳与底座连接片红外测温情况及电流如右图2所示。
图2. 变压器外壳与底座连接片红外测温值与电流值
针对#1主变压器外壳与底座连接片发热问题，运行值班人员对#1、#2主变压器的负荷和连接片的温度进行跟踪观察，数据记录，并绘制两台主变压器的负荷和温度曲线进行直观对比，发现#1主变压器外壳与底座连接片的温度随负荷的增加不断升高，而#2主变压器外壳与底座连接片的温度随负荷的增加基本不变
2.2 连接片发热原因分析
变压器与底座连接片发热的根本原因是漏磁通造成，变压器在制造的过程中考虑到漏磁通对外壳的影响，在油箱内壁加装有磁屏蔽。漏磁通与外壳形成闭合的回路时，产生的感应电流流过连接片导致发热，流过连接片的电流可分为涡电流和短路电流。
1）变压器油箱内壁磁屏蔽片制作工艺粗糙，磁屏蔽片厚度不均匀、内部结构有空隙、每片的大小长短不同，未能达到屏蔽漏磁场的效果，使得漏磁形成的杂散损耗导致连接片发热。变压器外壳与底座连接片发热，流过较大的短路电流，变压器外壳和底座处于强漏磁场中，漏磁场通过连接片形成闭合的回路，因磁密度分布不均匀的原因，造成感应电势差，使得流过连接片的短路电流较大。
2）漏磁场经外壳与底座连接片形成闭合回路，连接片由金属材料制作，导磁效果好，从而大量的漏磁通将通过连接片，使得连接片的磁通密度较高，并在其内部形成较大的涡电流。
3）连接片相当于一个电阻元件，感应电流通过通过连接片经过底座接地，长时间的通过电流，会产生热量：，导致连接片出现过热现象。
2.3 连接片发热导致后果
运行中的变压器漏磁在变压器外壳表面感应出较大的电流，正常时感应电流经过外壳与底座的连接片、接地铜排至大地。较大的电流使得主变压器外壳与底座连接片长时间发热，加快连接片的氧化，破坏内部结构，增大其电阻，使其导流效果下降。大部分电流将通过变压器外壳与底座的螺栓进行分流，长时间的大电流通过螺栓可加快螺栓密封垫的老化，导致主变漏油，严重影响变压器的安全稳定
2.4 防范措施
1）进行油色谱分析正常后可以继续运行，调整巡视周期，加强巡视和红外测温，关注发热点温度和流过连接片的电流值，做好相应记录，关注变压器运行情况，对变压器监测装置发出的异常告警信号提高警惕；
2）在不影响运行方式的条件下，尽量降低变压器所带负荷，从降低负荷来减少漏磁通对变压器外壳的影响；
3）报大修、技改项目，对变压器油箱内壁磁屏蔽进行改造；
4）阻断闭合回路，在连接片的上下两端的螺栓处加装绝缘垫；
5）增加主变压器外壳与底座的连接片数量，在连接片材质上要选择导电性能较好的铜，并且要有足够的载流截面，以增加连接片的散热面和分流效果。
6）对于设计人员而言弄清变压器的漏磁分布，按照漏磁实际分布情况，重新设计磁屏蔽，确定磁屏蔽的加装位置并采用新的安装工艺。
3 结束语
综上分析，110kV仙塘变电站主变压器与底座连接片发热、电流值过大，是由于主变压器漏磁通在连接片中产生闭合的回路，变压器长时间的运行流过连接片的电流产生大量的热能，本文针对连接片发热问题进行了详细的分析，变压器是变电站当中的核心设备，在电网当中起到传输功率的作用，变压器的稳定运行将影响电网的可靠性，在降低设备制造成本的前提下，严把质量关，特别是在出厂监造时，严格把控各项试验数据，使投运的主变压器做到零缺陷，在变电站设备的日常巡视维护当中，认真记录各项运行数据，及时上报缺陷、及时消缺，对于未消缺的一般及以下缺陷做好跟踪观察。
参考文献：
[1] 董其国．电力变压器故障与诊断[M]．北京：中国电力出版社，2002．
[2] 陈化钢．电力设备事故处理手册[M]．北京：中国科学技术出版社，2004．
[3] 郭清海．变电检修[M]．北京：中国电力出版社，2005．
作者简介：
黄慧群，男，1978年，变电站值班员技师。
论文作者:黄慧群
论文发表刊物:《河南电力》2019年4期
论文发表时间:2019/10/30
标签：变压器论文; 电流论文; 底座论文; 外壳论文; 绕组论文; 回路论文; 屏蔽论文; 《河南电力》2019年4期论文;