自耦变压器过热－－论坛悬赏500分

wrfbao · 发表于 2008-6-25 19:30:30

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紧急求助一台500kV单相自耦变压器ODFPS—250000/500，冷却方式ODAF，4组冷却器。油箱采用铝屏蔽。近期带到60%左右负荷，漏磁过大导致油箱到处发热，热点温度80~100℃；上、下油箱连接铜片用钳形电流表测量电流，高压套管侧为600A左右，散热器侧为150A左右，此电流随负载变化而变化。开启3组冷却器上层油温72℃，红外测温油箱顶至冷却器的油管82℃，冷却器至下节油箱管道80℃左右。紧急求助以下问题，请各位大侠帮忙分析解答。

1、最热点是漏磁通进入油箱的4个区域，明显是漏磁过大，屏蔽不利。但是往年也带过这么大的负荷，却未发现如此厉害的漏磁过热现象，是什么导致漏磁增大或是屏蔽效果下降？
2、为什么冷却器进、出油管外壳也会出现过热现象，比上层油温还高，变成“加热器”了

。就算漏磁在上节油箱产生感应电势，有电流经过由上、下油箱连接铜片、大盖螺栓和4组冷却器组成的并联回路流至下油箱，但冷却器通过多处螺栓连接，电阻应该比铜片大，分到的电流应该不大，且管道自身的电阻也不大，不应该会发热，中间各法兰和蝶阀的连接螺栓应该更热，但也才70℃左右，漏磁通也不至于跑到管道上啊。？？实在想不通。
3、油箱壁与加强筋的交接处，特别是与横、竖加强筋的角落出也很热，最热的80多℃，是油箱内漏磁通磁力线弯曲造成涡流增大发热，且外形不利于散热的原因吗？
4、有什么方法在主变不停电的情况下缓解或者是控制油箱过热？特别是解决冷却器上、下油管发热问题。

[ 本帖最后由 yqwfk 于 2008-6-25 19:41 编辑 ]

long20060318 · 发表于 2008-6-25 20:17:01

此问题应是由于线圈距油箱距离没控制好造成的，要想根本解决，恐怕要重做油箱了，第二，屏蔽应由导磁材料构成，你这个屏蔽用铝做成，起不到磁屏蔽作用，建议，首先看一下油箱到线圈外径距离是否和标准有较大差距，差距太大装屏蔽效果不大，要重做油箱，差距若不大换磁屏蔽，材料用冷轧硅钢片

新猎手 · 发表于 2008-6-25 20:42:50

如果可能，请楼主贴几个现场的图片上来看一看，毕竟有些情况的分析，还得从了解一些现场状况前提下，才能进行相关的判断（当然也不一定是准确的判断），否则也是盲人摸象，最多也是一些原理上的推断而已。
不过从你介绍的一些现象来说，更大的可能就是自耦变压器铁芯有状况，既是铁芯间的绝缘状况恶化，因为变压器绝大部分热量都来自于铁芯，也就是说热源在铁芯。油是散热的，自然也是一个导热介质，我们也希望通过油的流动把热量带走的，所以只要有油的地方，自然热量也会带到那里。只不过现在的热量比原来更多，温度更高罢了。
另外不知贵处的冷却器清冼的周期如何，上次清冼完后至今有多长时间？水质有无变化？冷却水量与原来比有无变化？这些情况是涉及到冷却的效果问题。现在冷却水进水与出水的温差怎样，尤其是冷却水出水的温度如何，如果冷却水带走的热量少，自然也有一个温度积累的问题了。就说这些，谈不上是分析，也不是解答，只是一点看法而已。

jlthtb · 发表于 2008-6-26 22:39:23

不知是不是铁心有多点接地，修理很多变压器存在多点接地，使铁心发热，油温升高，拙见仅供参考。

wrfbao · 发表于 2008-6-26 22:59:52

原帖由 long20060318 于 2008-6-25 20:17 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
3 O+ s% ?' Q" r% L* E此问题应是由于线圈距油箱距离没控制好造成的，要想根本解决，恐怕要重做油箱了，第二，屏蔽应由导磁材料构成，你这个屏蔽用铝做成，起不到磁屏蔽作用，建议，首先看一下油箱到线圈外径距离是否和标准有较大差距，差 ...

变压器不只有磁屏蔽也有电屏蔽（用铜板或者铝板）啊,磁屏蔽是疏导漏磁通，电屏蔽是产生涡流建立反安匝，堵住漏磁通。也没有什么结论说哪个屏蔽好。有的专家说这么厉害的发热不是普通的漏磁，是因为半匝效应引起的漏磁。不知道谁有关于半匝效应的中文资料，共享一下，不甚感谢。

wrfbao · 发表于 2008-6-26 23:00:38

原帖由 jlthtb 于 2008-6-26 22:39 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
( r) m( K3 |; u. H不知是不是铁心有多点接地，修理很多变压器存在多点接地，使铁心发热，油温升高，拙见仅供参考。

不是，铁心绝缘良好

gf2953 · 发表于 2008-6-30 16:23:35

没有办法了,只有通知厂家来人查看了.到时记得告诉我们一下是什么原因?谢谢啦!

ponder2002 · 发表于 2008-7-1 08:37:04

高压套管侧为600A左右，散热器侧为150A左右，什么意思？散热器有这么大的电流

请问一次二次电压电流波形是否怎么正常？
有做过实验么？只做过温升实验么？吊芯检查了么？
我不相信你们单位的变压器问题是出在设计环节上的，因为不可能是第一台，所以不同意二楼的说法
装配环节上出问题还说得过去，不过我建议先看波形情况，有没有畸变，看看效率情况，然后油谱分析，看是否放电击穿的绝缘问题，导致短路或者接地问题（这两种可能性比较大），所以可能要吊芯检查，

我估计是变压器绕组有故障的

不是很同意2楼的说法，磁屏蔽可能相对容易理解一点，我解释一下，对于频率极低（如直流或50hz）的磁场，由于趋附深度很深，屏蔽相当困难，例如，一种常见的干扰现象是50hz交变磁场带来的干扰，这种磁场产生的大功率配电线和变压器，对于这种磁场，如果用低碳钢作屏蔽材料如0.85mm厚的钢边境能提供不到9dB的吸收损耗（率），大部分都穿透过去了，没能达到屏蔽的效果，应采用6mm以上的钢板。

关于电屏蔽，可能不叫难解释一点，电屏蔽是指用导体材料把电子系统包围起来使得外界电场只影响屏蔽罩外壳上的电荷分布而不影响置于屏蔽罩内的电子系统即消除系统与外部导体间的互电容，所以不同意5楼的说法，屏蔽层产生的的涡流是漏磁场产生的，这种屏蔽还是磁屏蔽，
电场屏蔽又称静电屏蔽，主要用于抑制元器件或电路间因分布电容寄生耦合而形成的静电场或电场干扰。目的是隔离或消除因电场存在而产生的干扰。根据物理学原理，凡不带电的导体靠近带电体时，由于受外电场E的作用，不带电导体的两端表面上将感应出电量相等的电荷，使不带电导体内部产生感应电场Eˊ。外电场E与不带电导体内部电场Eˊ的方向相反，随着自由电子的不断移动，使E= Eˊ。由于内外部电场强度相等方向相反，从而使不带电导体内的电场强度为零，所以不带电导体此时对其内部的电路或元件起到屏蔽作用。若将不带电导体接地，其不带电导体内、外表面产生的电荷全部对地泄放，从而使不带电导体对内、外电路或元件都起到了屏蔽作用。实际应用中，电源变压器中的静电屏蔽层，就是一个典型的电场屏蔽实例，其作用就是为了减少变压器初、次级间因分布电容产生的寄生耦合，并将电网产生的高频干扰通过屏蔽层引入地线泄放掉，达到屏蔽的目的。所以电场屏蔽时应做到多点、一体接地。

所以可以明确一点，一次和二次侧之间的屏蔽属于电屏蔽，必须一点接地，另外这个电屏蔽也在漏磁中，一般很多变压器单位用铜皮作电屏蔽，有个缺陷，如果这个电屏蔽楼磁场产生的涡楼很大，铜皮太薄有可能烧穿孔。磁屏蔽主要靠油箱来解决

wrfbao · 发表于 2008-7-1 22:01:53

还是我自己来解答好了，就是因为半匝效应产生的后果了。此变压器高压出线和中性点出线在铁芯窗口的同一侧，而中压出线却在另一侧，那么此自耦变压器的串联绕组和公共绕组都将包含一个半匝。串联绕组和公共绕组的两个半匝所产生的磁势将在由铁轭和旁柱组成的低磁阻回路产生感应磁通。其磁通的大小由线圈的电流和磁回路的磁阻大小决定（Φ=ωI/R）。变压器运行时，铁轭和旁柱内除了主磁通外额外增加了半匝效应感应磁通，也就增加了损耗。
当负荷电流增大时，半匝效应产生感应磁通增大，主磁通增大。当流过铁轭和旁柱的磁通量超过其设计容量，或铁轭、旁柱有局部短路或硅钢片导磁性能差等缺陷时，铁轭和旁柱严重饱和，产生大量的漏磁通，通过油隙和油箱壁形成回路。铁轭和旁柱所处范围较广，所以四面八方都有漏磁通窜入油箱，造成了整个油箱都在发热的现象。油箱上的屏蔽考虑的只是线圈漏磁通，所以不是全布置，根本屏蔽不了铁轭和旁柱产生的漏磁通

yqwfk · 发表于 2008-7-2 20:46:43

500分看来呼之欲出了，大家看下8、9楼，有什么意见吗

wrfbao · 发表于 2008-7-2 22:53:34

      现在只是把原因分析出来了，此变压器是国内500kV变压器的最早期产品，厂家在设计和制造上没有考虑半匝效应，在出线布置上存在问题，也就没有采取消除或控制其产生感应磁通的措施。
      漏磁在油箱壁产生涡流发热是不能从外部消除的，要彻底解决只有换新变压器，或者是大修改造可以通过改变出线布置方式（高、中压侧出线同侧）或在两个旁柱上绕制一些补偿线匝来消除半匝效应。但可能改造的范围比较大，是否经济可行需和厂家商讨。
   变压器在目前的负荷下，油色谱分析没有发现内部有明显的过热点，涡流发热目前只涉及油箱、夹件等裸金属发热，虽有隐患但还可以运行。待夏季用电高峰过后再彻底解决。现在采取的措施是加强红外测温和油温监测，发现温度继续升高则减负荷；加强色谱跟踪，缩短周期，发现组分异常增长，立即分析处理；做好更换变压器的准备。

[ 本帖最后由 wrfbao 于 2008-7-2 23:05 编辑 ]

ponder2002 · 发表于 2008-7-3 08:04:57

没听说过这个半匝理论，因此不太苟同楼上的说法，我觉得部分线圈短路的可能性比较大，产生很大的电流，使整个油面和油箱温度温度升高，也就是说不一定是漏磁引起的

当然我也是猜测，因为也没有看过实物，或许楼主能提供一些照片，主要是吊芯之后变压器的情况，这样集思广益，也不需要太大的猜测了

ytcadtools · 发表于 2008-7-3 11:28:00

楼主提到的半匝理论归根结底是由绝缘结构不合理造成的，楼主应该简单画一下该台产品的绝缘布置图，本人这里有一个类似产品的，你可以在此基础上再加加减减

wrfbao · 发表于 2008-7-3 21:49:07

原帖由 ponder2002 于 2008-7-3 08:04 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
# g0 i' h: }* x" M: n/ ?. K没听说过这个半匝理论，因此不太苟同楼上的说法，我觉得部分线圈短路的可能性比较大，产生很大的电流，使整个油面和油箱温度温度升高，也就是说不一定是漏磁引起的0 `; V* o& [7 S& w" G0 K3 h7 e- ?' m

: r/ b/ ?2 @8 F; ^, n, m当然我也是猜测，因为也没有看过实物，或许楼主 ...

补充说一下，此变压器色谱总烃基本稳定，线圈短路的话我想变压器应该瓦斯动作跳闸了；线圈短路也不会出现外壳温度比上层油温高的现象啊．

wrfbao · 发表于 2008-7-3 21:52:11

半匝理论不是绝缘结构的问题，是出线布置的问题，经典英文变压器图书：《Transformer Engineering - Design and Practice》上有介绍

mdjxlj · 发表于 2008-7-5 21:44:27

从楼主的分析和楼上几位的分析来看，
个人觉得应该是半匝造成的。
这个问题想解决，
必须改变出线位置，
否则就得将所有导磁的材料断开（这个好像不能实现），
所以要彻底解决问题，
还是返厂的好。

就目前情况来看，
监视油色谱非常必要，
以防绝缘老化。

wrfbao · 发表于 2008-7-6 13:24:36

原帖由 mdjxlj 于 2008-7-5 21:44 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif+ `, S/ r3 N4 l1 J
从楼主的分析和楼上几位的分析来看，5 L! n) F7 T! o$ O6 I
个人觉得应该是半匝造成的。 d) A5 n5 @# H4 k5 ~% |3 @
这个问题想解决，$ Z0 \2 N( C* n7 _2 ^8 R) V+ o
必须改变出线位置，
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还是返厂的好。! Z3 I: X. u# H
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就目前 ...

谢谢帮助，也可以在两个旁柱上绕制一些补偿线匝来消除半匝效应，不过还得具体看位置够不够

mdjxlj · 发表于 2008-7-6 16:46:43

原帖由 wrfbao 于 2008-7-6 13:24 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
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谢谢帮助，也可以在两个旁柱上绕制一些补偿线匝来消除半匝效应，不过还得具体看位置够不够

我在公司也负责一点儿售后服务的工作，
经常解决产品质量的一些问题，
看到楼主的问题后，
也想过解决方法，
一般处理问题，
会有几个方面的考虑，
包括人、设备、材料、技术力量、资金等等，
而根本解决问题是最重要的，
既问题要彻底解决，
以后不要再发生，
这也是使用部门最关心的，
所以分析问题后还要想好解决问题的最好方法。
现在通过分析我们可以采用几种方法，
而且有可能都可行，
但我个人还是建议楼主考虑返厂或大修，
这样做我个人认为最有必要、也能取得最好的效果。
以上只是我在工作方面的一点儿建议，
不做为技术讨论，
希望能对楼主有帮助！

yangzhq · 发表于 2008-7-8 11:56:54

如果以前没有问题，现在才出现的问题，应该是铁心的问题，漏磁变大了！变压器声音是否异常？铁心振动吗？

roger_dong · 发表于 2008-7-8 14:57:36

如同大禹治水一样，可以考虑是堵还是疏。
办法是人想出来的，最经济最可靠的办法才是最好的方法。
学到很多，谢谢！

James28 · 发表于 2008-7-8 16:57:24

原帖由 wrfbao 于 2008-7-1 22:01 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
. e5 t3 g4 | t* Y9 n还是我自己来解答好了，就是因为半匝效应产生的后果了。此变压器高压出线和中性点出线在铁芯窗口的同一侧，而中压出线却在另一侧，那么此自耦变压器的串联绕组和公共绕组都将包含一个半匝。串联绕组和公共绕组的两个 ...

1.应该是引线布置的问题，普通漏磁产生不了这大热量。
2.如果中压出头和高压以及中性点出头异侧，为了布置中压引线，中压线电流会穿过一个铁芯窗口，导致旁柱饱和，磁场进入油箱等结构件，导致过热。
3.不知道变压器负载情况怎么样？
4.建议换成冷轧硅钢片磁屏蔽。

mdjxlj · 发表于 2008-7-9 09:16:55

原帖由 xfq7111 于 2008-7-8 15:29 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif' |5 M6 }5 b- i9 y) m
铁心多点接地，铁心涡流是变压器铁心过热的主要方面！铁心靠箱壳，传热很快！

铁心多点接地不会光有热的发生，
还会伴有电气方面的变化，
只要通过油色谱就会发现，
通过楼主的介绍，
应该确定不是铁心多点接地。

liuxw64391381 · 发表于 2008-8-1 15:53:45

变压器发热，一般在于线芯的粗细和线芯的质地，还有就是变压器的绕线分布等使变压器涡流太大，变压器因而发热！

chym0822 · 发表于 2008-8-2 01:37:03

我们这里也出现过类似发热的情况不过原因不是结构问题
一个是谐波另外一个是散热器没有按期清洗散热效果不好
红外测温的话最好能够说说温度分布当然有热成像仪最好把图片发上来这样好分析问题

liangzhaohui · 发表于 2008-8-3 13:28:25

我认为漏磁通不是产生过热的主要原因，漏磁通产生的损耗相对变压器其他的热量产生是相对的小，当冷却系统正常时，温度出现异常的最主要原因无外乎两种：铁心和线圈。电路正常（线圈没有出现问题）时，最大的可能是铁心出现片间短路或铁心多点接地。
另外上层油温高的现象是可能的，可能热源就靠近于上部。
以上仅供参考。

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