變壓器的絕緣油量應當控制在什么范圍？

　　變壓器［1］是發電廠的主要電氣設備，特別是發電廠的主變更是舉足輕重，一旦在運行中發生故障［2］，會嚴重影響電廠的安全運行，輕則影響供電量，重則造成生產安全責任事故，導致人員傷亡和經濟損失，因此對變壓器的檢查、維護、檢修、運行要全過程全方面嚴格按規程規定進行，不可大意。某發電廠一臺主變就因為在主變大修時對主變本體和高壓側套管充油量過大，在運行中沒有及時清潔主變冷卻器，主變冷卻器控制系統發生故障使運行中的一臺主變冷卻器停運，當天氣溫較高，主變帶負荷長時間運行，幾個因素巧合在一起導致了主變的高壓側套管漏油，主變被迫減負荷運行。

　　1 故障變壓器概況

　　發生高壓側套管漏油［3］的變壓器是某廠唯一的一臺主變，該廠主接線為兩機一變擴大單元接線，兩臺水輪發電機組容量1號機為41100KVA（有功功率為36MW），2號機為45714KVA（有功功率為40MW）共為86814 KVA（有功功率共為 76MW），機端電壓均為10.5KV，所生產的電能通過位于升壓站露天的主變升壓至220KV送往廣東220KV電網。該主變型號為SFP7-90000/220的升壓變壓器，容量為90000KVA，低壓側額定電壓為10.5KV，高壓側額定電壓為220KV，冷卻方式為強迫油循環風冷，共有8臺冷卻器，冷卻器型號為YF-120/380，額定冷卻容量為110KW。

　　2 故障過程

　　2006年6月22日，因連續降雨，故障前，該廠兩臺水輪發電機組已帶滿負荷連續運行近30天，也即主變接近滿負荷運行近30天，主變環境溫度達400C，主變全部8臺冷卻器投入運行。13時56分，主變1T溫度異常告警，運行人員立即到現場檢查，發現主變壓器電接點溫度壓力表顯示為750C（主變溫度實際整定值：750C報警發信），同時發現主變高壓側A相套管（套管升高座與瓷瓶結合處）有漏油的現象，大概每2秒鐘有一滴漏出。主變本體油也升高到油標最高處，主變冷卻器有一組停運。情況緊急，運行人員一邊采取減機組負荷，手動投入停運的一組主變冷卻器措施，一邊向生安部領導匯報。公司領導、生安部領導接報后，立即帶領各有關技術專責、電氣檢修人員到場，經過認真觀察，決定采取排部份主變主體油，降低主變主體油油位。經過排油、減機組負荷，手動投入停運的一組主變冷卻器措施，主變溫度下降到680C，主變高壓側A相套管漏油停止了，故障處理時間約一個多小時。

　　3 故障原因分析

　　故障后，查閱了主變運行記錄，向2003年底承擔主變大修的廠家了解當時對主變本體和高壓側套管充油情況，廠家反映主變大修時，為了防止主變有輕微滲漏油時，需停電再充油，對主變本體和高壓側套管加油多了一些，高壓側套管加油到滿了。經分析和現場檢查，確定主變本體滲漏油，高壓側套管的滲漏油是套管油，因為主變本體的考核壓力為0.035MPa，高壓側套管的考核壓力為0.15MPa，而主變的壓力釋放閥的動作壓力為0.055MPa，從現場看，主變的壓力釋放閥并沒有動作，證明主體油壓力沒有達到0.055MPa。而高壓側A相套管的油發生了滲漏，證明是套管的油因壓力升高超過0.15MPa而發生的滲漏的。首先從A相套管滲漏，是因為A相套管的密封較其它相的密封差。套管的油壓力升高是因為主變本體油和高壓側套管充油過多，當環境溫度升高、主變冷卻器因長期運行沒有及時清洗，冷卻效果變差、主變冷卻器控制系統發生故障使運行中的一臺主變冷卻器停運，主變帶負荷長時間運行載流元件發熱增加等因素作用下，主變本體油位上升到頭，油壓增大使油循環冷卻效果變差，主變高壓側套管因溫度升高，套管油膨脹，又因為沒有空間容納膨脹的油，致使套管油壓力過高，導致A相套管油從套管升高座與瓷瓶結合處的薄弱點泄漏出來。本次故障幸好運行人員及時發現，迅速采取有效措施降低主變溫度，否側其它相的套管油也會泄漏，本體油也會泄漏，嚴重的還會有引起主變爆炸的可能。

　　4 防范措施

　　針對故障原因，為了保證主變正常穩定可靠的運行，采取了如下防范措施：⑴ 立即對主變壓器冷卻器風機進行全面清洗；

　　⑵ 對主變壓器冷卻器控制裝置進行全面檢查，確保不發生主變冷卻器在運行中自動停運故障；

　　⑶ 對主變壓器冷卻器風的清洗和風機維護應每年進行一次，要求在汛期前完成。此項內容列為汛期前做好的常規工作；

　　⑷ 加強對主變本本油位、套管油位的監視，發現異常情況立即處理；

　　⑸ 邀請變壓器廠家來現場了解情況并制定有關措施，結合GIS今年年底停電檢修工作一起進行檢查處理。

　　5 結束語

　　在變壓器大小修時對變壓器本體油和套管充油時一定要按規程［4］規定和技術工藝［5］標準進行，充油量嚴格控制，不能多加，在變壓器運行中要密切注意變壓器本體油位和套管油位的變化，發現異常情況要當機立斷進行處理，不能拖拉。

　　變壓器的過勵磁反應是什么？

　　變壓器過勵磁

　　變壓器過勵磁是設計、制造與運行中常遇到的現象。

　　我們首先談一下變壓器過勵磁是怎樣產生的？ 以及它對變壓器有什么危害？

　　產生過勵磁的原因：

　　a. 鐵心結構上原因，目前都采用冷軋晶粒取向硅鋼片作為鐵心導磁材料，鐵心為全斜45接縫的疊片方式，接縫分兩處錯開并有一搭接距離。在搭接處的截面雖增大了倍，但有效厚度卻少了，故接縫處實際截面還是小了，故在接縫處有過勵磁，磁通密度大了倍。因此目前在發展階梯式接縫，即接縫在六處錯開，這樣，有效厚度可保持，實際面積是增加了=1.18。作為過渡措施，接縫在三處錯開，這是因階梯式接縫需改變切線的軟件。

　　b.恒磁通調壓的變壓器帶有負載時，為保持不同負載下的輸出電壓為恒定值就必須補償阻抗壓降，必須能過分接位置的變換或增加外施電壓。當外施電壓大于分接電壓時或增加外施電壓時會產生過勵磁。

　　c.自耦變壓器采用中點調壓方式時，在鐵心中有過勵磁現象。自耦變壓器的電壓比越接近，過勵磁越嚴重。一般是電壓比大于等于2時的自耦變壓器才能采用中點調壓方式。

　　d.空載變壓器在合閘間的過渡過程有過勵磁。當鐵心中有剩磁通，且在外施電壓過零時的瞬間合閘，則過勵磁最大，是最不利的空載合閘狀態。這是變壓器固有特性所引起的瞬時過勵磁現象。當f=50Hz時，在0.01s內磁通達最大值。

　　現在發展電子型電壓達峰值時合閘的斷路器，以減少合閘瞬間過勵磁。

　　e.三相三柱式鐵心，Yyn0結法變壓器，由于負載不平衡會引起中點電壓浮動，此時鐵心中也會過勵磁。

　　f.發電機甩負載時會在變壓器與發電機聯結端子上出現過電壓，并引起過勵磁。當f=50Hz時，磁通可在0.02s內達最大值。

　　g.在中點接地系統中，在單相接地故障的異常工況下，健全相的相電壓會增加，110kV及以上系統，此電壓會增加1.3倍。故障期間，鐵心會過勵磁。

　　h.當電網頻率低于額定頻率時，當感性電壓不變時，頻率的降低會引起鐵心中磁通的增加，會有過勵磁。

　　鐵心中產生過勵磁時會影響：

　　a.空載損耗會增加；

　　b.變壓器的噪聲水平將增加；

　　c.空載電流中高次諧波含量增加；

　　d.涌流會大于空載電流，引起較大的機械力；

　　e.達勵磁時雜散磁通會離開主磁路引起結構件中附加損耗；

　　f.鐵心的溫升會增加；

　　g.過勵磁的同時還有過電壓，絕緣結構應能承受住這一過電壓。

　　因此，在IEC76-1標準上對過勵磁能力有一規定，在設計時要保證變壓器能具有一定的過勵磁能力。

　　在運行中，要保持一定的過勵磁水平。

　　如不具有過勵磁能力或承受較大過勵磁能力，會影響變壓器的安全運行。

　　在制造中常采用高頻機組作電源是為了鐵心中磁通密度為額定值，如感應試驗時一般要采用100Hz及以上頻率的電源。

　　為什么變壓器各部分需加各類絕緣件？

　　生產中如何注意絕緣件的清潔并防止其它變形？

　　（1） 各部分絕緣的作用

　　a. 薄紙筒小油隙的作用。變壓器油有一特點：當油隙尺寸為3mm時，油隙絕緣強度為14kV/mm；為6mm時，則為101kV/mm。油隙尺寸越大，每毫米絕緣強度越低。因此，在一個油隙中加一張紙板就能提高油的絕緣強度，油隙分得越小，油絕緣強度越高。這就是用小油隙的理由。

　　在油與紙的絕緣結構中，δmm厚的紙板的絕緣強度只有相當于0.5δmm油隙的絕緣強度。也就是說，在相同的距離下，紙板越厚，絕緣強度就越低。這就是用薄紙筒的理由。

　　但是，油隙的最小值應由散熱條件來確定，一般不小于7mm；而紙筒的厚度最小值應由機械強度來確定，一般最小為3mm，即1.5mm紙板圍兩層。應當注意，靠近內繞組的油隙應保持7～8mm，靠近外繞組的油隙應保持8～9mm。繞組間主絕緣之間油隙也可由瓦楞紙板形成。繞組匝絕緣越厚，該油隙絕緣強度越高；繞組油道大引起電場畸變，則絕緣強度低。采用薄紙筒小油隙結構時繞組間距離小了，但也降低了端部電場強度，應加角環或引伸紙筒，且在端部線段內外側墊紙條。

　　主絕緣采用薄紙筒小油隙的結構能使絕緣尺寸縮小，節約材料。在相間加隔板，繞組外加圍屏，套管外加電木筒也是這個原因，目的都是提高油的絕緣強度。

　　b. 角環的作用。角環也是油屏障的一種，起增加繞組端部到鐵軛和繞組端部間的爬電距離的作用。

　　c. 成型絕緣件的作用。成型絕緣件是用濕紙漿直接成型的，因此具有極高的電氣性能，可以做成和各種不同電力線相平行的形狀，形成極好的油屏障，減少垂直電場的作用。

　　可以根據需要做成產品要求的厚度，并能實現產品的特殊要還應，如實現機械支承和密封，還能實現薄紙筒小油隙的結構。

　　d. 酚醛膠紙筒（電木筒）的作用。油浸式變壓器采用酚醛紙筒作絕緣，主要是因為它有較高的機械強度，便于套裝。但是這種紙筒的耐壓值為：

　　厚度/mm 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

　　耐壓值/kV 2.4 28 32 36 40

　　可見其電氣強度較差。這是因為紙筒層間的固化物樹脂與紙是不同的物質，在交界面電場畸變，且有氣泡和雜質存在。膠紙的底紙不易被油浸漬，紙纖維的空隙不易被油填滿，空氣和水分消除不易徹底，且容易吸潮。所以一般只在低電壓繞組內采用。

　　e. 壓釘絕緣的作用。鐵心柱上不能有短路匝，繞組中不能有短路匝，結構件上也不能形成短路匝。鋼壓板（壓環）上開一缺口就是這個道理，絕緣壓板無缺口。

　　但是，正壓釘都擰在夾件上，反壓釘都擰在壓板上。如果正壓釘下面或反壓釘上面不放壓釘絕緣，很容易使鋼壓板短路，即在壓板斷口處，壓板通過正壓釘一夾件一正壓釘，或反壓板一夾件一反壓釘，使鋼壓板形成短路匝，如圖36-1所示。

　　（2） 絕緣件的清潔、變形和開膠

　　變壓器器身進行真空干燥前一定要灰塵吸掉。在絕緣件上不要用鉛筆寫字，因為鉛筆芯一般是導體；也不要用粉筆作標記，因為粉筆是硫酸鈣，溶于油中易形成油垢；要用藍鉛筆做標記，因為它是非導體，不影響電氣強度。

　　絕緣件的清潔與否對電氣強度影響很大，若絕緣件上有粉塵，經過油的沖洗就隨油游動起來。因為粉塵中有許多金屬粒子，它在電場的作用下，排成串，形成帶電體之間的通路（搭橋），從而破壞了絕緣強度，造成放電。電壓越高，粉塵游離越嚴重。越容易放電。

　　層壓絕緣件開膠的原因有：（a）涂膠量小或膠的濃度不夠，使樹脂沒有足夠的粘結力；（b）溫度低或時間短，樹脂不能徹底進行固化反應；（c）壓力不足或在粘結過程中壓力減少，樹脂只是自身固化成膜，而使被粘合面間不能真正粘結；（d）爐內升溫太快，出爐的溫度高或冷卻太快，內部包含很大熱量，失掉壓力后和空氣急劇接觸形成內應力而把粘結層拉開。

　　絕緣件變形的種類有收縮變形和翹曲變形。變形的原因有：（a）材料本身含水量大；（b）含水量不均勻，或水分揮發速度不一，收縮快慢不等；（c）局部受熱或局部受潮；（d）存放的方式和地點不當，如應平放的而采用了立放。