變壓器的過(guò)負(fù)荷能力

1、力變壓器的過(guò)負(fù)荷能力發(fā)布:2009-6-10 17:04 | 作者：wuguosheng |來(lái)源：本站|查看:4次|字號(hào)：小 中 大從熱老化的觀點(diǎn)出發(fā)，只要絕緣強(qiáng)度不下降，就可以長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行。對(duì)油浸式變壓器，只要繞組溫度不超過(guò)98度，油溫不超過(guò)85度，對(duì)絕緣強(qiáng)度影響不大，可以長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)干式變壓器按制造廠規(guī)定，視其絕緣材料而定眾所周知，變壓器過(guò)載運(yùn)行會(huì)使溫度升高加快變壓器絕緣的老化過(guò)程，降低變壓器的使用壽命。據(jù)研究統(tǒng)計(jì)，絕緣工作時(shí)的溫度每升高8度，其壽命會(huì)減少一半。因此，變壓器在不損壞繞組絕，但堅(jiān)決不允許長(zhǎng)期過(guò)載運(yùn)行。2h,室內(nèi)為1h;30min ,室內(nèi)為 15min ;15min ,室內(nèi)為 8

2、min ;7.5min ,室內(nèi)為 4min.但實(shí)際運(yùn)行中，大部分變壓器的負(fù)載都不是始終不變的常數(shù), 緣和不降低使用壽命的情況下，可以在短時(shí)間內(nèi)過(guò)載運(yùn)行,具體數(shù)值大概如下：(1)當(dāng)超過(guò)負(fù)載1.3倍時(shí)，室外變壓器允許過(guò)載時(shí)間為(2)當(dāng)超過(guò)負(fù)載1.6倍時(shí)，室外變壓器允許過(guò)載時(shí)間為(3)當(dāng)超過(guò)負(fù)載1.75倍時(shí)，室外變壓器允許過(guò)載時(shí)間為(4)當(dāng)超過(guò)負(fù)載2.0倍時(shí)，室外變壓器允許過(guò)載時(shí)間為瓦斯繼電器動(dòng)作值由變壓器生產(chǎn)廠家在出廠前設(shè)定；1000KVA及以上容量的油浸式變壓器才裝設(shè)有溫度信號(hào)計(jì)，一般規(guī)定正常運(yùn)行時(shí)上層油溫不超過(guò)85。，否則應(yīng)發(fā)出信號(hào)提示值班人員。最高不超過(guò) 95。，超過(guò)則動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)開(kāi)

3、關(guān)。在冷卻條件好，的情況下，允許一定的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，但一切的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行都有依據(jù)當(dāng)主變過(guò)負(fù)荷1。2倍時(shí)，即電流達(dá)到額定電流的一點(diǎn)二倍，相應(yīng)損耗增加是這樣的設(shè)定主變?cè)谧畲笮蔬\(yùn)行，即銅耗等于鐵耗，而電流增加一點(diǎn)二倍時(shí)， 銅耗增加的倍數(shù)是1。44倍，在電壓不變的情況下鐵耗不變，那么總損耗相應(yīng)增加到 1。22倍。這將造成變壓器的溫度升高。這個(gè)溫度具體會(huì)上升到多少，可以通過(guò)溫升試驗(yàn)求出來(lái)。另外環(huán)境溫度也是一個(gè)重要的因素，冬天氣溫低，過(guò)負(fù)荷的倍數(shù)相應(yīng)可以高點(diǎn)，因?yàn)樽儔浩鞯纳釛l件好，天氣熱的時(shí)候反之。當(dāng)溫升試驗(yàn)做出來(lái)的溫度值低于銘牌值，主變?cè)试S長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。但要考慮線(xiàn)圈有局部過(guò)熱的危險(xiǎn)。溫升較高時(shí)你也要

4、長(zhǎng)時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，那根據(jù)絕緣的六度法則：當(dāng)絕緣體的平均溫度比允許的正常溫度每上升六度時(shí)，絕緣的壽命減少一半。這就是代價(jià)。綜上所說(shuō)，1。2倍負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行，取決于主變溫升。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行是個(gè)模糊的時(shí)間，不好說(shuō)。實(shí)際運(yùn)行中，我見(jiàn)過(guò) S9200/10的配電變壓器實(shí)測(cè) 負(fù)荷到300kVA的情況，負(fù)荷大部分是軋花廠（電機(jī)負(fù)荷），每年九月左右開(kāi)始到 10月左右結(jié)束，變壓器沒(méi)燒。還有 110kV20000的變壓器，7型的鋁線(xiàn)圈，高峰期帶到 26000kVA,高 峰期每天約4小時(shí)，持續(xù)1個(gè)月左右，也沒(méi)問(wèn)題。但個(gè)人意見(jiàn)認(rèn)為，變壓器超負(fù)荷運(yùn)行 20% 一般應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題，主要是上次聽(tīng)了一個(gè)非合金變壓器廠的推介會(huì)，會(huì)上介紹了變

5、壓器鐵芯設(shè)計(jì)中磁密度的事情，變壓器過(guò)載多少，不能讓鐵心磁密飽和，磁密飽和后，大量能量消耗在鐵心上，輸出嚴(yán)重下降，油溫也就高了。若磁密飽和到一定程度，采取任何散熱手段也不行了。變壓器過(guò)載能力的大小，關(guān)鍵在于廠家采用的鐵心硅鋼片磁密飽和度與設(shè)計(jì)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的磁密度之間的差距，還有散熱設(shè)計(jì)上的預(yù)度了。一般廠家設(shè)計(jì)滿(mǎn)載運(yùn)行在80%-90%左右的磁密度。但非晶合金的變壓器硅鋼片磁密飽和度較低，會(huì)不會(huì)影響這種變壓器的過(guò)載能力，我還不知道。有這類(lèi)變壓器使用經(jīng)驗(yàn)的同志們介紹介紹？磁密主要是影響變壓器空損和噪音的重要參數(shù)吧？變壓器過(guò)載能力還是要看變壓器安全性 能，個(gè)人覺(jué)得還是和運(yùn)行的溫度和材料熱穩(wěn)定性能有關(guān)。過(guò)負(fù)

6、荷運(yùn)行時(shí)，電流的增大引起的銅損增加，必然導(dǎo)致運(yùn)行溫度的上升，材料的絕緣耐熱等級(jí)較差的話(huà)就可能因?yàn)榫€(xiàn)圈的絕緣 被破壞后引起匝間或段間短路使變壓器燒毀。油變的耐熱等級(jí)不過(guò) B級(jí)。國(guó)家規(guī)定的各耐熱等級(jí)的變壓器系統(tǒng)運(yùn)行的溫度限值參考的不就是材料的耐熱等級(jí)嗎？同容量的油變和干變， 干變的過(guò)載能力肯定優(yōu)于油變。不過(guò)現(xiàn)在肯定有很多制造廠家為降低成本壓黃線(xiàn)設(shè)計(jì)或是材 料的代用（市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)慘烈?。@種形勢(shì)下，過(guò)負(fù)荷運(yùn)行還是我的老話(huà)：看廠家的良心和你的運(yùn)氣了引用4.2.4電力變壓器的過(guò)負(fù)荷能力1 .過(guò)負(fù)荷才能變壓器繞組盡緣在長(zhǎng)期使用中，固然溫度無(wú)明顯變更，但其機(jī)械強(qiáng)度 卻逐漸下降。若碰到偶然震撼，易產(chǎn)生決裂而

7、被擊穿。且隨溫度升高， 盡緣的機(jī)械強(qiáng)度與電氣強(qiáng)度的損傷和老化越嚴(yán)重。 依據(jù)實(shí)驗(yàn)，自然循 環(huán)油冷變壓器的繞組溫度在95c時(shí)，變壓器的工作年限為20年。而 當(dāng)120c時(shí)，則為2.2年，若為145c時(shí)，僅能工作3個(gè)月。變壓器 銘牌標(biāo)示的功率是按持續(xù)應(yīng)用20年所能輸出的最大功率。變壓器在規(guī)定的環(huán)境溫度下正常工作年限為20年，斟酌到變壓用具有必定的過(guò)負(fù)荷潛力，實(shí)際應(yīng)用壽命要長(zhǎng)一些。由于變壓器在運(yùn)行時(shí)， 負(fù)荷不可能完整都到達(dá)變壓器的額定容量且堅(jiān)持不變，在一晝夜中， 很多時(shí)間是在低于、甚至遠(yuǎn)低于額定容量值下工作。變壓器運(yùn)行時(shí)最 高氣溫為40C,最高日均勻氣溫+30Co而實(shí)際上不可能全年都固定 保持在這個(gè)溫度

8、上。在變壓器容量選擇時(shí)，一般均考慮了體系產(chǎn)生故 障時(shí)變壓器應(yīng)能過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的安全系數(shù)，正常工作時(shí)也達(dá)不到額定 值。變壓器過(guò)負(fù)荷才能是以變壓器負(fù)荷曲線(xiàn)的填充系數(shù)a和最大負(fù)荷的連續(xù)時(shí)光為根據(jù)。4-10式中：Spj實(shí)際容量均勻值；Ipj 實(shí)際電流平均值；It 實(shí) 際運(yùn)行負(fù)荷曲線(xiàn)的安培小時(shí)數(shù)，即負(fù)荷曲線(xiàn)下所包抄的面積； ImaxX24-一按最大負(fù)荷工作24h的安培小時(shí)數(shù)；依據(jù)填充系數(shù)決議的自然循環(huán)油冷雙繞組變壓器過(guò)負(fù)荷能力如表 4-3。由表中數(shù)據(jù)可知：當(dāng)填充系數(shù)為0.5、最小負(fù)荷持續(xù)時(shí)間t=6h 時(shí)，商標(biāo)注冊(cè)，變壓器過(guò)負(fù)荷能力為20%額定值；同樣當(dāng)填充系數(shù)為 0.5 , t =4h時(shí)為24%,糖尿病?？?/p>

9、見(jiàn)，在46h內(nèi)完整可能將故障變 壓器調(diào)換掉或緊縮次要負(fù)荷。油浸自冷式電力變壓器許可過(guò)負(fù)荷百分率()表4-32 .環(huán)境溫度的影響變壓器正常應(yīng)用的環(huán)境溫度是最高氣溫+40C,最高日均勻氣溫為十30Co室外變壓器最低氣溫為-30 C,室內(nèi)變壓器最低為-5 Co而油 浸變壓器頂層油溫規(guī)定為不超過(guò)環(huán)境溫度+55 Co例如最高環(huán)境溫度為+40C時(shí)，則變壓器的頂層溫度為+ 95Co假如變壓器的安裝地點(diǎn) 年平均氣溫0 0.aV#20C,則每升高1C變壓器的容量應(yīng)當(dāng)減少1%。 選擇變壓器時(shí)，實(shí)際容量應(yīng)斟酌溫度校訂系數(shù) K0。例如室外電力變 壓器的容量為SW.T則：(4-11)式中：SNT-變壓器白額定容量(kV

10、A)。室內(nèi)電力變壓器的出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口約有15c的溫差，室內(nèi)的環(huán)境溫度一般比室外高出8C。因此室內(nèi)電力變壓器的容量應(yīng)減少 8%。室 內(nèi)變壓器的容量為SNT(4-12)變壓器在運(yùn)行中負(fù)荷是在不斷地變更的，如生產(chǎn)單位放工以后用電量 自然銳減，而變壓器的選擇是按變壓器在最大負(fù)荷時(shí)選擇的，所以是可以讓變壓器在必定限度內(nèi)過(guò)負(fù)荷的。圖4-9是最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)曲圖4-9最大負(fù)荷連續(xù)時(shí)間曲線(xiàn)3 .變壓器的許可過(guò)負(fù)荷系數(shù)KOL(1)依據(jù)日負(fù)荷曲線(xiàn)的負(fù)荷率(3 (或稱(chēng)為填充系數(shù))與最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間 t,查圖4-9中的曲線(xiàn)就可以得到負(fù)荷系數(shù) KOL(1)。例如當(dāng)負(fù)荷率(3 為0.6,最大負(fù)荷連續(xù)時(shí)光為11h,查曲線(xiàn)可得

11、KOL(1)為1.10;又例 如當(dāng)負(fù)荷率B為0.8,最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為2h,查曲線(xiàn)可得KOL(1) 為 1.12。變壓器的過(guò)負(fù)荷與季節(jié)有關(guān)，稱(chēng)作季節(jié)過(guò)負(fù)荷系數(shù) KOL(2)在夏季(即 6、7、8三個(gè)月)的平均日負(fù)荷曲線(xiàn)中的最大負(fù)荷 Smf氐于變壓器的實(shí) 際容量ST時(shí)，則每低1 %就可以在冬季(12、1、2月)也過(guò)負(fù)荷1%, 但是這項(xiàng)過(guò)負(fù)荷不得超過(guò)15%,即其許可過(guò)負(fù)荷系數(shù)為：4-13假如同時(shí)斟酌上面兩種過(guò)負(fù)荷，則變壓器的總的過(guò)負(fù)荷系數(shù)為：KOL= KOL(1) + KOL(2) 1但是對(duì)于室內(nèi)變壓器的過(guò)負(fù)荷不得超過(guò) 20%。即KOL(2)< 1.2。對(duì)于 室外變壓器的過(guò)負(fù)荷不得超過(guò) 30

12、%。即KOL(2)<1.3o所以在冬季變 壓器的正常過(guò)負(fù)荷才能(即最大出)為：ST(OL)=K0L?SK (1.2 1.3)?ST (4-14)上式中的系數(shù)1.2實(shí)用于室內(nèi)的電力變壓器，系數(shù)1.3實(shí)用于室外的 變壓器。【例4-2】有一個(gè)居民區(qū)變電室電力變壓器的額定容量是 500kVA已 知日平均負(fù)荷率(3= 0.8,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為2h,夏季的平均日最大負(fù)荷為417kVA當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁貫? 15 C。求這臺(tái)變壓器的實(shí)際容量及冬季的過(guò)負(fù)荷能力。解：(1)變壓器的實(shí)際容量為：可見(jiàn)實(shí)際容量大于變壓器額定容量，這表明變壓器是有潛力的。 該變壓器在冬季時(shí)的過(guò)負(fù)荷能力： 根據(jù)日平均負(fù)荷率(3

13、= 0.8 ,和 日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為2h,查圖4-9曲線(xiàn)可得KOL(1) = 1-12。根據(jù) 式(4-13)得：所以可以按規(guī)定取KOL(2)通常不大于1.15,故取KOL(2)=1.15。冬季變壓器的過(guò)負(fù)荷系數(shù)為：KOL= KOL(1) + KOL(2) 1 = 1.12 +1.15 -1 = 1.27由于室內(nèi)變壓器的過(guò)負(fù)荷系數(shù) KOLE不大于1.2,所以在冬季變壓器 的過(guò)負(fù)荷能力為：ST(OL)=KOL?SNT1.2 X485= 582(kVA)4 .變壓器的應(yīng)急過(guò)負(fù)荷當(dāng)供電線(xiàn)路產(chǎn)生應(yīng)急情形時(shí)，電力變壓器是有必定的應(yīng)急過(guò)負(fù)荷能力 的，例如有兩臺(tái)電力變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，有一臺(tái)被切除了，而另一臺(tái)

14、 能夠在短時(shí)內(nèi)蒙受較大負(fù)荷的運(yùn)行。表4-4是油浸自冷式電力變壓器 應(yīng)急過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的容許時(shí)間。油浸自冷式電力變壓器應(yīng)急過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的容許時(shí)光。表4-4表4-4表明過(guò)負(fù)荷越嚴(yán)重，則容許應(yīng)急過(guò)負(fù) 荷時(shí)間越短。變壓器過(guò)負(fù)荷情況分析要立即解決主變滿(mǎn)載或過(guò)負(fù)荷運(yùn)行情況是不可能的，這需要整個(gè)電 網(wǎng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期規(guī)劃建設(shè)才能實(shí)現(xiàn)。所以，在不影響變壓器自然壽命情況下， 有效利 用變壓器過(guò)負(fù)荷能力是一種切實(shí)而有效地解決方法，既可增加供電量，提高效益，又不影響設(shè)備的使用壽命。一、變壓器的過(guò)負(fù)荷能力分析220kV變電站有三臺(tái)變壓器，總?cè)萘抗灿?jì) 303MVA其中，1號(hào)主變63MVA 2 號(hào)、3號(hào)主變各120MVA正常運(yùn)彳T方式

15、是2號(hào)、3號(hào)主變并列運(yùn)行，1號(hào)主變熱 備運(yùn)。由于設(shè)備條件限制，1號(hào)主變和2號(hào)、3號(hào)主變不能并列運(yùn)行，這就限制 了1號(hào)主變額定容量的應(yīng)用。變壓器的額定容量，即銘牌容量是在規(guī)定的環(huán)境溫度下， 長(zhǎng)期能按這種容量 連續(xù)運(yùn)行，并能獲得經(jīng)濟(jì)合理地效率且具有正常的預(yù)期壽命 （約20-30年）。實(shí)際 上變壓器的負(fù)荷變化很大，不可能固定在額定值運(yùn)行，在短時(shí)間問(wèn)隔內(nèi)，有時(shí)超 出額定容量運(yùn)行，在另一部分時(shí)間問(wèn)隔內(nèi)又是欠負(fù)荷運(yùn)行。 因此，有必要給出一 個(gè)短時(shí)容許負(fù)荷，即主變的負(fù)荷能力，它不同于額定容量。變壓器的負(fù)荷能力系 指在短時(shí)間內(nèi)所能輸出的功率，在一定條件下，它可能超過(guò)額定容量。過(guò)負(fù)荷的直接結(jié)果是繞組和變壓器油的

16、溫度升高，影響變壓器的壽命。對(duì)我 局目前狀況而言，現(xiàn)在滿(mǎn)載運(yùn)行，能滿(mǎn)足負(fù)荷需要。出現(xiàn)暫時(shí)的過(guò)負(fù)荷情況，是 變壓器運(yùn)行規(guī)定允許的。二、變壓器熱老化定律變壓器的絕緣老化，主要是由于溫度、濕度、氧氣和油中的劣化產(chǎn)物引起的 化學(xué)反應(yīng)引發(fā)的，其中高溫是促成老化的直接原因。運(yùn)行中絕緣工作溫度越高， 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行得越快，絕緣老化越快。根據(jù)研究結(jié)果，變壓器的預(yù)期壽命與繞組 熱點(diǎn)溫度的關(guān)系得出：當(dāng)變壓器絕緣的機(jī)械強(qiáng)度降至15%-20附，變壓器的預(yù)期壽命即算終止。因此工程上通常所說(shuō)的相對(duì)預(yù)期壽命和老化率都牽涉繞組熱點(diǎn)溫 度，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)變壓器，在額定負(fù)荷和正常環(huán)境溫度情況下， 熱點(diǎn)溫度的正?；鶞?zhǔn) 值為98攝氏度，此時(shí)

17、，變壓器能獲得正常預(yù)期壽命 23-30年，也就是此時(shí)變壓器老化率為1根據(jù)參考文獻(xiàn)可以得出以下結(jié)論：繞組溫度每增加6C,老化加倍，即預(yù)期壽命縮短一半，既熱老化定律。所以，要嚴(yán)格限制變壓器超限過(guò)負(fù)荷。三、等值老化原則等值老化原則，就是使變壓器在一定時(shí)間問(wèn)隔內(nèi)絕緣老化和損耗的壽命等于 常數(shù)，這個(gè)常數(shù)應(yīng)相當(dāng)于繞組溫度在整個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)為恒定、熱點(diǎn)溫度98攝氏度時(shí)變壓器所損耗的壽命。為了判斷變壓器在不同負(fù)荷下絕緣老化的情況， 可將變壓器在某一段時(shí)間問(wèn) 隔內(nèi)實(shí)際所損耗的壽命對(duì)繞組溫度維持恒定 98攝氏度時(shí)所損耗壽命，求出其比 值，稱(chēng)為絕緣老化率。在一定時(shí)間問(wèn)隔內(nèi)，維持變壓器的老化率接近 1,是制定變壓器過(guò)負(fù)

18、荷能力 的主要依據(jù)。四、變壓器的溫升從以上分析中可以看出，主要以熱點(diǎn)溫度為基準(zhǔn)。因?yàn)?，它是造成變壓器絕 緣油老化的主要數(shù)據(jù)參數(shù)。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，要測(cè)到熱點(diǎn)溫度是很難的。在 實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中我們所能觀察到的溫度只有上層油溫，所以有必要從變壓器的溫開(kāi)分析中找到規(guī)律。五、現(xiàn)階段我局變壓器運(yùn)行情況在運(yùn)行過(guò)程中我局主變上層油溫年平均溫度在 55-60攝氏度之間（根據(jù)對(duì)多 年運(yùn)行參數(shù)的統(tǒng)計(jì)），其遠(yuǎn)低于常數(shù)75攝氏度，超出75攝氏度的時(shí)間并不多， 因此在事故或特殊方式情況下，主變短時(shí)過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不會(huì)影響變壓器的壽命。綜上所述，我局主變的過(guò)負(fù)荷運(yùn)行的能力是有一定挖掘潛力的。 有效利用主 變的過(guò)負(fù)荷能力，將更大地發(fā)揮主變的潛能，更