油浸式电力变压器温升浅析

油浸式电力变压器温升浅析
摘要：变压器试验有型式试验、例行试验和特殊试验，其中温升试验是型式试
验中的一种，这项试验主要是检查变压器的结构性能，具体是检验变压器能否快
速冷却，也就是检验变压器工作中由总损耗产生的热量能否快速散去，并且是否
满足国标中所规定的变压器的顶层油温升，以及绕组温升的限定值，还要检验一
些其他部件有没有局部过热现象，如铁心、油箱和结构件等。

本文分析了油浸式
电力变压器温升内容。

关键词：油浸式；电力变压器；温升；
油浸式电力变压器是电网中电能转换、传输的核心设备，它的运行状况直接
关系到电网的安全运行。

变压器的安全运行和寿命取决于其绝缘材料性能，而其
绝缘性能与变压器产热和散热性能密切相关。

绕组温度过高会导致绝缘材料加速
老化，缩短变压器使用寿命，极端情况甚至会造成变压器起火爆裂等严重事故。

1 油浸式电力变压器温升
1.1 温升试验方法。

温升试验的方法有多种，例如，循环电流法、直接负载法、相互负载法、短路法及零序法等，而在这些方法中短路法所需要的试验电压是最
低的，电源容量也是最小的，而且对于油浸式变压器，国标规定短路法是温升试
验的标准方法。

短路法一般是先短路被试变压器绕组的低电压端，然后给绕组的
高电压端提供电源，检验总损耗下的变压器顶层以及底部的油温升，再检验额定
电流下的绕组和油的平均温升，最终判定是否超过相关温升限值，从而进一步断
定变压器合格否。

1.2 温升试验过程。

本试验采用短路法，具体步骤如下。

一是施加总损耗。

首先，短接被试变压器的低电压端的出线端子，并对高压端施加总损耗，给变压器
供电后进行试验。

试验过程中，需要定时监测和记录一些温度值，例如，变压器
周围环境的温度、油顶层的温度以及散热器进口与出口的温度，一般时间间隔为
半小时，试验时间长度为3ｈ，试验过程中当监测部位的温升变化每小时小于1℃时，这时温升基本稳定了，我们把最后1ｈ试验值进行平均，并将此值作为最终
的结果值。

二是施加额定电流。

首先，绕组的输入电流要达到额定电流，继续监测1ｈ后，记录变压器周围环境的温度、油顶层的温度以及散热器进口与出
口的温度，然后断掉电源且使电流达到最小，这时通过测量热态电阻的值得到绕
组的温升。

本试验用到的测试系统是基于ＰＣ机的变压器温升试验自动测控系统，该系统的控制设备为ＰＣ机，其中数据的采集、试验设备的控制和仪器仪表的管
理是通过接口和串行接口实现的。

温升试验中先由电压电流互感器对所测变压器
施加的电压电流信号进行衰减，然后经试验控制台进行信号变换后通过数据采集
卡进行Ａ／Ｄ转换，之后通过接口将数据传送到ＰＣ机，最后由ＰＣ机实现三项
电压、电流和功率的计算与显示，并对计算结果进行判断后对控制设备输出相应
的控制信号。

2 影响温升的因素分析
2.1 油道挡板的设置对绕组温升的影响。

变压器运行时，因油道窄细，油流在
水平油道的流速很小，在某些位置甚至形成“死区”，这些地方散热非常差。

在不
改变其他结构的情况下，可以设置油道挡板来改善绕组换热特性。

，随着挡板增多，热点温度和水平油道最大流速先降后升。

这是因为油在挡板作用下改变了流向，水平油道中油流量增大，减少了无挡板时水平油道中油流滞止现象，增大了
油道的对流散热量，所以热点温度略有下降; 随着挡板数越来越多，油道中油流
动阻力越来越大，流量减少，所以热点温度又上升。

在变压器的设计制造理论中，减少水平油道高度可以减少绕组的高度，有利于节省制造的材料，降低成本。

但
是减少水平油道高度会影响绕组的散热。

随着水平油道高度增加，热点温度下降。

这是由于油道高度增大后，油流阻力减小，水平流量增大，散热系数增大，温度
下降。

2.2 .负载系数对绕组温升的影响。

决定变压器绕组温度的是散热量和产热量。

负载系数决定了变压器的产热量，是变压器运行的重要状态参数。

，随着负载系
数增大，热点温度也增大，而且负载系数超过1时，热点温度上升率也增加了。

同时，热点温度的位置变动不大，可以认为基本稳定，这一特点对温升试验中热
点温度的定点监测有重要意义。

在变压器运行时,铁心、绕组和金属结构件产生的
损耗转化为热量发散到周围介质中去,引起变压器温度升高。

随着绕组及铁心温度
的升高, 与周围的变压器油产生一定的温度差, 将一部分热量传给变压器油,使油的
温度升高。

变压器油通过散热器将热量传递给外部冷却介质(空气)。

如果负荷和
环境温度保持不变,经过一段时间后,绕组、铁心和油的温度上升达到平衡状态,各
部位温度达到稳定,即热平衡状态。

但实际上,负荷和环境温度处于长期变化的过
程中, 必将引起变压器内部温度的变化。

3 应对措施及建议
控制电力变压器的温升在标准要求的范围内，建议从以下几个方面着手：
3.1 例行试验中的空载损耗和空载电流测量、短路阻抗和负载损耗测量合格，不一定能确保温升试验也是合格的，企业应将空载损耗和负载损耗要求值制订一
个内控标准，放有适当的裕度，使变压器的发热量控制得较低，有利于温升试验
的通过。

在此基础上考虑散热能力也相对容易些，不会因为发热过大而增加散热
能力设计的难度。

变压器内部损耗中由于空载损耗是基本不变的，一般随运行年
数的增加略有增加，只有负载损耗是随运行负荷的变化而变化的，因此应当尽量
避免变压器过载运行。

3.2 健全采购产品的供应链管理，控制采购产品的质量，以确保电力变压器整机的质量。

对变压器温升直接有关的关键元器件和原材料如液浸式变压器的外壳( 含散热器)、铁心的矽钢片材质和制作、铜( 铝) 线或铜( 铝) 箔的材质和尺寸、线
圈的结构和绕制、变压器油等应在经合格评定的供应商处采购，并与之订立技术
质量协议，按协议要求加以控制。

严格采购产品的进货检验，配备必要的检验人
员和检测设备，把好进货产品质量关，避免不合格的元器件和原材料影响电力变
压器整机的质量。

当批量产品投产时或生产工艺、原材料规格和供方有变动时，
或客户有要求时，或进行定期试验摸底时，可以自行开展温升试验。

当试验结果
出现不合格或临界状态、或需要进一步验证时可以委托有资质的检测机构进行验
证试验。

3.3 对于计划安装在常年负荷较大的变电站里的电力变压器，建议设计时根据年负荷变化曲线考虑设计容量留有一定裕度，留有裕度必将引起成本的增加，因
此裕度也不宜留得过多，以免造成不必要的浪费，一般的建议值在15%～25% 之间。

对于在用电高峰季节有确切过载系数的地区，可按照此过载系数确定预留的
设计裕度。

通过对变压器温升的分析, 变压器用户首先可以区分变压器温度的变化是正常
或不正常, 在这个基础上分析变压器故障的原因。

在对变压器检测时, 可以迅速查
出变压器故障部位, 恢复变压器运行。

在电力变压器的安装使用说明书中, 明确规
定了变压器额定使用条件及允许运行方式。

如果用户严格按照规定进行使用与维
护, 变压器可长期可靠运行, 经济效益可观。

参考文献：
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