某1000MW变压器绕组温度显示异常缺陷分析及处理

引言

变压器是电力系统的主要设备,在电力系统中起着举足轻重的作用[1]。变压器在运行时产生的损耗,会使变压器铁芯和绕组发热而温度升高。变压器温度升高,将加速绝缘材料的老化,影响变压器使用寿命。因此,在运行中必须加强对变压器油温及绕组温度的监测,使其不超过允许值。本文所述的1000MW变压器绕组绝缘耐热等级为A级,最高容许工作温度为105℃,冷却方式为强迫油循环风冷,共7组冷却器。本文针对该变压器在运行中出现的绕组温度显示异常缺陷,根据现场实测数据进行分析,得到温度异常的原因,并总结处理方法。

1事件经过

1.1缺陷过程

2019-03-23T07:44,#3机并网,并网前#3主变绕组温控器1、绕组温控器2在SIS上显示的绕组温度数值与油温接近。下午15:07,#3机负荷750MW,SIS上两个绕组温度示值分别为53.9℃、73.9℃,差值达到20℃,观察运行。

24日上午,SIS上两个绕组温度间的差值未有减小趋势。对该变压器进行红外成像测温,未发现温度异常。上午11:32,#3机满负荷运行,SIS上绕组温度数值分别为67℃、92℃;下午14:32,#3机带负荷950MW,SIS上绕组温度2数值为93℃,绕组温度示值仍然不对应。

1.2数据记录

出现异常后,在24一26日期间,对该变压器在不同时间点、不同负荷下的油温、绕组温度数值进行了跟踪记录(表1),并依此做出温度、铜油温差变化曲线,如图1~3所示。

2原因分析

2.1绕组温控器原理

绕组温控器主要由弹性元件传感导管感温部件和变送器组成[2],采用模拟测量方法来间接获得绕组测点温度,即绕组温度T1为变压器顶层油温T2与变压器铜油温差AT之和,T1=T2+AT。也就是说,变压器顶层油温使仪表内弹性波纹管产生对应的位移量,叠加仪表内发热元件产生的位移量,从而指示绕组温度。发热元件是通过匹配器及CT二次侧负载情况变化而补偿不同的铜油温差,如图4所示。

温控器的温包插在变送器内,变送器插在变压器油箱顶层油内,当变压器负荷为零时,绕组温控器的读数为变压器油的温度。当变压器带上负荷后,通过变压器CT取出与负荷成正比的电流,经变送器调整后,使电热元件产生热量,叠加到感温部件上。温包内压力式感温元件将温度通过毛细管传至温度表内,用于就地显示绕组温度:而温包内热电阻Pt100的阻值随温度线性变化,通过R型变送器转化为4~20mA电流信号,用于DCS显示绕组温度。

该变压器两个绕组温控器的绕组温度表为MESSK0产品,而变送器为BL-B型变送器,如图5所示。

2.2数据分析

由以上数据和曲线可知,该变压器油温数值波动较小,在冷却器的作用下基本保持平衡,绕组温控器示值变化、铜油温差变化与负荷变动趋势大致相同,可发现温控器主要存在以下问题:

(1)SIS上油温1、油温2均偏低,且油温2示值均高于油温1。在记录数据期间,该变压器基础冷却器为#1、#2冷却器,第一组辅助冷却器为#3、#4,第二组辅助冷却器为#5、#6,#7冷却器作为备用冷却器。#1~#7冷却器从东侧向西侧排列,因此,东侧变压器油冷却条件较好,油温较低,油温1示值较小。

SIS上油温示值比就地油温示值偏低,约有6℃的偏差。就地测量变送器内Pt100阻值,其对应温度与就地油温表示值一致,红外成像所测得温度也与就地油温示值接近。26日16:13,#3机满负荷运行,SIS上油温值分别为44℃、47℃,而就地油温表示值为53℃、53℃,测得Pt100阻值分别为1200、121.30,折算温度为51℃、54℃。造成SIS油温偏低的原因,为R型变送器输入电压有偏差。就地油温与实际温度较为接近,因此在分析铜油温差时,使用就地油温进行计算。

（2)绕组温度表与油温表的差值约等于变压器铜油温差,可发现铜油温差1偏低,与厂家所提供的铜油温差数值差别较大。

由于系统电压较高,该变压器于之前对分接开关挡位进行了调整,现运行于2挡,因此其高压侧CT输出电流也有所变化。#3主变满负载时,铜油温差AT=34K。根据变送器温升特性曲线图,其对应的补偿发热电流IS=1.36A。现变压器分接开关挡位为2挡,满负载时,高压侧CT输出电流IP1=1223.3/)1500/5)=4.0777A,低压侧CT输出电流IP2=24377/)25000/5)=4.8754A:两个电流值均满足5≥IP>3,因此IP输入电流应选择A挡。而IS/IP1=33.3%,IS/IP2=27.9%,根据说明书,绕组温控器1)接高压侧CT)的IS输出电流应选择A3挡,绕组温控器2(接低压侧CT)的IS输出电流应选择A4挡。

而在实际应用中,未对绕组温控器1的变送器挡位进行调整,仍为A4挡,这就造成了实际补偿发热电流IS偏小,因此铜油温差1偏低。利用停机机会,对变送器挡位、微调电位器的位置进行调整,对补偿发热电流IS进行重新整定。经过重新整定,绕组温控器1、绕组温控器2数值基本保持一致,缺陷得到正确处理。

3缺陷处理及期结

通过对事件现象及原因的分析,可得出SIS上变压器两绕组温度示值差别较大的原因为:东西两侧冷却器运行不对称,导致东侧油温低于西侧:以及因绕组温控器对应的变送器挡位不准确,导致铜油温差补偿太低。在今后的工作中,为防止此类事件再次发生,需要采取以下措施:

(1)举一反三,明确各变送器挡位设定。全面了解各台变压器铜油温差数值,根据温升特性曲线合理确定补偿电流IS,再根据各变送器说明书,确定挡位。

(2)随机组检修,对补偿电流IS进行测量和调整,使其能正确反映铜油温差。可通过实验仪器外加电流,模拟满负荷运行时绕组CT电流,调节挡位及微调电位器,使变送器内电流匹配器输出电流与IS相同即可。

(3)今后在进行温控器校验时,需同时测量温度表示值、变送器内Pt100阻值,保证其温度值对应,就地显示与SIS示值保持一致。校验绕组温控器时,最好能够外加额定CT电流,模拟变压器运行时的铜油温差,这能同时对温度表和变送器进行校验。

(4)合理设定冷却器运行程序,使冷却器尽量对称运行。