- 頭條武漢大學等單位學者提出特高壓交流變壓器現場加熱干燥的新方案2023-02-17 作者：杜志葉、肖湃 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語針對傳統熱油循環法在寒冷地區現場加熱特高壓變壓器效率偏低的問題，武漢大學電氣與自動化學院、南網廣東電網公司廣州供電局、國網湖北省電力公司電力科學研究院的杜志葉、肖湃、郝兆揚、段辭涵、謝齊家，在2022年第15期《電工技術學報》上撰文，采用流-熱耦合仿真方法，建立典型特高壓交流變壓器繞組流體-溫度耦合數值模型，仿真分析1000kV特高壓交流變壓器熱油循環加熱及低頻加熱的溫升規律，提出一種基于低頻加熱繞組熱點溫度反饋結果確定散熱器油泵開啟合理時間的變壓器加熱干燥方法，對于保障特高壓交流變壓器的現場組裝后的安全運行具有重要的意義。
伴隨著電網規模和用電需求的不斷增加，電力變壓器的容量和電壓等級不斷提高，電力變壓器的體積也相應增加，導致成品變壓器體積較大，難以運輸，為了解決大容量特高壓變壓器運輸困難的問題，現場組裝將成為發展趨勢。
根據國內外變壓器現場安裝真空注油的工藝要求，為了減小變壓器絕緣材料中所含的水分對絕緣強度和運行壽命的影響，變壓器現場安裝完成后必須進行干燥處理，上層油溫要求精確控制在70～80℃，以確保變壓器的絕緣狀態安全。
目前，國內外關于變壓器現場安裝時的加熱方法包括熱油循環或噴淋、油箱鐵損加熱法、零序電流加熱法和短路法，其中熱油循環是主要的且使用最為廣泛的方法。但是在低溫環境下，熱油循環的加熱效率很低，往往無法達到標準要求的溫度而難以實施，需要輔助加熱聯合作用。低頻加熱技術由于電流頻率低，能以更低電壓對繞組進行加熱，同時消耗的無功功率也減小，提高了電源的使用效率，加熱效率更高。
國內外相關研究和工程應用成果表明，采用低頻加熱技術將極大地提高特高壓變壓器現場加熱的效率，在特高壓變壓器現場加熱具有良好的應用前景。但低頻加熱時變壓器繞組是否會引起繞組局部過熱損壞變壓器絕緣，以及低頻加熱時如何配合熱油循環和油泵進行更加高效的加熱干燥都鮮有研究。
針對傳統熱油循環法在寒冷地區現場加熱特高壓變壓器效率偏低的問題，武漢大學電氣與自動化學院、南網廣東電網公司廣州供電局、國網湖北省電力公司電力科學研究院的杜志葉、肖湃、郝兆揚、段辭涵、謝齊家，在2022年第15期《電工技術學報》上撰文，采用流-熱耦合仿真方法，建立典型特高壓交流變壓器繞組流體-溫度耦合數值模型，仿真分析1000kV特高壓交流變壓器熱油循環加熱及低頻加熱的溫升規律，提出一種基于低頻加熱繞組熱點溫度反饋結果確定散熱器油泵開啟合理時間的變壓器加熱干燥方法，對于保障特高壓交流變壓器的現場組裝后的安全運行具有重要的意義。
圖1 特高壓交流變壓器低頻加熱現場
研究人員的分析結果表明，在僅有熱油循環時，濾油機輸油管下進上出與上進下出兩種熱油循環方式無明顯差別；在低頻加熱過程中，采用下進上出熱油循環方式加熱效率更高、整體油溫分布更均勻。而將低頻加熱與熱油循環加熱配合，基于繞組熱點溫度的反饋結果，在滿足溫升限值的條件下，在7h時開啟散熱器及油泵可以將加熱時間由27h縮減至18h，加熱效率提升33.3%，加熱過程中繞組絕緣安全。
他們指出，通過流體-溫度場多物理場仿真分析，確定低頻加熱時散熱器油泵開啟合理時間，通過溫升試驗驗證了基于繞組熱點溫度反饋的低頻加熱干燥方法的可行性，為寒冷地區特高壓交流變壓器的現場加熱干燥提供了新的高效解決方案。
本文編自2022年第15期《電工技術學報》，論文標題為“基于繞組熱點溫度反饋的特高壓交流變壓器低頻加熱干燥方法研究”。本課題得到國家自然科學基金資助項目的支持。
