金镇山

(国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院, 哈尔滨 150030)

220kV主变压器空载运行油温测试研究

金镇山

(国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院, 哈尔滨 150030)

通过调研省内各生产单位变压器运行情况，综合考虑变压器额定容量、电压组合、冷却方式、空载损耗、负载损耗和运行环境等因素，对某220kV变电站2号主变压器进行了空载条件下油温测试。通过改变变压器在空载运行条件下散热器蝶阀开启数量，对不同工况下变压器油温进行测试，为变压器余热利用研究提供辅助依据。

变压器蝶阀; 空载运行; 空载损耗

1 测试原理

变压器散热器上端和下端各有一个蝶阀，在全部正常开启时，由于变压器油的“烟囱效应”，顶部油温较高，散热器内热油降温后向下流动，经下端蝶阀流回变压器本体。与此同时，本体顶部有热油经过上端蝶阀继续进入散热器，从而完成循环冷却过程。若关闭上端或下端任意一个蝶阀，由于循环油路被关闭，散热器随即停止工作。因此，可以通过关闭单个蝶阀控制散热器运行情况，变压器处于运行状态时，考虑到人身安全，选择操作散热器下端蝶阀改变变压器散热条件，进行油温测试[1-2]。

2 测试内容

为保证测试顺利进行，需要具备以下条件：在空载运行条件下变压器运行稳定，各种保护正常投入；变压器油中溶解气体色谱分析等数据合格；红外成像仪测试表明变压器无局部过热点[3-4]；变压器油温显示可靠、准确。

2.1 变压器主要参数

型号：SFSZ11-120000/220。

额定容量：120000 kVA/120000 kVA/60000 kVA。

电压组合：(220±8×1.25%)/121/38.5kV。

冷却方式：ONAN/ONAF(70%/100%)。

负载损耗：408.577kW(高-中)、161.909 kW(高-低) 、119.277 kW(中-低)。

空载损耗：69.2 kW。

2.2 蝶阀操作次序

在油温测试前，先开展变压器油样分析和变压器红外测温工作，若测试结果正常，则开始油温测试工作。按照表1依次关闭散热器蝶阀，间隔1 h记录一次顶层油温、环境温度、环境湿度等数据。待热交换平衡后，进行下一步蝶阀操作。散热器编号如图1所示。所有散热器蝶阀关闭并且热交换平衡后，按照表2依次开启蝶阀。间隔1 h记录一次顶层油温、环境温度、环境湿度等数据。热交换平衡后，进行下一步蝶阀操作。

表1 关闭散热器蝶阀操作

Table 1 Operation to close radiator’s butterfly value

步骤关闭数量 关闭散热器编号1213、16261、2、11、12、13、16381、2、5、6、11、12、13、164121、2、5、6、9、10、11、12、15、16、19、205141、2、3、5、6、9、10、11、12、14、15、16、19、206161、2、3、4、5、6、9、10、11、12、13、14、15、16、19、207171、2、3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、19、208181、2、3、4、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、19、209191、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、19、2010201、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20

表2 开启散热器蝶阀操作

Table 2 Operation to open radiator’s butterfly value

步骤开启数量 开启散热器编号131、10、11271、10、11、20、19、6、163111、10、11、20、19、6、16、2、9、12、54151、10、11、20、19、6、16、2、9、12、5、8、13、15、185201、10、11、20、19、6、16、2、9、12、5、8、13、15、18、3、4、7、14、17

图1 变压器两侧散热器布置图

2.3 关闭蝶阀油温测试

按照表1所示，依次关闭蝶阀开展油温测试。以关闭12个蝶阀为例，油温、温差与环境温度变化测试结果如图2所示。

2.4 开启蝶阀油温测试

按照表2所示，依次开启蝶阀开展油温测试。以开启3个蝶阀为例，测量油温、温差与环境温度变化如图3所示。

图2 关闭12个蝶阀油温和温差及环境温度曲线图

图3 开启3个蝶阀油温和温差及环境温度曲线图

3 试验分析

3.1 油温和温差数据分析

试验期间，由于环境温度、风速和湿度等气象条件均随时间变化，在假设气象条件不是骤变的情况下，选定温差和油温为特征值，以此作为操作蝶阀后新的热平衡稳定判据。分析得出：关闭蝶阀单次操作后，由于散热条件下降，温差逐渐变大，达到新的热平衡后，温差趋于平稳；开启蝶阀操作时，散热条件得到改善，温差逐渐减小，达到新的热平衡后，温差趋于平稳。关闭或开启蝶阀数目越多，温差达到稳定的时间越长。热平衡达到稳定后，蝶阀关闭的数目与温差变化的拟合曲线如图4所示，从中可以看出，温差随蝶阀关闭数目的增多而上升，单次关闭阀门数量与在运散热器数量的比值越大，温差越大。

图4 蝶阀关闭数量与温差关系曲线

3.2 温度骤变对油温及温差的影响

环境温度骤变和负荷的改变均会引起变压器的油温和温差发生变化。本次试验同时监测1号变压器油温，试验期间，1号主变有功功率在2.75～3.05MW之间变化，无功功率在0.55～0.75 MVar之间变化，负荷稳定。以4月8日17：30，到4月9日9：30关闭17支散热器为例，分析环境温度和负荷对油温和温差的影响，1、2号变压器油温和温差随环境温度变化的曲线如图5所示。

由图5(a)可以看出，1号和2号主变油温随环境温度变化趋势总体相同，由于1号主变轻载运行，其油温随环境温度变化曲线比2号主变略为平缓。

图5(a) 主变油温与环境温度关系图 图5(b) 主变温差与环境温度关系图

图6(a) 主变油温与环境温度关系图 图6(b) 主变温差与环境温度关系图

变压器油温差与环境温度的变化为热平衡过程，当环境温度骤变时，打破原有的热平衡，油温变化滞后于环境温度变化的速度。 由图5 (b) 可以看出：当环境温度骤降时，1号与2号主变的温差都不同程度增大(如16：30～18：30和5：30～6：30所示)；当环境温度上升较快时，温差减小(如20：30～21：30和6：30～9：30所示)。与此同时，由于受负荷的影响，1号主变温差变化同油温变化一样，比2号主变略显平滑。图6为关闭20支蝶阀时所测得的数据，油温和温差随环境温度变化的情况与图5相同。

3.3 风速对油温及温差的影响

试验在户外进行时，风速会改变压器箱体和散热器的冷却状况，风速越大，变压器冷却效果越好，油温和温差就越低。

4 结 论

1)油温测试和绝缘油中溶解气体分析及红外成像检测等数据表明变压器运行正常；

2)关闭所有散热器，变压器在空载运行条件下变压器温升不超过40℃，且随着散热器蝶阀关闭率的提高，变压器油温升增长越快；

3)降雪和风速及环境温度骤变对变压器油温升有一定影响。

[1] 保定天威保变电气股份有限公司.变压器试验技术[M].北京：机械工业出版， 2000:529-584 Baoding Tianwei Baobian Electric. Transformer Test Technology[M]. Beijing: China Machine Press, 2000: 529-584.

[2] 操敦奎、徐维宗、阮国方.变压器运行维护与故障分析处理[M].北京：中国电力出版社，2008:299-301 CAO Dunkui, XU Weizong, RUAN Guofang. Transformer Operation Maintenance and Fault Analysis & Treatment[M]. Beijing: China Power Press, 2008: 299-301.

[3] 中华人民共和国国家发展和改革委员会. DL/T 664-2008 带电设备红外诊断技术应用导则[S].

[4] 周茵.红外检测技术的应用[J].电力系统装备,2003,24(9):32-36. ZHOU Yin. Application of infrared detecting technique[J]. Electric Power System Equipment, 2003,24(9): 32-36.

(编辑 陈银娥)

Research on oil temperature test of 220kV main transformer no-load operation

JIN Zhenshan

(Electric Power Research Institute of State Grid Heilongjiang Electric Power Co., Ltd., Harbin 150030, China)

Through investigating the operation of all production units’ transformers across the province of Heilongjiang and taking a comprehensive consideration to the factors of transformer including rated capacity, voltage combination, cooling options, no-load loss, load loss and operation environment, oil temperature test is carried out on No. 2 main transformer of a 220kV substation under no-load conditions. By changing the number of radiator’s butterfly valves opened under the condition of no-load operation in the transformer, oil temperature tests are carried out under different working conditions, which provides the auxiliary basis for the study and use on transformer’s waste heat.

transformer butterfly valve; no-load operation, no-load loss

2016-11-21。

金镇山(1963—)，男，高级工程师，从事电气设备专业管理及科研工作。

TM411

A

2095-6843(2017)02-0137-04