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SCB14干式变压器温度高原因

6044 次浏览 2025-08-28

  SCB14干式变压器作为10kV级三相环氧树脂浇注干式配电变压器(“SCB”中,S=三相、C=环氧树脂浇注、B=铜箔绕组,14为设计序号),其正常运行温度需符合GB/T 10228-2015标准要求:绕组平均温升≤100K(环境温度40℃时,绕组最高温度约140℃),铁芯温升≤80K。若出现温度异常升高,需从负载、散热、电气故障、设计制造、使用维护五大维度排查原因,具体分析如下:

  一、负载相关原因(最常见诱因)

  变压器温升与负载电流的平方成正比(P=I²R),负载过载或异常是温度高的核心原因之一,具体包括:

  1.长期超额定负载运行

  - 实际负载率超过铭牌额定值(如额定容量1000kVA的变压器,长期带1200kVA负载),导致绕组铜损(I²R)急剧增加,热量积累超过散热能力。

  - 典型场景:用电高峰期(如工业生产旺季、夏季民用负荷激增)未及时调整负载分配,或变压器选型偏小(实际需求超过设计容量)。

  2.负载三相不平衡

  - 煤矿、工厂等场景中,若三相负载电流偏差超过10%(GB 50054要求),会导致负序电流产生:

  - 负序电流在铁芯中形成反向磁场,增加铁芯损耗(铁损)和附加铜损;

  - 某一相电流过载(如单相设备过多),该相绕组温度会远超其他两相,形成局部高温。

  3.冲击性/非线性负载冲击

  - 若变压器带变频器、电焊机、破碎机等冲击性/非线性负载,会产生谐波电流(尤其是3次、5次谐波):

  - 谐波电流会增加绕组的“附加铜损”(谐波次数越高,损耗越大),同时导致铁芯磁密波动,增加铁损;

  - 高频谐波还可能使绕组绝缘局部发热,加速老化。

  二、散热系统故障(干式变压器核心散热路径失效)

  SCB14干式变压器主要依赖空气自然冷却(AN) 或强迫风冷(AF) ,散热系统故障会直接导致热量无法排出:

  1.自然散热条件破坏

  - 安装环境通风不良:如变压器室密闭、窗户堵塞、散热通道被杂物遮挡,或安装在高温环境(如靠近锅炉、烤箱,环境温度超过40℃),导致空气对流受阻,散热效率下降。

  - 变压器间距不足:多台变压器并列安装时,间距小于0.8~1.2m(根据容量不同),会导致热空气相互叠加,形成局部“热岛”,温度持续升高。

  2.强迫风冷(AF)系统失效

  - 若为AF冷却方式(带散热风机),常见故障包括:

  - 风机电源故障(如断路器跳闸、接线松动),风机未启动;

  - 风机叶片积尘、卡滞或电机损坏,导致风量不足;

  - 温控器故障(如温控探头损坏、设定温度过低),未触发风机启动(正常AF模式下,绕组温度达80℃时风机应自动开启)。

  3.绕组表面积尘/油污覆盖

  - 煤矿、水泥厂等多尘环境中,绕组表面(环氧树脂浇注层)易积附粉尘、油污,形成隔热层:

  - 阻碍绕组与空气的热交换,导致内部热量无法传导至表面;

  - 粉尘若含导电性杂质(如煤尘、金属粉尘),还可能引发表面爬电,进一步加剧局部发热。

  三、电气故障(内部绝缘或导电部件异常)

  电气故障会导致局部损耗骤增,是温度高的“危险诱因”,需立即停机排查:

  1.绕组绝缘损坏(局部短路或击穿)

  - 原因:环氧树脂浇注层开裂(运输振动、温差变化导致)、绝缘老化(长期高温运行)、受潮(环境湿度超标);

  - 后果:绕组匝间、层间或相间出现局部短路,短路点电流急剧增大(形成“环流”),导致局部温度瞬间升高(可能超过200℃),严重时烧毁绕组。

  2.铁芯故障(铁损异常增加)

  - 铁芯多点接地:铁芯硅钢片之间绝缘漆损坏,导致不同硅钢片之间形成电流通路(“涡流环流”),涡流损耗骤增,铁芯局部发热(手摸铁芯外壳会明显烫手);

  - 铁芯磁密过高:设计时铁芯截面积偏小,或输入电压偏高(超过额定电压5%以上),导致铁芯磁密超过设计值,铁损(磁滞损耗+涡流损耗)增加,整体温度上升。

  3.引线/接线端子接触不良

  - 高压侧(10kV)或低压侧(0.4kV)接线端子松动、氧化,或螺栓未拧紧,导致接触电阻增大(正常接触电阻应<50μΩ);

  - 根据焦耳定律(P=I²R),接触电阻过大时会产生“接触发热”,端子温度可达150℃以上,甚至烧毁端子、引发电弧。

  四、设计或制造缺陷(先天隐患)

  若变压器出厂时存在设计或工艺问题,运行中会持续出现温度偏高:

  1.绕组导线选型偏小

  - 制造时为降低成本,绕组导线截面积未达到设计要求(如额定电流1000A的绕组,实际用了仅能承载800A的导线),导致铜损先天偏高,温度长期高于正常水平。

  2.环氧树脂浇注工艺缺陷

  - 浇注时存在气泡、杂质,或固化不完全:

  - 气泡会导致绕组绝缘导热性下降(空气导热系数远低于环氧树脂),热量堆积在内部;

  - 杂质可能形成“导电通道”,引发局部放电,加剧发热。

  3.铁芯叠片工艺不良

  - 硅钢片叠片间隙过大、错位,或叠片压力不足,导致铁芯磁阻增大,磁滞损耗增加;

  - 硅钢片边缘毛刺未清理,叠片后形成“短路环”,产生涡流损耗,导致铁芯发热。

  五、使用与维护不当(后天管理问题)

  长期忽视维护会导致隐患累积,最终引发温度异常:

  1.未定期清洁维护

  - 未按要求(每3~6个月)清理绕组表面、风机、铁芯的粉尘,散热效率持续下降;

  - 未检查绝缘状态(如用摇表测绝缘电阻),绝缘受潮或老化未及时发现,逐步引发局部发热。

  2.温控与保护系统未校准

  - 温控器探头位置偏移(未紧贴绕组),或长期未校准,导致温度测量不准:

  - 实际温度已超标,但温控器显示正常,未触发报警或风机启动;

  - 保护装置(如过温跳闸)参数设置错误(如跳闸温度设为160℃,远超标准140℃),无法及时切断故障。

  3.运输或安装损伤

  - 运输过程中剧烈振动,导致绕组位移、铁芯松动,或浇注层开裂;

  - 安装时未水平放置(倾斜角度超过5°),导致铁芯受力不均,磁路异常,增加铁损。

  总结:温度高的排查优先级

  1.先查负载:用钳形表测三相电流,确认是否过载、三相不平衡,查看是否带大量非线性负载;

  2.再查散热:检查环境通风、风机运行状态,观察绕组表面是否积尘;

  3.*后查故障:用红外测温仪测绕组、铁芯、端子的温度分布(局部高温点多为故障点),必要时停机做绝缘电阻测试、变比测试,排查内部电气故障。

  若发现局部温度超过150℃,或伴随异响(“嗡嗡”声变大、有放电声)、异味(焦糊味),需立即停机,避免故障扩大(如绕组烧毁、绝缘击穿)。


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