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伴隨著電網(wǎng)規(guī)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(yīng)增加，導(dǎo)致成品變壓器體積較大，難以運(yùn)輸，為了解決大容量特高壓變壓器運(yùn)輸困難的問題，現(xiàn)場組裝將成為發(fā)展趨勢。

根據(jù)國內(nèi)外變壓器現(xiàn)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(qiáng)度和運(yùn)行壽命的影響，變壓器現(xiàn)場安裝完成后必須進(jìn)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(tài)安全。

目前，國內(nèi)外關(guān)于變壓器現(xiàn)場安裝時(shí)的加熱方法包括熱油循環(huán)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(huán)是主要的且使用最為廣泛的方法。但是在低溫環(huán)境下，熱油循環(huán)的加熱效率很低，往往無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的溫度而難以實(shí)施，需要輔助加熱聯(lián)合作用。低頻加熱技術(shù)由于電流頻率低，能以更低電壓對繞組進(jìn)行加熱，同時(shí)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(nèi)外相關(guān)研究和工程應(yīng)用成果表明，采用低頻加熱技術(shù)將極大地提高特高壓變壓器現(xiàn)場加熱的效率，在特高壓變壓器現(xiàn)場加熱具有良好的應(yīng)用前景。但低頻加熱時(shí)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(shí)如何配合熱油循環(huán)和油泵進(jìn)行更加高效的加熱干燥都鮮有研究。

針對傳統(tǒng)熱油循環(huán)法在寒冷地區(qū)現(xiàn)場加熱特高壓變壓器效率偏低的問題，武漢大學(xué)電氣與自動化學(xué)院、南網(wǎng)廣東電網(wǎng)公司廣州供電局、國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院的杜志葉、肖湃、郝兆揚(yáng)、段辭涵、謝齊家，在2022年第15期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》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(shù)值模型，仿真分析1000kV特高壓交流變壓器熱油循環(huán)加熱及低頻加熱的溫升規(guī)律，提出一種基于低頻加熱繞組熱點(diǎn)溫度反饋結(jié)果確定散熱器油泵開啟合理時(shí)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(xiàn)場組裝后的安全運(yùn)行具有重要的意義。

圖1 特高壓交流變壓器低頻加熱現(xiàn)場

研究人員的分析結(jié)果表明，在僅有熱油循環(huán)時(shí)，濾油機(jī)輸油管下進(jìn)上出與上進(jìn)下出兩種熱油循環(huán)方式無明顯差別；在低頻加熱過程中，采用下進(jìn)上出熱油循環(huán)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(huán)加熱配合，基于繞組熱點(diǎn)溫度的反饋結(jié)果，在滿足溫升限值的條件下，在7h時(shí)開啟散熱器及油泵可以將加熱時(shí)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(shí)散熱器油泵開啟合理時(shí)間，通過溫升試驗(yàn)驗(yàn)證了基于繞組熱點(diǎn)溫度反饋的低頻加熱干燥方法的可行性，為寒冷地區(qū)特高壓交流變壓器的現(xiàn)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(shù)學(xué)報(bào)》，論文標(biāo)題為“基于繞組熱點(diǎn)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(xué)基金資助項(xiàng)目的支持。