張良偉，曾令甫，張　偉，馬進(jìn)明，王　棟（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南　250021）

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變壓器負(fù)荷對(duì)溫升影響分析

張良偉，曾令甫，張偉，馬進(jìn)明，王棟
（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司，濟(jì)南250021）

摘要：當(dāng)前，紅外測(cè)溫技術(shù)已廣泛應(yīng)用于電力設(shè)備發(fā)熱缺陷診斷中。對(duì)于電流致熱型設(shè)備，在判斷其是否存在發(fā)熱缺陷之前，首先要評(píng)估負(fù)荷對(duì)設(shè)備溫升的影響。從最大持續(xù)負(fù)荷過(guò)熱點(diǎn)溫度和不同負(fù)荷下的溫升折算兩個(gè)方面入手，提出一種分析負(fù)荷對(duì)溫升影響的實(shí)用方法。實(shí)例證明，使用這種方法可以直觀地展示負(fù)荷對(duì)溫升的影響作用。

關(guān)鍵詞：電流致熱型缺陷；負(fù)荷；溫升；紅外測(cè)溫

0　引言

隨著電力工業(yè)逐步向著高電壓等級(jí)、超大容量方向發(fā)展，電力系統(tǒng)對(duì)安全可靠運(yùn)行提出了越來(lái)越高的要求。作為在線監(jiān)測(cè)和狀態(tài)檢修的重要手段之一，紅外測(cè)溫技術(shù)因?yàn)榫哂羞h(yuǎn)距離、不接觸、不取樣、不解體、準(zhǔn)確、快速、直觀的優(yōu)點(diǎn)，而在電力系統(tǒng)得到大規(guī)模推廣應(yīng)用［1］。在使用紅外測(cè)溫技術(shù)發(fā)現(xiàn)的熱缺陷中，按照發(fā)熱原因可分為電壓致熱型缺陷、電流致熱型缺陷和綜合致熱型缺陷，其中，電流致熱型缺陷最為常見和多發(fā)。

電流致熱型缺陷是指電氣設(shè)備內(nèi)部或外部金屬部件的連接、金屬部件與金屬部件連接的接頭和線夾等載流部分接觸不良，電流流過(guò)時(shí)引起的設(shè)備異常發(fā)熱所判定的缺陷。如果不及時(shí)正確地處理電流致熱型缺陷，可能會(huì)出現(xiàn)燃弧、放電、燒斷引線的情況，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部燒壞甚至危急電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，在紅外測(cè)溫過(guò)程中正確診斷缺陷性質(zhì)，給出準(zhǔn)確的檢修建議是非常重要的。

使用紅外測(cè)溫技術(shù)判斷設(shè)備是否存在電流致熱型缺陷時(shí)，要考慮以下因素的影響：負(fù)荷、環(huán)境溫度、風(fēng)速、其他輻射熱源干擾、輻射系數(shù)、測(cè)試距離、儀器精度等。其中，輻射系數(shù)、測(cè)試距離和儀器精度可以控制，環(huán)境溫度、風(fēng)速可以選擇，其他輻射熱源干擾可以避免。唯有負(fù)荷隨著電網(wǎng)運(yùn)行情況而變化，需要每次測(cè)溫時(shí)精確記錄，并分析其對(duì)溫升的影響。

1　負(fù)荷對(duì)溫升影響的分析方法

1.1最大持續(xù)負(fù)荷過(guò)熱點(diǎn)溫度

最大持續(xù)負(fù)荷過(guò)熱點(diǎn)溫度，即散熱條件不變，實(shí)測(cè)負(fù)荷下設(shè)備過(guò)熱點(diǎn)溫度折算至最大持續(xù)負(fù)荷狀態(tài)下的過(guò)熱點(diǎn)將達(dá)到的溫度。最大持續(xù)負(fù)荷過(guò)熱點(diǎn)溫度可按下式折算［2］：式中：Tmax為最大持續(xù)負(fù)荷狀態(tài)下的過(guò)熱點(diǎn)將達(dá)到的溫度，℃；Ts為測(cè)量時(shí)本回路的實(shí)際設(shè)備過(guò)熱點(diǎn)溫度，℃；Tθ為測(cè)量時(shí)同位置其他相最低溫度，℃；Imax為回路運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)的最大持續(xù)負(fù)荷電流，A；Is為測(cè)量時(shí)回路的實(shí)際負(fù)荷電流，A。

在夏季和冬季等電網(wǎng)負(fù)荷較大的時(shí)期，最大持續(xù)負(fù)荷時(shí)過(guò)熱點(diǎn)將達(dá)到的溫度無(wú)疑是一個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)，據(jù)此可以判斷出電力設(shè)備是否存在發(fā)熱隱患，從而提前介入，避免最終發(fā)展成缺陷。相反，根據(jù)最大持續(xù)負(fù)荷狀態(tài)下發(fā)熱缺陷部位的最高溫度，也可以反算出額定負(fù)荷下缺陷部位的初始溫度，為相間對(duì)比分析提供重要數(shù)據(jù)。

1.2不同負(fù)荷下的溫升折算

設(shè)備負(fù)荷愈高，缺陷部位溫升愈高，缺陷暴露愈明顯，根據(jù)焦耳定律，溫升與負(fù)荷的平方成正比，即%

式中：τ1、τ2分別為負(fù)荷電流是I1、I2時(shí)的溫升，K。

例如設(shè)備負(fù)荷率在50%時(shí)，被測(cè)部位在相同條件下比正常時(shí)溫度升高10 K，換算到負(fù)荷率100%時(shí)的溫升，

因此，進(jìn)行紅外檢測(cè)診斷為了比較設(shè)備在不同負(fù)荷下的溫度應(yīng)建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，將設(shè)備缺陷的溫升換算到額定負(fù)荷時(shí)的溫升與規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，才能對(duì)缺陷程度準(zhǔn)確判斷［3］。

2　應(yīng)用實(shí)例分析

2.1應(yīng)用情況

2015-01-03T17∶20∶00，500 kV某變電站1號(hào)主變C相35 kV套管Z抽頭處最高溫度89．9℃（圖1），而A、B兩相同一位置最高溫度均為37℃。此時(shí)，1號(hào)主變低壓側(cè)帶三組低抗同時(shí)運(yùn)行（圖2）。

圖1　紅外測(cè)溫圖譜

500kV某變電站1號(hào)主變生產(chǎn)日期為2005年12月，型號(hào)為ODFPS10-250000/500，低壓側(cè)容量66．7 MVA，額定電流1 852 A。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示：三組低抗投運(yùn)時(shí)，每組低抗電流為930 A左右；兩組低抗投運(yùn)時(shí)，每組低抗電流在960 A左右。

圖2　 1號(hào)主變低壓側(cè)一次接線

在退出1A號(hào)低抗后，跟蹤測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)顯示，以半小時(shí)為間隔，1號(hào)主變C相35 kV套管Z抽頭處最高溫度分別降至60℃、49．8℃、37．6℃。該處溫度最終維持在30℃左右，2015-01-04T07∶12∶00最后一次測(cè)溫為30．8℃。1A號(hào)低抗退出前后的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)見表1。

表1　 1號(hào)主變35 kV套管Z抽頭測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)

2.2最大持續(xù)負(fù)荷過(guò)熱點(diǎn)溫度分析

在三組低抗投運(yùn)的最大持續(xù)負(fù)荷條件下，設(shè)備過(guò)熱點(diǎn)最終達(dá)到89．9℃的溫度。將Tmax=89．9℃，Tθ= 30．7℃，Imax=2 797．85 A，Is=1 926．27 A代入公式（1）可計(jì)算出Ts=66．5℃。也就是說(shuō)，兩組低抗投運(yùn)時(shí)設(shè)備需要有66．5℃的基礎(chǔ)溫度，才能達(dá)到3組低抗投運(yùn)時(shí)89．9℃的過(guò)熱點(diǎn)溫度。但實(shí)際情況是，兩組低抗投運(yùn)時(shí)，設(shè)備只有30．8℃的基礎(chǔ)溫度。因此可以得出結(jié)論，過(guò)熱點(diǎn)的溫升除了由負(fù)荷增大所引起外，一定還受設(shè)備內(nèi)部缺陷（薄弱點(diǎn)）的影響。顯然，設(shè)備內(nèi)部存在薄弱點(diǎn)才是設(shè)備發(fā)熱的主要原因，負(fù)荷升高僅起到推波助瀾的作用。

2.3負(fù)荷與溫升關(guān)系分析

根據(jù)1號(hào)主變低壓側(cè)額定電流1 852 A計(jì)算，投運(yùn)3組低抗時(shí)，負(fù)荷2 797．85 A，負(fù)荷率151%；投運(yùn)兩組低抗時(shí)，負(fù)荷1 926．27 A，負(fù)荷率104%，接近額定負(fù)荷。環(huán)境溫度為4℃情況下，3組低抗運(yùn)行時(shí)發(fā)熱部位溫升為85．9 K。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，利用式（2）將3組低抗投運(yùn)時(shí)的溫升折算到額定負(fù)荷條件下為37．7 K。另外，經(jīng)計(jì)算可得發(fā)熱部位相對(duì)溫差為61．6%。

根據(jù)DL/T 664—2008《帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范》附錄A電流致熱型設(shè)備缺陷診斷判據(jù)，1號(hào)主變C相35 kV套管Z抽頭處的發(fā)熱缺陷屬于一般缺陷，可記錄在案，注意觀察缺陷發(fā)展情況，利用停電檢修機(jī)會(huì)，有計(jì)劃地消除缺陷［4］。如果不進(jìn)行換算，直接使用過(guò)負(fù)荷條件下的溫升85．9 K進(jìn)行判斷，則會(huì)得出存在危急缺陷、需要立即停電檢修的錯(cuò)誤結(jié)論。

3　結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，使用本文中的方法，通過(guò)定性分析和定量計(jì)算，可以幫助電力運(yùn)維人員科學(xué)認(rèn)識(shí)負(fù)荷對(duì)溫升的影響，從而保證對(duì)電流致熱型缺陷做出正確診斷。

參考文獻(xiàn)

［1］薛榮輝．紅外技術(shù)在電力設(shè)備發(fā)熱診斷中的應(yīng)用［J］．硅谷，2010 （18）：14．

［2］Q/GDW/Z-23-001—2010帶電電力設(shè)備紅外檢測(cè)診斷規(guī)程［S］．

［3］董其國(guó)．紅外診斷技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．

［4］DL/T 664—2008帶電設(shè)備紅外診斷應(yīng)用規(guī)范［S］．

張良偉（1988），男，工程師，從事電氣試驗(yàn)和變電檢修工作；曾令甫（1977），男，工程師，從事電力生產(chǎn)管理工作；

張偉（1979），男，高級(jí)工程師，從事電力生產(chǎn)管理工作；馬進(jìn)明（1981），男，工程師，從事電力生產(chǎn)管理工作；

王棟（1970），男，高級(jí)技師，從事變電檢修現(xiàn)場(chǎng)管理工作。

Analysis M ethod for Transformer Load Effects on Tem perature-rise

ZHANG Liangwei，ZENG Lingfu，ZHANG Wei，MA Jinming，WANG Dong
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250021，China）

Abstract:At present，the infrared temperature measurement technology has been widely used in electric equipment overheating defect diagnosis．For current pyrogenic type device，before it is determined whether or not the overheating defect exists，we must first assess the impact of the load on the device temperature-rise．From two aspects of the highest temperature under maximum continuous load and temperature-rise conversion under different loads，a practical method for analyzing the impact of load on temperature-rise is put forward．The impact of load on temperature-rise can be indicated using this method．

Key words:current pyrogenic type defects；load；temperature-rise；infrared temperature measurement

中圖分類號(hào)：TN219

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-9904（2016）02-0060-02

收稿日期：2015-10-08

作者簡(jiǎn)介：