電力變壓器的運(yùn)行

1、 關(guān)于變壓器關(guān)于變壓器轉(zhuǎn)移電能而不改變其交流電源頻率的靜轉(zhuǎn)移電能而不改變其交流電源頻率的靜止的電能轉(zhuǎn)換器。止的電能轉(zhuǎn)換器。 將電力系統(tǒng)的交流電壓和電流變?yōu)椴煌瑢㈦娏ο到y(tǒng)的交流電壓和電流變?yōu)椴煌碾妷汉碗娏鳎枰暂斔碗娔艿淖儔浩?。的電壓和電流，借以輸送電能的變壓器?電力變壓器電力變壓器變壓器變壓器10-1 概述概述l變壓器的額定容量變壓器的額定容量l在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長(zhǎng)期按該容量連續(xù)運(yùn)行，能在規(guī)定的環(huán)境溫度下，長(zhǎng)期按該容量連續(xù)運(yùn)行，能獲得經(jīng)濟(jì)合理的效率和正常預(yù)期壽命（約獲得經(jīng)濟(jì)合理的效率和正常預(yù)期壽命（約2030年）。年）。l即變壓器的額定容量是指長(zhǎng)時(shí)間所能連續(xù)輸出的最即變壓器的額定容量是指

2、長(zhǎng)時(shí)間所能連續(xù)輸出的最大功率。大功率。10-1 概述概述l變壓器的負(fù)荷能力變壓器的負(fù)荷能力l變壓器在短時(shí)間內(nèi)所能輸出的功率。變壓器在短時(shí)間內(nèi)所能輸出的功率。l變壓器負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間取決于：變壓器負(fù)荷能力的大小和持續(xù)時(shí)間取決于：l電流和溫度是否超過規(guī)定的限值；電流和溫度是否超過規(guī)定的限值；l絕緣老化是否超過正常值，即變壓器能否達(dá)到正常的預(yù)絕緣老化是否超過正常值，即變壓器能否達(dá)到正常的預(yù)期壽命。期壽命。10-1 概述概述l變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)l繞組、線夾、引線、絕緣部分及油溫將會(huì)升高；繞組、線夾、引線、絕緣部分及油溫將會(huì)升高；l鐵心外的漏

3、磁通增加，與之耦合的金屬部分出現(xiàn)渦鐵心外的漏磁通增加，與之耦合的金屬部分出現(xiàn)渦流，溫度增高；流，溫度增高；l溫度增高使固體絕緣和油中的水分和氣體成分發(fā)生溫度增高使固體絕緣和油中的水分和氣體成分發(fā)生變化；變化；10-1 概述概述l變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的效應(yīng)l套管、分接頭、電纜終端頭和電流互感器等受到較套管、分接頭、電纜終端頭和電流互感器等受到較高的熱應(yīng)力，安全裕度降低；高的熱應(yīng)力，安全裕度降低；l導(dǎo)體絕緣機(jī)械特性受高溫的影響，熱老化的累積過導(dǎo)體絕緣機(jī)械特性受高溫的影響，熱老化的累積過程加快，使變壓器的壽命縮短。程加快，使變壓器的壽命縮短。10-1 概

4、述概述l變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)的限值變壓器負(fù)荷超過額定值運(yùn)行時(shí)的限值l配電變壓器：配電變壓器：2500kVA及以下，只需考慮熱點(diǎn)溫度及以下，只需考慮熱點(diǎn)溫度和熱和熱老化；老化；l中型電力變壓器：中型電力變壓器：100MVA及以下，及以下，漏磁通的影響漏磁通的影響不是關(guān)鍵，但必須考慮冷卻方式的不是關(guān)鍵，但必須考慮冷卻方式的不同；不同；l大型變壓器：超過大型變壓器：超過100MVA，漏磁通的影響很大。，漏磁通的影響很大。 導(dǎo)體和鐵心的表面導(dǎo)體和鐵心的表面變壓器油變壓器油油箱和散熱器的內(nèi)表面油箱和散熱器的內(nèi)表面油箱和散熱器的外表面油箱和散熱器的外表面周圍空氣周圍空氣傳導(dǎo)傳導(dǎo)對(duì)流對(duì)流傳導(dǎo)傳導(dǎo)繞組和

5、鐵心內(nèi)部的熱量繞組和鐵心內(nèi)部的熱量對(duì)流對(duì)流對(duì)流和輻射對(duì)流和輻射10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l發(fā)熱和冷卻過程發(fā)熱和冷卻過程溫度分布溫度分布溫度最高的地方位于溫度最高的地方位于繞組厚度的繞組厚度的1/3處。處。溫度最高的地方位于繞溫度最高的地方位于繞組高度組高度70%75%處。處。10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l發(fā)熱和冷卻過程發(fā)熱和冷卻過程散熱過程散熱過程l冷卻方式冷卻方式導(dǎo)向強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻導(dǎo)向強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷或水冷自然油循環(huán)冷卻自然油循環(huán)冷卻冷卻方式冷卻方式 10-2 變壓器的發(fā)熱和冷

6、卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算溫升從底部到頂部，繞組溫升從底部到頂部，繞組和油的溫升都近似呈線性和油的溫升都近似呈線性增加增加10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算繞組和油的溫升采用平均繞組和油的溫升采用平均溫升和最大溫升來表示。溫升和最大溫升來表示。繞組和油的平均溫升是指繞組和油的平均溫升是指整個(gè)繞組和全部油的溫升整個(gè)繞組和全部油的溫升的平均值（的平均值（M點(diǎn)和點(diǎn)和N點(diǎn)）點(diǎn)）10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算繞組的最大溫升是指繞組繞組的最大溫升是指繞組最熱點(diǎn)最熱點(diǎn)(E點(diǎn)點(diǎn)) 的溫升

7、。的溫升。 油的最大溫升是指頂層油油的最大溫升是指頂層油(B點(diǎn)點(diǎn))的溫升。的溫升。10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算l溫升計(jì)算中的基本關(guān)系式溫升計(jì)算中的基本關(guān)系式繞組對(duì)空氣的溫升繞組對(duì)空氣的溫升= =油對(duì)空氣的溫升油對(duì)空氣的溫升+ +繞組對(duì)油的溫升繞組對(duì)油的溫升繞組的溫度繞組的溫度 = = 空氣溫度空氣溫度 + + 油對(duì)空氣的溫升油對(duì)空氣的溫升+ + 繞組對(duì)油的溫升繞組對(duì)油的溫升 10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算l變壓器各部分的允許溫升變壓器各部分的允許溫升自然油循環(huán)自然油循環(huán)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)

8、風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向風(fēng)冷繞組對(duì)空氣的平均溫升繞組對(duì)空氣的平均溫升656570繞組對(duì)油的平均溫升繞組對(duì)油的平均溫升213030油對(duì)空氣的平均溫升油對(duì)空氣的平均溫升443540頂層油對(duì)空氣的溫升頂層油對(duì)空氣的溫升554545我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）規(guī)定變壓器的額定使用條件為：最高氣溫）規(guī)定變壓器的額定使用條件為：最高氣溫 +40；最；最高日平均氣溫高日平均氣溫+30；最高年平均氣溫；最高年平均氣溫+20；最低氣溫；最低氣溫-30；變壓器各部；變壓器各部分的溫升不得超過上表中的數(shù)值。分的溫升不得超過上表中的數(shù)值。 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器繞組的絕緣在運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，變壓器繞組的絕

9、緣在98以以下使用時(shí)，變壓器的正常壽命約為下使用時(shí)，變壓器的正常壽命約為2030年。年。 10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算l變壓器負(fù)荷不同于額定負(fù)荷時(shí)溫升的計(jì)算變壓器負(fù)荷不同于額定負(fù)荷時(shí)溫升的計(jì)算頂層油溫升頂層油溫升 21()1xttNRKR繞組對(duì)油的溫升繞組對(duì)油的溫升 2yggNKtg/在在K負(fù)荷率時(shí)頂層油溫對(duì)空氣的溫升（最大值）、繞組對(duì)負(fù)荷率時(shí)頂層油溫對(duì)空氣的溫升（最大值）、繞組對(duì)油的溫升（最大值）；油的溫升（最大值）； 額定負(fù)荷時(shí)頂層油對(duì)空氣的溫升（最大值）、繞組對(duì)油的額定負(fù)荷時(shí)頂層油對(duì)空氣的溫升（最大值）、繞組對(duì)油的溫升（最大值）溫升（最

10、大值） K負(fù)荷率（實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比）負(fù)荷率（實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷之比） 額定負(fù)荷下，短路損耗對(duì)空載損耗之比，約為額定負(fù)荷下，短路損耗對(duì)空載損耗之比，約為26計(jì)算油溫的指數(shù)、計(jì)算最熱點(diǎn)溫升的指數(shù)，對(duì)自然冷卻方計(jì)算油溫的指數(shù)、計(jì)算最熱點(diǎn)溫升的指數(shù)，對(duì)自然冷卻方式式x=0.8，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器x=0.91.0 ，一般，一般y=x tNgN/R/x y10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算l穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算l自然油循環(huán)冷卻（自然油循環(huán)冷卻（ON）：）：繞組熱點(diǎn)溫度繞組熱點(diǎn)溫度 =環(huán)境溫度環(huán)境溫度+頂層油的溫升頂層油的溫升+熱點(diǎn)

11、與頂層油之間溫差熱點(diǎn)與頂層油之間溫差22h011xytNgNRKKR10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)算變壓器的溫升計(jì)算l穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算l強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻（強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻（OF）：）：l頂層油溫頂層油溫 = 底層油溫底層油溫+平均油溫與底層油溫之差的平均油溫與底層油溫之差的2倍倍l熱點(diǎn)溫度熱點(diǎn)溫度= 空氣溫度空氣溫度+底層油溫升底層油溫升+繞組頂部油溫與底層繞組頂部油溫與底層油溫之差油溫之差+繞組頂部油溫與熱點(diǎn)溫度之差繞組頂部油溫與熱點(diǎn)溫度之差2220121xyyhbNavNbNgNRKKKR10-2 變壓器的發(fā)熱和冷卻變壓器的發(fā)熱和冷卻l變壓器的溫升計(jì)

12、算變壓器的溫升計(jì)算l穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算穩(wěn)態(tài)溫度的計(jì)算l強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻（OD）：）：l基本與基本與OF相同，考慮導(dǎo)線電阻的溫度變化，加上一個(gè)相同，考慮導(dǎo)線電阻的溫度變化，加上一個(gè)校正系數(shù)。校正系數(shù)。 0.15hhhhN 變壓器運(yùn)行過程中，負(fù)荷不斷變化，環(huán)境溫度也有所變化，變壓器運(yùn)行過程中，負(fù)荷不斷變化，環(huán)境溫度也有所變化，該如何處理？該如何處理？-變壓器暫態(tài)溫度計(jì)算變壓器暫態(tài)溫度計(jì)算10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l變壓器的熱老化定律變壓器的熱老化定律l變壓器的絕緣老化現(xiàn)象變壓器的絕緣老化現(xiàn)象l變壓器的絕緣老化：變壓器的絕緣老化：高溫、濕度、氧化和油中分解的劣化物質(zhì)

13、等物理化學(xué)作用的高溫、濕度、氧化和油中分解的劣化物質(zhì)等物理化學(xué)作用的影響，使其絕緣材料逐漸失去其機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度。影響，使其絕緣材料逐漸失去其機(jī)械強(qiáng)度和電氣強(qiáng)度。高溫是絕緣老化的主要原因，絕緣的工作溫度越高，絕緣老高溫是絕緣老化的主要原因，絕緣的工作溫度越高，絕緣老化速度越快，變壓器的使用壽命越短。化速度越快，變壓器的使用壽命越短。10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l變壓器的熱老化定律變壓器的熱老化定律l變壓器的絕緣老化現(xiàn)象變壓器的絕緣老化現(xiàn)象l變壓器的絕緣老化：變壓器的絕緣老化：老化的絕緣材料纖維組織失去彈性，材料變脆，只要沒有機(jī)老化的絕緣材料纖維組織失去彈性，材料變脆，只要沒有機(jī)

14、械損傷，仍可有相當(dāng)高的電氣強(qiáng)度。但在電磁振動(dòng)和電動(dòng)力械損傷，仍可有相當(dāng)高的電氣強(qiáng)度。但在電磁振動(dòng)和電動(dòng)力的作用下很容易產(chǎn)生機(jī)械損傷使材料破損，失去電氣強(qiáng)度。的作用下很容易產(chǎn)生機(jī)械損傷使材料破損，失去電氣強(qiáng)度。一般認(rèn)為：當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降低至其額定值的一般認(rèn)為：當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降低至其額定值的15% 20% 時(shí)，變壓器的預(yù)期壽命即終止。時(shí)，變壓器的預(yù)期壽命即終止。 10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l變壓器的熱老化定律變壓器的熱老化定律l變壓器的預(yù)期壽命和熱點(diǎn)溫度的關(guān)系變壓器的預(yù)期壽命和熱點(diǎn)溫度的關(guān)系 l電力變壓器常采用電力變壓器常采用A級(jí)絕緣（油浸電纜紙），在級(jí)絕緣（油浸電

15、纜紙），在80 140的范圍內(nèi)，變壓器的壽命和繞組最熱點(diǎn)溫度之間的范圍內(nèi)，變壓器的壽命和繞組最熱點(diǎn)溫度之間的關(guān)系為：的關(guān)系為： PAz e式中，式中，A為常數(shù)；為常數(shù)；P為溫度系數(shù)。為溫度系數(shù)。 10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l變壓器的熱老化定律變壓器的熱老化定律l相對(duì)預(yù)期壽命相對(duì)預(yù)期壽命 l變壓器的正常預(yù)期壽命和繞組最熱點(diǎn)溫度之間的關(guān)系為變壓器的正常預(yù)期壽命和繞組最熱點(diǎn)溫度之間的關(guān)系為l相對(duì)預(yù)期壽命相對(duì)預(yù)期壽命z*98Ne PAz)98(98Neee PPPAAzzz10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l變壓器的熱老化定律變壓器的熱老化定律l相對(duì)老化率（相對(duì)預(yù)期壽命的倒數(shù)）

16、相對(duì)老化率（相對(duì)預(yù)期壽命的倒數(shù)）)98(Pe用基數(shù)用基數(shù)2代替代替e： P693. 0ln2lne693. 01)98(0.69398)(P2210-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化問題：實(shí)際繞組的溫度受氣溫和負(fù)荷波動(dòng)的影響變化很問題：實(shí)際繞組的溫度受氣溫和負(fù)荷波動(dòng)的影響變化很大，如何獲得變壓器的正常預(yù)期壽命？大，如何獲得變壓器的正常預(yù)期壽命？ 解決辦法：根據(jù)運(yùn)行要求，在一段時(shí)間內(nèi)容許變壓器繞解決辦法：根據(jù)運(yùn)行要求，在一段時(shí)間內(nèi)容許變壓器繞組的溫度大于組的溫度大于98，在另一段時(shí)間里使繞組的溫度低于，在另一段時(shí)間里使繞組的溫度低于98，只要使變壓器在高溫時(shí)多損耗的壽命與低溫時(shí)少，只要使變壓

17、器在高溫時(shí)多損耗的壽命與低溫時(shí)少損耗的壽命相補(bǔ)償，則變壓器的預(yù)期壽命可以和恒溫?fù)p耗的壽命相補(bǔ)償，則變壓器的預(yù)期壽命可以和恒溫98運(yùn)行時(shí)等值。運(yùn)行時(shí)等值。 10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l等值老化原則等值老化原則l使變壓器在一定使變壓器在一定時(shí)間間隔時(shí)間間隔T（一年或一晝夜）內(nèi)，（一年或一晝夜）內(nèi)，絕緣老化或損耗的壽命與維持繞組熱點(diǎn)溫度為絕緣老化或損耗的壽命與維持繞組熱點(diǎn)溫度為98時(shí)時(shí)等值。等值。t980edeTPPtT10-3 變壓器的絕緣老化變壓器的絕緣老化l等值老化原則等值老化原則l絕緣老化率：變壓器在某一段時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)際所損絕緣老化率：變壓器在某一段時(shí)間間隔內(nèi)實(shí)際所損耗的壽命

18、對(duì)繞組溫度維持恒定耗的壽命對(duì)繞組溫度維持恒定98時(shí)所損耗壽命的時(shí)所損耗壽命的比值。比值。 (98)09801ttTPTPPedtedtTeT如果如果 ，則變壓器老化大于正常，預(yù)期壽命縮短，則變壓器老化大于正常，預(yù)期壽命縮短 1如果如果 ，則變壓器的負(fù)荷能力未得到充分利用，則變壓器的負(fù)荷能力未得到充分利用 1結(jié)論結(jié)論：在一定時(shí)間間隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近于在一定時(shí)間間隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近于1 1，是制定變壓器負(fù)荷能力的主要依據(jù)。，是制定變壓器負(fù)荷能力的主要依據(jù)。 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷l變壓器過負(fù)荷運(yùn)行是指變壓器在一部分時(shí)間內(nèi)超過變壓器過負(fù)荷運(yùn)行

19、是指變壓器在一部分時(shí)間內(nèi)超過額定負(fù)荷運(yùn)行。額定負(fù)荷運(yùn)行。l變壓器的正常過負(fù)荷能力，是以不犧牲變壓器正常變壓器的正常過負(fù)荷能力，是以不犧牲變壓器正常預(yù)期壽命為原則而制定的。預(yù)期壽命為原則而制定的。l運(yùn)行中變壓器的老化程度與繞組溫度成指數(shù)關(guān)系，運(yùn)行中變壓器的老化程度與繞組溫度成指數(shù)關(guān)系，因此不能用平均溫度來表示溫度變化對(duì)老化的影響，因此不能用平均溫度來表示溫度變化對(duì)老化的影響，通常采用等值溫度來表示。通常采用等值溫度來表示。正常過負(fù)荷是有計(jì)劃的、主動(dòng)實(shí)施的過負(fù)荷。正常過負(fù)荷是有計(jì)劃的、主動(dòng)實(shí)施的過負(fù)荷。 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷等值空氣溫度等值空氣溫度l定義：指

20、某一空氣溫度，在一定時(shí)間間隔內(nèi)如維持定義：指某一空氣溫度，在一定時(shí)間間隔內(nèi)如維持此溫度不變，當(dāng)變壓器帶恒定負(fù)荷時(shí)絕緣所遭老化此溫度不變，當(dāng)變壓器帶恒定負(fù)荷時(shí)絕緣所遭老化等于空氣溫度自然變化時(shí)和同樣恒定負(fù)荷情況下的等于空氣溫度自然變化時(shí)和同樣恒定負(fù)荷情況下的絕緣老化。絕緣老化。 tTTPPdee0teq TPTPtTPtTP00eqde1lg3 . 2de1ln1tt 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷等值空氣溫度等值空氣溫度l研究表明：空氣溫度的日或年的自然變化近似地研究表明：空氣溫度的日或年的自然變化近似地認(rèn)為是零軸被抬高的正弦曲線（例如季節(jié)的影響，認(rèn)為是零軸被抬高

21、的正弦曲線（例如季節(jié)的影響，冬、夏季空氣溫度出現(xiàn)峰值，春、秋季溫度適冬、夏季空氣溫度出現(xiàn)峰值，春、秋季溫度適中），即中），即 Tt2sin21avt 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷等值空氣溫度等值空氣溫度Tt2sin21avt aveq tTPTTtPde1ln102sin21 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷等值負(fù)荷曲線等值負(fù)荷曲線l計(jì)算繞組熱點(diǎn)溫度時(shí)，如考慮負(fù)荷變動(dòng)的實(shí)際情計(jì)算繞組熱點(diǎn)溫度時(shí)，如考慮負(fù)荷變動(dòng)的實(shí)際情況顯得很復(fù)雜，可將實(shí)際負(fù)荷曲線歸算成二階段況顯得很復(fù)雜，可將實(shí)際負(fù)荷曲線歸算成二階段或多階段的負(fù)荷曲線或多階段的負(fù)荷曲線

22、l歸算的原則是：等值負(fù)荷期間，變壓器所產(chǎn)生的歸算的原則是：等值負(fù)荷期間，變壓器所產(chǎn)生的熱量與實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量相等，即：熱量與實(shí)際負(fù)荷運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的熱量相等，即：nnntItItItttK22221212121)( nnnttttItItIK 212222121110-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷確定原則確定原則確定原則：以不犧牲變壓器正常壽命為原則。需確定原則：以不犧牲變壓器正常壽命為原則。需要根據(jù)環(huán)境溫度、實(shí)際負(fù)荷曲線以及變壓器的數(shù)要根據(jù)環(huán)境溫度、實(shí)際負(fù)荷曲線以及變壓器的數(shù)據(jù)計(jì)算變壓器的老化率。即必須滿足據(jù)計(jì)算變壓器的老化率。即必須滿足 ，同，同時(shí)繞組熱點(diǎn)

23、溫度和電流不超過限值。時(shí)繞組熱點(diǎn)溫度和電流不超過限值。 110-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷正常過負(fù)荷曲線正常過負(fù)荷曲線 a) 自然油循環(huán)變壓器自然油循環(huán)變壓器 b) 強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l事故過負(fù)荷事故過負(fù)荷l系統(tǒng)發(fā)生局部故障或變電所的某臺(tái)變壓器故障被系統(tǒng)發(fā)生局部故障或變電所的某臺(tái)變壓器故障被切除，使部分不能切除的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它變壓器切除，使部分不能切除的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到其它變壓器上時(shí)，這些變壓器的負(fù)荷會(huì)超過正常過負(fù)荷值很上時(shí)，這些變壓器的負(fù)荷會(huì)超過正常過負(fù)荷值很多，稱為事故過負(fù)荷。多，稱為事故過負(fù)荷。10-4 變壓器的

24、過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l事故過負(fù)荷事故過負(fù)荷確定原則確定原則確定原則：在事故情況下，保證不間斷供電、避免確定原則：在事故情況下，保證不間斷供電、避免停電造成更大的損失是首要任務(wù)，防止變壓器壽命停電造成更大的損失是首要任務(wù)，防止變壓器壽命損失加速是次要的，所以，事故過負(fù)荷是以犧牲變損失加速是次要的，所以，事故過負(fù)荷是以犧牲變壓器正常使用壽命為代價(jià)的。壓器正常使用壽命為代價(jià)的。 10-4 變壓器的過負(fù)荷變壓器的過負(fù)荷l事故過負(fù)荷事故過負(fù)荷確定原則確定原則事故過負(fù)荷時(shí)，事故過負(fù)荷時(shí)，v可能遠(yuǎn)大于可能遠(yuǎn)大于1，絕緣老化加速，為了防，絕緣老化加速，為了防止嚴(yán)重影響變壓器的使用壽命，事故過負(fù)荷時(shí)繞組最熱止嚴(yán)

25、重影響變壓器的使用壽命，事故過負(fù)荷時(shí)繞組最熱點(diǎn)溫度不得超過點(diǎn)溫度不得超過140,電流不得超過額定電流的電流不得超過額定電流的2倍。倍。事故過負(fù)荷后應(yīng)加強(qiáng)冷卻，盡快轉(zhuǎn)移負(fù)荷或減負(fù)荷，使事故過負(fù)荷后應(yīng)加強(qiáng)冷卻，盡快轉(zhuǎn)移負(fù)荷或減負(fù)荷，使變壓器盡快回到正常過負(fù)荷范圍內(nèi)。變壓器盡快回到正常過負(fù)荷范圍內(nèi)。 繞組最熱點(diǎn)溫度等于熱點(diǎn)溫升加上環(huán)境溫度，若繞組最繞組最熱點(diǎn)溫度等于熱點(diǎn)溫升加上環(huán)境溫度，若繞組最熱點(diǎn)溫度超過允許數(shù)值，則這種事故過負(fù)荷是不允許的。熱點(diǎn)溫度超過允許數(shù)值，則這種事故過負(fù)荷是不允許的。 10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的工作原理自耦變壓器的工作原理自耦變壓器原理圖自耦變壓器原理圖

26、a) 等效電路等效電路 b) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)10-5 自耦變壓器自耦變壓器l特點(diǎn)特點(diǎn)特點(diǎn)：其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。特點(diǎn)：其中兩個(gè)繞組除有電磁聯(lián)系外，在電路上也有聯(lián)系。優(yōu)點(diǎn)：與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器相比經(jīng)濟(jì)效益顯著。優(yōu)點(diǎn)：與同容量、同電壓等級(jí)的普通變壓器相比經(jīng)濟(jì)效益顯著。1、較高電壓易于傳遞到低壓側(cè)，故低壓側(cè)的絕緣必須按較高電壓設(shè)計(jì)。、較高電壓易于傳遞到低壓側(cè)，故低壓側(cè)的絕緣必須按較高電壓設(shè)計(jì)。2、一二次繞組的漏磁場(chǎng)小，電抗小，故短路電流相對(duì)較大。、一二次繞組的漏磁場(chǎng)小，電抗小，故短路電流相對(duì)較大。3、一二次側(cè)三相接線必須相同。、一二次側(cè)三相接線必須相同。4、運(yùn)行方式多樣

27、化，保護(hù)整定困難。、運(yùn)行方式多樣化，保護(hù)整定困難。5、在有分接頭調(diào)壓時(shí)很難取得繞組間電磁平衡。、在有分接頭調(diào)壓時(shí)很難取得繞組間電磁平衡。10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l電流和電壓關(guān)系電流和電壓關(guān)系l自耦變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓比自耦變壓器一次側(cè)和二次側(cè)的電壓比k12122121kNNUU 10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l電流和電壓關(guān)系電流和電壓關(guān)系l電流關(guān)系電流關(guān)系21III1122212()()I NNINII N10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的額定容量和

28、標(biāo)準(zhǔn)容量自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l電流和電壓關(guān)系電流和電壓關(guān)系l公共繞組電流與一次電流之間的關(guān)系公共繞組電流與一次電流之間的關(guān)系l公共繞組電流與二次電流之間的關(guān)系公共繞組電流與二次電流之間的關(guān)系1212121NNIkIN12212 1121211(1)(1)IIkIk Ikk10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l根據(jù)電壓及電流關(guān)系，自耦變壓器傳輸?shù)墓β蕿椋焊鶕?jù)電壓及電流關(guān)系，自耦變壓器傳輸?shù)墓β蕿椋?*221 1222 122212121(1)U IU IU IU IU IU Ikk 由電路傳遞

29、由電路傳遞由磁路傳遞由磁路傳遞10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量自耦變壓器的額定容量和標(biāo)準(zhǔn)容量l額定容量（通過容量）：額定容量（通過容量）：l標(biāo)準(zhǔn)容量：由電磁聯(lián)系傳輸?shù)淖畲蠊β蕵?biāo)準(zhǔn)容量：由電磁聯(lián)系傳輸?shù)淖畲蠊β?N2N1N1NNIUIUS 1211acN()SSSk10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的效益系數(shù)自耦變壓器的效益系數(shù)l效益系數(shù)效益系數(shù)Kb ：l標(biāo)準(zhǔn)容量與額定容量的比值標(biāo)準(zhǔn)容量與額定容量的比值12b11kK Sa =Kb SNSc，串聯(lián)繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組，串聯(lián)繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量的限制，運(yùn)行中應(yīng)注意監(jiān)視串聯(lián)

30、繞組負(fù)荷。容量的限制，運(yùn)行中應(yīng)注意監(jiān)視串聯(lián)繞組負(fù)荷。 10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式二：中壓側(cè)同時(shí)向高壓和低壓側(cè)（或高壓運(yùn)行方式二：中壓側(cè)同時(shí)向高壓和低壓側(cè)（或高壓和低壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)）傳輸功率和低壓側(cè)同時(shí)向中壓側(cè)）傳輸功率10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式二：運(yùn)行方式二：(1) 串聯(lián)繞組串聯(lián)繞組 電流電流1111()sasIIPjQU功率功率1b2121121s21s)(SKQPUUUIUUS 10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式二：運(yùn)行方式二：(

31、2) 公共繞組公共繞組-電流電流由磁勢(shì)平衡可以求出由磁勢(shì)平衡可以求出 212()acasI NINN 121112()acUUIPjQU U 33333232332tIPjQPjQIkk UU10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式二：運(yùn)行方式二：(2) 公共繞組公共繞組-電流電流公共繞組中的電流公共繞組中的電流121223232111()()cactIIIUUUUPPjQQUUU10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式二：運(yùn)行方式二：(2) 公共繞組公共繞組-功率功率231b231bc2c)()(QQKPPK

32、IUS 當(dāng)高、低壓側(cè)功率因數(shù)相等時(shí)，有當(dāng)高、低壓側(cè)功率因數(shù)相等時(shí)，有 31bcSSKS 顯然顯然Sc Ss，公共繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到公共繞組，公共繞組負(fù)荷較大，最大傳輸功率受到公共繞組容量的限制，運(yùn)行中應(yīng)注意監(jiān)視公共繞組負(fù)荷。在此運(yùn)行方式容量的限制，運(yùn)行中應(yīng)注意監(jiān)視公共繞組負(fù)荷。在此運(yùn)行方式下運(yùn)行時(shí)，自耦變壓器的容量不能得到充分利用。下運(yùn)行時(shí)，自耦變壓器的容量不能得到充分利用。 10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的運(yùn)行方式自耦變壓器的運(yùn)行方式l運(yùn)行方式三：低壓側(cè)同時(shí)向高壓和中壓側(cè)傳輸功率運(yùn)行方式三：低壓側(cè)同時(shí)向高壓和中壓側(cè)傳輸功率或相反或相反限制條件為低壓繞組容量，通過容量最

33、大為標(biāo)準(zhǔn)容量，限制條件為低壓繞組容量，通過容量最大為標(biāo)準(zhǔn)容量，這時(shí)自耦變壓器的效益最低。這時(shí)自耦變壓器的效益最低。10-5 自耦變壓器自耦變壓器l自耦變壓器的有功功率損耗自耦變壓器的有功功率損耗請(qǐng)復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析相關(guān)知識(shí)請(qǐng)復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)分析相關(guān)知識(shí)10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)引言引言l變壓器并列運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)變壓器并列運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)l提高供電可靠性：通常采用兩臺(tái)及以上的變壓器并列提高供電可靠性：通常采用兩臺(tái)及以上的變壓器并列運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)變壓器因故障退出運(yùn)行，其他變壓器仍運(yùn)行，當(dāng)一臺(tái)變壓器因故障退出運(yùn)行，其他變壓器仍可繼續(xù)供電?？衫^續(xù)供電。l可滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要：在低負(fù)荷時(shí)，可以使部分變可

34、滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要：在低負(fù)荷時(shí)，可以使部分變壓器退出運(yùn)行，以減少電能損耗。壓器退出運(yùn)行，以減少電能損耗。l減少備用容量。減少備用容量。10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)引言引言l變壓器的理想并列運(yùn)行條件變壓器的理想并列運(yùn)行條件l電壓比相等；電壓比相等；l短路阻抗相等；短路阻抗相等；l繞組連接組別相同。繞組連接組別相同。 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 兩臺(tái)變比不同的單相變壓器并列運(yùn)行兩臺(tái)變比不同的單相變壓器并列運(yùn)行設(shè)兩臺(tái)變壓器的變比為設(shè)兩臺(tái)變壓器的變比為 N1IIN2IUkU II2NII1NIIUUk 定義電壓變比幾

35、何均值為定義電壓變比幾何均值為IIIkkk )2kI(2)2kI(2I)1kI(ZkZkZ )2kII(2kII(2)2II)1kII(ZkZkZ 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 兩臺(tái)變比不同的單相變壓器并列運(yùn)行兩臺(tái)變比不同的單相變壓器并列運(yùn)行當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器一次當(dāng)并列運(yùn)行的變壓器一次側(cè)接電源，由于變壓器的側(cè)接電源，由于變壓器的電壓比不相等，在二次繞電壓比不相等，在二次繞組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不相等，組產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)不相等，故在二次繞組中產(chǎn)生平衡故在二次繞組中產(chǎn)生平衡電流，一次繞組也相應(yīng)的電流，一次繞組也相應(yīng)的出現(xiàn)平衡電流，近似為出現(xiàn)平

36、衡電流，近似為 kII2b1b 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 二次繞組的平衡電流為二次繞組的平衡電流為 222222211211211IIIIIIIIkI( )kII( )kI( )IkII( )IIIIIIIIkI(1)kII( )kI(1)kII( )/()/()()/bEEEkEkIZZZkZkU kkkU kkZZkZZ10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 采用短路電壓近似計(jì)算時(shí)采用短路電壓近似計(jì)算時(shí) II1NII1NkIII1NI1NkI1)1kII()1k

37、I(III12b1b/ )(IUuIUukUZZkkkUkII 式中式中 kkkkIII 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 II1NI1N1UUU NIINIII1NI1NSSII kIIkII1N1b uukII 如果如果 令令 當(dāng)變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，平衡當(dāng)變壓器帶負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，平衡電流疊加在負(fù)荷電流上，使一電流疊加在負(fù)荷電流上，使一臺(tái)變壓器的負(fù)荷增大，另一臺(tái)臺(tái)變壓器的負(fù)荷增大，另一臺(tái)變壓器的負(fù)荷減輕，負(fù)荷增大變壓器的負(fù)荷減輕，負(fù)荷增大的變壓器可能過負(fù)荷，所以，的變壓器可能過負(fù)荷，所以，一般一般 不得超過不得超過0.5%。 k10

38、-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行電壓比不同的變壓器并列運(yùn)行 【題目題目】?jī)膳_(tái)并列運(yùn)行的變壓器，額定容量均為兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，額定容量均為10000kVA，短路，短路電壓都為電壓都為uk%=10.5，繞組連接組別都相同。電壓比分別，繞組連接組別都相同。電壓比分別為為110/10.5kV和和110/11kV。試求它們并列運(yùn)行時(shí)的平衡。試求它們并列運(yùn)行時(shí)的平衡電流？電流？ 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 假定它們的變比相同，則第假定它們的變比相同，則第k臺(tái)變壓器的阻抗為臺(tái)變壓器的阻抗為 kkk

39、kIUuZNNkk niiiiniiUuIZZINkNIk111n臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總阻抗為臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總阻抗為 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 由并聯(lián)電路電壓相等得由并聯(lián)電路電壓相等得 kkZIZIk n臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總負(fù)荷電流臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總負(fù)荷電流: niiIII10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 第第k臺(tái)變壓器的電流為臺(tái)變壓器的電流為 kkniiiniiniiiikkkkkkuIuIIUuIUuIIZZIZZIIkNIkNIINk

40、NNkNkk11 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 第第k臺(tái)變壓器的負(fù)荷為臺(tái)變壓器的負(fù)荷為 kkniiiniikuSuSSSkNIkNI 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 n臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總負(fù)荷容量為臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器的總負(fù)荷容量為: : niiSSIn=2時(shí)，變壓器分配的負(fù)荷為時(shí)，變壓器分配的負(fù)荷為: kINIIkIINIkIINII uSuSuSSSkINIIkIINIkINIIII uSuSuSSS10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻

41、抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 結(jié)論：結(jié)論：負(fù)荷分配與短路電壓成反比，即短路電壓小的變負(fù)荷分配與短路電壓成反比，即短路電壓小的變壓器承擔(dān)的負(fù)荷大，短路電壓大的變壓器承擔(dān)的負(fù)荷小。壓器承擔(dān)的負(fù)荷大，短路電壓大的變壓器承擔(dān)的負(fù)荷小。由于一般容量大的變壓器短路電壓較大，容量小的變壓由于一般容量大的變壓器短路電壓較大，容量小的變壓器短路電壓較小，故容量小的變壓器有可能過負(fù)荷。一器短路電壓較小，故容量小的變壓器有可能過負(fù)荷。一般規(guī)定短路電壓之差不超過般規(guī)定短路電壓之差不超過10%10%。短路電壓不同的變壓。短路電壓不同的變壓器，可適當(dāng)提高短路電壓大的變壓器二次電壓，使并列器，可適當(dāng)提

42、高短路電壓大的變壓器二次電壓，使并列運(yùn)行變壓器的容量均能充分利用。運(yùn)行變壓器的容量均能充分利用。 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行短路阻抗不同的變壓器并列運(yùn)行 【題目題目】?jī)膳_(tái)并列運(yùn)行的雙繞組變壓器，變比和繞組連接組別都兩臺(tái)并列運(yùn)行的雙繞組變壓器，變比和繞組連接組別都相同，只是額定容量和短路電壓不同。已知相同，只是額定容量和短路電壓不同。已知SNI=500kVA，ukI%=4；SNII=1000kVA，ukII%=4.5。試。試求當(dāng)供給負(fù)載求當(dāng)供給負(fù)載1500kVA時(shí)，每一臺(tái)變壓器各供多大負(fù)荷？時(shí)，每一臺(tái)變壓器各供多大負(fù)荷？ 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變

43、壓器的并列運(yùn)行l(wèi)繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行 繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行時(shí)，同名相電勢(shì)間的相位差為同名相電勢(shì)間的相位差為 30)(III NN II1NII1NkIII1NI1NkIIkII(1)1(1)k1b2sin2IUuIUuEZZEI 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行 如果兩臺(tái)變壓器的額定容量、額定電壓和短路電壓都如果兩臺(tái)變壓器的額定容量、額定電壓和短路電壓都相同，則相同，則 NIkI1b2sinIuI 例如，當(dāng)相位差例如，當(dāng)相位差 = 30，短路電壓，短路電壓u*kI = 0.105時(shí)時(shí) NNIkI1b465. 22sinIIuI 10-6 變壓器的并列運(yùn)行變壓器的并列運(yùn)行l(wèi)繞組連接組別不同的變壓器并列運(yùn)行繞組連接組別不同的變壓