为什么变压器绕组温度不能忽略?

一般认为变压器工作温度是影响变压器绝缘老化的一个重要因素。石油纸绝缘变压器工作温度过高,会引起变压器油及变压器绝缘纸加速老化,影响变压器的使用寿命。所以在变压器运行和维修工作中,运行温度是一个十分重要的问题。

引文作者:上海盖能电气市场部(专注干式变压器30年)

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变压器工作温度

油纸绝缘变压器的工作温度,包括变压器油温、变压器线圈温度。通常在箱体顶部安装有测温槽,可插入变压器油内,并在其中设置了温度传感器来测量变压器的油温。因为被测对象是变压器顶部的油,所以一般称之为变压器顶部油温。因变压器绕组流过负载时会产生热量,故运行中变压器线圈温度必须高于变压器油温度。在这些温度变化中,对变压器绝缘老化影响最大的,就是变压器内部最热点的温度,我们把它称为热点温度。一般地,变压器热点是在变压器绕组靠近终端的一处。因为不能准确地定位、准确地测量,通常采用变压器绕组温度代替热温,以监测变压器内热点温度。所以在油纸绝缘变压器上通常会配置变压器顶层油温表和变压器线圈温度计。

可以认为变压器绕组温度是变压器顶部油温和绕组对油的温升的叠加。通常在变压器油温检测系统的基础上,添加变压器负载电流,通过热仿真方法模拟了绕组中的温升,最终得出变压器绕组温度。该方法的具体实现方式见下图。

通过对变压器顶层油温升的测量,得到了与负载电流成正比的电流Ip,变压器外壳式电流互感器。该电流通过复合变送器中附有电热元件,通过附加电流作用于电热元件上所产生的额外温升,迭加在变压器顶层油温上,以求出绕组的温度。

变压器绕组温度被忽略

因变压器绕组温度不能直接测量,且测量方法有一定误差,故对变压器绕组温度的精确度不够。与此同时,由于对变压器热点温度、线圈温度知之甚少,导致变压器绕组温度在实际工作中被冷落

第一,某些操作规程对绕组温度冷落。DL/T-572电力变压器运行规范中规定了运行变压器上油温、不表示绕组温度。在编写110(66)kV~500kV油浸变压器(电抗器)操作规范时,"将绕组温度视为间接测量,"相较于油面温度误差较大,建议仅作参考。此建议无意间使变压器绕组温度处于可有可无的位置。

在运检过程中受到冷落,必然引起运检工作的冷落。因此,巡检时忽略了绕组温度计的读数,检修人员没有及时处理绕组温度计存在的缺陷,设计人员从源头上没有考虑到对绕组温度计进行补偿所需的电流互感器绕组,从而使绕组温度表的读数便与油温表一致。

变压器绕组温度必不可少

热区温度是变压器运行中十分重要的参数,过高的温度会加速其固态绝缘的老化。因而变压器负载导则规定非热改性绝缘纸在热点温度98度时的相对老化速率为1;规定了在正常循环负载条件下过负荷运行,热区温度不得超过120℃;规定了长时间紧急处理负荷时,热点温度不得超过140℃;规定了紧急过载时的热点温度不得超过160℃;所以,必须对绕组热点温度加以重视。

有人认为,由于绕组温度是在最上层油温基础上叠加的铜油温差,则可通过监控上层油温的近似方法间接监控变压器绕组温度。这里有个问题要注意,就是变压器绕组的时间常数,一般在4-10分钟左右,而变压器油的正常时间约为90-210分钟。然后,当负载急剧变化时,变压器油温变化较慢,线圈温度变化较快。过载时,变压器油温未及时升高,而变压器绕组温度已升至极高,单独监测上油温将延误对变压器负荷的调节和冷却系统投入,从而导致变压器绕组温度过高。

变压器负载发生突变时,绕组温度和顶部油温发生变化趋势。负荷系数从0.6升至1.2,负荷系数作了放大。结果表明,随着负载系数的变化,绕组温度迅速上升,而最上层油温变化较慢。