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运行中高压电气设备温升影响因素分析与温度限值确定

发表时间：2021/3/26 来源：《中国电力企业管理》2021年1月作者：华登军张淑华孙波

[导读] 高压电气设备运行温度在合理范围内，是其安全运行的前提条件。通过全面分析影响温升的相关因素，查找设备运行温升异常的原因，有利于提高认识水平，有选择的采取应对措施，使其温度控制在限值范围以内。结合相关设备技术规程规范，给出典型设备温度限值，可供运行部门参考。

山东东营胜利发电厂华登军张淑华孙波 257000

摘要：高压电气设备运行温度在合理范围内，是其安全运行的前提条件。通过全面分析影响温升的相关因素，查找设备运行温升异常的原因，有利于提高认识水平，有选择的采取应对措施，使其温度控制在限值范围以内。结合相关设备技术规程规范，给出典型设备温度限值，可供运行部门参考。
关键词：变压器发电机封闭母线温升温度限值
        近年来，随着运行时间的增加，一期某些电气设备如主变压器、高压电动机等夏季运行温度逐年攀升；二期个别电气电气设备如发电机也出现过温度异常。今年5月份起，三期#5机组的主变压器及主变压器与封闭母线联结等也出现了温升异常现象。认真分析导致设备温度异常的原因，有助于提高认识，采取积极合理的应对措施。
        1.运行环境条件分析
        从制造和设计的角度看，运行中的电气设备可分为电器和导体两部分。导体包括软导体、硬导体、封闭母线、电力电缆等；电器包括发电机、变压器、开关设备、电抗器、电流互感器、电压互感器、变频器等。
        在电器和导体选择时，要综合考虑气温、风速、湿度、污秽、海拔、地震、敷冰等环境条件。根据相关规程，表1.1给出了电气设备的环境温度要求，特殊环境需在制造中和设计时采取相应措施。
        屋外导体环境温度的选择要考虑日照和风速的影响。环境空气温度高于40℃的设备，还要对外绝缘试验电压进行修正。

        从设计阶段开始开始，就要认真考虑环境特别是环境温度对设备运行的要求和影响，为设备正常运行提供条件。
        2典型设备温升异常分析
        2.1主变压器顶层油温偏高
        一期机组的#1、#2主变压器型号为SFPS-240000/220，冷却方式为强迫油循环风冷，1988年7月由保定变压器厂制造出厂。
        由于变压器运行年限较长，设备老化较突出，冷却器效率降低等原因，两台变压器的夏季运行温度较高，2015年夏季7月份顶层油温接近限值。
        作为自备机组主设备的#1、 #2主变压器，由于机组长期处于高负荷状态，主变压器的出力也很高，导致夏季变压器温度较高，成为主变安全运行的重大威胁。
        参考#1、#2主变压器生产厂家说明书，变压器顶层绝缘液体温升限值为40K。根据相关规程，绕组平均温升限值为65K（ON或OF冷却方式）或70K（OD冷却方式），绕组热点温升限值为78K。
当风扇失去电源后，冷却效率下降，如仍按ONAF冷却方式下容量运行时，绕组平均温升必将升高，故ONAN冷却方式下必须降低容量运行，使绕组平均温升不超过65K。
        严格监视控制夏季变压器顶层油温，在保证变压器绕组温度、绝缘热点温度不影响变压器寿命的前提下，尽量保证机组夏季高出力。
        2.2发电机定子绕组层间温度偏高
        ＃4发电机型号QFSN—300—2—20，额定有功功率300MW(353MVA），最大连续出力330MW(388MVA），冷却方式为水氢氢，东方电机股份有限公司2004年制造。
        2016年3月22日＃4发电机300MW满负荷情况下，定子绕组层间温度测点TE-0965温度曾短时超过90℃。《汽轮发电机运行导则》要求：水氢冷定子线棒层间测温元件的温差达8℃或定子线棒引水管同层出水温差达8℃报警时，应检查定子三相电流是否平衡，定子绕组水路流量与压力是否异常。当定子线棒温差达14℃或定子线棒引水管出水温差达12℃时，或任一定子槽内层间测温元件温度超过90℃或出水温度超过85℃时，应立即降负荷，在确认测温元件无误后，为避免发生重大事故，应立即停机。
        ＃4发电机发生定子槽内层间测温元件温度超限值后，采取了降负荷措施维持运行。稍后在停机时，进行了反冲洗，机组正常带负荷，各测温点温度无异常。
        3.温度限值确定
        综合以上典型设备温度（温升）情况说明，将具体限值列入表3.1中。

        4.特殊环境电气设备运行
        在系统设计合理时，正常使用环境条件导体与电器应在系统额定出力时其温度接近限值，充分发挥材料的经济性。正常使用环境条件规定为:周围空气温度不高于40℃，海拔不超过100m。
        当电气设备使用在周围空气温度周围空气温度高于40℃不高于60℃时，允许降低负荷长期工作。周围空气温度每增加1℃，减少额定电流负荷的1.8%；周围空气温度低于40℃时，周围空气温度每降低1℃，增加额定电流负荷0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流负荷的20%。
        高压电气设备温度限值是技术与经济综合考虑的选择。在设计阶段要认真分析设备运行环境和装置工艺要求。运行中发现设备温度越限时，及时查找原因，采取必要措施，使设备运行在温度（温升）限值范围内。确因特殊原因，造成温度超限值运行时，要以保证设备设计寿命不降低，满足其所在系统的使用要求。
参考文献：
1.《导体和电器选择技术规定》 DL/T 5222—2005
2.《发电机升压变压器使用维护说明书》（保定变压器厂）
3.《电力变压器第2部分：液浸式变压器温升》 GB/T 1094.2—2013
4.《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》 GB/T 11022—2011
5.《汽轮发电机运行导则》 DL/T 1164—2012
6.《隐极同步发电机技术要求》 GB/T 7064—2008
7.国家能源局《防止电力生产事故的二十五项重点要求及编制释义》 2014