在對運行中的變壓器進行巡視時，通過紅外檢測設備發現部分變壓器的四周（即鐘罩與底座的連接片）有異常發熱現象，並結合鉗形電流表對流過連接片的電流進行檢測，綜合分析該發熱現象屬不利於變壓器運行的異常現象，遂對其展開分析。
大型變壓器是電網傳輸電能的樞紐，是電網運行的主設備，其安全可靠性是保障電力系統可靠運行的必備條件，隨著電力系統規模和變壓器容量的不斷增大，其故障對國民經濟造成損失也愈來愈大。變壓器的故障類型很多，其中過熱故障是常見的多發性故障，對變壓器的安全運行帶來嚴重威脅。
導致變壓器發熱的原因很多，變壓器的漏磁通在封閉鐵磁元件中產生的渦流損耗在變壓器的運行中時常存在。由於漏磁密度高，所以產生的雜散損耗很大，有時可達數百千瓦 ，導致局部過熱現象。本文主要通過試驗中發現的幾起變壓器鐘罩與底座連接銅排電流過大原因進行分析，通過紅外在線檢測手段找到發熱點，並針對故障點制定有效對策，消除發熱故障。
1 案例
3月，在對110kV及以上電壓等級的變電站進行紅外巡視時，發現某110kV 變電站2#主變和某220kV變電站 2#主變的外殼接地裝置均有不同程度的發熱，且測得主變外殼接地銅排上的電流高達幾百安培。遂試驗人員對接地裝置進行檢查測試，分析外殼接地電流過大和接地裝置發熱的原因。
1.1 案例1
3月23日，試驗人員對某110kV變電站 2#主變的外殼接地裝置進行例行檢查時測得外殼接地電流分別為：北側251 A，南側244 A。具體接線方式（見圖1），紅外測試（見圖2-3）如下所示：
圖1變壓器鐘罩外跨接短路環連接方式
圖2 北側上節外殼接地銅排紅外圖
圖3 北側下節外殼接地銅排紅外圖
從紅外圖中可以看出，變壓器鐘罩外跨短接銅排的發熱部位在銅排與變壓器鐘罩的焊接處和銅排接頭處之間的地方，測得上節最高溫度達18.7℃，接地電流為251A；下節最高溫度為16.3℃，接地電流為18 A,鐘罩溫度為16℃，當時環境溫度為14℃。
為了進一步確定是否是變壓器繞組電流和引線電流在結構件中產生的漏磁造成渦流發熱，將變壓器北側的上節外殼與接地銅排斷開，測得下節接地電流為10 A，上節用二次線接地後，測得電流為65 mA，此時測得變壓器南側的上節接地電流為94 A（未斷開前為244 A），下節接地電流為2 A。測試接線如圖4所示：
圖4接頭打開後檢查接線圖
1.2 案例2
3月23日試驗人員對某220kV變電站2#主變的變壓器鐘罩外跨短接銅排例行檢查時，測得接地電流分別為：西南側468 A，西北側50 A，西側15 A，其中西南側接地電流最大為486A,用紅外測溫儀監測溫度時，連接螺栓最高溫度達52.7℃。其他連接螺栓溫度正常，相鄰螺栓溫度為20℃，當時環境溫度為17℃。跟蹤監測變壓器油溫、色譜數據正常。具體接線方式見圖5，紅外測試見圖6如下所示：
圖5 鐘罩外跨短接銅排示意圖
圖6 鐘罩外跨短接銅排螺栓發熱部位
2 原因分析
2.1 分析案例1
案例1中外殼短接銅排發熱部在銅排與變壓器外殼的焊接處和銅排接頭處之間的地方，將北側短接銅排打開後無迴路測得北測電流最小為65mA，對面南側接地電流最小為2A，說明是變壓器漏磁迴路造成的接地電流過大。
變壓器繞組中的磁通包括主磁通和漏磁通，無論主磁通和漏磁通，可分為軸向分量和徑向分量。軸向分量分佈較簡單，沿繞組高度變化較小，徑向分量沿繞組高度分佈複雜，由他引起渦流損耗分佈很不均勻，且隨變壓器的容量變化而變化，不僅隨繞組的軸向高度變化，也隨繞組的徑向尺寸變化，尤其在端部變化大。
短接銅排不是焊接根部和上下節連接螺栓處，雖然接地電流較大，但是發熱部位的相對溫差很小，因此不影響變壓器絕緣油和密封墊的性能，無需處理，繼續加強跟蹤監測。
2.2 分析案例2
案例2中發熱部位在鐘罩上下短接銅排的螺栓上，並且相對溫差較大，長期熱效應將加速鐘罩密封墊的老化，並且會影響到變壓器油的性能。
（1）疑似螺栓安裝不緊、變壓器漏磁在螺栓上產生渦流導致過熱，是因為螺栓與法蘭汙垢接觸不良而引起的。但鬆脫過熱螺栓的螺帽後，測得該螺栓溫度下降，排除疑似。
（2）緊固螺栓後，螺栓外接短路電流仍過大並有發熱現象，由於變壓器繞組電流和引線電流在結構件中產生的漏磁造成渦流發熱所致。分析認為運行中的變壓器漏磁在變壓器鐘罩表面感應出較大的電流，正常時此電流通過變壓器鐘罩螺栓、變壓器底座、接地銅排洩放至大地。此時，越是緊固螺栓接地電阻越小，通過的洩放電流就越大，發熱就越嚴重。反之，則較輕。
（3）通過上述測試分析確定鐘罩上下短接銅牌的螺栓發熱現象，是由於變壓器自身的漏磁對箱壁的銅屏蔽形成渦流影響造成的，進而引起局部過熱。
3 處理措施
（1）根據以上分析，由於變壓器仍在運行，因此採取在發熱較嚴重的螺栓附近增加跨接短路銅排的數量，在短路片的材質選擇上要選擇導電性能較好的銅，並且要有足夠的載流截面，以增加螺栓的散熱面並起到較好的分流效果。處理後的跨接短路銅排的數量由1個增加為3個（見圖7），增加後測得接地電流為191A,電流明顯減小。
圖7 增加後鐘罩外跨短接銅排
（2）對連接螺栓部位進行清汙處理，並塗抹增加導電性和防氧化性的電力脂重新緊固。
處理後用紅外測溫儀進行溫度檢測，最高溫度40℃，相鄰銅排為39℃，環境溫度22℃，經過10天的跟蹤監測溫度比較穩定，相對溫差很小，不足以引起密封墊老化，影響設備健康運行的因素。
4 結束語
通過上述變壓器鐘罩螺栓過熱的發現和處理，警示變電站應重視以下事項：
- （1）定期監測鐘罩外跨短路銅排電流的變化情況，同時結合紅外測溫儀進行溫度監測。
- （2）檢查鐘罩連接螺栓，將連接處的接觸面處理乾淨，連接牢固。
- （3）在溫度較高的螺栓旁邊增加外跨短路環，將螺栓上、下短接，減少過熱螺栓上流過的電流，使溫度降低。
- （4）當鐘罩螺栓外跨接短路環電流過大時，可採用案例1的做法，在變壓器停電時在變壓器箱壁外引接地銅排，不經過鐘罩螺栓，避免發熱引起密封墊老化。
- （5）當鐘罩螺栓外跨短路環電流過大有發熱現象時，要結合油化色譜分析，當油色譜正常時可以繼續運行，注意跟蹤監測。
- （6）在加裝變壓器鐘罩外跨短路環時，一定要注意材料的選擇，最好是導電性能料好的銅。
- （7）電流過大的根本解決辦法只有對變壓器大修時吊罩對油箱壁的磁屏蔽進行處理。
（編自《電氣技術》，原文標題為“變壓器鐘罩與底座連接片發熱原因分析”，作者為肖鴻威、王亞芳 等。）
