某1000MW變壓器繞組溫度顯示異常缺陷分析及處理

引言

變壓器是電力系統(tǒng)的主要設(shè)備,在電力系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用[1]。變壓器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的損耗,會(huì)使變壓器鐵芯和繞組發(fā)熱而溫度升高。變壓器溫度升高,將加速絕緣材料的老化,影響變壓器使用壽命。因此,在運(yùn)行中必須加強(qiáng)對(duì)變壓器油溫及繞組溫度的監(jiān)測(cè),使其不超過(guò)允許值。本文所述的1000MW變壓器繞組絕緣耐熱等級(jí)為A級(jí),最高容許工作溫度為105℃,冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷,共7組冷卻器。本文針對(duì)該變壓器在運(yùn)行中出現(xiàn)的繞組溫度顯示異常缺陷,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到溫度異常的原因,并總結(jié)處理方法。

1事件經(jīng)過(guò)

1.1缺陷過(guò)程

2019-03-23T07:44,#3機(jī)并網(wǎng),并網(wǎng)前#3主變繞組溫控器1、繞組溫控器2在SIS上顯示的繞組溫度數(shù)值與油溫接近。下午15:07,#3機(jī)負(fù)荷750MW,SIS上兩個(gè)繞組溫度示值分別為53.9℃、73.9℃,差值達(dá)到20℃,觀察運(yùn)行。

24日上午,SIS上兩個(gè)繞組溫度間的差值未有減小趨勢(shì)。對(duì)該變壓器進(jìn)行紅外成像測(cè)溫,未發(fā)現(xiàn)溫度異常。上午11:32,#3機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,SIS上繞組溫度數(shù)值分別為67℃、92℃;下午14:32,#3機(jī)帶負(fù)荷950MW,SIS上繞組溫度2數(shù)值為93℃,繞組溫度示值仍然不對(duì)應(yīng)。

1.2數(shù)據(jù)記錄

出現(xiàn)異常后,在24一26日期間,對(duì)該變壓器在不同時(shí)間點(diǎn)、不同負(fù)荷下的油溫、繞組溫度數(shù)值進(jìn)行了跟蹤記錄(表1),并依此做出溫度、銅油溫差變化曲線,如圖1~3所示。

2原因分析

2.1繞組溫控器原理

繞組溫控器主要由彈性元件傳感導(dǎo)管感溫部件和變送器組成[2],采用模擬測(cè)量方法來(lái)間接獲得繞組測(cè)點(diǎn)溫度,即繞組溫度T1為變壓器頂層油溫T2與變壓器銅油溫差A(yù)T之和,T1=T2+AT。也就是說(shuō),變壓器頂層油溫使儀表內(nèi)彈性波紋管產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的位移量,疊加儀表內(nèi)發(fā)熱元件產(chǎn)生的位移量,從而指示繞組溫度。發(fā)熱元件是通過(guò)匹配器及CT二次側(cè)負(fù)載情況變化而補(bǔ)償不同的銅油溫差,如圖4所示。

溫控器的溫包插在變送器內(nèi),變送器插在變壓器油箱頂層油內(nèi),當(dāng)變壓器負(fù)荷為零時(shí),繞組溫控器的讀數(shù)為變壓器油的溫度。當(dāng)變壓器帶上負(fù)荷后,通過(guò)變壓器CT取出與負(fù)荷成正比的電流,經(jīng)變送器調(diào)整后,使電熱元件產(chǎn)生熱量,疊加到感溫部件上。溫包內(nèi)壓力式感溫元件將溫度通過(guò)毛細(xì)管傳至溫度表內(nèi),用于就地顯示繞組溫度:而溫包內(nèi)熱電阻Pt100的阻值隨溫度線性變化,通過(guò)R型變送器轉(zhuǎn)化為4~20mA電流信號(hào),用于DCS顯示繞組溫度。

該變壓器兩個(gè)繞組溫控器的繞組溫度表為MESSK0產(chǎn)品,而變送器為BL-B型變送器,如圖5所示。

2.2數(shù)據(jù)分析

由以上數(shù)據(jù)和曲線可知,該變壓器油溫?cái)?shù)值波動(dòng)較小,在冷卻器的作用下基本保持平衡,繞組溫控器示值變化、銅油溫差變化與負(fù)荷變動(dòng)趨勢(shì)大致相同,可發(fā)現(xiàn)溫控器主要存在以下問(wèn)題:

(1)SIS上油溫1、油溫2均偏低,且油溫2示值均高于油溫1。在記錄數(shù)據(jù)期間,該變壓器基礎(chǔ)冷卻器為#1、#2冷卻器,第一組輔助冷卻器為#3、#4,第二組輔助冷卻器為#5、#6,#7冷卻器作為備用冷卻器。#1~#7冷卻器從東側(cè)向西側(cè)排列,因此,東側(cè)變壓器油冷卻條件較好,油溫較低,油溫1示值較小。

SIS上油溫示值比就地油溫示值偏低,約有6℃的偏差。就地測(cè)量變送器內(nèi)Pt100阻值,其對(duì)應(yīng)溫度與就地油溫表示值一致,紅外成像所測(cè)得溫度也與就地油溫示值接近。26日16:13,#3機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行,SIS上油溫值分別為44℃、47℃,而就地油溫表示值為53℃、53℃,測(cè)得Pt100阻值分別為1200、121.30,折算溫度為51℃、54℃。造成SIS油溫偏低的原因,為R型變送器輸入電壓有偏差。就地油溫與實(shí)際溫度較為接近,因此在分析銅油溫差時(shí),使用就地油溫進(jìn)行計(jì)算。

（2)繞組溫度表與油溫表的差值約等于變壓器銅油溫差,可發(fā)現(xiàn)銅油溫差1偏低,與廠家所提供的銅油溫差數(shù)值差別較大。

由于系統(tǒng)電壓較高,該變壓器于之前對(duì)分接開(kāi)關(guān)擋位進(jìn)行了調(diào)整,現(xiàn)運(yùn)行于2擋,因此其高壓側(cè)CT輸出電流也有所變化。#3主變滿負(fù)載時(shí),銅油溫差A(yù)T=34K。根據(jù)變送器溫升特性曲線圖,其對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償發(fā)熱電流IS=1.36A。現(xiàn)變壓器分接開(kāi)關(guān)擋位為2擋,滿負(fù)載時(shí),高壓側(cè)CT輸出電流IP1=1223.3/)1500/5)=4.0777A,低壓側(cè)CT輸出電流IP2=24377/)25000/5)=4.8754A:兩個(gè)電流值均滿足5≥IP>3,因此IP輸入電流應(yīng)選擇A擋。而IS/IP1=33.3%,IS/IP2=27.9%,根據(jù)說(shuō)明書(shū),繞組溫控器1)接高壓側(cè)CT)的IS輸出電流應(yīng)選擇A3擋,繞組溫控器2(接低壓側(cè)CT)的IS輸出電流應(yīng)選擇A4擋。

而在實(shí)際應(yīng)用中,未對(duì)繞組溫控器1的變送器擋位進(jìn)行調(diào)整,仍為A4擋,這就造成了實(shí)際補(bǔ)償發(fā)熱電流IS偏小,因此銅油溫差1偏低。利用停機(jī)機(jī)會(huì),對(duì)變送器擋位、微調(diào)電位器的位置進(jìn)行調(diào)整,對(duì)補(bǔ)償發(fā)熱電流IS進(jìn)行重新整定。經(jīng)過(guò)重新整定,繞組溫控器1、繞組溫控器2數(shù)值基本保持一致,缺陷得到正確處理。

3缺陷處理及期結(jié)

通過(guò)對(duì)事件現(xiàn)象及原因的分析,可得出SIS上變壓器兩繞組溫度示值差別較大的原因?yàn)?東西兩側(cè)冷卻器運(yùn)行不對(duì)稱(chēng),導(dǎo)致東側(cè)油溫低于西側(cè):以及因繞組溫控器對(duì)應(yīng)的變送器擋位不準(zhǔn)確,導(dǎo)致銅油溫差補(bǔ)償太低。在今后的工作中,為防止此類(lèi)事件再次發(fā)生,需要采取以下措施:

(1)舉一反三,明確各變送器擋位設(shè)定。全面了解各臺(tái)變壓器銅油溫差數(shù)值,根據(jù)溫升特性曲線合理確定補(bǔ)償電流IS,再根據(jù)各變送器說(shuō)明書(shū),確定擋位。

(2)隨機(jī)組檢修,對(duì)補(bǔ)償電流IS進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整,使其能正確反映銅油溫差?？赏ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)儀器外加電流,模擬滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)繞組CT電流,調(diào)節(jié)擋位及微調(diào)電位器,使變送器內(nèi)電流匹配器輸出電流與IS相同即可。

(3)今后在進(jìn)行溫控器校驗(yàn)時(shí),需同時(shí)測(cè)量溫度表示值、變送器內(nèi)Pt100阻值,保證其溫度值對(duì)應(yīng),就地顯示與SIS示值保持一致。校驗(yàn)繞組溫控器時(shí),最好能夠外加額定CT電流,模擬變壓器運(yùn)行時(shí)的銅油溫差,這能同時(shí)對(duì)溫度表和變送器進(jìn)行校驗(yàn)。

(4)合理設(shè)定冷卻器運(yùn)行程序,使冷卻器盡量對(duì)稱(chēng)運(yùn)行。