颍上矿用干式变压器的温度范围需结合矿井特殊环境(粉尘、潮湿、潜在易燃易爆风险)、绝缘等级及行业安全标准(如GB/T 10228《干式电力变压器技术参数和要求》、MT/T 1097《颍上矿用干式变压器》)综合确定,核心是控制绕组温度和表面温度,避免绝缘失效或引发安全事故,具体可从“正常运行范围、关键限值、影响因素及安全控制”展开说明:
一、核心温度范围:按绝缘等级划分
颍上矿用干式变压器的绕组温度直接由其绝缘材料等级决定(不同等级材料的耐热极限差异极大),这是温度控制的根本依据。矿井中常用的绝缘等级为F级和H级(因需耐受井下较高温度和潮湿环境),部分低负载场景可能使用B级,具体温度范围如下:
指标类型 | 绝缘等级 | 正常运行温度范围 | +高允许温度(短期过载除外) | 关键说明 |
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绕组平均温度 | A 级 | ≤ 80℃ | ≤ 105℃ | 较少用于矿井,仅适用于低负荷、干燥的辅助场所 |
B 级 | ≤ 90℃ | ≤ 130℃ | 适用于井下低功率辅助设备(如照明、小型水泵) | |
F 级 | ≤ 110℃ | ≤ 155℃ | 矿井主力型号(如采区工作面、掘进机供电) | |
H 级 | ≤ 125℃ | ≤ 180℃ | 适用于高温矿井(如深井、地热区域)或高负载设备 | |
绕组热点温度 | 所有等级 | 比平均温度高 5~15℃ | 比+高允许平均温度高 10~20℃ | 核心控制指标(直接影响绝缘寿命),如 F 级热点温度≤170℃ |
铁芯温度 | 所有等级 | ≤ 90℃(F 级 / H 级) | ≤ 120℃ | 因铁芯损耗低(硅钢片材质),温度通常低于绕组,需避免局部过热 |
外壳表面温度 | 所有等级 | ≤ 80℃(非隔爆型) | ≤ 150℃(隔爆型) | 隔爆型需控制表面温度,防止点燃井下瓦斯或粉尘 |
环境参考温度 | 所有等级 | 井下通常 25~35℃ | +高不超过 40℃ | 环境温度升高会直接导致绕组温度同步上升,需纳入计算 |
二、关键概念:“温升”与“温度”的区别
颍上矿用干式变压器的温度标准中,“温升” 是更核心的控制参数(而非单纯的温度),需明确二者关系:
温升:指“绕组温度 环境温度”的差值(单位:K),是绝缘材料实际承受的“额外热量负荷”,不受环境温度波动影响;
标准限值:如F级绕组的额定温升≤100K(GB/T 10228),若井下环境温度为30℃,则绕组+高允许温度=30℃+100K=130℃?不——需注意:额定温升是“平均温升”,热点温升需在此基础上加10~15K,故F级热点温升≤115K,对应温度=30℃+115K=145℃(需低于+高允许温度155℃)。
这一概念的意义在于:井下夏季环境温度可能达35℃,冬季可能低至10℃,仅用“温度”无法统一标准,而“温升”能确保绝缘材料始终在安全耐热范围内运行。
三、影响颍上矿用干式变压器温度的特殊因素
矿井环境的特殊性使其温度受更多外部条件影响,需重点关注:
1. 井下环境条件
粉尘堆积:井下煤尘、岩尘易附着在变压器散热器表面,堵塞散热通道,导致绕组温度升高15~30℃(远超地面干式变压器的粉尘影响);
潮湿与腐蚀性气体:矿井水(含硫、氯等杂质)或瓦斯泄漏可能导致绝缘层受潮、腐蚀,间接降低散热效率,同时加速绝缘老化(高温+潮湿会使绝缘寿命缩短50%以上);
空间密闭:井下硐室通常狭小、通风不良,自然对流散热效率低,若未配备强制通风设备,温度易持续累积。
2. 负载特性
矿井负载(如采煤机、刮板输送机、破碎机)具有冲击性、波动性大的特点:
启动瞬间负载率可能达额定值的2~3倍(如刮板机重载启动),导致绕组铜损急剧增加,温度在几分钟内上升20~40℃;
若频繁启停(如掘进面设备),温度无法有效回落,易长期处于“高温波动”状态,加速绝缘老化。
3. 防护结构限制
颍上矿用干式变压器需满足隔爆或增安型防护要求(如Ex d I、Ex e I):
隔爆外壳:为保证防爆性能,外壳密封性强,散热能力比普通干式变压器低20%~30%,导致内部温度更高(通常比同容量地面干式变压器高10~20℃);
增安型结构:虽无隔爆外壳,但需控制绕组和铁芯的温升限值(比普通型低5~10K),避免表面温度过高点燃可燃物质。
四、温度过高的危害:聚焦矿井安全风险
颍上矿用干式变压器温度过高,不仅影响设备寿命,更可能引发矿井安全事故,风险远高于地面设备:
1. 绝缘失效与短路故障
绝缘材料(如F级的玻璃纤维布、H级的聚酰亚胺薄膜)在超温下会快速老化、脆化,当绕组温度超180℃(H级极限)时,绝缘层可能在几小时内击穿,引发匝间或相间短路;
短路产生的电弧温度可达2000℃以上,可能点燃周围煤尘或瓦斯,引发爆炸。
2. 表面高温引燃风险
若为非隔爆型变压器(如增安型),表面温度超150℃时,可能点燃堆积的可燃粉尘(如煤尘自燃点约300℃,但高温表面可加速粉尘氧化);
隔爆外壳若因高温变形(如内部温度超200℃),会破坏隔爆间隙,失去防爆能力,一旦内部产生火花,将直接引爆外部瓦斯。
3. 铁芯局部过热
井下振动(如采煤机、风机运行)可能导致铁芯叠片松动、绝缘损坏,产生涡流损耗,使铁芯局部温度骤升(可达200℃以上),进而熔化铁芯金属,引发内部火灾。
五、温度监测与控制:符合煤矿安全规程
颍上矿用干式变压器的温度管理必须严格遵循《煤矿安全规程》,核心是“实时监测、超限保护、定期维护”:
1. 强制监测要求
内置温控器:必须配备颍上矿用本安型温控器(如WTB-80系列),实时监测绕组温度,并设定两级保护:
告警阈值:通常为“+高允许温度-10℃”(如F级设145℃、H级设170℃),触发声光告警,提醒井下运维人员检查;
跳闸阈值:等于+高允许温度(如F级155℃、H级180℃),触发高压开关跳闸,切断电源,避免故障扩大。
红外测温:定期(每1~2周)在井下断电或安全区域,使用颍上矿用本安型红外热像仪检测铁芯、绕组引出线、接线端子的温度分布,排查局部过热(如端子松动导致的局部温度超200℃)。
2. 散热与环境控制
强制通风:井下硐室必须安装颍上矿用防爆型轴流风机,保证空气流速≥1.5m/s,若环境温度超35℃,需加装冷却盘管(通入井下冷水)辅助降温;
防尘清理:每1个月(高粉尘区域每2周)停机清理散热器表面粉尘,使用压缩空气(压力≤0.3MPa)吹扫,避免堵塞;
防潮措施:在变压器周围安装除湿机(如颍上矿用本安型除湿器),控制环境湿度≤85%(RH),防止绝缘受潮。
3. 负载与维护管理
避免冲击负载:通过配套软启动器(如颍上矿用高压软启动柜)控制采矿设备启动电流,减少启动时的温度冲击;
定期绝缘检测:每3个月检测绕组绝缘电阻(使用颍上矿用兆欧表),F级变压器绝缘电阻应≥100MΩ(25℃时),若低于50MΩ,需停机烘干处理;
外壳检查:每月检查隔爆外壳的隔爆间隙(应≤0.5mm)和表面温度(不超150℃),发现变形或裂纹立即停用。
总结
颍上矿用干式变压器的温度控制核心是“按绝缘等级定限值、按矿井环境强防护”:
日常运行需确保F级绕组温度≤110℃(温升≤100K)、H级≤125℃(温升≤125K),表面温度≤150℃;
必须通过本安型温控器实时监测、强制通风散热、定期防尘防潮,避免因高温引发绝缘失效或矿井安全事故,同时严格遵循MT/T行业标准和《煤矿安全规程》的特殊要求。