10kV干式整流变压器低压接线端子温度过高原因分析及改进措施

2016-01-12何志平国家新闻出版广电总局916台青海格尔木816099

中国新技术新产品 2015年19期

关键词：干式发射机端子

何志平（国家新闻出版广电总局916台，青海　格尔木　816099）

何志平
（国家新闻出版广电总局916台，青海格尔木816099）

本文对10kV干式整流变压器低压接线端子温度过高的原因进行了分析，并提出了改进措施。

干式整流变压器低压侧接线端子；温度过高；原因分析；改进措施

1　前言

变压器在发电端用来升高电压减小电流，以降低输电线路上的电能损耗；在用电端用它降低电压，为了满足用电设备的用电需求。在电台变电器是供电的核心设备之一，其稳定、可靠运行将对电台安全播音起到非常重要的作用。然而，由于设计、制造技术、施工工艺以及运行维护水平的限制，变压器的故障还是时有发生，大大影响电台的安全播音。

2　DX-1000大功率中波发射机供电用的10kV干式整流变压器低压侧接线端子过热故障现象

给DX-1000大功率中波发射机提供电源的整流变压器有六台，均为节能性、免维护干式变压器，型号为ZSG10-500/10，容量为500kVA，高压侧额定电压为10kV，低压侧额定电压为197V，低压侧额定电流为1215.5A。变压器至发射机整流电源柜用两根截面积为300mm²低压特种铜芯电缆线输送电能，电缆线由电缆桥架敷设，电缆截面等均符合规范要求，电缆与变压器接线端子用型号为AL9CU的线鼻子（如图1所示）连接，此线鼻子靠内外两部分的扭矩产生压力接触。安装时压力很大、连接较牢固，安装初始运行较稳定。

3　10kV干式整流变压器低压侧接线端子过热故障原因分析

根据发射机运行记录表查得，发射机高功率时变压器低压侧单相电流为800A左右，实际流过单根铜单芯电缆的最大负荷电流约为400A。根据电力规程查得电缆额定载流量300mm2的铜芯电缆线额定载流量为858A，完全满足规范要求，电缆不可能出现过载发热的现象。由P=I2R可知，导体的电阻增加，消耗的功率也增加，故障原因可能为变压器低压侧接线端子与低压电缆连接处的接触电阻增大引起的。停电后用接触电阻测试议测变压器低压侧接线端子与低压电缆连接处接触电阻，结果温度过高的接线端子接触电阻为7mΩ，接触电阻偏大，测得正常的接线端子接触电阻为1.5µΩ，接触电阻较小。仔细检查温度过高的接线端子时发现低压电缆与线鼻子之间的连接有松动、接触压力减小的现象。判断为发热是接触电阻增大引起的。进一步分析连接松动的原因，发现此线鼻子是铝材料，而电缆则是铜材料。铝导线在空气中极易氧化而形成氧化铝，再加上此连接是在变压器低压侧，变压器在高功率时温度在80℃左右，变压器低压接线端子与电缆连接处温度也在75℃左右，这会时铝材进一步氧化，尽管氧化铝的氧化层很薄，只有3µm～6µm，但是它的电阻值很高，在连接处的接触电阻会大大增加，这会使连接部位发热增加。又由于此变压器给大功率中波发射机供电，大功率中波发射机白天低功率、晚上高功率。一天中运行功率有很大的变化，这就导致通过此电缆的电流变化较大，发热变化也较大，发热导致电缆及线鼻子也会随温度热胀冷缩。铜的膨胀系数为17×10-6/℃，铝的膨胀系数24×10-6/℃比铜大约40%，由于铝膨胀比铜大，因此连接处会随温度的变化而松动，松动会导致接触电阻的增加，接触电阻增加又会使连接处温度进一步升高，产生恶性循环，最后导致连接处温度过高的现象。再者，导线发热时会使铜导线受到挤压，而在冷却后不能完全复原。这样，经过多次反复之后使连接处松动，造成接触不良使接触电阻增加。同时，由于连接处的松动，则出现缝隙而进入空气，导致铝导线氧化，正因为有以上几个方面的原因，所以铜、铝导线在室外或潮湿环境下一般不允许直接连接。在干燥的室内或无爆炸危险和强烈震动的场所，铜、铝导线小面积的直接连接是允许的，但是当剥开铝导线后要及时涂上导电膏，铜导线要镀锡也需涂上导电膏，然后两者紧密缠绕并用橡皮胶布紧密包好，最后用普通胶布再包上一层。

4　10kV干式整流变压器低压侧接线端子过热的危害

10kV干式变压器低压侧接线端子过热，热量迅速的传导到变压器的低压绕组，导致整个变压器的温度增加，加剧变压器的老化会速度；10kV干式变压器低压侧接线端子过热使变压器低压侧局部温度升高导到绝缘老化，有可能发生单相接地等故障的发生。更有可能发生变压器单相绝缘距离发生变化，或固体绝缘受到损伤，导致局部放电现象的发生。当遇到过电压作用时，绕组便有可能发生饼间或匝间短路导致变压器绝缘击穿事故。或者在正常运行电压下，因局部放电的长期作用，绝缘损伤部位逐渐扩大，最终导致变压器发生绝缘击穿事故。10kV干式变压器低压接线端子出现过热导致绝缘性能下降后，很容易发生变压器在出口处发生短路事故，短路时的电动力和机械力的作用，使绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化，产生绕组变形。绕组变形包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。变压器统组变形后，有的会立即发生损坏事故，更多的则是仍能继续运行一段时间，运行时间的长短取决于变形的严重程度和部部位。显然，这种变压器是带“病”运行，具有严重的故障隐患。

5　改进措施

针对以上的发热原因，采取了以下措施。将低压电缆接线用的铝线鼻子改用铜质的设备线夹如图2所示。此设备线夹适用于户内配电装置中电气设备与各种电线、电缆的过渡连接。其用六个螺丝将电缆压紧，螺母配弹簧垫片，可使调节热胀冷缩带来的电缆与线夹之间保持一定的压力，确保可靠接触。安装简单，便于施工。可大大缩短施工时间，无需任何专用工具，安装方便。选用设备线夹与电缆一致的铜材料，这会使电缆线等发热时的膨胀系数一致，避免了接线松动，接触电阻增加导致发热的现象。线夹的安装质量易于保证，用肉眼即可进行检验，不需专门训练。另外，对铜质的设备线夹还进行了搪锡处理，目的是防止接头处铜氧化，还可以使设备线夹与电缆线接触均匀，减小接触电阻。