第九章電力變壓器的運(yùn)行

1、第九章第九章 電力變壓器的運(yùn)行電力變壓器的運(yùn)行一、變壓器的發(fā)熱和散熱一、變壓器的發(fā)熱和散熱第一節(jié)第一節(jié) 變壓器的溫升與溫度計(jì)算變壓器的溫升與溫度計(jì)算 變壓器的散熱變壓器的散熱（1）繞組、鐵心內(nèi)部 導(dǎo)體、鐵心表面 變壓器油（占總溫升20%30%）（2）繞組和鐵心附近的熱油 油箱和散熱器的內(nèi)表面外表面 空氣（占總溫升60%70%） 傳導(dǎo)對(duì)流 對(duì)流傳導(dǎo)對(duì)流、輻射發(fā)、散熱特點(diǎn)：發(fā)、散熱特點(diǎn)：（1）鐵芯，繞組-獨(dú)立熱源（2）各部溫差很大： 繞組溫度最高； Tmax在1/3厚處， 70%-75%高處；二、變壓器的溫升計(jì)算二、變壓器的溫升計(jì)算繞組對(duì)空氣的溫升 = av + g= 油對(duì)空氣的溫升+繞組對(duì)油的溫

2、升；繞組的溫度 = 0+ av+ g= 空氣溫度+油對(duì)空氣的溫升+繞組對(duì)油的溫升；額定負(fù)荷下長(zhǎng)期運(yùn)行的空氣溫度0 = 98 13 65 = 20繞組最熱點(diǎn)對(duì)頂層油的溫升g = av + g + M t= 44 +21 +13 55 = 23 國(guó)標(biāo)（GB）如果變壓器的負(fù)荷與額定負(fù)荷不同，需要對(duì)允許溫升進(jìn)行修正如果變壓器的負(fù)荷與額定負(fù)荷不同，需要對(duì)允許溫升進(jìn)行修正設(shè) K 為實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比，實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比，則任一負(fù)荷下頂層油對(duì)空氣的溫升為三、變壓器的穩(wěn)態(tài)溫度計(jì)算三、變壓器的穩(wěn)態(tài)溫度計(jì)算四、變壓器的暫態(tài)溫度計(jì)算四、變壓器的暫態(tài)溫度計(jì)算第二節(jié)第二節(jié) 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化一、變

3、壓器的絕緣老化定律一、變壓器的絕緣老化定律 1、定義： 變壓器在長(zhǎng)期運(yùn)行中其絕緣材料失去其機(jī)械強(qiáng)度和電絕緣材料失去其機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度，稱為氣強(qiáng)度，稱為變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化。 當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降低至其額定值的當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降低至其額定值的15%-20%15%-20%時(shí)，變壓器的壽命即算結(jié)束，所經(jīng)歷的時(shí)間稱為時(shí)，變壓器的壽命即算結(jié)束，所經(jīng)歷的時(shí)間稱為變壓器的預(yù)變壓器的預(yù)期壽命。期壽命。 2、老化原因： 影響因素：溫度、濕度、氧氣，油中劣化物 主要原因：高溫高溫 在在80 -14080 -140的范圍內(nèi)的范圍內(nèi)，變壓器的預(yù)期壽命和最熱點(diǎn)溫度的關(guān)系： 式中A-常數(shù) P-溫度

4、系數(shù) Z-預(yù)期壽命 -繞組最高點(diǎn)溫度當(dāng)繞組最高溫度為9898，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命20302030年年。PAez98PNAez相對(duì)預(yù)期壽命：相對(duì)預(yù)期壽命：98PNezzZ正常預(yù)期壽命和繞組最高點(diǎn)溫度關(guān)系：3 3、絕緣老化定律、絕緣老化定律相對(duì)預(yù)期壽命的倒數(shù)稱為相對(duì)老化率相對(duì)預(yù)期壽命的倒數(shù)稱為相對(duì)老化率，即：4 4、絕緣老化的六度規(guī)則、絕緣老化的六度規(guī)則：這意味著繞組溫度每增加繞組溫度每增加 6，老化加倍，絕緣使用壽命縮短一，老化加倍，絕緣使用壽命縮短一半，此即半，此即絕緣老化的六度規(guī)則絕緣老化的六度規(guī)則（在（在80 -140的范圍內(nèi)）。的范圍內(nèi)）。6982Nzz98PNezz6982二、等

5、值老化原則二、等值老化原則 在一定的時(shí)間間隔在一定的時(shí)間間隔 T T 內(nèi)，繞組溫度變化時(shí)損失的壽命等于恒內(nèi)，繞組溫度變化時(shí)損失的壽命等于恒溫溫9898運(yùn)行時(shí)的正常壽命損失運(yùn)行時(shí)的正常壽命損失T T 。變壓器在一定的時(shí)間間隔 T 內(nèi)，實(shí)際所損失的壽命實(shí)際所損失的壽命平均相對(duì)老化率：平均相對(duì)老化率： 恒溫98運(yùn)行時(shí)的正常壽命損失正常壽命損失 T=1，老化加快，預(yù)期壽命縮短；，老化加快，預(yù)期壽命縮短；1 1，負(fù)負(fù)荷能力未充分利用；荷能力未充分利用；1，有正常的預(yù)期壽命。，有正常的預(yù)期壽命。(正常過(guò)負(fù)荷的主要依據(jù)正常過(guò)負(fù)荷的主要依據(jù))dteTTpt0)98(1_第三節(jié)第三節(jié) 變壓器的正常過(guò)負(fù)荷變壓器的

6、正常過(guò)負(fù)荷一、變壓器的負(fù)荷能力一、變壓器的負(fù)荷能力 1 1、額定容量：、額定容量：變壓器的額定容量即銘牌容量，其含義是在制造廠所規(guī)定的額定環(huán)境溫度下，保證變壓器有正常使用壽命（20-30年）所能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)輸出的最大功率。 2 2、變壓器的負(fù)荷能力：、變壓器的負(fù)荷能力：是指變壓器在短時(shí)間內(nèi)所能輸出的功率，在一定條件下，為滿足負(fù)荷的需要，它可能超過(guò)額定容量。它可能超過(guò)額定容量。 3 3、負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間、負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間 取決于： 變壓器的電流和溫度容許限值； 負(fù)荷變換和周圍環(huán)境溫度及絕緣老化的程度。二、負(fù)荷超過(guò)額定容量運(yùn)行時(shí)的溫度和電流的限值二、負(fù)荷超過(guò)額定容量運(yùn)行時(shí)的溫度和電流

7、的限值n某變壓器在某一天某變壓器在某一天3個(gè)時(shí)段其繞組最熱點(diǎn)溫度分別個(gè)時(shí)段其繞組最熱點(diǎn)溫度分別為：為：104攝氏度攝氏度8小時(shí)，小時(shí)，98攝氏度攝氏度8小時(shí)，小時(shí)，92攝氏攝氏度度8小時(shí)，這臺(tái)變壓器這一天多損失了多少小時(shí)壽小時(shí)，這臺(tái)變壓器這一天多損失了多少小時(shí)壽命？命？n若該天第一時(shí)段的繞組最熱點(diǎn)溫度若該天第一時(shí)段的繞組最熱點(diǎn)溫度104度不變，按度不變，按等值老化原則，該天其余時(shí)間的繞組最熱點(diǎn)溫度應(yīng)等值老化原則，該天其余時(shí)間的繞組最熱點(diǎn)溫度應(yīng)維持在多少度？其余時(shí)間屬于過(guò)負(fù)荷還是欠負(fù)荷運(yùn)維持在多少度？其余時(shí)間屬于過(guò)負(fù)荷還是欠負(fù)荷運(yùn)行？行？n若該變壓器負(fù)荷一直為額定，三時(shí)段氣溫為若該變壓器負(fù)荷一直

8、為額定，三時(shí)段氣溫為26、20、14，該天平均氣溫為多少？，該天平均氣溫為多少？ 1、概念 等值空氣溫度是指某一空氣溫度，如果在一定時(shí)間間隔等值空氣溫度是指某一空氣溫度，如果在一定時(shí)間間隔內(nèi)維持此溫度和變壓器所帶負(fù)荷不變，變壓器所遭受的絕緣內(nèi)維持此溫度和變壓器所帶負(fù)荷不變，變壓器所遭受的絕緣老化等于空氣溫度自然變化時(shí)的絕緣老化。老化等于空氣溫度自然變化時(shí)的絕緣老化。 2、表達(dá)式 式中 -T 時(shí)間間隔內(nèi)的平均空氣溫度 -溫度差， 由上式可以看出，等值空氣溫度高于平均溫度一個(gè)數(shù)值，等值空氣溫度高于平均溫度一個(gè)數(shù)值，這是由于高溫時(shí)絕緣老化加速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低溫時(shí)絕緣老化延緩的結(jié)果。aveqdteTpTtP

9、T2sin2101ln1av三、等值空氣溫度三、等值空氣溫度四、等值負(fù)荷的計(jì)算四、等值負(fù)荷的計(jì)算五、變壓器的正常過(guò)負(fù)荷五、變壓器的正常過(guò)負(fù)荷1 1、概念、概念 依據(jù)變壓器的壽命損失互相補(bǔ)償，不增加變壓器壽命損失的不增加變壓器壽命損失的過(guò)負(fù)荷稱為正常過(guò)負(fù)荷。過(guò)負(fù)荷稱為正常過(guò)負(fù)荷。2 2、特點(diǎn)、特點(diǎn) 正常過(guò)負(fù)荷能力的制定是依照等值原則，使平均相對(duì)老化正常過(guò)負(fù)荷能力的制定是依照等值原則，使平均相對(duì)老化率率 =1 =1 ，不犧牲變壓器的正常壽命。，不犧牲變壓器的正常壽命。 正常過(guò)負(fù)荷是有計(jì)劃的、主動(dòng)實(shí)施的過(guò)負(fù)荷。正常過(guò)負(fù)荷是有計(jì)劃的、主動(dòng)實(shí)施的過(guò)負(fù)荷。 1 1，說(shuō)明負(fù)荷在允許范圍內(nèi)，可以按實(shí)際負(fù)荷曲線

10、運(yùn)，說(shuō)明負(fù)荷在允許范圍內(nèi)，可以按實(shí)際負(fù)荷曲線運(yùn)行；行； 1 1，則不允許過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。，則不允許過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。 自然油循環(huán)變壓器的過(guò)負(fù)荷倍數(shù)不能超過(guò)1.5，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器的過(guò)負(fù)荷倍數(shù)不能超過(guò)1.3。3、利用正常過(guò)負(fù)荷曲線確定過(guò)負(fù)荷倍數(shù)的方法：、利用正常過(guò)負(fù)荷曲線確定過(guò)負(fù)荷倍數(shù)的方法：1）將實(shí)際連續(xù)變化的負(fù)荷曲線化為多階段負(fù)荷曲線化為多階段負(fù)荷曲線。2）將多階段負(fù)荷曲線歸算為兩段式負(fù)荷曲線，計(jì)算出欠負(fù)荷系數(shù)歸算為兩段式負(fù)荷曲線，計(jì)算出欠負(fù)荷系數(shù)K K1 1。3）根據(jù)根據(jù)K K1 1和過(guò)負(fù)荷時(shí)間和過(guò)負(fù)荷時(shí)間T T ，從過(guò)負(fù)荷曲線上查出過(guò)負(fù)荷倍數(shù)查出過(guò)負(fù)荷倍數(shù)K K2 2。第四節(jié)第四節(jié) 變壓器的事故過(guò)負(fù)荷變壓器的事故過(guò)負(fù)荷1、概念 系統(tǒng)發(fā)生局部故障或變電所的某臺(tái)變壓器故障被切出，使部分不能切出的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其他變壓器上時(shí)，這些變壓器的負(fù)荷會(huì)超過(guò)正常過(guò)負(fù)荷值很多，稱為事故過(guò)負(fù)荷或短期急救負(fù)載。2、特點(diǎn) 事故過(guò)負(fù)荷是以事故過(guò)負(fù)荷是以犧牲變壓器正常使用壽命為代價(jià)的。犧牲變壓器